專利名稱：小直徑套管井測井儀器推靠裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種石油行業(yè)使用的套管井電阻率測井儀器使用的井壁推靠裝置，外徑54_，可以通過油管進行井內測量作業(yè)，具有很強的推靠力。
技術背景套管井電阻率測井儀是在有套管的井中測量地層電阻率的裝置。目前通用的套管井電阻率測井儀使用液壓推靠器，其由電機、液壓泵、推出裝置及頂針組成。推靠器外徑在89mm以上，對采油井的井孔適應能力較差。液壓系統(tǒng)油壓通過機械機構作用在頂針上，使頂針頂在套管內壁上，并與其形成電接觸。一般液壓推靠裝置在直徑較小的情況下推靠力很難做到比較大，從而造成頂針與套管的接觸不良，接觸電阻較大，影響了測量的可靠性。而且液壓系統(tǒng)結構復雜，裝置直徑大，密封點多，易漏油，故障多。 發(fā)明內容為克服現(xiàn)有推靠裝置外徑較大，推力不足，液壓系統(tǒng)結構復雜，可靠性差的問題，本實用新型提供一種推靠裝置，其特點是以直流電機為動力，滾珠絲杠增力，經(jīng)雙動密封傳動，驅動連桿機構，將頂針(或滾輪式頂片)推出。本實用新型外徑為54mm，每個頂針的推力可控，最大可達到50Kg力以上，可使頂針(或滾輪式頂片)與套管的接觸電阻小并穩(wěn)定。裝置結構簡單，推力大，可靠性高，并在井中受卡的情況下可以不依靠電機安全解脫。本實用新型解決其技術問題采用的技術方案是由電機及減速機構(I)、滾珠絲杠(4)、絲母(3)、絲母護套￠)、密封抗壓外殼
(21)，推拉桿(7)、位移測量電位器(5)、動力系統(tǒng)殼體(2)、雙動密封A(9-l)、雙動密封B(9-2)、包括兩個支臂(11-1)、兩個轉軸A(ll-9)、兩個轉軸B(ll-8)、兩個支臂架(11_5)、定滑塊(11-3)、動滑塊(11-2)、頂針座(11-7)組成的連桿機構、頂針(12)、扶正彈簧
(13)、包括推出平衡彈簧(14-1)、收攏平衡彈簧(14-2)、彈簧芯桿(14-3)、連桿機構動滑塊(11-2)及推收平衡彈簧座(15)、剪切銷(16)組成的推出收攏平衡機構及推靠裝置外殼
(20)共同構成的推靠裝置。推拉桿(7)上有剪切銷(16)、融斷棒⑶及安全棒(10);推拉桿下端設有下密封腔(28)?？筛膿Q頂針方式的三軸式連桿由滾輪式頂片(24)和與之匹配的兩個支撐臂(25)、二個轉軸A(11-9)構成。其特征在于以電機為動力，經(jīng)減速器和滾珠絲杠增力，驅動3至6組連桿機構及9至18個頂針(12)或滾輪式頂片(24)，推靠裝置可適應套管內徑不均的情況，在推靠裝置在井內受卡時可不依靠電機收攏各連桿機構，推靠裝置外徑為54mm，調整電機電壓各個頂針或滾輪式頂片向外推力可控，最大推力為50Kg力以上。并可更換頂針方式。由二個支臂(11-1)、一個頂針座(11-7)、兩個支臂架(11-5)、定滑塊(11_3)、動滑塊(11-2)、扶正彈簧(13)、兩個連接軸B(11-8)與兩個連接軸A(ll-9)構成一組雙支架連桿機構；一組雙支架連桿共三副，均布在一個推靠器斷面上，整個推靠器共有3-6組雙支架連桿機構，在動力系統(tǒng)的帶動下通過推拉桿(7)可支出或收攏。[0007]推拉桿(7)上連接有剪切銷(16)、融斷棒⑶及推拉桿安全棒(10)，可在電機失效時切斷推拉桿(7)與連桿機構(11)或動力系統(tǒng)的連接，釋放或收攏連桿機構(11)，對推靠裝置在電機及傳動機構失效時的安全提供保證。