CN108894770A - 一种双层四臂多边形推靠器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种双层四臂多边形推靠器，包括用于安装井下测量设备的主基体和推靠臂，包括用于和井壁进行接触的极板，分别轴连接在所述极板两端的旋转主臂和滑动主臂，另一端分别与所述主基体上沿轴向滑动的滑动机构连接，在所述极板、所述旋转主臂和所述滑动主臂形成的空间内设置有一端与所述极板轴连接，另一端与所述主基体上沿轴向滑动的滑动机构连接的限位臂；提供动力的液压装置。本发明的推靠臂相对主基体采用滑动结构连接，使得整个推靠臂的支撑形状不拘于一个固定的形状，而且能够根据极板的受力角度而适应性的改变，从而使推靠臂能够适应任意形状的井壁，提高推靠器停留时的稳定性，同时提高测量数据的准确性。

Description

一种双层四臂多边形推靠器

技术领域

本发明涉及地质勘探领域，特别是涉及一种可由多个推靠器相互连接构成的四臂多边形推靠器。

背景技术

随着石油行业的发展，石油开采勘探技术也不断更新，推靠器一直是石油勘探领域中勘探设备的一个重要组成部分，用于测量当前钻井的各种数据，如倾斜度。现有的推靠器都是利用多根对称分布在主基体外围的推靠臂与井壁进行接触，以支撑主基体在井下进行各种测量。

现有的推靠臂一般包括一个与井壁接触的极板，和连接在极板两端分别与主基体连接的支臂，两个支臂的在支撑过程中的转动步骤一致，即极板与支臂形成的等腰梯形状不论井壁形状如何变化，其只能通过变化等腰梯形的高度来适应，这种支撑结构下，一旦极板当前的支撑点不稳定，则易降低主基体的稳定性，从而影响测量结果。

此外，现有的推靠器多是独立作业，即每次都是由一个推靠器实现测量工作，这样的结构也限制了测量方式，降低了测量效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种可由多个推靠器相互连接构成的四臂多边形推靠器。特别地，本发明提供一种双层四臂多边形推靠器，包括用于安装井下测量设备的主基体，还包括：

推靠臂，沿所述主基体的外圆周轴向对称分布，包括用于和井壁进行接触的极板，分别轴连接在所述极板两端的旋转主臂和滑动主臂，所述旋转主臂和所述滑动主臂的另一端分别与所述主基体上沿轴向滑动的滑动机构连接，在所述极板、所述旋转主臂和所述滑动主臂形成的空间内设置有一端与所述极板轴连接，另一端与所述主基体上沿轴向滑动的滑动机构连接的限位臂；

液压装置，分别安装在所述主基体的两端用于对所述推靠臂同时施加扩张或收缩的动力。

在本发明的一个实施方式中，所述极板的两端分别通过上连接座和下连接座与所述旋转主臂和所述滑动主臂连接，所述极板的两端分别设置有轴向凸出的销柱，所述上连接座的一端为U形结构另一端为插孔结构，所述旋转主臂的端头通过销轴活动安装在U形结构内，所述插孔结构套在所述极板一端销柱上，使所述极板可径向转动但不能轴向脱离；所述下连接座为U形结构，所述滑动主臂的端头通过销轴连接在所述下连接座的U形结构内，所述极板端头的销柱与下连接座的底面活动连接。

在本发明的一个实施方式中，所述极板远离所述主基体的一面为凸出的外弧形。

在本发明的一个实施方式中，所述极板相对所述上连接座和所述下连接座可实现径向正反20度的转动。

在本发明的一个实施方式中，所述滑动机构包括两个沿所述主基体轴向水平延伸的滑槽，所述旋转主臂、所述滑动主臂和所述限位臂的连接端通过分别卡入对应位置处的两个滑槽内的滑动柱与所述滑动机构连接。

在本发明的一个实施方式中，所述旋转主臂、所述限位臂和所述支撑臂连接的所述滑槽的长度依次增大，且所述滑动主臂连接的滑槽的长度至少是所述旋转主臂连接的滑槽长度的4～5倍。

