CN1038141A - 通过伸展活动锚固臂而将传感器锚固在井中的装置 - Google Patents

Abstract

一锚固传感器于井中的装置，从地面遥控至少伸 展一根锚固臂，通过可回缩的插销锁固借助联杆与锚 固臂相连的杆件，以此使锚固臂处于闭合位置。外部 压力永久地作用于插销上，且插销上固定了一可在空 腔内运动的头。包含在传感器体内部空间的装置将 一与外部压力成比例的压力作用于插销头上以保持 插销被锁定在杆件中，或施加一低得多的压力于插销 头上以导致插销的释放。

Description

本发明涉及一种改进的装置，该装置通过伸展活动锚固臂顶住井壁而将传感器锚固在井中。从法国专利2548727中，人们知道了一种通过伸展活动锚固臂顶住井壁而将传感器锚固在井中的装置。

传感器配置了例如计量仪，用以研究所接触的地质构造，或执行地震探测作业。传感器被悬挂在电源电缆和支持电缆下面，所述电缆包括给计量仪提供电能的电线和信号传输线。

上述专利描述的锚固装置包括至少一个弹簧、一根被伸展的弹簧驱动而作直线运动的杆件。用于将杆件的直线运动转变成锚固臂的旋转运动的装置和用于间歇地将杆件固定于弹簧被压缩的位置上的装置。固定装置包括一适合于插进处于弹簧压缩位置的杆件的径向缺口中的插销和用于移动插销的液压装置。

液压装置可以包括一在计量仪壳体内形成的空腔、一与平行的插销连接的且适于在空腔内滑动的头，和一用来将不等压力间歇地施加于头的两个相对面的液压回路，两个压力之一与井下某一选定深度经常发生的压力相等，计量仪被固定在该深度。两个不等压力的施加是通过例如电动阀而提供的。

既然本装置最经常地用于几百米的深度的高压力处，由于作用于活塞的不均匀压力而使插销承受的力是可观的，且允许一非常可靠和非常简捷的臂的开度的解扣装置。

然而在使用中发现，尽管电动阀处于闭合位置且使插销未受井压的作用，但偶然的解扣情况有可能发生，这可以归咎于密封缺陷，它使得插销控制回路的液压流体压力出乎意外地与井中通常发生的压力相等，引起了插销的退回。

本发明的目的是一种新的实施例装置，用于避免每个锚固臂的不适时的解扣。

液压装置包括如已有专利的实施例所述的在计量仪壳体内形成的空腔;一固定在平移的插销上且适于在空腔内滑动的头，头的截面大于插销截面;和施加一可变压力于插销头上的一液压回路。

其特征在于它包括压力施加装置，用于永久地将一等值于井中通常压力的压力施加于插销上，施加一对抗压力于固定在插销上的头上，对抗压力值可在第一压力值和第二压力值之间变化，第一压力其大小足以把插销移向杆件的径向缺口中的啮合位置，第二压力值相当低，以便将插销推向它的释放位置。

压力施加装置包括例如一在与插销相对的头的一边通向空腔的管道和一用来选择地将第一和第二压力施加于头上的开关装置。

压力施加装置包括在传感器壳体内形成的不同截面的第一室和第二室;分别适用于第一室和第二室截面的具有不同截面的第一和第二活塞，具有较小截面的第一活塞永久地承受井中的压力，第二室与所述管道连通，而第二活塞则在第二空腔中运动，该管道通过电动阀间歇地与一个空间联系，那里通常的压力小于井中通常的压力。

在这样的安排之下，导致管道中的流体处于与井中普遍压力相同的压力下的任何可能泄漏仅仅进一步增加作用于插销和头的组件的合成力，且保持它在锁固位置。任何突然的解扣成为不可能。

本装置的其他特点和优点将通过参照附图对新的实施例的描述而更清楚。

图1是传感器的部分视图，它显示了处于锁定状态的保持锚固臂闭合的锚固装置。

图2详细显示了压力施加装置，该装置处于将锚固臂锁固在闭合位置上的一个位置。

图3与图1相似，其中锚固装置已经被解扣以便将臂移开。

图4与图2相似，其中显示的压力施加装置处于解开锚固插销的位置。

如图1和图2所示的锚固装置与一管状传感器1有关，该传感器具有上部2和下部3，通过几根杆件4相连。

计量仪，例如由小型地震仪构成的，是包含在传感器下部3的室5中，且与例如通过杆件4的内部的导电体（未显示）与支撑传感器的多功能电缆连接。杆件4之一包含一轴6，锚固臂可绕轴6转动。固定在锚固臂上与轴6有一定距离的轴8上绞接了第一操纵臂的第一端。在固定在另一杆件4上的轴10上绞接了第二操纵臂11的第一端。两根操纵臂9、11的第二端可以相对于公共轴12转动。第三操纵臂的第一端，还可以公共轴12为枢而转动。