推出收攏平衡機構包括推出平衡彈簧(14-1)、收攏平衡彈簧(14-2)、彈簧芯桿(14-3)、連桿機構動滑塊(11-2)、剪切銷(16)及推收平衡彈簧座(15)構成；園柱型連桿機構動滑塊(11-2)在徑向上被切成三個可獨立滑動的分塊 ，相互間有楔形榫卯相連成為一體；推出收攏平衡機構可調整各支臂(11-1)的支出及收攏程度，適應套管內徑不均的情況及克服加工裝配誤差造成各連桿收攏不一致的問題。連接軸B(ll_8)與連接軸A(ll_9)在收攏狀態(tài)和推靠裝置中軸之間的垂直距離差為4-10mm，頂針座上平面收攏狀態(tài)下與推靠裝置外壁垂直距離為3_8mm，為保證支臂(11-1)支出距離達到套管最大內徑的同時保持較大推收力量，支臂(11-1)長度在70-130mm 之間。支臂(11-1)的下面加工有走線槽(17)和扶正彈簧槽(18)，為頂針的電連接導線提供通道及固定扶正彈簧(13)用。支臂(11-1)安裝在支臂架(11-5)上，兩者用螺絲聯(lián)接，可拆裝，保證裝配維修的可行。下密封腔(28)設在推拉桿(7)的最下端，使推拉桿(7)在靜止和移動時都不受井內液體壓力的影響。扶正彈簧(13)是抗彎矩彈簧，由2個軸固定及2個軸限位，安裝在頂針座(11-7)下面，在支臂(11-1)支出或收攏時，由于扶正彈簧(13)及限位面(19-1)、(19-2)的作用，使頂針座(11-7)不傾倒。第二種滾輪式支臂副，由高硬度滾輪式頂片(24)、支撐臂(25)、中心軸(27)、轉軸A (11-9)構成；滾輪式支臂副，可與頂針式支臂副方便互換；支撐臂(25)上有支撐臂絕緣層
(26)。雙動密封A(9_l)和雙動密封B(9_2)都為二道動密封，二道動密封之間有動密封檢查孔A (23-1)及動密封檢查孔B (23-2)。位移測量電位器(5)纏繞安裝在絲母護套(6)上，位移測量電位器(5)的動片安裝在動力系統(tǒng)殼體(2)上。融斷棒(8)的材料是高強度塑料，其內部有電發(fā)熱器，在通過大電流時可融斷。定滑塊(11-3)固定在推靠裝置外殼(20)上，動滑塊(11-2)可在推靠裝置外殼
(20)內移動。在密封的抗壓外殼(21)內，利用直流電機及減速機構(I)帶動滾珠絲杠(4)由絲母(3)經(jīng)絲母護套(6)移動推拉桿(7)，經(jīng)雙動密封A(9-1)移動多組雙支架連桿機構(11-1)至(11-9)，將多個頂針座(11-7)和頂針(12)推向套管內壁。本技術方案使推靠力大大提高，同時將推靠裝置的外徑減小到54mm。一組雙支架連桿共三副，均布在一個推靠器斷面上。整個推靠器共有3-6組雙支架連桿機構。一副雙支架連桿機構由兩個支臂(11-1)、兩個支臂架(11-5)、定滑塊(11-3)、動滑塊(11-2)、頂針座(11-7)、兩個轉軸A(ll-9)、兩個轉軸B(ll-8)及扶正彈簧(13)組成。頂針(12)安裝在頂針座(11-7)內，并與頂針座(11-7)絕緣。各組連桿機構由推拉桿(7)同時驅動。為了測量推拉桿(7)的位移，指示支臂(11-1)的支出程度，在空間較小的情況下，本實用新型采用的技術方案是將測量電位器(5)纏繞在絲母護套(6)上，電位器動片安裝在動力系統(tǒng)殼體(2)上。在絲母移動時，電位器阻值變化，產生推拉桿(7)位移信號。為使頂針(12)推出時適應井內套管變形及套管內徑不均的問題，本實用新型設計了推出收攏平衡機構，使各頂針的推出長度可隨套管內徑適當變化，同時在收攏頂針時，可消除加工裝配誤差，使各組支臂及頂針均衡可靠收回到推靠裝置外殼(20)內。推出收攏平衡機構由動滑塊(11-2)、推出平衡彈簧(14-1)、收攏平衡彈簧(14-2)及平衡彈簧座
