CN111997551B - 一种页岩气钻进式取心机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种页岩气钻进式取心机器人，包括取心机构和对称设置在取心机构两侧的推靠锁紧机构；推靠锁紧机构包括中轴，连杆部，液压驱动部，外壳和连接螺纹；推靠锁紧机构为圆柱体结构；壳体一端面设置有连接螺纹,壳体另一端面内开设有内腔，液压驱动部固定设置在第一内腔内；连杆部包括第一推靠臂，第二推靠臂，第一臂座，第二臂座，锁紧块，推杆和轴套；中轴一端滑动设置于内腔内，另一端固定于推杆内；第一推靠臂另一端与位置对应的第二推靠臂中部通过铰接轴连接；第二推靠臂另一端固定连接有锁紧块。本发明推靠稳定性的要求出发，在具有在提供足够推靠力的基础上有效防止取心机器人机体产生滑动，提高了取心成功率。

Description

一种页岩气钻进式取心机器人
技术领域
本涉及石油井取心机器人技术领域，特别是涉及一种页岩气钻进式取心机器人。
背景技术
页岩气的勘探开采进程中，岩样取心是关键环节。工程人员使用取心技术获取地下岩层的岩心样品，测试地下岩石储层的岩性、物性等性质，可获得所钻井段岩石层性质的有效数据，有利于提升页岩气钻井成功率，实现高效率开发，降低钻完井费用。旋转式井壁取心技术是一种新式岩样取心方式，其拥有井下作业便利、效率高、花费少等优势，为页岩气储层的低成本、高效勘探开采提供了新的岩样取心方式。页岩气长水平段钻进式井壁取心机器人集成了井下爬行器和钻进式井壁取心仪二者的全部功能，具备井下自主爬行、智能定位、大直径取心、密闭储心等能力，解决了页岩气长水平段岩样取心困难问题。
在爬行器带动取心设备进入水平井后，取心机器人需要停止并保持固定状态，以便取心仪器能够顺利完成取心过程，这就需要通过一个可以锁紧的机构对取心机器人进行轴向锁定，保持当前位置固定，有利于取心动作的顺利进行。
目前的取心器推靠锁紧机构，该机构的推靠壁在除了能提供需要的推靠力外，不具有防滑功能，对取心成功率有影响，一旦取心器发生一定范围的滑动很容易导致取心钻头倾斜而不能正常取出，从而导致卡钻。
因此，设计一种具有防止由于工作震动、井径不规则等引起的滑动的页岩气钻进式取心机器人是我们亟需的。
发明内容
本发明的目的是提供一种页岩气钻进式取心机器人，以解决上述现有技术存在的问题，能够实现在提供足够推靠力的基础上有效防止取心机器人机体由于工作震动、井径不规则等引起的滑动。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种页岩气钻进式取心机器人，包括取心机构和对称设置在所述取心机构两侧的推靠锁紧机构，其特征在于：所述推靠锁紧机构包括中轴，连杆部，液压驱动部，外壳和连接螺纹；所述推靠锁紧机构为圆柱体结构；
所述壳体一端面设置有所述连接螺纹,所述壳体另一端面内开设有第一内腔，所述第一内腔底面开设有第二内腔；所述液压驱动部固定设置在所述第一内腔内；所述第二内腔底面中部开设有第三内腔；
所述连杆部包括第一推靠臂，第二推靠臂，第一臂座，第二臂座，锁紧块，推杆和轴套；所述中轴一端滑动设置于第三内腔内，另一端固定于所述推杆内；所述中轴轴身上套设有轴套，第一臂座和第二臂座；所述第一臂座通过双头螺柱与所述轴套固定连接，且与若干个所述第一推靠臂一端铰接；所述第二臂座通过双头螺柱与所述推杆固定连接，且与若干个所述第二推靠臂一端铰接；所述第一推靠臂另一端与位置对应的所述第二推靠臂中部通过铰接轴连接；所述第二推靠臂另一端固定连接有所述锁紧块。
优选的，现有的取心器除了能提供需要的推靠力外，不具有防滑功能，对取心成功率有影响，一旦取心器发生一定范围的滑动很容易导致取心钻头倾斜而不能正常取出，从而导致卡钻；这样极不便于之后的井下作业；本发明针对这一问题，设计出一种能提高取心机器人推靠稳定性的机器人，能有效防止取心机器人机体由于工作震动、井径不规则等引起的滑动，进一步解决了页岩气长水平段岩样取心困难问题。
