專(zhuān)利名稱(chēng)：活塞式負(fù)壓脈沖波發(fā)生和檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種能產(chǎn)生負(fù)壓脈沖波的機(jī)械裝置，用于自動(dòng)檢測(cè)油井動(dòng)液面的訊號(hào)發(fā)生和數(shù)據(jù)采集的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在油井機(jī)械采油的管理工作中，需要不斷對(duì)每口油井的動(dòng)液面進(jìn)行人工采集，這種動(dòng)液面數(shù)據(jù)采集所用的發(fā)訊裝置均為氣壓波訊號(hào)。其產(chǎn)生的方法主要有四種， 第一種是利用空爆彈的火藥燃燒產(chǎn)生氣壓波訊號(hào)；第二種是利用油井套管內(nèi)的高壓氣體， 使用放氣閥瞬間外放的壓力能產(chǎn)生氣壓波訊號(hào)；第三種是利用高壓氮?dú)馄績(jī)?chǔ)存能量使用放氣閥瞬間釋放的壓力能產(chǎn)生氣壓波訊號(hào)；第四種是利用儲(chǔ)存能量的彈簧瞬間所釋放的機(jī)械能推動(dòng)活塞或柱塞產(chǎn)生氣壓波訊號(hào)。前兩種發(fā)訊的方法均存在使用方面的安全隱患，其使用范圍受到限制；第三種方法需要不斷給氮?dú)馄垦a(bǔ)充能量；第四種結(jié)構(gòu)復(fù)雜；因此這些方法很難適應(yīng)油田現(xiàn)場(chǎng)的惡劣工作條件。發(fā)明內(nèi)容針對(duì)目前該領(lǐng)域中為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)量油井動(dòng)液面所使用的發(fā)訊裝置存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明使用了一種活塞式負(fù)壓脈沖波發(fā)生和檢測(cè)裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)由計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)發(fā)訊功能。本發(fā)明的活塞式負(fù)壓脈沖波發(fā)生裝置是通過(guò)活塞在往復(fù)周期運(yùn)動(dòng)中使用一套特殊的機(jī)械機(jī)構(gòu)形成一個(gè)緩慢推出和快速?gòu)?fù)位的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，通過(guò)活塞的快速?gòu)?fù)位運(yùn)動(dòng)，在活塞快速退出的空間形成局部的低壓區(qū)域?qū)崿F(xiàn)發(fā)出負(fù)壓脈沖波的目的。本發(fā)明裝置由活塞1、主動(dòng)單臂2、小傳動(dòng)軸3、變徑的大活動(dòng)度輪盤(pán)4、主傳動(dòng)軸5、復(fù)位彈簧6、電機(jī)減速機(jī)7和傳感器8、連接頭9及箱體組成。其中主動(dòng)單臂2、小傳動(dòng)軸3和變徑的大活動(dòng)度輪盤(pán)4構(gòu)成了一套特殊的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；該特殊的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的特征是在變徑的大活動(dòng)度輪盤(pán)4 的與小傳動(dòng)軸3同半徑的位置上，開(kāi)了一個(gè)45度 90度左右的同徑圓槽，該同徑圓槽使得主動(dòng)單臂2與變徑的大活動(dòng)度輪盤(pán)4之間形成了一個(gè)45度 90度的運(yùn)動(dòng)死區(qū)；該運(yùn)動(dòng)死區(qū)在活塞1不同運(yùn)動(dòng)階段的作用是不同的，在活塞1緩慢推出階段，主動(dòng)單臂2作為動(dòng)力輸入端，變徑的大活動(dòng)度輪盤(pán)4要滯后45度 90度才能隨主動(dòng)單臂2做同步運(yùn)動(dòng)；當(dāng)活塞1 到達(dá)上死點(diǎn)后進(jìn)入快速?gòu)?fù)位階段，由于活塞1受到了復(fù)位彈簧6向下的作用力，該力在旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的前進(jìn)方向上產(chǎn)生一個(gè)分力，這個(gè)分力使變徑的大活動(dòng)度輪盤(pán)4產(chǎn)生一個(gè)45度 90 度的消除死區(qū)的向前自由運(yùn)動(dòng)，該運(yùn)動(dòng)使得活塞1失去向上的作用力的支撐而在復(fù)位彈簧 6向下的作用力下快速?gòu)?fù)位。在本發(fā)明裝置內(nèi)的活塞1的上部位置安裝有微音器8。下面結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖1和實(shí)施實(shí)例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。


附圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理示意圖，左圖為側(cè)視圖。在附圖1中由安裝有微音傳感器8的密閉外殼與能上下運(yùn)動(dòng)的活塞1組成一個(gè)發(fā)迅裝置內(nèi)部的密閉工作容腔；工作時(shí)又通過(guò)焊接在密閉外殼上的連接頭9將本發(fā)訊裝置內(nèi)部的密閉工作容腔與油井套管連接在一起，形成一個(gè)大的密閉工作容腔，連接頭9右部變細(xì)的小孔會(huì)將本發(fā)訊裝置與油井套管所形成的大密閉容腔相對(duì)隔離開(kāi)來(lái)；帶減速裝置的電動(dòng)機(jī)7固定在機(jī)體的下部右側(cè)，通過(guò)傳動(dòng)套拖動(dòng)主傳動(dòng)軸5作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，主傳動(dòng)軸5通過(guò)平鍵與主動(dòng)單臂2固連并通過(guò)固定在主動(dòng)單臂2上的小傳動(dòng)軸3帶動(dòng)變徑的大活動(dòng)度輪盤(pán)4 一起作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；變徑的大活動(dòng)度輪盤(pán)4本身除了通過(guò)中心的孔與主傳動(dòng)軸5相連接外，還通過(guò)與中心孔一定半徑的45度 90度左右的同徑圓槽與主動(dòng)單臂2上的小傳動(dòng)軸3相連，形成45度 90度的自由行程；該自由行程使得變徑的大活動(dòng)度輪盤(pán)4成為具有局部自由度的可獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的從構(gòu)件。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明的活塞式負(fù)壓脈沖波發(fā)生和檢測(cè)裝置的工作可分成三個(gè)步驟首先由帶減速裝置的電動(dòng)機(jī)7通過(guò)傳動(dòng)套拖動(dòng)主傳動(dòng)軸5作順時(shí)針旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；主傳動(dòng)軸5通過(guò)平鍵迫使與之固連的主動(dòng)單臂2亦作順時(shí)針旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；該旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)理應(yīng)通過(guò)固定在主動(dòng)單臂2上的小傳動(dòng)軸3帶動(dòng)變徑的大活動(dòng)度輪盤(pán)4 一起作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，但由于變徑的大活動(dòng)度輪盤(pán)4有活塞1的限制并且還有其特有的自由行程，暫時(shí)還無(wú)法作順時(shí)針旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；正如附圖1左圖中變徑的大活動(dòng)度輪盤(pán)4用實(shí)線(xiàn)所表示的一樣，此時(shí)，主動(dòng)單臂2上的小傳動(dòng)軸3還在變徑的大活動(dòng)度輪盤(pán)4上的環(huán)形孔的上邊緣位置，無(wú)法推動(dòng)變徑的大活動(dòng)度輪盤(pán)4做順時(shí)針旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，活塞1亦停留在下死點(diǎn)位置。第二步，當(dāng)主動(dòng)單臂2沿著順時(shí)針旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)距離超過(guò)變徑的大活動(dòng)度輪盤(pán)4的45度 90度的環(huán)形孔所形成的自由行程后，與主動(dòng)單臂2上固連的小傳動(dòng)軸3碰上了變徑的大活動(dòng)度輪盤(pán)4上的環(huán)形孔的下邊緣， 變徑的大活動(dòng)度輪盤(pán)4才在主動(dòng)單臂2上固連的小傳動(dòng)軸3的推動(dòng)下，被迫與小傳動(dòng)軸3 和主動(dòng)單臂2作同步順時(shí)針旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；迫使活塞1沿著變徑的大活動(dòng)度輪盤(pán)4的變化半徑線(xiàn)向上運(yùn)動(dòng)，此時(shí)發(fā)訊腔內(nèi)的介質(zhì)(氣體)被迫通過(guò)連接頭9右部變細(xì)的小孔排入套管腔; 由于活塞1的上行速度比較慢，發(fā)訊腔內(nèi)介質(zhì)壓力僅有微小的變化。第三步是發(fā)訊工況，當(dāng)活塞1沿著變徑的大活動(dòng)度輪盤(pán)4的變化半徑線(xiàn)向上運(yùn)動(dòng)達(dá)到最高點(diǎn)，附圖1左圖中，用雙點(diǎn)劃線(xiàn)標(biāo)出的是變徑的大活動(dòng)度輪盤(pán)4的臨界工作點(diǎn)，若主動(dòng)單臂2再向順時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)動(dòng)很小的一段距離，具有局部自由度的變徑的大活動(dòng)度輪盤(pán)4在大彈簧6推動(dòng)活塞1的作用力下，迅速沿順時(shí)針的方向運(yùn)動(dòng)45度 90度，此時(shí)失去了支撐的活塞1會(huì)在大彈簧6和發(fā)訊腔內(nèi)介質(zhì)壓力的雙作用下沿著垂直方向向下快速?gòu)?fù)位運(yùn)動(dòng)，使得發(fā)訊腔內(nèi)產(chǎn)生了瞬時(shí)的負(fù)壓，該負(fù)壓對(duì)于原來(lái)發(fā)訊腔內(nèi)的壓力相對(duì)較低，至此一個(gè)低壓波訊號(hào)便產(chǎn)生了。