(15)、彈簧芯桿(14-3)、剪切銷(16)構成。本實用新型設計了下密封腔(28)，下密封腔設在推拉桿(7)的最下端，使推拉桿 (7)在靜止和移動時都不受井內液面壓力的影響，減小了推拉桿(7)推出及收攏時的阻力。為解決頂針(12)推出后，因電機等故障使連桿機構無法收攏在井中卡死問題，本實用新型設計了三種安全解脫機構。一是推拉桿安全棒(10),推拉桿安全棒安裝在推拉桿上，是推拉桿上一個拉力弱點。在連桿機構因電機等故障卡在井中無法收攏時，能借助測井電纜的拉力使推拉桿安全棒被拉斷，由于推拉桿的兩端處都在壓力密封外殼中低壓狀態(tài)下，與井內壓力隔離，因此斷開的推拉桿(7)在油井內液體壓力作用下向下密封腔(28)內移動，各組連桿機構(11-1)至(11-9)收攏，保證了推靠裝置及油井的安全。為解決推靠裝置在油管下端卡死的問題，本實用新型在每組連桿機構上都設有獨立的解脫剪切銷(16)，如推靠裝置卡在油管下端口的時候，測井電纜的拉力作用到支臂上，向下的力傳到平衡彈簧座(15)，依次剪斷各個剪切銷(16)，使各組連桿機構依次與推拉桿
(7)分離，實現(xiàn)連桿機構釋放并收攏。另一個安全解脫裝置為融斷棒(8)，融斷棒的材料是高強度塑料，其內部有電發(fā)熱器，在連桿機構(11-1)至(11-9)因電機等故障無法收回時，可優(yōu)先選擇使用大電流通過融斷棒電熱器，產生高溫使其融斷，使?jié)L珠絲杠的拉力不再通過推拉桿(7)作用到各組連桿機構，推拉桿(7)被井內壓力壓入下密封腔(28)，得以釋放收攏。為解決頂針座(11-7)及頂針(12)不傾斜地向套管內壁垂直推出問題，頂針座下設計有扶正彈簧(13)，其保持頂針座(11-7)在推出過程中與推靠裝置外壁平行，使頂針在受力時不傾倒，保證頂針與套管內壁接觸可靠和各頂針之間距離的穩(wěn)定。同時頂針座(11-7)上的限位面A(19-l)和支臂(11-1)上的限位面B(19-2)也可起到扶正的作用。為解決動力系統(tǒng)動密封可靠性問題，本實用新型采用雙動密封A(9_l)及雙動密封B (9-2)，每個雙動密封共有四個密封膠圈，第一、二道為一組起壓力密封作用，第三、四道為一組起保護作用。在二組動密封間設有動密封檢查孔A (23-1)及動密封檢查孔B (23-2)，方便測井結束后檢查第一、二道動密封是否被破壞，以便及時更換，為解決適應各種井況，特別在套管情況較好的井中使用推靠裝置，以提高測井速度和防卡能力，本實用新型專門設計了第二種支臂副，其由滾輪式頂片(24)、及與之匹配的兩個支撐臂(25)、中心軸(27)、與頂針式支臂(11-1)共用的轉軸A(ll-9)構成的滾輪式支臂副，其為一種三軸式支臂副，可與頂針式支臂副方便的互換。為解決滾輪式頂片(24)與整個推靠機構的絕緣問題，在支撐臂(25)的中部設計了支撐臂絕緣層(26)，支撐臂絕緣層
(26)由高強度工程塑料制做，保證了在支撐臂(25)的整體強度。[0030]本實用新型的有益效果是，外徑小，推力大，結構簡單、安全可靠性高，維修方便?？蛇m用各種油井情況，包括常規(guī)井眼采油井、小井眼井、側鉆井、及過油管測井。


