CN103899302A - 一种超声成像测井仪旋转扫描头快速对接密封结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种超声成像测井仪旋转扫描头快速对接密封结构，包括扫描测量短节和扫描头总成，所述扫描测量短节的连轴套和扫描头对接位置各安装一个单向阀，所述单向阀通过固定件分别与连轴套和扫描头连接，所述连轴套和扫描头通过快旋螺纹套连接成整体。所述单向阀由阀芯、阀座、弹簧和阀上盖组成，所述阀座和阀上盖通过柱头螺钉固定为一体，所述阀芯位于阀座和阀上盖形成的空腔内，所述阀芯的芯体上设置有弹簧，所述阀芯的芯体的端部形成凸台。本发明通过采用一对特定结构的单向阀实现在更换扫描头时液压油不泄漏。

Description

一种超声成像测井仪旋转扫描头快速对接密封结构

技术领域

本发明涉及一种超声成像测井仪旋转扫描头的扫描头部分和扫描测量短节的连接结构，特别是涉及一种扫描头部分和扫描测量短节的快速对接密封结构。

背景技术

利用“脉冲—回波”技术对套管内外壁及套管与水泥之间胶结情况进行测量评价的成像测井仪器，其扫描测量短节通常采用电机驱动扫描头的方式进行环井周测量，扫描头置于扫描测量短节的下部，超声换能器置于扫描头中，其辐射面位于仪器旋转轴一侧且背向旋转轴。为了获得良好的测量数据，工作时扫描头浸没于井孔泥浆中，这样安装在扫描头上的超声换能器的辐射面就与泥浆直接接触耦合；尾部则浸没于扫描头腔体中的液压油中，且尾部有电气接口用于与仪器通讯。扫描头旋转时，超声换能器随之旋转，并且实时的发送并接收来自套管的反射及共振波。

根据测量原理，超声换能器的辐射面与套管内壁的间距应始终保持在一定范围内。由于仪器所测量的套管直径范围较大，因此需要根据套管的直径系列设计若干个不同直径的扫描头。在作业现场，根据套管直径更换相应尺寸的扫描头时由于结构原因会有部分液压油泄漏，需要携带一套真空注油与循环系统给仪器重新注油；另外，更换扫描头时，扫描头中的超声换能器与仪器之间的通讯载体的导线需要手工对接。这些都降低了对接可靠性，也大大降低了作业效率。

图1为现有超声扫描成像测井仪扫描测量短节（图中I部分）与扫描头部分（图中II部分）对接的局部示意图。超声换能器16与平衡块23背靠背安装，通过上下两个挡圈15固定在扫描头18中，超声换能器及平衡块与扫描头分别通过O型圈17、22进行密封。平衡块23的作用是：用于平衡超声换能器16因偏离旋转轴线37安装所带来的旋转运动不平衡。平衡块23和超声换能器16之间垫有波形垫圈21。注油嘴20和扫描头18之间通过O型圈19密封。

扫描头18与连轴套4采用快旋螺纹套8连接。连接时通过定位销9定位，并使用O型圈10密封。连接后快旋螺纹套通过3个顶丝7紧固在连轴套上防止松动；连轴套通过4个螺钉6与传动轴1固定在一起，螺钉6和连轴套4之间垫有弹簧垫圈5，连接时通过定位销2进行定位并通过O型圈3密封。传动轴1与电机通过联轴器进行连接（图中未示出）。这样，当电机通电工作时，就会驱动传动轴并带动扫描头旋转，安装在扫描头中的超声换能器随之旋转并收发超声波。连轴套4上安装有接线板38，接线板38上的接线柱40焊接了导线41、42及44、45，导线44、45的另一端为插针，用于与换能器上的插座进行对接；导线41、42的另一端与仪器的电路部分连接。这样，仪器的电路部分就能对超声换能器进行信号激励与采集。

当扫描测量短节与扫描头部分完成对接并注油后，在图1中超声换能器16、平衡块23、扫描头18、连轴套4、及传动轴1形成的空腔内充满了液压油。液压油用于平衡仪器内外的压力，并对电机等部件（图中未示出）进行润滑。