在本发明的一个实施方式中，在所述上连接座和所述下连接座的U形结构的两个相对面上，设置有由安装所述销柱的销孔处向底面方向呈扩散状设置的相对凸出的限位台A；所述旋转主臂和所述滑动主臂与所述U形结构连接一端的侧边设置有分别与所述限位台A对应的凸出的限位台B，所述限位台B为内折角形状并位于远离所述极板一侧，且与安装所述销轴的销孔间隔设置

在本发明的一个实施方式中，所述液压装置包括一个空心的液压腔体，在液压腔体内依次安装有主动活塞和从动活塞，在主动活塞和从动活塞之间安装有弹簧，从动活塞远离主动活塞的一端伸出液压腔体后与所述推靠臂连接，在主动活塞与临近的液压腔体端部之间形成有张开腔，在主动活塞和从动活塞之间形成有平衡腔，在从动活塞与临近的液压腔体端部之间形成有回复腔，在张开腔、平衡腔和回复腔内分别连接有供液压油的供油管。

在本发明的一个实施方式中，在所述极板靠近所述旋转主臂一端且朝向所述主基体的一面设置有轴安装座，所述限位臂通过销轴活动安装在所述轴安装座上。

在本发明的一个实施方式中，至少两个所述推靠器通过端部依次连接，形成多层多个所述推靠臂共同支撑井壁的结构。

本发明的推靠臂相对主基体采用滑动结构连接，使得整个推靠臂的支撑形状不拘于一个固定的形状，而且能够根据极板的受力角度而适应性的改变，从而使推靠臂能够适应任意形状的井壁，提高推靠器停留时的稳定性，同时提高测量数据的准确性。此外，还可以通过端部实现多个推靠器的相互连接，达到一次多目的的测试效果。

附图说明

图1是本发明一个实施方式的推靠器结构示意图；

图2是本发明一个实施方式中推靠臂的极板前端受力时的状态示意图；

图3是本发明一个实施方式中推靠臂的极板后端受力时的状态示意图；

图4是本发明一个实施方式中的极板结构示意图；

图5是本发明一个实施方式中的上连接座结构示意图；

图6是本发明一个实施方式中的下连接座结构示意图；

图7是本发明一个实施方式中极板向左侧径向转动的示意图；

图8是本发明一个实施方式中极板向右侧径向转动的示意图；

图9是本发明一个实施方式中极板未转动状态的示意图；

图10是本发明一个实施方式中旋转主臂的结构示意图；

图11是本发明一个实施方式的液压装置结构示意图；

图12是本发明一个实施方式中两个推靠器连接后形成的八臂支撑结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明一个实施方式的可自适应井壁形状的推靠器100一般性地包括主基体10，推靠臂20和液压装置30，其中主基体10用于安装井下测量设备，同时作为推靠臂20的安装基座。

该推靠臂20沿主基体10的外圆周轴向对称分布，可设置四～六根，本实施方式设置为四根，四根推靠臂20在主基体10的圆周上相互间隔90度分布。

每根推靠臂20分别包括用于和井壁进行支撑接触的极板21，分别轴连接在极板21两端的旋转主臂22和滑动主臂23，旋转主臂22和滑动主臂23的另一端分别与主基体10上沿轴向滑动的滑动机构11连接，旋转主臂22连接在主基体10的前端，而滑动主臂23连接在主基体10的后端，在极板21、旋转主臂22和滑动主臂23形成的空间内设置有一端与极板21轴连接，另一端与主基体10上沿轴向滑动的滑动机构11连接的副臂24，该液压装置30分别安装在主基体10的两端，通过液压油对推靠臂20两端的旋转主臂22和滑动主臂23同时施加扩张或收缩的动力。

在工作时，当主基体10到达井下需要测量的位置时，通过液压装置30控制四根推靠臂20向远离主基体10方向张开，由于旋转主臂22、副臂24和滑动主臂23与极板21之间为轴连接，使得极板21相对旋转主臂22、副臂24和滑动主臂23之间可实现轴向上的移动，即灵活升降。同时旋转主臂22、副臂24和滑动主臂23与主基体10连接一端，可实现轴向滑动，这个结构使得旋转主臂22、副臂24和滑动主臂23相互之间的夹角可根据极板21的受力状态发生变化，以调整极板21与井壁的接触位置。