以下結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。附圖I :推靠裝置總體結構圖。附圖2 :推出狀態(tài)下連桿機構與推收平衡機構結構圖。附圖3 :動滑塊(11-2)剖面圖。附圖4 :頂針式支臂俯視圖。
附圖5 :頂針式支臂正視圖。附圖6 :滾輪式頂片支臂副正視圖。附圖7 :滾輪式頂片支臂副俯視圖。
具體實施方式
；推靠裝置推收動作過程參見附圖I。附圖I是本實用新型的總體結構圖，其只表示出3-6組雙支架連桿機構一組中的一副。當電機經(jīng)絲杠系統(tǒng)向左移動推拉桿(7)時，通過剪切銷(16)推動平衡彈簧座(15)壓縮推出平衡彈簧(14-1)，使連桿機構動滑塊(11-2)左移，因連桿機構定滑塊(11-3)固定在推靠裝置外殼(20)上不可移動，所以連桿機構支臂(11-1)向外支出，頂針(12)剌向套管內壁。反之電機絲杠系統(tǒng)右推推拉桿(7)，壓縮收攏平衡彈簧(14-2)，各連桿機構(11-1)至(11-9)收攏。扶正彈簧(13)是抗彎矩彈簧，裝在頂針座(11-7)的底部，由2個軸固定及2個軸限位。當支臂(11-1)支出時壓彎扶正彈簧，由于扶正彈簧(13)的支撐力，保持頂針座(11-7)向外平移時，頂針不傾斜垂直頂向套管內壁。推收平衡機構工作過程見附圖2，附圖2是某一副支臂張開狀態(tài)下，推出狀態(tài)下連桿機構與推收平衡機構結構圖。推收平衡機構的作用是，在套管內徑不均時，可使各頂針有不同的伸出長度。而當支臂(11-1)收攏時，可克服因加工誤差等因素造成某一副或幾副支臂不能完全同步收攏的問題出現(xiàn)。推收平衡機構由推出平衡彈簧(14-1)、收攏平衡彈簧(14-2)、彈簧芯桿(14_3)、剪切銷(16)、連桿機構動滑塊(11-2)組成。如附圖3所示，園柱型連桿機構動滑塊(11-2)在徑向上被切成三個可獨立滑動的分塊，相互間有楔形榫卯相連成為一體。推出平衡彈簧(14-1)、收攏平衡彈簧(14-2)、彈簧芯桿(14-3)也是三副，每副彈簧與相對的獨立滑動分塊發(fā)生作用。如套管內徑不均，如某一副連桿上的頂針已頂在套管內壁上時，由于推出平衡彈簧(14-1)的作用，另外同組的二個滑動分塊仍可在各自的平衡彈簧(14-1)推動下向左移動，使同副的支臂帶動頂針(12)繼續(xù)推出。反之連桿機構收攏時，因每副連桿機構是獨立的，所以在推拉桿(7)和同副收攏平衡彈簧(14-2)的作用下，各支臂副的收攏力量及移動距離是可以有差別的，從而保證了連桿機構完好收攏，克服了因加工裝配誤差造成的連桿機構收攏不嚴的問題。[0045]推拉桿安全棒(10)及融斷棒(8)安裝在推拉桿的上部，在二者之一斷開時，靠井內壓力及推出平衡彈簧(14-1)的釋放力都可使推拉桿向下密封腔下移，使各連桿機構收攏。動密封檢查孔A (23-1)及密封檢查孔B (23-2)上有壓力密封圈，在拆卸后如果內部有液體說明第一、二道動密封損壞，應及時更換所有動密封上的密封圈。頂針式支臂副的結構見附圖4、附圖5。為了保證在推拉桿(7)作用下，支臂(11-1)可以順暢支出或收回，連接軸B(Il-S)與連接軸A(ll-9)在收攏狀態(tài)下與推靠裝置中軸之間的垂直距離差為4-10mm。頂針座上平面在收攏狀態(tài)下與推靠裝置外壁垂直距離為3-8mm。為保證支臂支出距離達到套管最大最小內徑時都能保持較大推收力量，支臂(11-1)長度在70-130mm之間。