CN109471175B - 一种自行式井下检波器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自行式井下检波器，包括：第一连接壳体、第二连接壳体、检波传感器单元、弹性连接部、提升部；第一连接壳体设有与外部气路连通的第一充气部，第二连接壳体设有与外部气路连通的第二充气部；第一充气部和第二充气部在充气状态下均和井壁挤压固连；检波传感器单元设于第二连接壳体的内侧壁；弹性连接部的第一端和第一连接壳体的第一端面固连，弹性连接部的第二端和第二连接壳体的第一端面固连；提升部包括驱动件和提拉件，提拉件的第一端和驱动件的传动端连接；驱动件设于第一连接壳体的内侧，提拉件的第二端和第二连接壳体固连。该自行式井下检波器可自动在深井中行走，不需要人力拉扯，使用效率高。

Description

一种自行式井下检波器

技术领域

本发明属于勘探设备技术领域，尤其涉及一种自行式井下检波器。

背景技术

随着全球经济的不断发展，能源短缺问题日益突出，所以更高效的找到地层深处的资源就显得至关重要。深井探孔技术可以使我们得到地层深处的具体实物资料，从而断定资源类型和计算储存量，是我国资源开发利用的重要手段。同时建筑行业也得到了蓬勃发展，越来越需要快捷、有效、简便地计算出岩土层的弹性力学参数,传统的方法如静力测试法,只能选择少数测点进行测量,且测试设备笨重,测试时间长、费用高,难以对整个场地岩土介质的力学性质做出总体评价。近年来我国不断将强深井探孔技术的研究，使得我国的深井探孔技术得到了平稳快速发展。

但是深井探孔的过程要十分严谨，检波器是勘探中用于提取地层振动信号的传感器。在深井等复杂条件下进行勘探时，需要采用人力硬拉检波器在深井中行走。

现有检波器的使用效率低，不利于施工作业。

发明内容

本发明的技术目的是提供一种自行式井下检波器，该自行式井下检波器可自动在深井中行走，不需要人力拉扯，使用效率高。

为解决上述问题，本发明的技术方案为：

一种自行式井下检波器，包括：第一连接壳体、第二连接壳体、检波传感器单元、弹性连接部、提升部；

所述第一连接壳体设有与外部气路连通的第一充气部，所述第二连接壳体设有与外部气路连通的第二充气部；所述第一充气部和所述第二充气部在充气状态下均和井壁挤压固连；

所述检波传感器单元与外部信号采集器可通信的连接，所述检波传感器单元设于所述第一连接壳体的内侧壁或所述第二连接壳体的内侧壁；

所述弹性连接部的第一端和所述第一连接壳体的第一端面固连，所述弹性连接部的第二端和所述第二连接壳体的第一端面固连；

所述提升部包括驱动件和提拉件，所述驱动件与外部控制器可通信的连接，所述提拉件的第一端和所述驱动件的传动端连接；

所述驱动件设于所述第一连接壳体的内侧，所述提拉件的第二端和所述第二连接壳体固连，或者所述驱动件设于所述第二连接壳体的内侧，所述提拉件的第二端和所述第一连接壳体固连。

根据本发明一实施例，自行式井下检波器还包括中间柔性伸缩筒，所述中间柔性伸缩筒的第一端和所述第一连接壳体的第一端固连，所述中间柔性伸缩筒的第二端和所述第二连接壳体的第一端固连；所述弹性连接部、所述提拉件均位于所述中间柔性伸缩筒内。