在作业现场，当需要更换扫描头18以适应套管尺寸时，步骤如下：取下3个顶丝7；逆时针旋转快旋螺纹套8；拔下扫描头18；断开导线44、45与超声换能器16之间的连接；将超声换能器16安装到另一选定尺寸的扫描头18中；将导线44、45插入换能器16的插座中；调整扫描头18的方位，使固定在扫描头18中的定位销9与连轴套4上的定位孔43对齐，旋转快旋螺纹套8以连接扫描头18与连轴套4；上紧顶丝7。

在上述步骤中，拔下扫描头18时，会有大量液压油从扫描头及连轴套的容腔中流出。因此更换扫描头后，仪器必须重新注油。否则，仪器液压油过少会导致仪器内液压不平衡，使仪器上的超声换能器16及旋转机械密封等零件（图中未示出）损坏。另一方面，重新对接时，接线板33上的导线44、45与换能器16的手工对接易出错，且效率低。

为了避免更换扫描头时液压油泄漏，并确保超声换能器与仪器之间电气连接的可靠，本发明提出了一种快速对接的密封结构。

发明内容

本发明提供一种超声成像测井仪旋转扫描头快速对接密封结构，其目的是实现在更换扫描头时液压油不泄漏。

其另一目的是，确保超声换能器与仪器之间电气连接的可靠。

为了实现上述发明目的，本发明采取的技术方案如下：

一种超声成像测井仪旋转扫描头快速对接密封结构，包括扫描测量短节和扫描头总成，其特征在于：所述扫描测量短节的连轴套和扫描头对接位置各安装一个单向阀，所述单向阀通过固定件分别与连轴套和扫描头连接，所述连轴套和扫描头通过快旋螺纹套连接成整体。

进一步地，所述固定件为沉头螺钉。

进一步地，安装在连轴套上的单向阀内安装有插座，安装在扫描头上的单向阀内安装有插针，所述插座和插针的轴线在同一条水平线上，两者之间为插拔连接。

进一步地，所述插座上压接有与仪器的通信信号采集电路连接的导线；所述插针压接有与扫描头内的超声换能器连接的导线。

进一步地，所述插针及插座的数量与通信信号传输通道数相等。

进一步地，所述单向阀由阀芯、阀座、弹簧和阀上盖组成，所述阀座和阀上盖通过柱头螺钉固定为一体，所述阀芯位于阀座和阀上盖形成的空腔内，所述阀芯的芯体上设置有弹簧，所述阀芯的芯体的端部形成凸台。

进一步地，所述阀座通过圆柱销与连轴套和扫描头定位。

进一步地，所述插座和插针嵌接在阀座和阀上盖上的预留安装孔内。

进一步地，所述阀座和连轴套以及扫描头之间通过O型圈密封。

进一步地，所述插座和阀座、以及插针与阀座之间通过O型圈密封。

本发明和现有技术相比，具有如下有益效果：

首先，本发明所述的对接密封装置采用一对单向阀，其中一个单向阀安装在超声成像测井仪声系部分的连轴套中，另一个单向阀安装在扫描头中。当仪器的声系部分与扫描头对接后，两个单向阀阀芯前端接触，两个单向阀同时开启，两部分油室自动连通。当更换扫描头时，两个单向阀阀芯脱离接触，阀芯在弹簧力作用下复位，两个单项阀同时关闭，从而避免液压油的泄漏。

其次，在两个单向阀的阀座上加工有安装孔，孔中分别安装有单芯插针与单芯插座；插针与插座采用O型圈与阀座密封。当仪器的声系部分与扫描头对接时，通过定位销的导引，插针与插座一一对应进行对接，实现了扫描头上的超声换能器与仪器主体之间的双向信号传输。同时由于采用O型圈密封，插针与插座处也不会漏油。

