CN107905751B - 一种井下机械耦合定位装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种井下机械耦合定位装置，连接倾斜探头(4)，用于倾斜探头(4)与钻孔耦合，包括：上扶正器组件(1)、下连接靴组件(3)和耦合底座组件(2)；上扶正器组件(1)安装于倾斜探头(4)的上端，实现倾斜探头(4)上部与钻孔耦合；下连接靴组件(3)下部安装在耦合底座组件(2)上，上部安装于倾斜探头(4)的下端，实现倾斜探头(4)下部与钻孔耦合；满足地倾斜测量的要求，具有较高的稳定性，可以与钻孔实现紧密的耦合，探头在下井安装时能自动嵌入到耦合装置，同时实现探头的定位。

Description

一种井下机械耦合定位装置
技术领域
本发明涉及机械结构以及地球物理与大地观测领域，是一种能够保证对井下地倾斜高精度连续观测的装置，尤其涉及一种井下机械耦合定位装置。
背景技术
在地球物理及大地测量中，经常使用钻孔类仪器，对钻孔内的地倾斜、地应变进行测量。测量中，首先在地壳待测部位打孔，再将测试探头下放到待测孔段，使用水泥浇注方式或机械耦合将测量单元与孔壁耦合，地壳岩石的变形或大地倾斜便会传递到测量单元上，达到观测的目的。为了便于后期的运行维护，地倾斜观测通常采用机械耦合的方式将测量单元与孔壁耦合。现有技术的机械耦合机构不能保证很好的耦合。
发明内容
本发明的目的是提供一种井下机械耦合定位装置，满足地倾斜测量的要求，具有较高的稳定性，可以与钻孔实现紧密的耦合，探头在下井安装时能自动嵌入到耦合装置，同时实现探头的定位。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种井下机械耦合定位装置，连接倾斜探头4，用于倾斜探头4与钻孔耦合，包括：上扶正器组件1、下连接靴组件3和耦合底座组件2；上扶正器组件1安装于倾斜探头4的上端，实现倾斜探头4上部与钻孔耦合；下连接靴组件3下部安装在耦合底座组件2上，上部安装于倾斜探头4的下端，实现倾斜探头4下部与钻孔耦合；
所述的上扶正器组件1包括提升环11、挡环12、弹簧13、中心连接杆14、连接环15、至少两个支撑杆16与上端帽17；提升环11中空下开口处固定连接环15，中心连接杆14由连接环15的中心孔穿入提升环11中，上端固定挡环12，固定挡环12与连接环15间设置弹簧13；上端帽17固定于中心连接杆14下端；支撑杆16上端与连接环15铰接，下端支撑或松开上端帽17与钻孔耦合，上端帽17连接倾斜探头4的上端。
所述的耦合底座组件2包括连接靴座21、连接靴上导槽22、圆筒外壳23、中心轴24、至少两个支撑机构、托盘28、下导正盘29、上导正盘210与调节螺母27；支撑机构包括支撑块25与两个铰接杆26；
所述的下导正盘29与上导正盘210分别固定于圆筒外壳23的上下开口，连接靴座21固定于上导正盘210上，连接靴座21圆筒结构，上面倾斜，斜面的最低处设有向下开口的连接靴上导槽22；
所述的中心轴24下端固定托盘28，上端由下导正盘29中心孔伸入由上导正盘210中心孔伸出并固定调节螺母27；
支撑块25上下两端分别通过铰接杆26在圆筒外壳23与中心轴24铰接成平行四边形的支撑机构；中心轴24上下移动带动支撑机构的支撑块25由圆筒外壳23侧壁的开口伸出与钻孔耦合。
所述的下连接靴组件3包括法兰盘31、固定螺钉32、连接靴33、导正心柱34与定位销35；
所述的法兰盘31固定于倾斜探头4的下端，所述的导正心柱34上端固定法兰盘31，外套连接靴33通过固定螺钉32固定，连接靴33下面倾斜与连接靴座21倾斜角度一致，斜面的最低处下方的导正心柱34上设有定位销35。
所述的提升环11上部设有电缆出口，中心连接杆14为空心结构，倾斜探头4的电缆由中心连接杆14的内部从电缆出口伸出。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的一种井下机械耦合定位装置，满足地倾斜测量的要求，具有较高的稳定性，可以与钻孔实现紧密的耦合，探头在下井安装时能自动嵌入到耦合装置，同时实现探头的定位。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
