[发明专利]用于测定中空装置的内轮廓的设备和方法有效

专利信息
申请号: 201380012103.3 申请日: 2013-02-27
公开(公告)号: CN104145072B 公开(公告)日: 2016-11-30
发明(设计)人: F·约英;M·阿尔达格;G·米夏埃利斯;H·格里默尔 申请(专利权)人: 贝克休斯公司
主分类号: E21B4/02 分类号: E21B4/02;E21B47/007
代理公司: 中国国际贸易促进委员会专利商标事务所 11038 代理人: 秦振
地址: 美国得*** 国省代码: 美国;US
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摘要:
搜索关键词: 用于 测定 中空 装置 轮廓 设备 方法
【说明书】:

相关申请的交叉引用

本申请要求于2012年3月2日提交的美国申请No.13/411333的权益,该美国专利通过引用而整体并入本文中。

技术领域

本公开总体上涉及用在采用渐进腔动力装置的井眼操作中的设备。

背景技术

为了获得烃(油和气),通过使连接至钻柱端部的钻头旋转来钻取井眼或井筒。当前,大量的钻井活动包括钻取用于烃生产的斜井井眼或水平井眼。当前,用来钻取这种井眼的钻井系统通常采用在底部处具有钻头的钻柱,该钻头被马达(通常被称作“泥浆马达”或“钻井马达”)转动。典型的泥浆马达包括动力部分,该动力部分包括转子,转子具有放置在定子内的外瓣状表面,定子具有相配的内瓣状表面。所述动力部分在转子的瓣状表面和定子的瓣状表面之间形成渐进腔(progressive cavities)。所述马达通常被称作渐进腔马达或莫伊诺(Moineau)马达。某些用在石油工业中的泵也采用渐进腔动力部分。

定子通常包括金属壳体,该金属壳体内部衬有螺旋式异形的或瓣状的弹性体材料。泥浆马达的容积效率在很大程度上取决于转子在定子内旋转期间在定子瓣状部和转子瓣状部之间形成的密封,该效率取决于定子瓣状部和转子瓣状部之间的配合。转子瓣状部在外部,能采用多种检测工具精确地测量它们的尺寸。通常不能精确地测量位于定子的内表面上的定子瓣状轮廓。定子轮廓与所期望的尺寸或所设计的尺寸之间相对小的偏差会导致:(i)泥浆马达效率较低,例如由于与光学间隙相比转子瓣状部和定子瓣状部之间的间隙过大;(ii)降低马达的工作寿命,这是因为转子瓣状部和定子瓣状部之间的过度接触(较小的公差)。能够用于无损地检测装置内轮廓的装置是两点测量装置,这种两点测量装置测量定子的内径,但是不测量定子内轮廓的整个截面。

本公开在此提供了用于测量装置(例如,渐进腔泵、泥浆马达的定子以及管状部件)的异形内轮廓的设备和方法。

发明内容

在一个方面中,公开了一种用于测定中空部件的内轮廓的设备,在一个实施例中该设备包括:壳体,该壳体具有第一轴线;测量装置,该测量装置位于壳体内并构造成沿第二轴线发射光束,其中第一轴线偏离第二轴线;可旋转偏转装置,该可旋转偏转装置构造成将发射光束引导至中空部件的内表面;驱动器,该驱动器构造成使测量装置围绕第一轴线旋转;以及处理器,该处理器利用从中空部件的内轮廓反射的光束来测定中空部件的内轮廓。

在其他方面中,公开了一种用于测定具有中心轴线的装置(被测装置)的异形内表面的轮廓的方法,在一个实施例中,该方法包括:将光束从被测装置内的选定位置处由旋转偏转装置引导到装置的内表面上,其中该选定位置偏离中心轴线;接收从被测装置的内表面反射的光;以及利用反射光测定被测装置的内表面和反射位置之间的距离。

为了更好地理解以下对本设备和方法的详细描述,相当广泛地总结了在本文中所公开的设备和方法的特定特征的示例。当然,还有以下所公开的本设备和方法的附加特征,这些附加特征将形成所附权利要求的主题。

附图说明

参考附图能最好地理解本公开,在附图中相同的附图标记通常指代相同的元件,其中:

图1A和1B(现有技术)示出了具有瓣状的内表面的示例性定子的截面,可以采用本文中所述的设备和方法来获取该瓣状的内表面的轮廓;

图2是可以用于测定装置(例如图1A和1B中所示的装置)的内表面的轮廓或尺寸的装置的等距视图;

图3是图2所示装置和用于操作图2的装置的控制单元以及根据本公开的一个实施例的用于测定装置的内轮廓的基于计算机的单元的截面;

图4示出了各个距离相对于从图3中所示的偏转装置到示例性定子(例如图1A和1B中所示的定子)的内轮廓的旋转光束的关系;

图5是示出了对应于图3中所示装置的实施例的同轴的发射光束和反射光束的示意图;以及

图6是示出了旋转发射光和从定子(例如图3中所示的定子)的内表面反射的反射光束的线性和旋转关系。

具体实施方式

图1A和1B(现有技术)示出了渐进腔装置(例如泥浆马达或泵)的典型定子100的纵截面和横截面。所示的定子100包括具有带多个瓣状部114的内表面112的金属壳体110。内表面112可以是金属表面或者含有由弹性体材料组成的层。在A-A处选取的定子100的截面在图1B中作为元件120示出。

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