支臂(11-1)的下面加工有走線槽(17)和扶正彈簧槽(18)，為頂針(12)的電連接 導線提供通道及限定扶正彈簧用。限位面(19-2)的作用是，在支臂張開最大時，與頂針座(11-7)上的限位面(19_1)配合，使頂針座(11-7)基本不能左右晃動。支臂(11-1)安裝在支臂架(11-5)上，兩者用螺絲聯(lián)接，可拆裝，保證裝配維修的可行性。滾輪式頂片支臂副結構見附圖6，附圖7。滾輪式頂片支臂副與頂針式支臂副可以互換。滾輪式頂片(24)和與之匹配的支撐臂(25)的推出收攏方式與頂針式支臂相同，兩種支臂副的轉軸(11-9)是相同的，可以通過拆裝轉軸方便地互換。其優(yōu)點是可適應更大的套管內徑，在套管內徑比較光滑時可在不收攏支撐臂(25)的情況下進行井內測量作業(yè)，或以較小的收攏程度進行第二次推出，以提高工作時效。
權利要求1.一種小直徑套管井測井儀器推靠裝置，可更換頂針方式，由電機及減速機構(I)、滾珠絲杠(4)、絲母(3)、絲母護套￠)、密封抗壓外殼(21)，推拉桿(7)、位移測量電位器(5)、動力系統(tǒng)殼體(2)、雙動密封A(9-l)、雙動密封B(9-2)、由兩個支臂(11_1)、兩個轉軸A(ll-9)、兩個轉軸B(ll-8)、兩個支臂架(11-5)、定滑塊(11_3)、動滑塊(11_2)、頂針座(11-7)組成的連桿機構、頂針(12)、扶正彈簧(13)、由推出平衡彈簧(14-1)、收攏平衡彈簧(14-2)、彈簧芯桿(14-3)、連桿機構動滑塊(11-2)及推收平衡彈簧座(15)、剪切銷(16)組成的推出收攏平衡機構及推靠裝置外殼(20)構成；推拉桿(7)上有剪切銷(16)、融斷棒(8)及安全棒(10);推拉桿下端設有下密封腔(28);可改換頂針方式的三軸式連桿由滾輪式頂片(24)和與之匹配的兩個支撐臂(25)、二個轉軸A (11-9)構成；其特征在于以電機為動力，經(jīng)減速器和滾珠絲杠增力，驅動3至6組連桿機構及9至18個頂針(12)或滾輪式頂片(24)，推靠裝置可適應套管內徑不均的情況，在推靠裝置在井內受卡時可不依靠電機收攏各連桿機構，推靠裝置外徑為54_，調整電機電壓各個頂針或滾輪式頂片向外推力可控,最大推力為50Kg力以上。
2.根據(jù)權利要求I所述的小直徑套管井測井儀器推靠裝置，其特征在于由二個支臂(11-1)、一個頂針座(11-7)、兩個支臂架(11-5)、定滑塊(11-3)、動滑塊(11_2)、扶正彈簧(13)、兩個連接軸B(11-8)與兩個連接軸A(ll-9)構成一組雙支架連桿機構；一組雙支架連桿共三副，均布在一個推靠器斷面上，整個推靠器共有3-6組雙支架連桿機構，在動力系統(tǒng)的帶動下通過推拉桿(7)可支出或收攏。
3.根據(jù)權利要求I所述的小直徑套管井測井儀器推靠裝置，其特征在于推拉桿(7)上連接有剪切銷(16)、融斷棒(8)及推拉桿安全棒(10)，可在電機失效時切斷推拉桿(7)與連桿機構(11)或動力系統(tǒng)的連接，釋放或收攏連桿機構(11)，對推靠裝置在電機及傳動機構失效時的安全提供保證。
4.根據(jù)權利要求I所述的小直徑套管井測井儀器推靠裝置，其特征在于推出收攏平衡機構包括推出平衡彈簧(14-1)、收攏平衡彈簧(14-2)、彈簧芯桿(14-3)、連桿機構動滑塊(11-2)、剪切銷(16)及推收平衡彈簧座(15)構成；園柱型連桿機構動滑塊(11-2)在徑向上被切成三個可獨立滑動的分塊，相互間有楔形榫卯相連成為一體；推出收攏平衡機構可調整各支臂(11-1)的支出及收攏程度，適應套管內徑不均的情況及克服加工裝配誤差造成各連桿收攏不一致的問題。
