Пьезопривод
PIEZO DRIVE

Изобретение относится к нефтяной промышленности, а именно к техническим средствам отбора глубинных проб жидкостей.
Для отбора глубинных проб жидкостей из скважин применяются различные глубинные пробоотборники, в частности спускаемые на забой скважины с помощью канатной техники автономные глубинные пробоотборники с пьезоприводом. Пьезопривод представляет собой гидравлическое реле времени, приводимое в действие давлением жидкости и газа в скважине.
Известно дифференциальное масляное реле времени, содержащее рабочую и приемную камеры с поршнями, разделитель с клапаном и гидросопротивлением, а также головкой с размещенным в ней клапаном, выполненным в виде цилиндрического поршня с выточкой (1).
Наиболее близким к патентуемому техническому решению является пьезопривод (2), содержащий две одинаковых по размерам цилиндрические камеры, заполненные маслом, отделенные одна от другой поперечной перегородкой с дросселирующим отверстием. В каждой камере находятся поршни с силовыми штоками, имеющими возможность соединения с клапанным или иным устройством глубинного прибора, а также размещенные по обе стороны от перегородки дополнительные поршни с капиллярными каналами, выполняющими роль гидросопротивления.
Недостатком известного пьезопривода является необходимость для регулирования времени срабатывания замены поршней с встроенными в них не регулируемыми гидросопротивлениями, что связано с разборкой узла пьезопривода и связанной с этим потерей части масла, также с опасностью засорения при разборке в полевых условиях, что, в свою очередь, снижает надежность срабатывания пьезопривода.
Задачей патентуемого изобретения является повышение надежности срабатывания пьезопривода.
Технический результат заключается в обеспечении возможности изменять при прочих равных условиях время перемещения поршня пьезопривода без его разборки и извлечения встроенного гидросопротивления.
Указанные задача и технический результат достигаются пьезоприводом, включающим замкнутую масляную камеру, в которой находится разделяющий камеру на две части поршень с капиллярным каналом, выполняющим роль гидросопротивления, а также два силовых штока и балластную камеру, и который выполнен с возможностью регулирования проходного сечения капиллярного канала без разборки пьезопривода.
В пьезоприводе для этого силовые штоки оппозитно прикреплены к поршню с капиллярным каналом, а их свободные концы выведены за пределы масляной камеры и один из этих концов расположен в балластной камере, при этом один из силовых штоков состоит из втулки с ввинченным в нее фиксирующимся в рабочем положении штоком, конец которого, расположенный внутри указанной втулки, выполнен в виде иглы, изменяющей проходное сечение капиллярного канала при вращении штока, а другой конец этого штока образует свободный конец силового штока.
При вращении свободного конца штока, выступающего из масляной камеры, его конец, находящийся внутри втулки, выполненный в виде иглы, изменяет проходное сечение капиллярного канала в поршне (гидросопротивления), что позволяет регулировать время перемещения поршня без разборки узла пьезопривода.
На фиг. 1 изображен общий вид пьезопривода, присоединенного к клапанному узлу глубинного пробоотборника.
Пьезопривод состоит из замкнутой масляной камеры 1 с уплотнительными кольцами 2 и 3, поршня 4 с капиллярным каналом 5 и уплотнительными кольцами 6, силового штока 7, силового штока 8 с уплотнительным кольцом 9, втулки 10 с контргайкой 11, балластной камеры 12. Клапанный узел пробоотборника состоит из корпуса 13 с клапаном 14, возвратной пружиной 15 и с приемными отверстиями 16. К корпусу 13 присоединен корпус приемной камеры 17 с разделительным поршнем 18.
Пьезопривод представляет собой отдельный узел, одной стороной присоединяемый к клапанному узлу глубинного пробоотборника и взаимодействующий с ним при помощи силовых штоков 7 или 8. Пьезопривод имеет масляную камеру 1, заполненную рабочей жидкостью (маслом), внутри которой находится разделяющий камеру на две части поршень 4 с уплотнительными кольцами 6. Внутри поршня 4 выполнен капиллярный канал 5. К торцу поршня 4 присоединен с помощью резьбы силовой шток 7. К противоположному торцу поршня 4 оппозитно присоединена втулка 10, в которую ввинчивается на резьбе с возможностью фиксации в рабочем положении силовой шток 8 с уплотнительным кольцом 9. Конец силового штока 8, находящийся внутри втулки 10, выполнен в виде иглы, изменяющей проходное сечение капиллярного канала 5 при вращении штока 8. На силовом штоке 8 имеется контргайка 9, фиксирующая его в рабочем положении при определенном перекрытии капиллярного канала указанной иглой. Для уплотнения силовых штоков 7 и 8 в корпусе камеры 1 имеются уплотнительные кольца 2 и 3.
Работа устройства осуществляется следующим образом.
При воздействии скважинного давления через приемные отверстия 16 на втулку 10 силовой шток 8 с втулкой 10 и поршень 4 с силовым штоком 7 перемещаются до крайнего положения, при этом втулка 10 с силовым штоком 8 погружается в камеру 1 через отверстие с уплотнительным кольцом 2, а силовой шток 7 выдвигается из нее через отверстие с уплотнительным кольцом 3. При движении поршня 4 жидкость, находящаяся в камере 1, перетекает из одной части камеры 1 в другую через капиллярный канал 5. При одинаковых термобарических условиях скорость перемещения поршня 4 зависит от того, насколько игла на конце силового штока 8, находящаяся внутри втулки 10, перекрывает капиллярный канал 5 в поршне 4. Силовой шток 8, перемещаясь вместе с поршнем 4, выходит из полости в корпусе клапанного узла 13, сообщая приемные отверстия 16 с приемной камерой 17, а силовой шток 7 выдвигается в балластную камеру 12.
Скорость движения поршня 4 зависит от степени перекрытия иглой капиллярного канала 5 в поршне 4, то есть от величины гидросопротивления, и регулируется углом поворота штока 8 относительно втулки 10. После установки величины гидросопротивления и, следовательно, времени до открытия приемных отверстий пробоотборника в данных термобарических условиях угол поворота штока фиксируется с помощью контргайки 11. После отбора глубинной пробы и извлечения пробоотборника из скважины пьезопривод отсоединяется от клапанного узла пробоотборника и от балластной камеры 12. При этом открывается доступ к силовым штокам 7 и 8 и в случае необходимости можно увеличить или уменьшить время срабатывания пьезопривода, изменив угол поворота штока 8. Таким образом, обеспечивается возможность задавать время срабатывания глубинного пробоотборника непосредственно на скважине без разборки узла пьезопривода для замены гидросопротивления.
Для повторного использования пьезопривода достаточно, перевернув камеру 1 на 180 градусов, присоединить ее к корпусу клапанного узла 13, при этом выдвинутый силовой шток 7 перекроет доступ скважинной жидкости в приемную камеру 17. К камере 1 привинчивается балластная камера 12, после чего пьезопривод готов к использованию.
Литература:
1. А.Г. Пахомов, Дифференциальное масляное реле времени, Авторское свидетельство №258996, Бюллетень №2, 1970 г.
2. Б.В. Ульяницкий, В.Н. Мамуна, Пьезопривод, Авторское свидетельство №652367, Бюллетень №10, 1979 г.