根据本发明一实施例，所述检波传感器单元设于所述第二连接壳体的内侧壁；所述第二充气部为侧面气囊；

在所述检波传感器单元的安装位置对侧，所述第二连接壳体设有开口，所述侧面气囊设于所述开口位置处。

根据本发明一实施例，所述第一充气部为环状气囊，所述环状气囊环设于所述第一连接壳体周侧。

根据本发明一实施例，所述中间柔性伸缩筒为波纹管状橡胶套筒。

根据本发明一实施例，所述弹性连接部为弹簧。

根据本发明一实施例，所述第一连接壳体的第二端面外侧设有吊钩。

本发明由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：

本发明一实施例中提供的自行式井下检波器在第一连接壳体和第二连接壳体上分别设置第一充气部和第二充气部，第一充气部和第二充气部在充气状态下均和井壁挤压固连；可以理解为在第一充气部充气状态下，第一连接壳体位置被固定，在第二充气部充气状态下，第二连接壳体位置被固定。在第一连接壳体和第二连接壳体相对的端面之间还设有弹性连接部、提拉件，这样在检波器需要移动位置时，可以先对第一充气部或第二充气部放气，以第二充气部先放气为例，在第二充气部放气之后，第二连接壳体和井壁不产生接触，提升部的驱动件控制提拉件提拉第二连接壳体靠近第一连接壳体(此时第一连接壳体位置固定)，在第二连接壳体靠近第一连接壳体的过程中，不断压缩弹性连接部，之后第二充气部充气，第二连接壳体位置固定，接着释放第一充气部的气体，此时第一连接壳体和井壁没有接触，弹性连接部释放弹性势能，第一连接壳体远离第二连接壳体(此时第二连接壳体位置固定)，至此，完成了检波器的一次行走。综上，该自行式井下检波器可自动在深井中行走，不需要人力拉扯，使用效率高。

附图说明

图1为本发明的一种自行式井下检波器的结构示图；

图2为本发明的检波器在井中某一工作状态的示意图。

附图标记说明：

1：第一连接壳体；101：吊钩；2：第二连接壳体；3：检波传感器单元；4：弹性连接部；5：驱动件；6：提拉件；7：第一充气部；8：第二充气部；9：中间柔性伸缩筒；10：气路(1001、1002)；11：电缆；12：吊绳；13：深井。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种自行式井下检波器作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。

实施例1

参看图1和图2，一种自行式井下检波器，包括：第一连接壳体1、第二连接壳体2、检波传感器单元3、弹性连接部4、提升部；第一连接壳体1设有与外部气路1001连通的第一充气部7，第二连接壳体2设有与外部气路1002连通的第二充气部8；第一充气部7和第二充气部8在充气状态下均和井壁挤压固连；检波传感器单元3与外部信号采集器可通信的连接，检波传感器单元3设于第一连接壳体1的内侧壁或第二连接壳体2的内侧壁；弹性连接部4的第一端和第一连接壳体1的第一端面固连，弹性连接部4的第二端和第二连接壳体2的第一端面固连；提升部包括驱动件5和提拉件6，驱动件5与外部控制器可通信的连接，提拉件6的第一端和驱动件5的传动端连接；驱动件5设于第一连接壳体1的内侧，提拉件6的第二端和第二连接壳体2固连，或者驱动件5设于第二连接壳体2的内侧，提拉件6的第二端和第一连接壳体1固连。

本实施例中提供的自行式井下检波器在第一连接壳体1和第二连接壳体2上分别设置第一充气部7和第二充气部8，第一充气部7和第二充气部8在充气状态下均和深井13的井壁挤压固连；可以理解为在第一充气部7充气状态下，第一连接壳体1位置被固定，在第二充气部8充气状态下，第二连接壳体2位置被固定。在第一连接壳体1和第二连接壳体2相对的端面之间还设有弹性连接部4、提拉件6，这样在检波器需要移动位置时，可以先对第一充气部7或第二充气部8放气，以第二充气部8先放气为例，在第二充气部8放气之后，第二连接壳体2和井壁不产生接触，提升部的驱动件5控制提拉件6提拉第二连接壳体2靠近第一连接壳体1(此时第一连接壳体1位置固定)，在第二连接壳体2靠近第一连接壳体1的过程中，不断压缩弹性连接部4，之后第二充气部8充气，第二连接壳体2位置固定，接着释放第一充气部7的气体，此时第一连接壳体1和井壁没有接触，弹性连接部4释放弹性势能，第一连接壳体1远离第二连接壳体2(此时第二连接壳体2位置固定)，至此，完成了检波器的一次行走。综上，该自行式井下检波器可自动在深井13中行走，不需要人力拉扯，使用效率高。

