CN109458140A - 一种可控制独立伸张的多臂推靠结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种可控制独立伸张的多臂推靠结构，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
技术领域
本发明涉及一种石油勘探工具，尤其涉及一种连接用于石油勘探仪器的扶正器，并且可以在作业时遇阻时对井筒中的仪器串进行接卡。
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，需要对特定的地层进行取样，并且勘探过程中因为井况不同，仪器在使用过程中，容易遇卡在井口中。
发明内容
本发明的目的是提供一种可控制独立伸张的多臂推靠结构。
特别地，本发明提供一种可控制独立伸张的多臂推靠结构，包括用于安装井下测量设备的柱形主基体，沿所述主基体的外圆周轴向对称安装的推靠臂，
所述主基体上分别设置有与每个所述推靠臂的两端连接且可轴向移动的短活塞杆和长活塞杆，所述主基体安装所述短活塞杆和长活塞杆的位置处设置有扩张液压腔和收缩液压腔，在所述短活塞杆处安装有测量所述短活塞移动距离的位移装置；
各所述扩张液压腔分别通过一根扩张管与控制液压油的动力总成连接，各所述收缩液压腔相互连通且通过一根收缩管与动力总成连接。
在本发明的一个实施方式中，在所述长活塞杆的扩张液压腔与所述长活塞杆相对的一端设置有弹性调节装置，所述弹性调节装置包括承受所述扩张液压腔中液压力的挤压杆，安装在挤压杆上随压力大小伸缩的弹性件。
在本发明的一个实施方式中，所述挤压杆包括与安装腔体直径相同的圆形挤压板，垂直安装在挤压板相对所述扩张液压腔一侧的安装杆，所述弹性件包括多个叠加的碟形弹片，所述安装杆插在各碟形弹性的中间且长度小于叠加后碟形弹片的长度。
在本发明的一个实施方式中，所述主基体上安装所述弹性调节装置的腔体直径大于该端安装所述长活塞杆的腔体的直径且相对安装所述长活活塞杆的腔体为偏心设置，所述挤压板与腔体接触的外圆周上设置有隔绝所述扩张液压腔和安装所述弹性件的腔体的密封件，安装所述弹性调节装置的腔体远离所述挤压板的一端与所述主基体的端部相通且通过密封锁件密封封闭。
在本发明的一个实施方式中，所述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，所述旋转主臂和所述滑动主臂的另一端分别与所述短活塞杆和所述长活塞杆连接；在所述极板的内侧安装有一端与所述极板活动连接另一端与所述主基体活动连接且与所述旋转主臂平行的限位臂。
在本发明的一个实施方式中，所述主基体在安装所述限位臂的位置处设置有凹槽，在凹槽内安装有固定座，所述限位臂的端部通过销轴安装在所述固定座上；
所述旋转主臂与所述主基体连接一端间隔设置有固定连接点和活动连接点，固定连接点与所述主基体活动连接，活动连接点通过二连杆与所述短活塞杆连接，连接后的活动连接点以固定连接点为支点随所述推靠臂的伸缩转动。
在本发明的一个实施方式中，在所述主基体安装所述短活塞杆一端安装有电器连接座，在所述短活塞杆的内部设置有轴向测量孔，所述位移装置安装在测量孔内且与所述电器连接座连接。
在本发明的一个实施方式中，所述短活塞杆和所述长活塞杆分别插装在所述主基体的相应腔体中，在腔体的入口处安装有密封该腔体的密封环，和限制所述密封环脱离该腔体的固定卡。
在本发明的一个实施方式中，所述极板朝向井壁的一面为外凸的弧形结构，相对的两端设置有内凹凹槽，所述旋转主臂和所述滑动主臂的一端分别插入相应凹槽后由销轴固定。
在本发明的一个实施方式中，所述推靠臂设置有三个且分别对称安装在所述主基体外圆周的120度处。
本发明利用在活塞杆两端设置的液压腔，通过动力总成对扩张液压腔和收缩液压腔不同的连接方式，实现独立控制每个推靠臂的扩张角度，而收缩时则各推靠臂同步收缩。
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器的剖视图；
图3是图1所示推靠器的左视图；
图4是本发明一个实施方式中的极板结构示意图。
具体实施方式
如图1、2所示，本发明一个实施方式提供一种可控制独立伸张的多臂推靠结构，沿主基体10的外圆周轴向对称安装的推靠臂20。
