CN112065298A - 一种页岩气钻进式取心器短节连接机构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及地质勘探设备领域，尤其涉及一种页岩气钻进式取心器短节连接机构。包括至少两个顺序排列的连接杆、设置在两个所述连接杆相对端的平台及设置在两个所述平台相对端的支架；两个所述平台相对端的边部设置有柔性铰接结构，两个所述支架转动连接有十字轴。本发明可以解决爬行器连接的可靠性问题，使取心器在井下的转弯、牵引稳定可靠。
Description
技术领域
本发明涉及地质勘探设备领域，尤其涉及一种页岩气钻进式取心器短节连接机构。
背景技术
页岩气的勘探开采进程中，工程人员使用岩样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，其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遇成功率，实现高效率开发，降低钻井费用。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。页岩气长水平段旋转式井壁取心器集成了井下牵引器和旋转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。
为了实现测井作业，需要将取心器下放到水平井段，下放过程会经历一个造斜段，通常在取心器作业时需要制作与其相匹配的造斜端，为了减小造斜端的半径通常将取心器通过万向节进行连接。
现有专利文件CN 2723762 Y-万向节连接装置，公开了一种与普通万向节相同的结构其连接主要是通过刚性部件进行连接，虽然能实现转弯要求，但是容易传递震动，从而影响到其他段，且在高温高压的石油井环境中一旦因为小零件松动而导致万向节脱落，只能对取心器进行打捞作业费时费力。
现有专利文件CN 106239555 A-一种柔性连接结构、模块及其用于机器人的该技术用空心橡胶杆作为上下平台的连接，橡胶易老化、不耐高温、使用寿命短等。该技术不适用于石油井下高温高压作业。
现有专利文件CN 203488131 U-井下牵引器定位与连接机构，该技术可以实现上下平台姿态的精准调整和控制，井下分段设计，取心器的姿态随井壁的变化而变化，该技术结构复杂，制作成本高，且该连接机构连接是通过液压缸，直接暴露在高温高压环境中可能会直接引起其失效，且设计结构没有针对水平井爬行牵引该类工况需求，不适用于下井时在造斜段连续爬行。
发明内容
本发明的目的是提供一种页岩气钻进式取心器短节连接机构，以解决上述问题，解决爬行器连接的可靠性问题，使取心器在井下的转弯、牵引稳定可靠。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种页岩气钻进式取心器短节连接机构，包括至少两个顺序排列的连接杆、设置在两个所述连接杆相对端的平台及设置在两个所述平台相对端的支架；
两个所述平台相对端的边部设置有柔性铰接结构，两个所述支架转动连接有十字轴。
优选的，所述柔性铰接结构包括第一铰链杆和第二铰链杆，所述第一铰链杆两端分别固定连接有第一球头和滑套，所述第二铰链杆两端分别固定连接有第二球头和滑块，所述滑块滑动配合设置在所述滑套内；所述滑套内设置有缓冲部。
优选的，所述平台远离所述连接杆的一端开设有凹槽，所述平台远离所述连接杆的一端固定连接有固定块，所述固定块与所述平台贴合的一侧开设有固定槽，所述凹槽、固定槽组成的型腔与所述第一球头、第二球头相匹配。
优选的，所述缓冲部为弹簧。
优选的，所述固定块通过螺钉与所述平台固定连接。
优选的，固定在所述平台上的所述固定块数量为四个，四个所述固定块组成环形结构。
优选的，所述连接杆与所述平台通过螺纹连接。
优选的，所述支架为对称设置的两个，所述支架一端与所述平台固定连接，所述支架另一端开设有轴孔，两个所述平台上的所述支架通过轴孔与所述十字轴转动连接。
本发明具有如下技术效果：