再者，对接密封装置可以实现更换扫描头时的密封要求，并能保证传感器与仪器之间的信号传输。

另外，本发明所述对接密封装置结构简单，易于实现。

附图说明

图1是现有超声扫描成像测井仪扫描测量短节与扫描头部分对接的局部示意图。

图2是超声成像测井仪快速对接密封结构示意图。

图3是图2的a处放大图。

图4是对接密封结构中扫描测量短节与扫描头脱离连接后的状态示意图。

图5是图4中A-A处剖视图。

图6是图4中B-B处剖视图。

附图标记：1-传动轴、2-定位销、3、10、12、17、19、22、29、30-O型圈、4-连轴套、5-弹簧垫圈、6-螺钉、7-顶丝、8-快旋螺纹套、9-定位销、11-插座、13-圆柱销、14-插针、15-挡圈、16-超声换能器、18-扫描头、20-注油嘴、21-波形垫圈、23-平衡块、24、35-金属垫片、25、36-阀上盖、26、34-弹簧、27-柱头螺钉、28、33-阀座、31、32-阀芯、37-旋转轴线、38-接线板、40-接线柱、41、42、44、45-导线、43-定位孔、46、47-凸台、48-沉头螺钉。

具体实施方式

为使本发明的发明目的、技术方案和有益效果更加清楚明了，下面结合附图对本发明的实施例进行说明，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例和实施例中的特征可以相互任意组合。

图2为超声成像测井仪快速对接密封结构示意图。如图2所示，一种超声成像测井仪旋转扫描头快速对接密封结构，其扫描测量短节的连轴套4和扫描头18对接位置各安装一个单向阀，所述单向阀通过固定件分别与连轴套4和扫描头18连接，所述连轴套4和扫描头18通过快旋螺纹套8连接成整体。所述固定件为沉头螺钉48。安装在连轴套4上的单向阀内安装有插座11，安装在扫描头18上的单向阀内安装有插针14，所述插座11和插针14的轴线在同一条水平线上，两者之间为插拔连接。所述插座11上压接有与仪器的通信信号采集电路连接的导线41、42；所述插针14压接有与扫描头18内的超声换能器16连接的导线44、45。

参见图3，图3是图2的a处放大图，此图中可以清晰看到单向阀的结构，单向阀由阀芯32、31、阀座33、28、弹簧34、26和阀上盖36，25组成，所述阀座33、28和阀上盖36，25通过柱头螺钉27固定为一体，所述柱头螺钉27为5个，和插针布置在同一个同心等径圆上，与插针间隔设置。所述阀芯32、31位于阀座33、28和阀上盖36，25形成的空腔内，所述阀芯32、31的芯体上设置有弹簧34、26，所述阀芯32、31的芯体的端部形成凸台46、47。所述阀座33、28通过紧固件13与连轴套4和扫描头18连接。所述插座11和插针14嵌接在阀座33和阀上盖36上的预留安装孔内。所述阀座33、28和连轴套4以及扫描头18之间通过O型圈29密封。所述插座11和阀座33、以及插针14与阀座28之间通过O型圈12密封。阀芯和阀座之间设置有O型圈30。阀上盖36，25的空腔端壁上有金属垫片24、35。金属垫片24用于支撑弹簧34、26。

单向阀的安装固定方式如下：先将阀座33与阀上盖36通过5个柱头螺钉27连接在一起，然后通过4个沉头螺钉48整体安装在连轴套4上。同样地，将扫描头部分上的单向阀采用相似的结构安装在扫描头18上。

参见图2，图2中也显示了扫描测量短节与扫描头部分对接后，单向阀开启的情形。扫描测量短节与扫描头部分对接时，首先使扫描头18上的定位销9与连轴套4上的定位孔43对齐，然后旋转快旋螺纹套8，此时扫描头18沿着旋转轴线37向连轴套4的方向直线移动，移动过程中，两个单向阀阀芯31与32的凸台46及47从最初的分离到逐渐接触，接触后凸台46及47之间相互触碰，导致单向阀阀芯上的弹簧回缩靠近阀座33，从而使两者各自密封的腔室打开连通。

图4为对接密封结构中扫描测量短节与扫描头脱离连接后的状态示意图。如图4所示，当扫描测量短节与扫描头脱离后，在扫描测量短节上，阀芯32在弹簧34的作用下，靠紧阀座33。阀芯上的O型圈30受挤压变形实现密封，腔内的油液不会泄漏。由于同样的原因，在扫描头部分，扫描头内腔的油液也不会泄漏。这样就确保了脱开时无论扫描测量短节还是扫描头，均不会漏油。

