CN116398110B - 一种螺杆钻具工作状态检测装置和螺杆钻具计时器 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种螺杆钻具工作状态检测装置，包括：第一安装件，所述第一安装件连接于螺杆钻具的定子部分，其上安装有磁场发生模块，所述第一安装件的外径小于或等于所述定子部分的外径，所述第一安装件的内部和所述定子部分内部共同形成有第一容纳空间；第二安装件，所述第二安装件连接于螺杆钻具的动子部分，所述第二安装件和所述动子部分均位于所述第一容纳空间内，所述第二安装件一端开口，且内部形成有第二容纳空间，所述第二容纳空间内与所述磁场发生模块相应的位置处，设有磁场检测模块，当所述动子部分相对于所述定子部分转动时，所述磁场检测模块用于检测该位置处磁场的变化。该工作状态检测装置对于螺杆钻具工作状态的检测更为精确。

Description

一种螺杆钻具工作状态检测装置和螺杆钻具计时器

技术领域

本申请一般涉及石油开采设备领域，尤其涉及一种螺杆钻具工作状态检测装置和螺杆钻具计时器。

背景技术

螺杆钻具是石油开采领域用于钻井的设备，一般通过向其转子部分与定子部分之间置入高压液体，以驱动转子转动，来对钻进进行掘进。但由于其常在地下作业，对其在某一时段是否处于工作状态不便于实施监测，因而无法得知钻井的掘进进度，另外也不便于根据转子部分的使用寿命，及时更换被磨损的部件。现有技术中有些通过对液压探测来记录其真实工作时间，如在中国专利文件(CN102828723A)中，针对如何测量螺杆钻具工作时间的问题，公开了一种可记忆工作时间的螺杆钻具旁通阀，其利用螺杆钻具具有的旁通阀上旁通孔的关闭与马达运行时间同步的原理，可测的螺杆钻具工作实际时间。然而，当螺杆钻具内由于机械故障造成液压与实际工作时间不匹配(也即当螺杆钻具并未处于正常工作状态下，其内部液压仍保持在工作状态下的液压值)时，使用该旁通阀后记录的工作时间将会发生偏差。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种对于工作状态检测更为精确的螺杆钻具工作状态检测装置和螺杆钻具计时器。

具体技术方案如下：

第一方面

本申请提供一种螺杆钻具工作状态检测装置，包括：

第一安装件，所述第一安装件连接于螺杆钻具的定子部分，其上安装有磁场发生模块，所述第一安装件的外径小于或等于所述定子部分的外径，所述第一安装件的内部和所述定子部分内部共同形成有第一容纳空间；

第二安装件，所述第二安装件连接于螺杆钻具的动子部分，所述第二安装件和所述动子部分均位于所述第一容纳空间内，所述第二安装件一端开口，且内部形成有第二容纳空间，所述第二容纳空间内与所述磁场发生模块相应的位置处，设有磁场检测模块，当所述动子部分相对于所述定子部分转动时，所述磁场检测模块用于检测该位置处磁场的变化。

作为本申请的进一步限定，所述第二安装件上与所述磁场发生模块和所述磁场检测模块相应的位置处设有透磁部，所述透磁部用于使所述磁场检测模块检测到所述磁场发生模块产生的磁场。

作为本申请的进一步限定，还包括：第一内部安装管、第二内部安装管、第一封装件；

所述第一内部安装管和所述第二内部安装管可拆卸连接且相互连通，均设于所述第二容纳空间内，所述第一内部安装管用于安装所述磁场检测模块的电源，所述第二内部安装管用于安装所述磁场检测模块的电路，所述电源与所述电路连接，所述第二内部安装管上远离所述第一内部安装管的一端用于连接所述第一封装件，所述第一封装件可拆卸连接于所述第二安装件开口端的内壁上。