需要说明的是，本实施例中的检波传感器单元3使用现有检波装置常用的用于检测波形的振动传感器，检波传感器单元3与外部信号采集器可通信的连接是指检波传感单元能够将检测到的信号发送至井上控制中心，通信连接的方式可以使用电缆11，也可以使用低功耗、传输距离远的物联网模块，本领域技术人员可根据井深选择这两种中的一种，也可以同时使用。检波传感器单元3设于壳体的内侧壁是期望检波器能够紧贴壳体的内壁，壳体的外壁会和井壁接触，这样检测的数据更加准确。

驱动件5与外部控制器可通信的连接是指驱动件5可接收井上控制中心的控制，通过对驱动件5的控制，可以调控提拉件6每次提拉的距离，进而控制检波器每次行走的步长，驱动件5可以采用现有的可编程控制的小型电机。提拉件6可以是可伸缩的拉杆，可以是柔性绳索。弹性连接部4具体可以为弹簧，弹簧的数量可以为一个或多个，弹簧的具体参数可根据实际情况设置，弹性连接部4也可以选择其它的弹性体。

第一充气部7、第二充气部8均和一路气路连通，气路10(包括1001、1002)和外部的气泵连接，气路10的通断可由电磁阀控制。

较佳地，自行式井下检波器还包括中间柔性伸缩筒9，中间柔性伸缩筒9的第一端和第一连接壳体1的第一端固连，中间柔性伸缩筒9的第二端和第二连接壳体2的第一端固连；弹性连接部4、提拉件6均位于中间柔性伸缩筒9内。通过设置柔性伸缩筒一方面使第一连接壳体1和第二连接壳体2的连接更加可靠，这样检波器在行走的时候更加稳定，将弹性连接部4、提拉件6设于中间柔性伸缩筒9内可以对弹性连接部4、提拉件6进行保护(例如，防止生锈)，延长使用寿命。具体地，中间柔性伸缩筒9为波纹管状橡胶套筒。

具体地，检波传感器单元3设于第二连接壳体2的内侧壁；第二充气部8为侧面气囊；在检波传感器单元3的安装位置对侧，第二连接壳体2设有开口，侧面气囊设于开口位置处。在检波传感器单元3的安装位置对侧设置侧面气囊可以使检波传感单元的检测数据更加准确，具体可以理解为在侧面气囊充气之后，侧面气囊会和井壁挤压接触，侧面气囊所在位置受到的井壁挤压力最强，同时检波器传感单元所在位置的壳体受到的井壁的挤压力也最强，第二连接壳体2会和井壁有比较充分的接触，检波传感单元的检测数据更加准确。另外，由于侧面气囊是柔性的，侧面气囊和井壁的接触会更加充分，检波器受到的固定力更大，当然，为了获得较大的固定力(摩擦力)，可以选用外表面较粗糙的侧面气囊。

具体地，第一充气部7为环状气囊，环状气囊环设于第一连接壳体1周侧。设计环状气囊可以增大第一连接壳体1受到的固定力，当然第一连接壳体1的受力更加平衡。同样的，由于环形气囊是柔性的，环形气囊和井壁的接触会更加充分，为了获得较大的固定力(摩擦力)，可以选用外表面较粗糙的环形气囊。

以上的侧面气囊或环形气囊的外部可包裹多层收缩套，使气囊在放气时快速收缩，同时收缩套可防止气囊被其他尖利物品刺破。

下面以一个具体实施方式对本发明的检波器作进一步的说明。具体实施方式如下：

第一连接壳体1作为上部结构或上部构件，第一连接壳体1的上部设有吊钩101，吊钩101用于和外部吊绳12连接，环形气囊作为上部气囊环设在第一连接壳体1周侧。第二连接壳体2作为下部结构或下部构件，侧面气囊作为下部气囊设在第二连接壳体2的开口处。环形气囊和侧面气囊均和气路连通，检波传感器单元3以及驱动件5(驱动件5和提拉件6也可以称为电动提升模块)通过电缆11和井上控制中心连接，弹性连接部4为弹簧，弹簧的原长可以是0.1m～0.5m。由于气路1002和电缆11均会经过波纹管状橡胶套筒，可以在波纹管状橡胶套筒内设置一段缓冲长度，例如气路1002长度及电缆11长度多留出0.5m，多出部分放置在波纹管状橡胶套筒内。