在扫描测量短节与扫描头部分对接过程中，插针14与插座11的位置设计确保了当定位销9与定位孔43对齐后，两者的位置就是完全对齐的，这样就保证了对接既快速又可靠。

图5为图4的A-A处剖视图。参见图5，插针14及插座11的数量与通信信号传输通道数相等。本实施例中，插针14及插座11的数量为5个，插针14等间距分布在同一圆周上，沉头螺钉48的数量为4个，等间距分布在与插针分布圆周的同心不等径圆周上，沉头螺钉48分布在外圆周上，插针14分布在内圆周上。所述阀座28通过一个紧固件13和扫描头18连接。紧固件13与沉头螺钉48分布在同一圆周上。

参见图6为图4的B-B处剖视图。参见图6，柱头螺钉27的数量和插针14数目相等，均为5个。所述插针14与柱头螺钉27布置在阀上盖25同一圆周面上，插针14和柱头螺钉27在圆周面上间隔设置。

虽然本发明所揭示的实施方式如上，但其内容只是为了便于理解本发明的技术方案而采用的实施方式，并非用于限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭示的核心技术方案的前提下，可以在实施的形式和细节上做任何修改与变化，但本发明所限定的保护范围，仍须以所附的权利要求书限定的范围为准。

Claims (10)

1.一种超声成像测井仪旋转扫描头快速对接密封结构，包括扫描测量短节和扫描头总成，其特征在于：所述扫描测量短节的连轴套（4）和扫描头（18）对接位置各安装一个单向阀，所述单向阀通过固定件分别与连轴套（4）和扫描头（18）连接，所述连轴套（4）和扫描头（18）通过快旋螺纹套（8）连接成整体。

2.根据权利要求1所述的一种超声成像测井仪旋转扫描头快速对接密封结构，其特征在于：所述固定件为沉头螺钉（48）。

3.根据权利要求1所述的一种超声成像测井仪旋转扫描头快速对接密封结构，其特征在于：安装在连轴套（4）上的单向阀内安装有插座（11），安装在扫描头（18）上的单向阀内安装有插针（14），所述插座（11）和插针（14）的轴线在同一条水平线上，两者之间为插拔连接。

4.根据权利要求3所述的一种超声成像测井仪旋转扫描头快速对接密封结构，其特征在于：所述插座（11）上压接有与仪器的通信信号采集电路连接的导线（41、42）；所述插针（14）压接有与扫描头（18）内的超声换能器（16）连接的导线（44、45）。

5.如权利要求4所述的超声成像测井仪旋转扫描头快速对接密封结构，其特征在于：所述插针（14）及插座（11）的数量与通信信号传输通道数相等。

6.根据权利要求1至5任意一项所述的一种超声成像测井仪旋转扫描头快速对接密封结构，其特征在于：所述单向阀由阀芯（32、31）、阀座（33、28）、弹簧（34、26）和阀上盖（36，25）组成，所述阀座（33、28）和阀上盖（36，25）通过柱头螺钉（27）固定为一体，所述阀芯（32、31）位于阀座（33、28）和阀上盖（36，25）形成的空腔内，所述阀芯（32、31）的芯体上设置有弹簧（34、26），所述阀芯（32、31）的芯体的端部形成凸台（46、47）。

7.根据权利要求6所述的一种超声成像测井仪旋转扫描头快速对接密封结构，其特征在于：所述阀座（33、28）通过圆柱销（13）与连轴套（4）和扫描头（18）定位。

8.根据权利要求6所述的一种超声成像测井仪旋转扫描头快速对接密封结构，其特征在于：所述插座（11）和插针（14）嵌接在阀座（33）和阀上盖（36）上的预留安装孔内。

9.如权利要求6所述的超声成像测井仪旋转扫描头快速对接密封结构，其特征在于：所述阀座（33、28）和连轴套（4）以及扫描头（18）之间通过O型圈（29）密封。

10.如权利要求6所述的超声成像测井仪旋转扫描头快速对接密封结构，其特征在于：所述插座（11）和阀座（33）、以及插针（14）与阀座（28）之间通过O型圈（12）密封。

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