锚固装置还包括一杆件14，杆件14在其底部具有一缺口15，所述底部上装有，用于第三操纵臂13的第二端的铰接轴16，杆件可以滑进传感器体18的轴向形成的圆柱形导向舱17中。

一螺旋弹簧19，通过第一端支承在传感器壳体上，第二端支承在杆14的肩20上，施加一力于后者，往往导致弹簧离开其导向舱。一轴向通道21在杆14的上部形成。它与从壳体18向外开通的径向孔21A连通。

导向舱17的上部通过一具有较大截面且包含液压流体的室22而延伸。由不同截面51和52两个部分所形成的活塞23适合于在液压流体的压力与井中通常的压力之间的可能压力差的作用下在室22和导向舱17的上部自由地和密封地滑动，以消除此压力差。

本装置进一步包括一插销24，具有可在圆柱形腔26内部回复位置和伸展位置之间移动的有较大截面的头25，腔26径向地在传感器壳体18内形成，插销在回复位置时完全缩回到所述壳体的内部，在伸展位置中从导向舱17内部伸出。在杆件14中径向形成的一缺口27（图3，4）用于接纳插销24。缺口27通向杆件14的中心通道21，所以井中普遍的压力Pe是永久地作用于杆件14侧的插销。空腔26通过塞子28向外闭合。控制臂的大小，绞接轴8、10、12以及舱27的位置是这样选定的，即当锚固臂7沿着传感器壳体而处于闭合位置时，螺旋弹簧19承受拉力而插销则被嵌进缺口27中。

压力施加装置允许臂7的松开，它是设置在壳体内的舱29中，详细如图2和图4所示。它们首先包括一附加管件30，其截面与室22的截面相适配且通过螺纹而拧紧在舱中。管件30包括一圆柱形内腔31，内腔31在活塞23的一侧封闭，而在另一端则开通。室22通过较大截面的另一室32而延伸。在这个室32中设置了一具有丝扣连接33A的电动阀33，丝扣连接33A在管件30的开启端处拧紧于管件30上。电动阀33包括一移动活塞L，其截面与腔31的截面适配。

在围绕活塞L的管件30的内壁中形成了环形槽34。第一纵向管道35使槽34和室22在自由活塞23和管件30的闭合端之间互相连通。通过在壳体18的壁中径向形成的第二管道36，槽34与空腔26连通，插销的头25在空腔26中移动。环绕附加件30的室22的内壁中形成第二环形槽37。在附加件30的壁内的第一径向孔导致内腔31与槽37连通。在壳体外壁中的第二径向孔39导致槽37与传感器的外部连通。该第二径向孔39通过螺旋塞40而塞住。另两个径向导孔41和42也在壳体壁中形成。在第一端，两个孔都向壳体外开通，且各自被两个螺纹塞43、44塞住。在它们的另一端，它们各自与在自由活塞23两边的室22的两部分连通，其第一部分在附加件30的一边，第二部分则与杆件14内的通道21在同一边。

封口44、45、46、47、48、49各自设置在活塞P、附加件30、活塞23、杆件14和插销24周围，以提供密封滑动。

电动阀33通过导线50与包括电源和支持电缆（未显示）的传输线路连接。在静止位置，活塞L处在伸展位置（图1、2）且使腔31的内部与槽34分离。

电动阀33被激活时，活塞P充分退缩（图3、4）以便导致空腔31与槽34连通，因而与管道36连通。

当电动阀在静止位置时，外部压力Pe通过在杆14中的通道21和缺口27作用在自由活塞23的较小截面S₂和插销24的截面S₃上。

在自由活塞远离杆件14的端面上的空腔22中的液压以S₁/S₂的比例减小。该减小的液压通过管道35和36而传递到空腔26中，且施加在固定于插销上的头25上，头的截面是S₄。作用于插销24的合成力Fr可以由下式表达：

