一种活塞式深海用水下蓄能器制造技术

本发明专利技术涉及深海石油钻采技术领域，特别涉及深海作业的液压控制设备，是一种活塞式深海用水下蓄能器。在圆柱形缸体的两端分别螺纹固定液腔端盖和气腔端盖；在圆柱形缸体的内部滑动配合有动活塞；动活塞将缸体分为液腔、气腔、真空腔和海水腔四个腔，巧妙的利用海水自身的静水压力，使蓄能器在深海工作时不受静水压力影响，提高水下蓄能器有效液的排出和工作效率，减少结构尺寸和降低制造成本，从而满足深海油气开发需要。

A piston type deep-sea underwater accumulator

The invention relates to the deep sea oil drilling technology field, in particular to the hydraulic control equipment for deep-sea operation, which is a piston type deep sea underwater accumulator. The ends of the cylinder block are threaded to fix the end cover of the liquid cavity and the end cap of the gas cavity, and the internal sliding of the cylinder block is combined with the movable piston, and the piston is divided into four chambers, the liquid cavity, the air cavity, the vacuum cavity and the sea water cavity, and the hydrostatic pressure of the seawater itself is cleverly utilized to make the accumulator not be subjected to the static water pressure in the deep sea. It can improve the discharge and efficiency of the effective liquid of the underwater accumulator, reduce the size of the structure and reduce the manufacturing cost, so as to meet the needs of deep sea oil and gas development.