这个调整的方式包括：极板21接触的井壁为平整形状时，旋转主臂22、副臂24和滑动主臂23与极板21形成一个等腰三角形的结构。

极板21接触的井壁为凹凸不平的形状时，如极板21的前端受力或受力角度发生变化时，极板21与滑动主臂23之间的夹角逐渐拉平，直至两者接近或位于一条线，同时极板21与旋转主臂22之间的夹角逐渐缩小，最终形成一个整体类似三角形的结构，具体结构可参见附图2。

如极板21的后端受力或受力角度发生变化时，极板21与旋转主臂22之间的夹角逐渐拉平，直至两者接近或位于一条线上，同时极板21与滑动主臂23之间的夹角逐渐缩小，最终形成一个整体类似三角形的结构，具体结构可参见附图3。

副臂24用于限制极板21在支撑时，其支撑位置不发生大的移动，提高极板21支撑时的稳定性。

本实施方式的推靠臂20相对主基体10采用滑动结构连接，使得整个推靠臂20的支撑形状不拘于一个固定的形状，而且能够根据极板21的受力角度而适应性的改变，从而使推靠臂20能够适应任意形状的井壁，提高推靠器100停留时的稳定性，同时提高测量数据的准确性。

如图4、5、6所示，在本发明的一个实施方式中，极板21的两端可以分别通过上连接座25和下连接座26与旋转主臂22和滑动主臂23连接，在极板21的两端分别设置轴向凸出的销柱211，(试图中未标出)上连接座25的一端为U形结构251另一端为插孔结构252，旋转主臂22的端头通过销轴活动安装在U形结构251内；在U形结构251相对的两个面上设置有相对的轴孔，旋转主臂22的端头设置有通孔，上连接座25通过同时穿过轴孔和通孔的销轴与旋转主臂22连接。插孔结构252套在极板21一端的销柱211上，使极板21可径向转动但不能轴向脱离。

下连接座26整体为一个U形结构261，且在底面和相对的两侧面分别设置有通孔，滑动主臂23的端头通过销轴连接在下连接座26的两个相对的两侧面之间，极板21的该端则通过端头的销柱211活动连接在底面的通孔内，同样连接后的极板21相对下连接座26可以实现径向转动但不能轴向脱离。

通过上述结构可以使极板21不但能够相对旋转主臂22和滑动主臂23实现轴向上的移动，而且本身也可径向转动一定范围，使其与凹凸不平的井壁贴合更加紧密，如图7、8、9所示，其中图7是极板向左侧径向转动的示意图，图8是极板向右侧径向转动的示意图，图9是极板未转动状态的示意图。在本实施方式中，极板21相对上连接座25和下连接座26至少可实现径向正反15度左右的转动范围。

此外，为提高与井壁的贴合效果，该极板21的径向截面的上表面可以为相对凸出的外弧形213，即，极板21采用外弧形213与井壁接触，采用外弧形213可提高接触面积，更好的适应不平整的井壁表面。

在本发明的一个实施方式中，主基体10上的滑动机构11可以包括两个沿主基体10轴向水平延伸的滑槽，两个滑槽水平相对，旋转主臂22、滑动主臂23和副臂24的连接端通过分别卡入对应位置处的两个滑槽内的滑动柱与滑动机构11连接。

每根推靠臂20分别对应有三处滑动机构111、112、113，其中各处的滑槽111、112、113长度不一，由旋转主臂22、副臂24至滑动主臂23，三者连接的滑槽111、112、113的长度依次增大，且滑动主臂23连接的滑槽113的长度至少是旋转主臂22连接的滑槽111长度的4～5倍，而副臂24连接的滑槽112的长度可为旋转主臂22连接的滑槽111长度的2～3倍。