Fr=(S₃-S₄(S₁)/(S₂) ) Pe（1）

不同的截面S是相对于S而选择的，因此合力Fr是向心的，结果是在锚固臂在闭合位置时将插销推进缺口27（图3、4）中。

本装置按如下方法操作：

在地面的传感器和电动阀33的闭合，以便隔离内部空腔31，螺纹塞40被打开，以便排出它可能包含的，在低压P下（例如大气压）充入的油。通过通道42，在相对于附加件30的室22部分产生了一个真空。

油通过管道41以一足够的数量喷射入室22中以便注入管道35、36、槽34和空腔26，而排出空气。

合力Fr作用于插销24（参见式1），足以使后者推撞杆14。当锚固臂7通过压缩螺旋弹簧7而被带到顶住体壁的锁定位置时（图3），使杆14缩回到导向舱17的内部，直到将插销24推进缺口的复位位置。从而锁定锚固臂。

为了阻止锁定，至少是暂时地将一个相当高的液压，引入室22和空腔26中。

然后，将传感器降入井中。随着它的下降，外部压力增加。在这个压力作用下的室腔22内部的自由活塞23的退回，压力是通过轴向通道21而作用于活塞上的，使得室腔22内含有的液体压力与井中普遍的压力的平衡始终是可能的。

当传感器到达其需锚固的深度时，激活电动阀33，活塞P缩回（图3、4），且使管道35、36与在甚高压P下的空腔31内部连通。插销在轴向通道21的一边承受一个等于Pe·S₃的力，在另外一边承受一个等于P·S₄的力。合力为一向心力，足以克服插销24在杆14的缺口27中的摩擦力，且把它推到缩回位置（图3、4）。

杆14被释放，且在螺旋弹簧19的作用下，沿导向舱17向外推。由于这一运动引起控制臂9、11、13的绕轴旋转，结果引起锚固臂7绕枢轴的旋转，当锚固臂顶住井壁时，使传感器12紧贴住井的相反侧的壁上。这时可以使用包含在传感器中的仪器。

作用于插销和头上的对抗压力之一总是等于外部压力或另一些压力是与外部压力成比例的，且可能的泄漏不可能改变保持它们处于锁固位置时的合力方向。

可使用相同的液压系统以控制象锚固臂7那样的几根锚固臂同步释放而不脱离本发明的范围。

Claims (4)

1、一用来通过伸展至少一根可绕传感器体转动的锚固臂来锚固传感器于井中的改进装置，包括至少一根弹簧；一根通过弹簧的伸展而被驱动作直线运动的杆件；用于将杆件的直线运动转化为锚固臂的旋转运动的装置和用于间歇地将杆件固定于弹簧的压缩位置的装置，该装置包括：一适用于在弹簧处于压缩位置时插入杆件的径向缺口中的插销；和驱使插销移向释放杆件的释放位置的液压装置，该液压装置包含一在传感器体内形成的空腔；一固定在平移的插销上且适于在所述空腔内滑动的头，头的截面大于插销截面；和一将可变压力施加于头和插销上的液压回路，进一步包括一压力施加装置，该装置可以持久地向插销施加一压力，其压力值等于井中通常的压力，以及永久地向固定在插销上的头上施加一抵抗压力，该抵抗压力值可在第一压力值和第二压力值之间变化，第一压力值足以把插销移向杆件的径向缺口的锁固位置，第二压力值相当低，以便将插销推向它的释放位置。

2、如权利要求1所述的锚固装置，其特征在于液压回路包括一管道，该管道通向相对于插销的插销头一侧的空腔;和可选择地将第一和第二压力施加于头的开关装置。

3、如权利要求2所述的锚固装置，其特征在于所述压力施加装置包括在传感器体内形成的具有不同截面的第一室和第二室;一包含具有不同截面的各自适应于第一室和第二室截面的两部分的活塞，具有较小截面的活塞部分永久地承受井的压力，具有最大截面的活塞部分在第二室中移动且与所述管道连通，该管道通过电动阀与一个空间相连，那里通常的压力要小于井中通常的压力，压力施加装置进一步包括用来将外部压力施加于插销之上的通道。

4、如权利要求3所述的锚固装置，其特征在于所述压力施加装置包括一具有内腔的附加件;一与电动阀相连且可在内腔的闭合位置和所述内腔与所述第二室连通的位置之间移动的活塞，以及在传感器体内形成的所述空腔，而插销头在所述空腔内运动。

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