优选的，所述连接螺纹用于连接万向节或取心机器人的其他短节。
所述外壳侧壁上开设有通孔；所述第一推靠臂，第二推靠臂和锁紧块均伸出所述外壳，且所述锁紧块与井壁接触。
所述锁紧块与所述井壁接触面为齿形结构，且涂覆有防滑材料。
所述第一内腔底面横截面积大于所述第二内腔顶面横截面积；所述第三内腔横截面与中轴适配。
优选的，由于需要通过液压缸推动推杆控制推靠臂的伸出与缩回从而使锁紧块产生锁紧。
所述液压驱动部包括液压缸，液压套筒和活塞杆；所述液压套筒外壁与所述第一内腔腔壁适配，所述液压套筒内腔安装有所述液压缸；所述活塞杆一端与液压缸滑动连接，另一端伸出所述液压套筒并置于第二内腔内；所述活塞杆与推杆位置对应。
所述液压套筒与活塞杆接触面还开设有密封槽；所述密封槽内设置有O形圈。
还设置有滑环；所述轴套与所述中轴连接处设置有所述滑环；所述液压套筒与活塞杆连接处也设置有所述滑环。
滑环，也称做旋转电气接口、电气旋转关节，可用于任一要求无限制连续旋转时从固定结构到旋转结构传输电源和数据信号的电统中；通过在上述两个位置安装有滑环，便于更好的控制取心机器人
本发明公开了以下技术效果：本发明从取心对于取心机器人推靠稳定性的要求出发设计，推靠锁紧机构具有在提供足够推靠力的基础上有效防止取心机器人机体由于工作震动、井径不规则等引起的滑动，提高了取心成功率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明结构示意图。
图2为本发明内部结构示意图。
其中，1-推靠锁紧机构，2-取心机构，3-中轴，4-连杆部，5-液压驱动部，6-外壳，7-连接螺纹，8-锁紧块，9-滑环，41-第一推靠臂，42-第二推靠臂，43-第一臂座，44-第二臂座，45-推杆，46-轴套，47-双头螺柱，51-液压缸，52-液压套筒，53-活塞杆，54-O形圈，61-第一内腔，62-第二内腔，63-第三内腔。
具体实施方式
下面将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。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明提供一种页岩气钻进式取心机器人，包括取心机构2和对称设置在取心机构两侧的推靠锁紧机构1，其特征在于：推靠锁紧机构1包括中轴3，连杆部4，液压驱动部5，外壳6和连接螺纹7；推靠锁紧机构1为圆柱体结构；
壳体6一端面设置有连接螺纹7,壳体6另一端面内开设有第一内腔61，第一内腔61底面开设有第二内腔62；液压驱动部5固定设置在第一内腔61内；第二内腔62底面中部开设有第三内腔63；
连杆部4包括第一推靠臂41，第二推靠臂42，第一臂座43，第二臂座44，锁紧块8，推杆45和轴套46；中轴3一端滑动设置于第三内腔63内，另一端固定于推杆45内；中轴3轴身上套设有轴套46，第一臂座43和第二臂座44；第一臂座43通过双头螺柱47与轴套46固定连接，且第一臂座43与若干个第一推靠臂41一端铰接；第二臂座44通过双头螺柱47与推杆45固定连接，且第二臂座44与若干个第二推靠臂42一端铰接；第一推靠臂41另一端与位置对应的第二推靠臂42中部通过铰接轴连接；第二推靠臂42另一端固定连接有锁紧块8。
外壳6侧壁上开设有通孔；第一推靠臂41，第二推靠臂42和锁紧块8均伸出外壳6，且锁紧块8与井壁接触。
锁紧块8与井壁接触面为齿形结构，且涂覆有防滑材料。
第一内腔61底面横截面积大于第二内腔62顶面横截面积；第三内腔63横截面与中轴3适配。