采用上述长度设定方式，可以尽量减少主基体10相对定位点向下移动的距离，提高主基体10前端的支撑强度。

在本发明的一个实施方式中，为防止推靠臂20扩张时，极板21的高度低于两侧旋转主臂22或滑动主臂23的高度，可以设置相应的限位结构，该限位结构包括在上连接座25和下连接座26的U形结构251、261的两个相对面上，分别设置由安装销柱的销孔处向底面方向呈扩散状设置的相对凸出的限位台A253、262；如图10所示，在旋转主臂22和滑动主臂23与U形结构251、261连接一端的内侧边设置有分别与限位台A253对应的凸出的限位台B221(仅以旋转主臂为例)，限位台B221为内折角形状并位于远离极板21的一侧，且与安装销轴的销孔间隔设置。

安装时，旋转主臂22和滑动主臂23的一端分别插入上安装座25和下安装座26内，然后通过销轴分别穿过相应的通孔实现轴连接，连接后的限位台A253、262和限位台B221相互对应且间隔一定的距离，该间隔距离不影响极板21相对两端的旋转主臂22和滑动主臂23实现小于180度内的转动，但是当极板21无论是在井壁还是液压装置的压力下移动时，其角度一旦超过180度时，限位台A253、262和限位B221则相互接触制止极板21的进一步转动，即极板21向主基体10方向移动时其与旋转主臂22和滑动主臂23之间的角度差最大为15度。，

如图11所示，具体的液压装置30可以包括一个液压腔体37，在液压腔体37内靠近旋转主臂22或滑动主臂23的一端安装有与旋转主臂22或滑动主臂23连接的从动活塞32，在液压腔体37内的另一端安装有推动从动活塞32动作的主动活塞31，在主动活塞31和从动活塞32之间安装有复位弹簧35，在主动活塞31与临近的液压腔体37端部之间形成有张开腔33，在主动活塞31和从动活塞32之间形成有平衡腔36，在从动活塞32与临近的液压腔体37端部之间形成有回复腔34，在张开腔33、平衡腔36和回复腔34内分别连接有供液压油的供油管331、361、341。

在工作时，推靠器两端的液压装置30同步动作，两者实现同一动作的供油管采用一根供油管，以下以其中一个液压装置30的动作说明与旋转主臂22或滑动主臂23的动作过程：

需要推动推靠臂20向外扩张时，由供油管331给张开腔33内供油，液压油推动主动活塞31向左侧移动(面向图10时的左侧)，然后与从动活塞32接触并推动从动活塞32向左侧移动，进而推动旋转主臂22的连接点向左侧移动，从而将极板21推向井壁，直至极板21与井壁抵紧。

当需要收拢推靠臂20时，通过供油管341向回复腔34内注入液压油，同时可打开张开腔33的供油管331，使张开腔33内的液压油回流，随着回复腔34内液压油的增多，会推动从动活塞32向右侧移动(面向图10时的右侧)，进而推动主动活塞31右移，直至完成推靠臂20的收拢工作。

平衡腔36内的液压油和弹簧35用于在推靠臂20动作过程中起到稳定作用，平衡两端液压装置30内从动活塞34的位置，使推靠臂20能够根据井壁的形状而适应性改变张开角度。

在本发明的一个实施方式中，为提高旋转主臂22和滑动主臂23支撑强度同时减轻重量，旋转主臂22和滑动主臂23的径向截面可以为U形且底面一端远离主基体10。该结构下旋转主臂22和滑动主臂23的中间是一道轴向空槽，由于底部能够承受更大的应力，因此将底部布置在远离主基体10的一侧来提高支撑时的支撑强度。此外，副臂24也可以采用同样的U形结构。

为方便安装副臂24，可以在极板21靠近旋转主臂22一端且朝向主基体10的一面设置轴安装座212，副臂24通过销轴活动安装在轴安装座212上，轴安装座212为一个U形座，采用轴安装座212的结构，可以提高副臂24受力的均匀性。