图1为本发明实施例提供的井下机械耦合定位装置的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的井下机械耦合定位装置的上扶正器组件非耦合状态结构示意图；
图3为本发明实施例提供的井下机械耦合定位装置的上扶正器组件耦合状态结构示意图；
图4为本发明实施例提供的井下机械耦合定位装置的耦合底座组件非耦合状态结构示意图；
图5为本发明实施例提供的井下机械耦合定位装置的耦合底座组件耦合状态结构示意图；
图6为本发明实施例提供的井下机械耦合定位装置的下连接靴组件结构示意图。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
下面将结合附图对本发明实施例作进一步地详细描述。
如图1所示，一种井下机械耦合定位装置，连接倾斜探头4，用于倾斜探头4与钻孔耦合，对钻孔内的地倾斜、地应变进行测量；包括：上扶正器组件1、下连接靴组件3和耦合底座组件2；上扶正器组件1安装于倾斜探头4的上端，实现倾斜探头4上部与钻孔耦合；下连接靴组件3下部安装在耦合底座组件2上，上部安装于倾斜探头4的下端，实现倾斜探头4下部与钻孔耦合。
如图2与3所示，所述的上扶正器组件1包括提升环11、挡环12、弹簧13、中心连接杆14、连接环15、至少两个支撑杆16与上端帽17；提升环11中空下开口处固定连接环15，中心连接杆14由连接环15的中心孔穿入提升环11中，上端固定挡环12，挡环12与连接环15间设置弹簧13；上端帽17固定于中心连接杆14下端；支撑杆16上端与连接环15铰接，支撑杆16有两个、三个或四个，周向均布，下端支撑或松开上端帽17与钻孔耦合，上端帽17连接倾斜探头4的上端，具体通过螺钉连接。
在倾斜探头4下井过程中由于受探头自重的作用，弹簧13处于压缩状态，通过连接环15带动支撑杆16向上滑动，支撑杆16向内收缩，如图2；当倾斜探头4到达安装位置，与下连接靴组件3和耦合底座组件2接触，得到支撑，受到弹簧13复位的作用，通过连接环15带动支撑杆16向下滑动，支撑杆16处于伸展张开状态，支撑杆16钻孔孔壁有效接触，使倾斜探头4处于钻孔中心位置，达到与钻孔耦合的目的如图3。
如图4与图5所示，所述的耦合底座组件2包括连接靴座21、连接靴上导槽22、圆筒外壳23、中心轴24、至少两个支撑机构、托盘28、下导正盘29、上导正盘210与调节螺母27；支撑机构有两个、三个或四个，周向均布，本例为两个，为了图示清楚，将图5中上部的连接靴座21转了角度为右视的方向示意。支撑机构包括支撑块25与两个铰接杆26；所述的下导正盘29与上导正盘210分别固定于圆筒外壳23的上下开口，连接靴座21固定于上导正盘210上，连接靴座21圆筒结构，上面倾斜，斜面的最低处设有向下开口的连接靴上导槽22；所述的中心轴24下端固定托盘28，上端由下导正盘29中心孔伸入由上导正盘210中心孔伸出并固定调节螺母27；支撑块25上下两端分别通过铰接杆26在圆筒外壳23与中心轴24铰接成平行四边形的支撑机构；中心轴24上下移动带动支撑机构的支撑块25由圆筒外壳23侧壁的开口伸出与钻孔耦合。
耦合底座组件2在下井安装过程中，由于受到中心轴24和托盘28的重力作用，支撑块25与铰接杆26组成的平行四边形的连杆机构处于收缩状态，如图4；当耦合底座组件2到达钻孔底部，托盘28与钻孔底部接触，连接靴座21与圆筒外壳23通过支撑块25与铰接杆26组成的平行四边形的连杆机构在重力作用下沿着中心轴24向下滑动，支撑块25伸出底座外壳与孔壁耦合接触，达到耦合底座组件2与钻孔耦合的目的如图5。