该主基体10上分别设置有与每个推靠臂20的两端连接且可轴向移动的短活塞杆25和长活塞杆26，主基体10上设置有用于安装相应活塞杆和其它部件的轴向安装腔体；其中主基体10上安装短活塞杆25和长活塞杆26的腔体处分别设置有用于推动短活塞杆25和长活塞杆26往复移动的扩张液压腔11和收缩液压腔12，在短活塞杆25处还安装有测量短活塞杆25移动距离的位移装置13，根据位移装置13的测量结果可以确定每个推靠臂20当前张开的角度，从而可对对应的推靠臂20进行单独张开角度控制。这里的短活塞杆25和长活塞杆26的限定仅是一种描述方式，具体使用中，可以是两个同样长度的活塞杆，也可以是任意一端为长或短活塞杆。
每个推靠臂20两端的短活塞杆25和长活塞杆26的扩张液压腔11分别通过一根扩张管31与控制液压油的动力总成30连接，而各收缩液压腔12相互连通且通过一根收缩管32与动力总成30连接；使动力总成30能够单独对相应的扩张液压腔11注入液压油来调整相应的推靠臂20扩张角度，实现单独控制指定推靠臂20扩张的目的。本方案中，各推靠臂20的收缩液压腔12采用一根管路相互连通，使所有推靠臂20的收缩实现同时收缩。
在使用时，通过位移装置13对短活塞杆25位移的测量，可以推算出每个推靠臂20当前的扩张角度，根据已经安装的推靠臂20的数量和位置，可以辨别出推靠器位于井下时每个推靠臂20的位置。则可以对推靠器的各推靠臂20先进行全部收缩，然后动力总成30再通过液压油对指定推靠臂20的扩张液压腔11进行注压，使指定推靠臂20的张开角度达到预定的张开角度，根据情况再决定是否张开剩下的推靠臂20。
本实施方式利用在活塞杆两端设置的液压腔，通过动力总成对扩张液压腔和收缩液压腔不同的连接方式，实现独立控制每个推靠臂的扩张角度，而收缩时则各推靠臂同步收缩。
本方案可以应用在现有推靠器的结构上，推靠器的推靠结构和控制方式都不变，只需要独立设置相应的液压腔，即可满足对指定推靠臂进行扩张角度的控制。各液压腔需要相应的密封来保证活塞杆在工作时，工作液压油、液压腔的液压油和井筒中的泥水相互隔绝。
如图3所示，其中推靠臂20的数量，本实施方式中设置有三个，且三个推靠臂20分别轴向对称安装在主基体10外圆周的180度处，即三个推靠臂20相互间隔120度。在其它的方案中，也可以根据主基体10的体积设置不同数量的推靠臂20，但为了维持推靠器张开后的稳定，推靠臂的数量至少要设置三根。
此外，本实施方式中的同一推靠臂20两端的扩张液压腔11是同时注油或排油，即短活塞杆25和长活塞杆26是同时相向运动或同时相背运动。同样，同一推靠臂20两端的收缩液压腔12也是同时注油或排油，使短活塞杆25和长活塞杆26同时同步运动。
在本发明的一个实施方式中，在主基体10安装长活塞杆26的扩张液压腔11与长活塞杆26相对的一端设置有弹性调节装置40，该弹性调节装置40包括承受扩张液压腔11中液压力的挤压杆41，安装在挤压杆上随压力大小伸缩的弹性件43。
本方案中，弹性调节装置40限定安装在长活塞杆26一端是因为短活塞杆25一端需要安装位移装置等电子设备，没有空间安装弹性调节装置40，因此在一些具备充分空间的主基体10上，也可以将弹性调节装置40安装在短活塞杆25一端。
弹性调节装置40可以设置在安装长活塞杆26的腔体内，也可以安装在一个独立且与长活塞杆腔体相通的腔体中，两个腔体在轴线上依次排列。
本方案中，长活塞杆26一端的收缩液压腔12、扩张液压腔11和安装弹性调节装置40的腔体分别密封隔开，内部部件可以相对滑动，但液压油分别独立。
当动力总成30向扩张液压腔11中注入液压油时，液压油在挤压长活塞杆26的同时，也会同时挤压挤压杆41，使挤压杆41向远离长活塞杆41的一端移动，在移动过程中会挤压弹性件43，当弹性件43的弹性无法再压缩时，此时长活塞杆26也推动推靠臂20完成张开过程。当需要推靠臂20收缩时，弹性件43可加快扩张液压腔11中的液压油排出速度。
在上述过程中，当动力总成30的注入压力一定、弹性件43的弹力一定时，长活塞杆26受到的推力一定；在保持其它两个条件不变的情况下，改变则弹性件43的弹性压力，如增加弹力，此时长活塞杆26上受到的压力会同样变大；而减少弹性则长活塞杆26受到的压力也会减少。因此通过更换或改变弹性件43的弹力，可以在动力总成30的固定压力下，提供更多的压力调节方式，从而满足不同的推靠器与动力总成30(液压泵)的搭配方式。