根据设计方案中检波器检测距离，在仪器上设置相应的电压来调整的步距。在进行井下测量时，将检波器装置放入设计深度，给上部气囊和下部气囊充气，在气囊作用下检波器被压紧至井壁，然后进行数据采集。采集结束后，将下部气囊放气，使下部构件处于自由状态。启动电动提升模块(通过电动提升模块的提升力来控制弹簧的压缩量，力的大小由电压控制，从而控制检波器的移动步距)，将下部构件向上提升，同时弹簧被压缩，当下部构件上升至设定步距时停止提升并给下部气囊充气，进行第二次数据采集。采集结束后给上部气囊放气，当上部构件处于自由状态时在弹簧的作用下上部构件上升，上升至设计位置，进行下一个周期循环，如此检波器便可以实现连续的向上运动。反之，改变步态方向。本实施方式采用双气囊行走的方式，在交替收缩运动过程中检波器最终实现数据的采集与运动。

上述具体实施方式具有以下优点：

1)解决了检波器与孔壁紧密贴合问题，施工便捷、操作简单。

2)通过电力系统和中部的弹簧系统可实现检波器在未知孔内实现了移动的自动化，使探测过程便捷化、程序化，节省了大量人力、时间和能源。

3)在采集过程中电缆不会变形拉长，深度信息准确，可测深度远大于现有技术。

4)可通过电动拉升模块控制中间部弹簧的压缩量，从而调整检波器步距；并且可任意选择向下或向上的测试方式，其适用性强。

5)实现了地下勘探技术的智能化，此设备可准确探测竖直井和水平井等复杂情况，采集数据质量较高。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式。即使对本发明作出各种变化，倘若这些变化属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本发明的保护范围之中。

Claims (5)

1.一种自行式井下检波器，其特征在于，包括：第一连接壳体、第二连接壳体、检波传感器单元、弹性连接部、提升部；

所述第一连接壳体设有与外部气路连通的第一充气部，所述第二连接壳体设有与外部气路连通的第二充气部；所述第一充气部和所述第二充气部在充气状态下均和井壁挤压固连；

所述检波传感器单元与外部信号采集器可通信的连接，所述检波传感器单元设于所述第一连接壳体的内侧壁或所述第二连接壳体的内侧壁；

所述弹性连接部的第一端和所述第一连接壳体的第一端面固连，所述弹性连接部的第二端和所述第二连接壳体的第一端面固连；其中，所述弹性连接部为弹簧；

所述提升部包括驱动件和提拉件，所述驱动件与外部控制器可通信的连接，所述提拉件的第一端和所述驱动件的传动端连接；

所述驱动件设于所述第一连接壳体的内侧，所述提拉件的第二端和所述第二连接壳体固连，或者所述驱动件设于所述第二连接壳体的内侧，所述提拉件的第二端和所述第一连接壳体固连；

所述自行式井下检波器还包括中间柔性伸缩筒，所述中间柔性伸缩筒的第一端和所述第一连接壳体的第一端固连，所述中间柔性伸缩筒的第二端和所述第二连接壳体的第一端固连；所述弹性连接部、所述提拉件均位于所述中间柔性伸缩筒内。

2.如权利要求1所述的自行式井下检波器，其特征在于，所述检波传感器单元设于所述第二连接壳体的内侧壁；所述第二充气部为侧面气囊；

在所述检波传感器单元的安装位置对侧，所述第二连接壳体设有开口，所述侧面气囊设于所述开口位置处。

3.如权利要求2所述的自行式井下检波器，其特征在于，所述第一充气部为环状气囊，所述环状气囊环设于所述第一连接壳体周侧。

4.如权利要求1所述的自行式井下检波器，其特征在于，所述中间柔性伸缩筒为波纹管状橡胶套筒。

5.如权利要求1所述的自行式井下检波器，其特征在于，所述第一连接壳体的第二端面外侧设有吊钩。