5.根據(jù)權利要求I所述的小直徑套管井測井儀器推靠裝置，其特征在于連接軸B (11-8)與連接軸A(ll-9)在收攏狀態(tài)和推靠裝置中軸之間的垂直距離差為4-10mm，頂針座上平面收攏狀態(tài)下與推靠裝置外壁垂直距離為3-8mm，為保證支臂(11_1)支出距離達到套管最大內徑的同時保持較大推收力量，支臂(11-1)長度在70-130mm之間。
6.根據(jù)權利要求I所述的小直徑套管井測井儀器推靠裝置，其特征在于支臂(11-1)的下面加工有走線槽(17)和扶正彈簧槽(18)，為頂針的電連接導線提供通道及固定扶正彈簧(13)用。
7.根據(jù)權利要求I所述的小直徑套管井測井儀器推靠裝置，其特征在于支臂(11-1)安裝在支臂架(11-5)上，兩者用螺絲聯(lián)接，可拆裝，保證裝配維修的可行。
8.根據(jù)權利要求I所述的小直徑套管井測井儀器推靠裝置，其特征在于下密封腔(28)設在推拉桿(7)的最下端，使推拉桿(7)在靜止和移動時都不受井內液體壓力的影響。
9.根據(jù)權利要求I所述的小直徑套管井測井儀器推靠裝置，其特征在于扶正彈簧(13)是抗彎矩彈簧，由2個軸固定及2個軸限位，安裝在頂針座(11-7)下面，在支臂(11-1)支出或收攏時，由于扶正彈簧(13)及限位面(19-1)、(19-2)的作用，使頂針座(11-7)不傾倒。
10.根據(jù)權利要求I所述的小直徑套管井測井儀器推靠裝置，其特征在于第二種滾輪式支臂副，由高硬度滾輪式頂片(24)、支撐臂(25)、中心軸(27)、轉軸A(ll-9)構成；滾輪式支臂副，可與頂針式支臂副方便互換；支撐臂(25)上有支撐臂絕緣層(26)。
11.根據(jù)權利要求I所述的小直徑套管井測井儀器推靠裝置，其特征在于雙動密封A(9-1)和雙動密封B(9-2)都為二道動密封，二道動密封之間有動密封檢查孔A(23-1)及動密封檢查孔B (23-2)。
12.根據(jù)權利要求I所述的小直徑套管井測井儀器推靠裝置，其特征在于位移測量電位器(5)纏繞安裝在絲母護套(6)上，位移測量電位器(5)的動片安裝在動力系統(tǒng)殼體(2)上。
13.根據(jù)權利要求I所述的小直徑套管井測井儀器推靠裝置，其特征在于融斷棒(8)的材料是高強度塑料，其內部有電發(fā)熱器，在通過大電流時可融斷。
14.根據(jù)權利要求I所述的小直徑套管井測井儀器推靠裝置，其特征在于定滑塊(11-3)固定在推靠裝置外殼(20)上，動滑塊(11-2)可在推靠裝置外殼(20)內移動。
專利摘要本實用新型提供一種小直徑套管井測井儀器推靠裝置，屬于石油工業(yè)領域，由密封抗壓外殼、推靠裝置外殼、電機及減速機構、滾珠絲杠、推拉桿、位移測量電位器、連桿機構、頂針、推出收攏平衡機構、安全解脫機構、雙動密封等組成；在高壓井內受卡的情況下可不依靠電機釋放連桿機構；可對頂針或滾輪式頂片兩種支臂方式進行安裝選擇；可適應套管內徑不均情況；推靠裝置外徑為54mm，結構簡單，推力大；解決了一般液壓推靠裝置在同等外徑情況下推力小和結構復雜的問題。
文檔編號E21B49/00GK202578676SQ201120384780
公開日2012年12月5日 申請日期2011年10月12日 優(yōu)先權日2011年10月12日
發(fā)明者李群 申請人:李群