具体的挤压杆41可以包括与安装挤压杆腔体直径相同的圆形挤压板411，和垂直安装在挤压板411相对扩张液压腔11一侧的安装杆412；挤压板411作为承受液压油压力的承受部件，同时在其与腔体接触的圆周上设置相应的密封件，用于避免扩张液压腔11中的液压油进入安装弹性件43的空间；弹性件43可以是弹簧或碟形弹片一类能够体现直线弹力的结构。本方案中采用碟形弹片作为弹性件43，碟形弹片可以根据叠加的数量调节弹性的大小。碟形弹片利用中间的孔依次套在安装杆412上，同时在远离挤压板411的一端留有供安装杆412移动的空间，即安装杆412插在各碟形弹性的中间且长度小于叠加后碟形弹片的长度。
安装弹性调节装置40的腔体直径可以大于该端安装长活塞杆26的腔体的直径且相对安装长活活塞杆的腔体为偏心设置，该结构方便安装更强力的弹性件43，采用偏心设置可以在不影响压力传递的情况下，调整腔体的径向位置，避免影响该端设置的其它腔体体积。而挤压板411与腔体接触的外圆周上设置的密封件，可以采用如下结构：在挤压板411的外圆周上沿径向设置内凹的凹槽，而密封垫或密封圈则安装在凹槽内，从而使挤压板411能够正常在腔体中来回移动而不会导致两边的液压油相互渗透。
安装弹性调节装置40的腔体远离挤压板411的一端可以与主基体10的端部相通，开口设置在端部方便更换弹性件，另外，开口处还设置有封闭件弹簧锁环42。
在本发明的一个实施方式中，每个推靠臂20分别包括用于和井壁进行接触的极板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的另一端分别与短活塞杆25和长活塞杆26连接；同时在极板21的内侧安装有一端与极板21活动连接另一端与主基体10活动连接且与旋转主臂22平行的限位臂24。
旋转主臂22和滑动主臂23分别在短活塞杆25和长活塞杆26的推动下实现来回移动，而极板21则随旋转主臂22和滑动主臂23的来回移动相对主基体10升高或降低，也就完成了推靠臂20收缩和扩张的过程。由于旋转主臂22和滑动主臂23的动作并不同步，此时限位臂24由于直接连接极板21和主基体10，并不会改变两者的连接距离，只能根据相对主基体10的倾斜角度来适应极板21的升降，同时该结构也限定了短活塞杆25和长活塞杆26的扩张和收缩过程能够保持同步。
限位臂24与主基体10连接的位置处设置有内凹槽，在内凹槽内安装有活动固定座28，固定座28上设置有可容纳锁轴穿过的两个对应孔，而限位臂24的端部插入两个孔之间后通过销轴安装在固定座28上，使限位臂24能够相对主基体10的轴向进行旋转。限位臂24的另一端采用同样的销轴结构与极板21连接，但连接点与旋转主臂22的连接点和滑动主臂23的连接点间隔开，避免相互转动干扰。
旋转主臂22与主基体10通过固定连接点221和活动连接点222进行连接，固定连接点221和活动连接点222间隔一定的距离，该固定连接点221与主基体10为销轴结构的活动连接，使旋转主臂22只能以该支点进行旋转，但不能移动；而活动连接点222通过二连杆27与短活塞杆25销轴连接，连接后的活动连接点222以固定连接点221为支点随推靠臂20的伸缩而转动；二连杆27为一个中间连接件，能够将活动连接点222的圆周转动转化为与短活塞杆25连接后的水平移动。
上述连接结构能够在限制旋转主臂22移动的同时，不影响短活塞杆25施加至旋转主臂22上的推动力。滑动主臂23与主基体10的连接方式与此大致相同，区别点在于，滑动主臂23的固定连接点221与主基体10之间并不是固定的，其销轴是安装在一个相对主基本10水平的凹槽中，当长活塞杆26对活动连接点222施加压力时，活动连接点222不但相对固定连接点221旋转，同时还会推动固定连接点221在凹槽内向受力方向相反的方向滑动，从而实现推靠臂20的伸缩和扩张。
在本实施方式中，旋转主臂22相对安装点不能移动但能转动，而滑动主臂23与主基体10的连接端会在一定范围内水平移动和转动。
短活塞杆25和长活塞杆26分别采用插装的方式安装在主基体10的相应腔体中，在腔体的入口处安装有套在短活塞杆25和长活塞杆26上密封该腔体的密封环15，同时在腔体的开口处设置防止密封环15脱离腔体的固定卡16。