作为本申请的进一步限定，还包括：

连接件，所述连接件设于所述第一内部安装管和所述第二内部安装管之间，且分别与所述第一内部安装管和所述第二内部安装管可拆卸连接。

作为本申请的进一步限定，还包括：

第二封装件，所述第二封装件与所述第二安装件开口端的外壁螺纹连接，用于将所述第一容纳空间与所述第二容纳空间密封隔绝。

作为本申请的进一步限定，所述电源沿第一方向设置，所述第一安装管内位于所述电源两端处设有弹性垫，所述弹性垫用于降低所述螺杆钻具工作时，所述电源在所述第一方向上受到的冲击，所述第一方向为所述动子部分转动轴线的方向。

第二方面

本申请提供一种螺杆钻具计时器，包括：如上所述的工作状态检测装置，还包括计时装置，所述计时装置包括：

周期获取模块，用于通过所述工作状态检测装置输出的检测信号，获取所述动子部分转动时的第一周期；

数据比较模块，用于将所述第一周期与设定周期进行比较，当所述第一周期等于所述设定周期时，输出统计信号；

时间统计模块，用于统计在设定时间段内收到所述统计信号的时间。

本申请有益效果在于：

所述工作状态检测装置直接设于所述螺杆钻具的动子部分和定子部分之间，利用其工作时的转动，在检测装置上生成变化的磁场，以真实的反应螺杆钻具的工作状态。其对螺杆钻具工作状态的检测更为直接和准确，避免了因机械故障造成的对螺杆钻具真实工作时长检测的偏差。另外由于所述第一安装件的外径小于或等于所述定子部分的外径，并且占用空间较小的所述磁场发生模块被设置于所述第一安装件上；占用空间较大的所述磁场监测模块被设置于所述第二安装件上，此种设置方式整体上并不会造成所述螺杆钻具外侧定子部分的侧壁较厚，而影响所述螺杆钻具伸入至口径较小的钻井中进行掘进；同时也避免了所述第一安装件为了适应小尺寸钻进的开采而降低所述第一安装件厚度的情况下，使得所述第一安装件在工作过程中易被破坏。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本申请实施例提供的螺杆钻具工作状态检测装置的内部构造示意图；

图中标号：1，第一安装件；11，磁场发生模块；2，第二安装件；21，透磁部；231，第一内部安装管；232，第二内部安装管；233，连接件；221，电源；222，电路；241，第一封装件；242，第二封装件；25，弹性垫。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

实施例1

请参考图1，为本实施例提供的一种螺杆钻具工作状态检测装置，包括：

第一安装件1，所述第一安装件1连接于螺杆钻具的定子部分，其上安装有磁场发生模块11，所述第一安装件1的外径小于或等于所述定子部分的外径，所述第一安装件1的内部和所述定子部分内部共同形成有第一容纳空间；

第二安装件2，所述第二安装件2连接于螺杆钻具的动子部分，所述第二安装件2和所述动子部分均位于所述第一容纳空间内，所述第二安装件2一端开口，且内部形成有第二容纳空间，所述第二容纳空间内与所述磁场发生模块11相应的位置处，设有磁场检测模块，当所述动子部分相对于所述定子部分转动时，所述磁场检测模块用于检测该位置处磁场的变化。

本实施例中所述工作状态检测装置直接设于所述螺杆钻具的动子部分和定子部分之间，利用其工作时的转动，在检测装置上生成变化的磁场，以真实的反应螺杆钻具的工作状态。其对螺杆钻具工作状态的检测更为直接和准确，避免了因机械故障造成的对螺杆钻具真实工作时长检测的偏差。另外由于所述第一安装件1的外径小于或等于所述定子部分的外径，并且占用空间较小的所述磁场发生模块11被设置于所述第一安装件上1；占用空间较大的所述磁场监测模块22被设置于所述第二安装件上2，此种设置方式整体上并不会造成所述螺杆钻具外侧定子部分的侧壁较厚，而影响所述螺杆钻具伸入至口径较小的钻井中进行掘进；同时也避免了所述第一安装件1为了适应小尺寸钻进的开采而降低所述第一安装件1厚度的情况下，使得所述第一安装件1在工作过程中易被破坏。