如图6所示，所述的下连接靴组件3包括法兰盘31、固定螺钉32、连接靴33、导正心柱34与定位销35；所述的法兰盘31固定于倾斜探头4的下端，所述的导正心柱34上端固定法兰盘31，外套连接靴33通过固定螺钉32固定，连接靴33下面倾斜与连接靴座21倾斜角度一致，斜面的最低处下方的导正心柱34上设有定位销35。
在下井安装之前，首先将上扶正器组件1安装在倾斜探头4的上端，下连接靴组件3的连接靴33与倾斜探头4下端连接，具体通过螺钉连接。在安装过程中，首先在钻孔底部安装耦合底座组件2，在耦合底座组件2安装完成后，对耦合底座组件2的连接靴上导槽22进行方位定向，根据连接靴上导槽22定向结果，调整下连接靴组件3的法兰盘31与探头的相对方位，使得倾斜探头4安装到位后，倾斜探头4内的传感器处于南北或东西方向；倾斜探头4安装到达耦合底座组件2的顶部，在导正心柱34的引导下，插入连接靴座21中，下连接靴组件3的定位销35自动滑入连接靴上导槽22中，由此倾斜探头4与钻孔孔壁实现有效的耦合。
所述的提升环11上部设有电缆出口，中心连接杆14为空心结构，倾斜探头4的电缆18由中心连接杆14的内部从电缆出口伸出。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种井下机械耦合定位装置，连接倾斜探头(4)，用于倾斜探头(4)与钻孔耦合，其特征在于，包括：上扶正器组件(1)、下连接靴组件(3)和耦合底座组件(2)；上扶正器组件(1)安装于倾斜探头(4)的上端，实现倾斜探头(4)上部与钻孔耦合；下连接靴组件(3)下部安装在耦合底座组件(2)上，上部安装于倾斜探头(4)的下端，实现倾斜探头(4)下部与钻孔耦合；
所述的上扶正器组件(1)包括提升环(11)、挡环(12)、弹簧(13)、中心连接杆(14)、连接环(15)、至少两个支撑杆(16)与上端帽(17)；提升环(11)中空下开口处固定连接环(15)，中心连接杆(14)由连接环(15)的中心孔穿入提升环(11)中，上端固定挡环(12)，挡环(12)与连接环(15)间设置弹簧(13)；上端帽(17)固定于中心连接杆(14)下端；支撑杆(16)上端与连接环(15)铰接，下端支撑或松开上端帽(17)与钻孔耦合，上端帽(17)连接倾斜探头(4)的上端；
所述的耦合底座组件(2)包括连接靴座(21)、连接靴上导槽(22)、圆筒外壳(23)、中心轴(24)、至少两个支撑机构、托盘(28)、下导正盘(29)、上导正盘(210)与调节螺母(27)；支撑机构包括支撑块(25)与两个铰接杆(26)；
所述的下导正盘(29)与上导正盘(210)分别固定于圆筒外壳(23)的上下开口，连接靴座(21)固定于上导正盘(210)上，连接靴座(21)圆筒结构，上面倾斜，斜面的最低处设有向下开口的连接靴上导槽(22)；
所述的中心轴(24)下端固定托盘(28)，上端由下导正盘(29)中心孔伸入由上导正盘(210)中心孔伸出并固定调节螺母(27)；
支撑块(25)上下两端分别通过铰接杆(26)在圆筒外壳(23)与中心轴(24)铰接成平行四边形的支撑机构；中心轴(24)上下移动带动支撑机构的支撑块(25)由圆筒外壳(23)侧壁的开口伸出与钻孔耦合。
2.根据权利要求1所述的井下机械耦合定位装置，其特征在于，所述的下连接靴组件(3)包括法兰盘(31)、固定螺钉(32)、连接靴(33)、导正心柱(34)与定位销(35)；
所述的法兰盘(31)固定于倾斜探头(4)的下端，所述的导正心柱(34)上端固定法兰盘(31)，连接靴(33)外套于导正心柱(34)并通过固定螺钉(32)固定，连接靴(33)下面倾斜与连接靴座(21)倾斜角度一致，斜面的最低处下方的导正心柱(34)上设有定位销(35)。
3.根据权利要求1或2所述的井下机械耦合定位装置，其特征在于，所述的提升环(11)上部设有电缆出口，中心连接杆(14)为空心结构，倾斜探头(4)的电缆由中心连接杆(14)的内部从电缆出口伸出。
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