如图12所示，在本实施方式中，既可以单独使用一个推靠器进行测量工作，也可以将多个推靠器通过相邻的端部利用螺纹方式连接成一体，形成一个由多个推靠器构成的测量结构。而每个连接的推靠器的推靠臂同时对井壁进行支撑，形成多层多臂的支撑结构。例如八臂推靠器。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (10)

1.一种双层四臂多边形推靠器，包括用于安装井下测量设备的主基体，其特征在于，还包括：

推靠臂，沿所述主基体的外圆周轴向对称分布，包括用于和井壁进行接触的极板，分别轴连接在所述极板两端的旋转主臂和滑动主臂，所述旋转主臂和所述滑动主臂的另一端分别与所述主基体上沿轴向滑动的滑动机构连接，在所述极板、所述旋转主臂和所述滑动主臂形成的空间内设置有一端与所述极板轴连接，另一端与所述主基体上沿轴向滑动的滑动机构连接的限位臂；

液压装置，分别安装在所述主基体的两端用于对所述推靠臂同时施加扩张或收缩的动力。

2.根据权利要求1所述的双层四臂多边形推靠器，其特征在于，

所述极板的两端分别通过上连接座和下连接座与所述旋转主臂和所述滑动主臂连接，所述极板的两端分别设置有轴向凸出的销柱，所述上连接座的一端为U形结构另一端为插孔结构，所述旋转主臂的端头通过销轴活动安装在U形结构内，所述插孔结构套在所述极板一端销柱上，使所述极板可径向转动但不能轴向脱离；所述下连接座为U形结构，所述滑动主臂的端头通过销轴连接在所述下连接座的U形结构内，所述极板端头的销柱与下连接座的底面活动连接。

3.根据权利要求2所述的双层四臂多边形推靠器，其特征在于，

所述极板远离所述主基体的一面为凸出的外弧形。

4.根据权利要求2所述的双层四臂多边形推靠器，其特征在于，

所述极板相对所述上连接座和所述下连接座可实现径向正反5度的转动。

5.根据权利要求1所述的双层四臂多边形推靠器，其特征在于，

所述滑动机构包括两个沿所述主基体轴向水平延伸的滑槽，所述旋转主臂、所述滑动主臂和所述限位臂的连接端通过分别卡入对应位置处的两个滑槽内的滑动柱与所述滑动机构连接。

6.根据权利要求5所述的双层四臂多边形推靠器，其特征在于，

所述旋转主臂、所述限位臂和所述支撑臂连接的所述滑槽的长度依次增大，且所述滑动主臂连接的滑槽的长度至少是所述旋转主臂连接的滑槽长度的4～5倍。

7.根据权利要求2所述的双层四臂多边形推靠器，其特征在于，

在所述上连接座和所述下连接座的U形结构的两个相对面上，设置有由安装所述销柱的销孔处向底面方向呈扩散状设置的相对凸出的限位台A；所述旋转主臂和所述滑动主臂与所述U形结构连接一端的侧边设置有分别与所述限位台A对应的凸出的限位台B，所述限位台B为内折角形状并位于远离所述极板一侧，且与安装所述销轴的销孔间隔设置。

8.根据权利要求1所述的双层四臂多边形推靠器，其特征在于，

所述液压装置包括一个空心的液压腔体，在液压腔体内依次安装有主动活塞和从动活塞，在主动活塞和从动活塞之间安装有弹簧，从动活塞远离主动活塞的一端伸出液压腔体后与所述推靠臂连接，在主动活塞与临近的液压腔体端部之间形成有张开腔，在主动活塞和从动活塞之间形成有平衡腔，在从动活塞与临近的液压腔体端部之间形成有回复腔，在张开腔、平衡腔和回复腔内分别连接有供液压油的供油管。

9.根据权利要求1所述的双层四臂多边形推靠器，其特征在于，

在所述极板靠近所述旋转主臂一端且朝向所述主基体的一面设置有轴安装座，所述限位臂通过销轴活动安装在所述轴安装座上。

10.根据权利要求1所述的双层四臂多边形推靠器，其特征在于，

至少两个所述推靠器通过端部依次连接，形成多层多个所述推靠臂共同支撑井壁的结构。