测井仪器液压动力系统高温高压试验装置的设计

　　0 引言

　　液压动力系统是一些测井仪器的核心技术之一,起着将仪器的取样探头紧密地推靠在井壁上及通过流体管线连接取样探头, 吸入地层流体的作用。因此其工作可靠性对整个仪器功能的实现至关重要。测井仪器在井下作业过程中, 液压动力系统处于高温高压条件下运行, 最高环境压力达 140MPa, 最高温度达 180oC。这就要求液压动力系统具有良好的耐高温高压性能,因此有必要对其耐高温高压性能进行试验, 以确保在高温高压的井下环境中正常工作, 减少测井仪器的故障率。

　　1 液压动力系统原理

　　液压动力系统如图 1 所示,由数字液压泵 1, 无级调速电动机 2, 高压溢流阀 3, 快速接头 4, 单向阀 5, 压力传感器 6, 电磁换向阀 7 及低压溢流阀 8 组成。根据测井仪器的需要, 液压动力系统的工作负载为 24MPa,高压溢流阀 3 为液压动力系统的安全阀, 设定值为24.2MPa。为了减小电动机的启动冲击, 增加其使用寿命, 液压动力系统以低负载启动。即液压系统启动前,将常开电磁换向阀 7 换向, 接通低压溢流阀 8, 其设定值为 1.5MPa。启动电动机以低负载运行稳定后, 再切换电磁换向阀, 液压动力系统正常工作。液压动力系统的外部环境压力高达 140MPa, 因此需要平衡液压动力系统内部与外部的压力, 保证各个液压元件正常工作, 单向阀 5 连接系统的内部与外部环境, 实现了系统启动前内外压力的平衡。压力传感器 6 可以实时监测液压动力系统的压力状况, 快速接头 4 提供液压动力系统接口, 实现液压动力系统模块化的功能。

　　液压动力系统元件的选择, 除了考虑工作性能外,还必须考虑到测井仪器的安装尺寸要求及耐高温高压的技术指标。在各个元件都满足上述要求的情况下, 对整个的液压动力系统还有必要进行试验研究, 模拟测井仪器实际工况, 进行高温高压试验, 才能保证液压动力系统的工作可靠性。

　　2 试验装置的设计

　　2.1 试验装置原理

　　测井仪器液压系统工作的环境压力达 140MPa, 在试验过程中, 很难直接达到如此高的压力, 且不好控制压力的变化, 因此采用增压方式获得高压, 低压端用手动打压方式, 可以得到低于最高压力的任意压力值。高压端随着油温的升高, 压力会上升, 由增压缸活塞自行调整位置, 可以实现高压端保压的功能。

　　液压动力系统的试验装置如图 2 所示, 增压缸 4中高压腔放置液压动力系统, 低压腔连接手动打压阀1, 溢流阀 2 起安全作用, 低压压力表 3 指示增压缸低压腔压力, 增压缸高压腔在注满油后封闭, 连接高压压力表 6 指示其压力。液压动力系统连接一个负载为24MPa 的节流阀, 模拟测井仪器工作负载。通过手动打压阀打压, 由增压缸进行增压, 将增压缸高压腔压力加至 140MPa, 并将增压缸缠上加热带, 将液压油的温度加热至 180oC, 温度传感器 7 实时测量油温。通过模拟井下高温高压工作环境, 启动电动机, 即可对液压动力系统进行耐高温高压性能试验。