[发明专利]井下液压泵

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于在井下操作期间提供流体压力的井下液压泵。

背景技术

在井下操作/井下作业（特别是用于驱动操作工具的井下作业和/或用于井眼壁或井眼套管的接合的井下操作）期间越来越多地使用将流体作为驱动力的井下工具。通过井下液压泵来提供用于这些流体工作单元的液压动力。由于井下条件，这些液压泵在很多方面都受限制，并且还需要在井下操作期间有效地工作以节省时间和资本。由于井下的空间限制，泵的物理尺寸受限，供给的动力也受限，典型地因为来自于地表的测井电缆由于长距离上的大压降而受到限制，或者如果使用井下电池的话，那么空间限制再次变成制约因素。此外，液压泵必须有效以提供足够的用于井下流体工作单元的驱动力和速度，因为这样减少了井下作业时间，继而降低了成本。此外，井下泵必须耐用，因为故障对于作业时间来说更加关键——因为所有的维修和修复必须在地表完成，这就使得必须从井眼中将井下工具全部取回。已知的液压泵包括多个体积周期性地改变的活塞腔，其中在该活塞腔中，通过转动的凸轮凸部（cam lobe）迫使活塞以循环的方式移动而提供通过活塞腔的流体的排量。然而，这种液压泵经常不足以有效地提供井下所需的动力，并且移动部件还可能遭受磨损。

发明内容

本发明的目的是部分地或全部地克服上述的现有技术的缺点和缺陷。更具体地，本发明的目的是提供一种改进的液压泵，其在井下作业期间能够提供比现有技术中的泵更大的流体动力。

通过根据本发明的解决方案能够完成从以下的说明中将变得显而易见的上述目的、以及多个其他目的、优点和特征，本发明涉及一种用于在井下作业期间提供流体压力的井下液压泵，其包括：

-泵壳，

-凸轮轴，其可转动地设置在所述泵壳中且具有纵向转轴，所述凸轮轴包括轴和设置在所述轴上的凸轮凸部，

-呈放射状地设置的活塞，其具有壳端和凸轮端，

-活塞壳，其设置在所述泵壳中，

-入口阀，其设置在所述活塞壳的入口中，

-出口阀，其设置在所述活塞壳的出口中，以及

-活塞弹簧，该活塞弹簧设置在所述泵壳中以用于将所述活塞移离所述活塞壳，

其中，所述活塞壳可转动地连接到所述泵壳，使得所述活塞壳能够绕平行于所述凸轮轴的纵向转轴的活塞壳转动轴转动。

根据本发明的井下液压泵还可包括多个活塞、活塞壳、入口和出口阀以及活塞弹簧。

此外，所述活塞可在所述活塞壳中通过所述凸轮凸部在第一方向上移动，通过所述活塞弹簧在第二方向上移动。

此外，所述泵壳可具有与所述活塞壳的入口流体连通的入口。

所述泵壳可具有与所述活塞壳的出口流体连通的出口。

在一个实施例中，活塞侧壁和所述活塞壳的内壁之间的间隙距离在宽度上可小于10微米。

如上所述的液压泵还可包括轴承，该轴承设置在所述凸轮轴和所述多个活塞的所述凸轮端之间。

所述轴承可以是滚针轴承。

另外，根据本发明的井下液压泵可包括含有活塞、活塞壳、入口阀、出口阀和活塞弹簧的组，其中所述入口阀、所述出口阀和所述活塞弹簧设置在所述活塞壳中且沿着纵向轴具有一相互距离。

此外，根据本发明的井下液压泵可包括多个活塞、多个活塞壳、多个入口阀、多个出口阀以及多个活塞弹簧，其中，一组包括一个活塞、一个活塞壳、一个入口阀、一个出口阀和一个活塞弹簧，所述井下液压泵还可包括多个设置在所述泵壳中的上述组且所述多个组沿着纵向轴具有一相互距离，各组以星状物的形状对称地设置，大致沿径向远离所述纵向转轴。

在一个实施例中，所述泵还可包括以四层（每层由三个活塞构成）设置的12个活塞，各层沿纵向转轴位于四个不同的位置，每层的三个活塞以彼此之间120°的星形角呈放射状地设置，并且各层以30°的移位角移位，从而使得所有的12个活塞具有与径向相邻的活塞相隔30°的独一无二的径向位置。

另外，所述入口阀和所述出口阀可以是单通阀，诸如球阀。

此外，所述球阀的多个球体可由陶瓷材料制成。

根据本发明的井下液压泵还可包括与所述多个出口阀流体连接的聚积单元。

此外，具有两个凸轮凸部端面的所述凸轮凸部还可包括至少一个中空部，其在所述凸轮凸部端面之间提供流体连通通道。

如上所述的具有两个泵壳端面的泵壳还可包括至少一个中空部，该中空部在所述泵壳端面之间提供流体连通通道。