液压驱动部5包括液压缸51，液压套筒52和活塞杆53；液压套筒52外壁与第一内腔61腔壁适配，液压套筒52内腔安装有液压缸51；活塞杆53一端与液压缸51滑动连接，另一端伸出液压套筒52并置于第二内腔62内；活塞杆53与推杆45位置对应。
液压套筒52与活塞杆53接触面还开设有密封槽；密封槽内设置有O形圈54。
还设置有滑环9；轴套46与中轴3连接处设置有滑环9；液压套筒52与活塞杆53连接处也设置有滑环9。
在本发明的一个实施例中，如图1，推靠锁紧机构1设置在取心机构2两侧，每个推靠锁紧机构1均设置有两个推靠点，这样与井壁接触的时候形成4个推靠点将取心机器人贴紧井壁，效果更好。
本发明公开了以下技术效果：本发明从取心对于取心机器人推靠稳定性的要求出发设计，推靠锁紧机构具有在提供足够推靠力的基础上有效防止取心机器人机体由于工作震动、井径不规则等引起的滑动，提高了取心成功率。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (4)

1.一种页岩气钻进式取心机器人，包括取心机构(2)和对称设置在所述取心机构两侧的推靠锁紧机构(1)，其特征在于：所述推靠锁紧机构(1)包括中轴(3)，连杆部(4)，液压驱动部(5)，外壳(6)和连接螺纹(7)；所述推靠锁紧机构(1)为圆柱体结构；
所述外壳 (6)一端面设置有所述连接螺纹(7),所述外壳 (6)另一端面内开设有第一内腔(61)，所述第一内腔(61)底面开设有第二内腔(62)；所述液压驱动部(5)固定设置在所述第一内腔(61)内；所述第二内腔(62)底面中部开设有第三内腔(63)；
所述连杆部(4)包括第一推靠臂(41)，第二推靠臂(42)，第一臂座(43)，第二臂座(44)，锁紧块(8)，推杆(45)和轴套(46)；所述中轴(3)一端滑动设置于第三内腔(63)内，另一端固定于所述推杆(45)内；所述中轴(3)轴身上套设有轴套(46)，第一臂座(43)和第二臂座(44)；所述第一臂座(43)通过双头螺柱(47)与所述轴套(46)固定连接，且所述第一臂座(43)与若干个所述第一推靠臂(41)一端铰接；所述第二臂座(44)通过双头螺柱(47)与所述推杆(45)固定连接，且所述第二臂座(44)与若干个所述第二推靠臂(42)一端铰接；所述第一推靠臂(41)另一端与位置对应的所述第二推靠臂(42)中部通过铰接轴连接；所述第二推靠臂(42)另一端固定连接有所述锁紧块(8)；所述第二内腔(62)顶面横截面积小于所述第一内腔(61)底面横截面积；所述第三内腔(63)横截面与中轴(3)适配；所述液压驱动部(5)包括液压缸(51)，液压套筒(52)和活塞杆(53)；所述液压套筒(52)外壁与所述第一内腔(61)腔壁适配，所述液压套筒(52)内腔安装有所述液压缸(51)；所述活塞杆(53)一端与液压缸(51)滑动连接，另一端伸出所述液压套筒(52)并置于第二内腔(62)内；所述活塞杆(53)与推杆(45)位置对应；所述外壳(6)侧壁上开设有通孔；所述第一推靠臂(41)，第二推靠臂(42)和锁紧块(8)均伸出所述外壳(6)，且所述锁紧块(8)与井壁接触。
2.根据权利要求1所述的页岩气钻进式取心机器人，其特征在于：所述锁紧块(8)与所述井壁接触面为齿形结构，且涂覆有防滑材料。
3.根据权利要求1所述的页岩气钻进式取心机器人，其特征在于：所述液压套筒(52)与活塞杆(53)接触面还开设有密封槽；所述密封槽内设置有O形圈(54)。
4.根据权利要求1所述的页岩气钻进式取心机器人，其特征在于：还设置有滑环(9)；所述轴套(46)与所述中轴(3)连接处设置有所述滑环(9)；所述液压套筒(52)与活塞杆(53)连接处也设置有所述滑环(9)。
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