具体的，所述磁场检测模块中可采用霍尔传感器，所述磁场发生模块11可采用永磁磁铁。

其中在进一步提升对螺杆钻具工作状态检测的准确性的优选实施方式中，所述第二安装件2上与所述磁场发生模块11和所述磁场检测模块相应的位置处设有透磁部21，所述透磁部21用于使所述磁场检测模块检测到所述磁场发生模块11产生的磁场。

如图1中所示，所述透磁部21设于所述第二安装件2上，且位于所述磁场发生模块11和所述磁场检测模块之间，其与所述磁场检测模块的设置方式可以为，将所述磁场检测模块设于所述动子部分转动轴线上，以所述透磁部21作为透磁窗口，所述磁场检测模块用以检测间断性的磁场；还可以为，将所述磁场检测模块设于所述第二容纳空间的内壁上，而所述透磁部为绕所述动子部分转动轴线周向设置的透磁圈，此时所述磁场检测模块用以检测该处连续变化的磁场。

其中在提升所述螺杆钻具工作状态检测装置使用便利性的优选实施方式中，还包括：第一内部安装管231、第二内部安装管232、第一封装件241；

所述第一内部安装管231和所述第二内部安装管232可拆卸连接且相互连通，均设于所述第二容纳空间内，所述第一内部安装管231用于安装所述磁场检测模块的电源221，所述第二内部安装管232用于安装所述磁场检测模块的电路222，所述电源221与所述电路222连接，所述第二内部安装管232上远离所述第一内部安装管231的一端用于连接所述第一封装件241，所述第一封装件241可拆卸连接于所述第二安装件2开口端的内壁上。

请参照图1，安装有所述电源221的所述第一内部安装管231位于所述第一封装件241的远端，安装有所述电路222的所述第二内部安装管232位于所述第一封装件241的近端，这样当需要更换电源221时，可拆下所述第一封装件241，即可将所述第一内部安装管231和所述第二内部安装管232带出，再拆下所述第一内部安装管231即可，避免了再去拆卸所述第二内部安装管232的工序，因此提升了所述螺杆钻具工作状态检测装置的使用便利性。

其中在确保所述螺杆钻具工作状态检测装置工作稳定性的优选实施方式中，还包括：

连接件233，所述连接件233设于所述第一内部安装管和所述第二内部安装管之间，其上具有用于连通所述第一内部安装管和所述第二内部安装管的连通孔，所述连接件233分别与所述第一内部安装管和所述第二内部安装管可拆卸连接。

如图1中所示，所述第一内部安装管231和所述第二内部安装管232之间通过所述连接件233可实现有效隔绝，防止了所述电源221和所述电路222在所述螺杆钻具工作状态下，发生相互碰撞以致损坏。因此确保了所述螺杆钻具工作状态检测装置的工作稳定性。

其中在进一步确保所述螺杆钻具工作状态检测装置工作稳定性的优选实施方式中，还包括：

第二封装件242，所述第二封装件242与所述第二安装件2开口端的外壁螺纹连接，用于将所述第一容纳空间与所述第二容纳空间密封隔绝。

由图1中可知，所述第二封装件242套接于所述第二安装件2开口端的外壁上，这样可将所述第一封装件241、第一内部安装管231和第二内部安装管232密封于所述第二容纳空间内，有效防止了所述螺杆钻具工作过程中，其外部的液体伸入所述螺杆钻具工作状态检测装置中，以致对所述电路222的正常工作造成破坏，进而进一步确保了所述螺杆钻具工作状态检测装置的工作稳定性。

其中在进一步提升所述磁场检测模块工作稳定性的优选实施方式中，所述电源221沿第一方向设置，所述第一安装管内位于所述电源221两端处设有弹性垫25，所述弹性垫25用于降低所述螺杆钻具工作时，所述电源221在所述第一方向上受到的冲击，所述第一方向为所述动子部分转动轴线的方向。

依照上述方案，所述第二封装件242可将所述第二容纳空间和所述第一容纳空间隔绝，进而防止螺杆钻具内的泥浆进入所述第二容纳空间内，影响所述电路222正常工作。

其中在进一步提升所述磁场检测模块工作稳定性的优选实施方式中，所述电源221沿第一方向设置，其两端设有弹性垫25，用于降低所述螺杆钻具工作时，所述电源221在所述第一方向上受到的冲击，所述第一方向为所述动子部分转动轴线的方向。