【技术实现步骤摘要】
一种活塞式深海用水下蓄能器
本专利技术涉及深海石油钻采
，特别涉及深海作业的液压控制设备，是一种活塞式深海用水下蓄能器。
技术介绍
随着我国经济的快速发展，油气资源的需求与日俱增，陆地油气资源储备已无法满足需求，我国油气勘探开发已开始由陆地、浅水到深水海域转移，这对深海钻采设备使用的蓄能器提出更高要求。随着水深的增加，由于静水压力的影响，蓄能器所受压力逐渐增大而有效容积逐渐减小，进而导致蓄能器所排出的有效液量越来越小，工作效率越来越低，同时增大了零件尺寸。当达到一定水深时，常规蓄能器将不再适用。为了满足深海钻采设备正常工作需要，需开发新的水下蓄能器。
技术实现思路
本专利技术的目的：为了克服海水静水压力对蓄能器有效容积的影响，提高水下蓄能器有效液的排出，利用海水静水压力为深海作业的水下液压设备提供充足的能量，提高了工作效率，降低了结构尺寸和制造成本。为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种活塞式深海用水下蓄能器，主要由液腔端盖、缸体、密封丝堵、导向环Ⅰ、导向环Ⅱ、导向环Ⅲ、海水过滤器、气腔端盖、保护帽、单向充气阀、动活塞组成；其特征在于：所述圆柱形缸体的一端螺纹固定液腔端盖，另一端螺纹固定气腔端盖；所述液腔端盖有与液腔连通的液腔通孔，液腔通孔外端设置有锥形内螺纹；所述气腔端盖外端面中心处有沉头槽，沉头槽中心有与气腔连通的气腔通孔，气腔通孔外端固定有单向充气阀，在气腔端盖外端面螺钉固定有保护帽；所述圆柱形缸体与阶梯型动活塞滑动配合，阶梯型动活塞小直径段与缸体形成真空腔，缸体有与真空腔连通的真空腔通孔，在真空腔通孔外端固定有密封丝堵；所述圆柱形缸体与阶梯形动活塞滑动配合，动活塞大直径端部与缸体和气腔端盖共同形成海水腔，缸体有与海水腔连通的海水腔通孔，在海水腔通孔外端连接有海水过滤器，海水过滤器可用海水补偿器替换；所述动活塞与气腔端盖滑动配合共同形成气腔。所述动活塞为一端封闭一端开口的阶梯型筒形结构。所述气腔端盖内端孔内径与动活塞小直径段内径相同，气腔端盖内端外径与动活塞大直径段内径相同。在液腔端盖与缸体之间有密封垫片和密封圈；在气腔端盖与缸体之间有密封垫片和密封圈；在动活塞小直径段与缸体之间有密封圈和导向环Ⅲ，动活塞大直径段与缸体之间有密封圈和导向环Ⅰ；动活塞与气腔端盖内端之间有密封圈和导向环Ⅱ。真空腔通孔端部有凹槽。根据本专利技术一种活塞式深海用水下蓄能器的结构原理，能衍生2种不同的形式：一种形式在气腔内加弹簧，即在动活塞的内端面上固定有压缩弹簧。利用弹簧压缩后储存能量的原理与气体压缩后储存能力原理相同。另一种形式在气腔内同时加入弹簧和充入一定压力的气体。2种形式的活塞式深海水下蓄能器都能利用海水的静水压力，增加弹簧后，可提高活塞的反应速度。本专利技术的有益效果：本专利技术活塞式深海用水下蓄能器，通过动、静活塞将缸体分为液压腔、真空腔、海水腔和气腔，巧妙利用海水自身的静水压力，使蓄能器在深海工作时不受海水静水压力的影响，提高了蓄能器的有效液量排出和工作效率，降低了结构尺寸和制造成本。附图说明图1是本专利技术一种活塞式深海用水下蓄能器结构剖面示意图，是预充压状态示意图；图2是本专利技术一种活塞式深海用水下蓄能器结构示意图，是蓄能状态示意图。图3是本专利技术一种活塞式深海用水下蓄能器结构示意图，是释放状态示意图。图4是水下生产设施单口井液压控制系统中低压控制原理图。图5是气腔内增加弹簧的一种活塞式深海用水下蓄能器结构示意图；图中：1.液腔端盖；2.缸体；3.密封丝堵；4.真空腔通孔；5.真空腔；6.压力补偿器；7.海水腔通孔；8.海水腔；9.气腔端盖；10.螺钉；11.沉头槽；12.保护帽；13.充气阀；14.充气孔；15.导向环Ⅰ；16.导向环Ⅱ；17.动活塞；18.气腔；19.导向环Ⅲ；20.液腔；21.液腔通孔；22.弹簧；23.油箱；24.脐带缆；25.水下分配单元；26.水下蓄能器；27.电液换向阀；28.水下工作设备；29.回油管路具体实施方法本专利技术不受下述实施实例的限制，可以根据本专利技术的技术方案和实际情况来确定具体的实施方式。下面结合图1对本专利技术作一下描述。上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图1的布局方向来确定的。如图1所示，本专利技术一种活塞式深海用水下蓄能器，主要由液腔端盖1、缸体2、密封丝堵3、导向环Ⅰ15、导向环Ⅱ16、导向环Ⅲ19、海水过滤器6、气腔端盖9、保护帽12、单向充气阀13、动活塞17组成；其特征在于：所述圆柱形缸体2的两端分别螺纹固定液腔端盖1和气腔端盖9；所述液腔端盖1有与液腔20连通的液腔通孔21，所述液腔通孔21外端设置有锥形内螺纹；所述气腔端盖9外端面中心处有沉头槽11，所述沉头槽11中心有与气腔18连通的气腔通孔14，所述气腔通孔14外端固定有单向充气阀13，在所述气腔端盖9外端面螺钉10固定有保护帽12；所述圆柱形缸体2与阶梯型动活塞17滑动配合，所述阶梯型动活塞17小直径段与缸体2形成真空腔5，所述缸体2有与真空腔5连通的真空腔通孔4，在所述真空腔通孔4外端固定有密封丝堵3；所述圆柱形缸体2与阶梯形动活塞17滑动配合，所述动活塞17大直径端部与缸体2和气腔端盖9共同形成海水腔8，所述缸体2有与海水腔8连通的海水腔通孔10，在所述海水腔通孔7外端连接有海水过滤器6，海水过滤器6也可用海水补偿器替换；所述动活塞17与气腔端盖9滑动配合共同形成气腔18。如图1所示，所述动活塞17为一端封闭一端开口的阶梯型筒形结构。所述气腔端盖9内端孔内径与动活塞17小直径段内径相同，所述气腔端盖9内端外径与动活塞17大直径段内径相同。在所述液腔端盖1与缸体2之间有密封垫片和密封圈；在所述气腔端盖1与缸体2之间有密封垫片和密封圈；在所述动活塞18小直径段与缸体之间有密封圈和导向环Ⅲ19，动活塞18大直径段与缸体之间有密封圈和导向环Ⅰ15；所述动活塞18与气腔端盖9内端之间有密封圈和导向环Ⅱ16。真空腔通孔4端部有凹槽。一种活塞式深海用水下蓄能器的工作状态分为：预冲压状态、蓄能状态和释放状态。预充压状态，如图1所示：一种活塞式深海用水下蓄能器放入海底前，打开充气阀13、密封丝堵3、海水过滤器6和保护帽12，通过气腔端盖9中的充气孔14向气腔18充入预充气体，推动活塞17向下移动，活塞17下移挤压真空腔5内的气体全部通过通孔4排除，旋紧密封丝堵3。继续向气腔18内充入气体达到预充压，然后关闭充气阀，完成预充压。蓄能状态，如图2和图4所示：水上液压动力单元HPU出口的液压液通过主脐带缆24输送到水下液压分配单元SDU25后，再向水下控制单元SCM中的水下蓄能器26冲压蓄能。由于活塞式深海用水下蓄能器下放安装过程中，因海水静水压力作用，海水经过海水过滤器6，由海水腔通孔7进入海水腔8内。在充压蓄能过程中，由液腔通孔21向液腔20充入压力液，克服静水压力和预充压力推动动活塞17向上移动，并压缩气腔20和海水腔8，达到蓄能器工作压力，完成蓄能过程。释放状态，如图3和图4所示：当水下液压设备28需要深海用水下蓄能器提供能量时，控制油路换向阀27换向，压力液由液腔20通过液腔通路21和电液换向阀27，进入水下工作设备28油路中，使水下设备28进行工作。水下设备28排除的低压油液通过回油管路29回到HPU。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种活塞式深海用水下蓄能器，主要由液腔端盖(1)、缸体(2)、密封丝堵(3)、导向环Ⅰ(15)、导向环Ⅱ(16)、导向环Ⅲ(19)、海水过滤器(6)、气腔端盖(9)、保护帽(12)、单向充气阀(13)、动活塞(17)组成；其特征在于：所述圆柱形缸体(2)的一端螺纹固定液腔端盖(1)，其另一端螺纹固定气腔端盖(9)；液腔端盖(1)有与液腔(20)连通的液腔通孔(21)，液腔通孔(20)外端设置有锥形内螺纹；所述气腔端盖(9)外端面中心处有沉头槽(11)，沉头槽(11)中心有与气腔(18)连通的气腔通孔(14)，气腔通孔(14)外端固定有单向充气阀(13)，在气腔端盖(9)外端面螺钉(10)固定有保护帽(12)；所述圆柱形缸体(2)与阶梯型动活塞(17)滑动配合，阶梯型动活塞(17)小直径段与缸体(2)形成真空腔(5)，缸体(2)有与真空腔(5)连通的真空腔通孔(4)，在真空腔通孔(4)外端固定有密封丝堵(3)；所述圆柱形缸体(2)与阶梯形动活塞(17)滑动配合，动活塞(17)大直径端部与缸体(2)和气腔端盖(9)共同形成海水腔(8)，缸体(2)有与海水腔(8)连通的海水腔通孔(10)，在海水腔通孔(7)外端连接有海水过滤器(6)，海水过滤器(6)可用海水补偿器替换；所述动活塞(17)与气腔端盖(9)滑动配合共同形成气腔(18)。...