在本发明的一个实施方式中，在主基体10安装短活塞杆25一端安装有电器连接座14，电器连接座14用于连接位移装置13的检测信号，或其它的线路信号，并通过线缆传递至地面控制系统处。为减少占用空间，可在短活塞杆25的内部设置轴向测量孔，位移装置13安装在测量孔内，其通过短活塞杆25相对位移装置13的相对位移来获取短活塞杆25的移动距离，进而判断出对应推靠臂20的张开角度。
此外，如图4所示，为使极板21与井壁能够稳定接触，该极板21朝向井壁的一面可以设置成外凸的弧形结构，用于增大与井壁的接触面积。在极板21的相对两端设置有内凹凹槽211，而旋转主臂22和滑动主臂23的一端分别插入该凹槽211后由销轴固定，连接后的极板21、旋转主臂22和滑动主臂23可以在一个方向上转动，但不能脱离。本方案中的极板21本身并不安装测量仪器，仅是起到稳定支撑井壁的功能。
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)
1.一种可控制独立伸张的多臂推靠结构，包括柱形主基体，沿所述主基体的外圆周轴向对称安装的推靠臂，其特征在于，
所述主基体上分别设置有与每个所述推靠臂的两端连接且可轴向移动的短活塞杆和长活塞杆，所述主基体安装所述短活塞杆和长活塞杆的位置处设置有扩张液压腔和收缩液压腔，在所述短活塞杆处安装有测量所述短活塞移动距离的位移装置；
各所述扩张液压腔分别通过一根扩张管与控制液压油的动力总成连接，各所述收缩液压腔相互连通且通过一根收缩管与动力总成连接。
2.根据权利要求1所述的多臂推靠结构，其特征在于，
在所述长活塞杆的扩张液压腔与所述长活塞杆相对的一端设置有弹性调节装置，所述弹性调节装置包括承受所述扩张液压腔中液压力的挤压杆，安装在挤压杆上随压力大小伸缩的弹性件。
3.根据权利要求2所述的多臂推靠结构，其特征在于，
所述挤压杆包括与安装腔体直径相同的圆形挤压板，垂直安装在挤压板相对所述扩张液压腔一侧的安装杆，所述弹性件包括多个叠加的碟形弹片，所述安装杆插在各碟形弹性的中间且长度小于叠加后碟形弹片的长度。
4.根据权利要求3所述的多臂推靠结构，其特征在于，
所述主基体上安装所述弹性调节装置的腔体直径大于该端安装所述长活塞杆的腔体的直径且相对安装所述长活活塞杆的腔体为偏心设置，所述挤压板与腔体接触的外圆周上设置有隔绝所述扩张液压腔和安装所述弹性件的腔体的密封件，安装所述弹性调节装置的腔体远离所述挤压板的一端与所述主基体的端部相通且通过密封锁件密封封闭。
5.根据权利要求1所述的多臂推靠结构，其特征在于，
所述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，所述旋转主臂和所述滑动主臂的另一端分别与所述短活塞杆和所述长活塞杆连接；在所述极板的内侧安装有一端与所述极板活动连接另一端与所述主基体活动连接且与所述旋转主臂平行的限位臂。
6.根据权利要求5所述的多臂推靠结构，其特征在于，
所述主基体在安装所述限位臂的位置处设置有凹槽，在凹槽内安装有固定座，所述限位臂的端部通过销轴安装在所述固定座上；
所述旋转主臂与所述主基体连接一端间隔设置有固定连接点和活动连接点，固定连接点与所述主基体活动连接，活动连接点通过二连杆与所述短活塞杆连接，连接后的活动连接点以固定连接点为支点随所述推靠臂的伸缩转动。
7.根据权利要求5所述的多臂推靠结构，其特征在于，
在所述主基体安装所述短活塞杆一端安装有电器连接座，在所述短活塞杆的内部设置有轴向测量孔，所述位移装置安装在测量孔内且与所述电器连接座连接。
8.根据权利要求1所述的多臂推靠结构，其特征在于，
所述短活塞杆和所述长活塞杆分别插装在所述主基体的相应腔体中，在腔体的入口处安装有密封该腔体的密封环，和限制所述密封环脱离该腔体的固定卡。
9.根据权利要求1所述的多臂推靠结构，其特征在于，
所述极板朝向井壁的一面为外凸的弧形结构，相对的两端设置有内凹凹槽，所述旋转主臂和所述滑动主臂的一端分别插入相应凹槽后由销轴固定。
10.根据权利要求1所述的多臂推靠结构，其特征在于，
所述推靠臂设置有三个且分别对称安装在所述主基体外圆周的120度处。
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