由于所述弹性垫25沿所述第一方向设于所述电源221的两侧，因此其可用于填充所述电源221与所述第二容纳空间内用于安装所述电源221的空间内壁之间的剩余空间。使得所述电源221在所述螺杆钻具动子部分工作时与所述第二安装件2保持相对静止，进而有效避免了所述电源221的损坏，或与所述电路222之间发生断开。进一步提升了所述磁场检测模块的工作稳定性。

实施例2

本实施例提供的一种螺杆钻具计时器，包括：如上所述的工作状态检测装置，还包括计时装置，所述计时装置包括：

周期获取模块，用于通过所述工作状态检测装置输出的检测信号，获取所述动子部分转动时的第一周期；

数据比较模块，用于将所述第一周期与设定周期进行比较，当所述第一周期等于所述设定周期时，输出统计信号；

时间统计模块，用于统计在设定时间段内收到所述统计信号的时间。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (4)

1.一种螺杆钻具工作状态检测装置，其特征在于，包括：

第一安装件（1），所述第一安装件（1）连接于螺杆钻具的定子部分，其上安装有磁场发生模块（11），所述第一安装件（1）的外径小于或等于所述定子部分的外径，所述第一安装件（1）的内部和所述定子部分内部共同形成有第一容纳空间；

第二安装件（2），所述第二安装件（2）连接于螺杆钻具的动子部分，所述第二安装件（2）和所述动子部分均位于所述第一容纳空间内，所述第二安装件（2）一端开口，且内部形成有第二容纳空间，所述第二容纳空间内与所述磁场发生模块（11）相应的位置处，设有磁场检测模块；当所述动子部分相对于所述定子部分转动时，所述磁场检测模块用于检测该位置处磁场的变化；

还包括：第一内部安装管（231）、第二内部安装管（232）、第一封装件（241）；

所述第一内部安装管（231）和所述第二内部安装管（232）可拆卸连接且相互连通，均设于所述第二容纳空间内，所述第一内部安装管（231）用于安装所述磁场检测模块的电源（221），所述第二内部安装管（232）用于安装所述磁场检测模块的电路（222），所述电源（221）与所述电路（222）连接，所述第二内部安装管（232）上远离所述第一内部安装管（231）的一端用于连接所述第一封装件（241），所述第一封装件（241）可拆卸连接于所述第二安装件（2）开口端的内壁上；

连接件（233），所述连接件（233）设于所述第一内部安装管（231）和所述第二内部安装管（232）之间，且分别与所述第一内部安装管（231）和所述第二内部安装管（232）可拆卸连接；

第二封装件（242），所述第二封装件（242）与所述第二安装件（2）开口端的外壁螺纹连接，用于将所述第一容纳空间与所述第二容纳空间密封隔绝。

2.根据权利要求1所述的螺杆钻具工作状态检测装置，其特征在于，所述第二安装件（2）上与所述磁场发生模块（11）和所述磁场检测模块相应的位置处设有透磁部（21），所述透磁部（21）用于使所述磁场检测模块检测到所述磁场发生模块（11）产生的磁场。

3.根据权利要求1或 2所述的螺杆钻具工作状态检测装置，其特征在于，所述电源（221）沿第一方向设置，所述第一内部安装管内位于所述电源（221）两端处设有弹性垫（25），所述弹性垫（25）用于降低所述螺杆钻具工作时，所述电源（221）在所述第一方向上受到的冲击，所述第一方向为所述动子部分转动轴线的方向。

4.一种螺杆钻具计时器，其特征在于，包括：权利要求1-3中任意一项所述的工作状态检测装置，还包括计时装置，所述计时装置包括：

周期获取模块，用于通过所述工作状态检测装置输出的检测信号，获取所述动子部分转动时的第一周期；

数据比较模块，用于将所述第一周期与设定周期进行比较，当所述第一周期等于所述设定周期时，输出统计信号；

时间统计模块，用于统计在设定时间段内收到所述统计信号的时间。