這個(gè)低壓波訊號(hào)會(huì)通過(guò)被接收腔內(nèi)的微音傳感器8產(chǎn)生電壓訊號(hào)；同時(shí)該低壓波訊號(hào)還會(huì)通過(guò)連接頭9右部變細(xì)的小孔進(jìn)入油井套管腔內(nèi)，直達(dá)油井動(dòng)液面并產(chǎn)生回波訊號(hào)。回波訊號(hào)沿套管腔返回接收腔時(shí)，作用在接收腔內(nèi)的微音傳感器8上再次產(chǎn)生電壓訊號(hào)；對(duì)微音傳感器8 上的兩次訊號(hào)的時(shí)間差進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和計(jì)算，并根據(jù)訊號(hào)在介質(zhì)中的傳播速度便可求出動(dòng)液面的實(shí)際深度來(lái)。
權(quán)利要求
1.一種活塞式負(fù)壓脈沖波發(fā)生和檢測(cè)裝置，其特征在于通過(guò)活塞在往復(fù)周期運(yùn)動(dòng)中使用一套特殊的機(jī)械機(jī)構(gòu)形成一個(gè)緩慢推出和快速?gòu)?fù)位的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，通過(guò)活塞的快速?gòu)?fù)位運(yùn)動(dòng)在活塞快速退出的空間形成局部的低壓區(qū)域?qū)崿F(xiàn)發(fā)出負(fù)壓脈沖波的目的。本發(fā)明裝置由活塞1、主動(dòng)單臂2、小傳動(dòng)軸3、變徑的大活動(dòng)度輪盤(pán)4、主傳動(dòng)軸5、復(fù)位彈簧6、電機(jī)減速機(jī)7和傳感器8、連接頭9及箱體組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞式負(fù)壓脈沖波發(fā)生和檢測(cè)裝置，其特征在于主動(dòng)單臂 2、小傳動(dòng)軸3和變徑的大活動(dòng)度輪盤(pán)4構(gòu)成了一套特殊的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；該特殊的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的特征是在變徑的大活動(dòng)度輪盤(pán)4的與小傳動(dòng)軸3同半徑的位置上，開(kāi)了一個(gè)45度 90度左右的同徑圓槽，該同徑圓槽使得主動(dòng)單臂2與變徑的大活動(dòng)度輪盤(pán)4之間形成了一個(gè)45 度 90度的運(yùn)動(dòng)死區(qū)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞式負(fù)壓脈沖波發(fā)生和檢測(cè)裝置，其特征在于活塞1緩慢推出階段，主動(dòng)單臂2作為動(dòng)力輸入端，變徑的大活動(dòng)度輪盤(pán)4要滯后45度 90度才能隨主動(dòng)單臂2做同步運(yùn)動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞式負(fù)壓脈沖波發(fā)生和檢測(cè)裝置，其特征在于當(dāng)活塞1 到達(dá)上死點(diǎn)后進(jìn)入快速?gòu)?fù)位階段，由于活塞1受到了復(fù)位彈簧6向下的作用力，該力在旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的前進(jìn)方向上產(chǎn)生一個(gè)分力，這個(gè)分力使變徑的大活動(dòng)度輪盤(pán)4產(chǎn)生一個(gè)45度 90 度的消除死區(qū)的向前自由運(yùn)動(dòng)，該運(yùn)動(dòng)使得活塞1失去向上的作用力的支撐而在復(fù)位彈簧 6向下的作用力下快速?gòu)?fù)位。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞式負(fù)壓脈沖波發(fā)生和檢測(cè)裝置，其特征在于在本發(fā)明裝置內(nèi)的活塞1的上部位置安裝有微音器8。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種活塞式負(fù)壓脈沖波發(fā)生和檢測(cè)裝置，通過(guò)使活塞在往復(fù)周期運(yùn)動(dòng)中通過(guò)一套特殊的機(jī)械機(jī)構(gòu)形成一個(gè)緩慢推出和快速?gòu)?fù)位的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，通過(guò)活塞的快速?gòu)?fù)位運(yùn)動(dòng)在活塞快速退出的空間形成局部的低壓區(qū)域?qū)崿F(xiàn)發(fā)出負(fù)壓脈沖波的目的。本發(fā)明裝置是由活塞1、主動(dòng)單臂2、小傳動(dòng)軸3、變徑的大活動(dòng)度輪盤(pán)4、主傳動(dòng)軸5、復(fù)位彈簧6、電機(jī)減速機(jī)7和傳感器8、連接頭9及箱體組成。
文檔編號(hào)E21B47/047GK102400680SQ201010278599
公開(kāi)日2012年4月4日 申請(qǐng)日期2010年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月13日
發(fā)明者許楠 申請(qǐng)人:昆山中慈工控科技開(kāi)發(fā)有限公司