【技术特征摘要】
1.一种活塞式深海用水下蓄能器，主要由液腔端盖(1)、缸体(2)、密封丝堵(3)、导向环Ⅰ(15)、导向环Ⅱ(16)、导向环Ⅲ(19)、海水过滤器(6)、气腔端盖(9)、保护帽(12)、单向充气阀(13)、动活塞(17)组成；其特征在于：所述圆柱形缸体(2)的一端螺纹固定液腔端盖(1)，其另一端螺纹固定气腔端盖(9)；液腔端盖(1)有与液腔(20)连通的液腔通孔(21)，液腔通孔(20)外端设置有锥形内螺纹；所述气腔端盖(9)外端面中心处有沉头槽(11)，沉头槽(11)中心有与气腔(18)连通的气腔通孔(14)，气腔通孔(14)外端固定有单向充气阀(13)，在气腔端盖(9)外端面螺钉(10)固定有保护帽(12)；所述圆柱形缸体(2)与阶梯型动活塞(17)滑动配合，阶梯型动活塞(17)小直径段与缸体(2)形成真空腔(5)，缸体(2)有与真空腔(5)连通的真空腔通孔(4)，在真空腔通孔(4)外端固定有密封丝堵(3)；所述圆柱形缸体(2)与阶梯形动活塞(17)滑动配合，动活塞(17)大直径端部与缸体(2)和气腔端盖(9)共同形成海水腔(8)，缸体(2)有与海水腔(8)连通的海水腔通孔(10)，在海水腔通孔...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖仕红，唐鹏，刘建生，张辉耀，江涛，蹇宝锐，程成，刘石头，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：四川,51