通过两个平台、支架和十字轴组成虎克铰链，使相邻的两个平台连接后可以相互转动，具有一定的轴向承载能力的同时可以绕各方向旋转。在两个平台周围分布柔性铰接结构，可以减小相互连接的连接杆之间震动的相互影响、减小震动噪音对设备的干扰、缓冲一定程度的震动冲击，从而使取心器在井下转弯、牵引时具有可靠的稳定性。
通过第一铰链杆、第二铰链杆、第一球头和第二球头共同组成球铰结构，在第一铰链杆、第二铰链杆上分别设置滑套和滑块，使第一铰链杆和第二铰链杆可以产生轴向的相对移动，在滑套内设置缓冲部，使第一铰链杆和第二铰链杆的相对移动具有缓冲能力，从而减小震动对设备的影响。
通过凹槽、固定槽相互配合使第一球头、第二球头相对与平台可以实现多方向的转动，与柔性铰接结构配合，从而使两个连接杆之间可以以任意角度进行活动。
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为本发明立体结构示意图；
图3为平台的立体结构示意图；
图4为固定块的结构示意图。
其中，1为连接杆、2为平台、201为凹槽、3为固定块、301为固定槽、4为第一铰链杆、401为第一球头、402为滑套、5为第二铰链杆、501为滑块、502为第二球头、6为缓冲部、7为十字轴、8为支架、801为轴孔。
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。
参照图1-4所示，本发明提供一种页岩气钻进式取心器短节连接机构，包括至少两个顺序排列的连接杆1、设置在两个连接杆1相对端的平台2及设置在两个平台2相对端的支架8；
两个平台2相对端的边部设置有柔性铰接结构，两个支架8转动连接有十字轴7。通过两个平台2、支架8和十字轴7组成虎克铰链，使相邻的两个平台2连接后可以相互转动，具有一定的轴向承载能力的同时可以绕各方向旋转。在两个平台2周围分布柔性铰接结构，可以减小相互连接的连接杆1之间震动的相互影响、减小震动噪音对设备的干扰、缓冲一定程度的震动冲击，从而使取心器在井下转弯、牵引时具有可靠的稳定性。
进一步优化方案，柔性铰接结构包括第一铰链杆4和第二铰链杆5，第一铰链杆4两端分别固定连接有第一球头401和滑套402，第二铰链杆5两端分别固定连接有第二球头502和滑块501，滑块501滑动配合设置在滑套402内；滑套402内设置有缓冲部6。通过第一铰链杆4、第二铰链杆5、第一球头401和第二球头502共同组成球铰结构，在第一铰链杆4、第二铰链杆5上分别设置滑套402和滑块，使第一铰链杆4和第二铰链杆5可以产生轴向的相对移动，在滑套402内设置缓冲部，使第一铰链杆4和第二铰链杆5的相对移动具有缓冲能力，从而减小震动对设备的影响。
进一步优化方案，平台2远离连接杆1的一端开设有凹槽201，平台2远离连接杆1的一端固定连接有固定块3，固定块3与平台2贴合的一侧开设有固定槽301，凹槽201、固定槽301组成的型腔与第一球头401、第二球头502相匹配。通过凹槽201、固定槽301相互配合使第一球头401、第二球头502相对与平台2可以实现多方向的转动，与柔性铰接结构配合，从而使两个连接杆1之间可以以任意角度进行活动。
进一步优化方案，缓冲部6为弹簧。
进一步优化方案，固定块3通过螺钉与平台2固定连接。
进一步优化方案，固定在平台2上的固定块3数量为四个，四个固定块3组成环形结构。通过将固定块3分为多个组合的结构，当整个结构出现故障时方便拆装和维修。
进一步优化方案，连接杆1与平台2通过螺纹连接。
进一步优化方案，支架8为对称设置的两个，支架8一端与平台2固定连接，支架8另一端开设有轴孔801，两个平台2上的支架8通过轴孔801与十字轴7转动连接。
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 (8)
1.一种页岩气钻进式取心器短节连接机构，其特征在于：包括至少两个顺序排列的连接杆(1)、设置在两个所述连接杆(1)相对端的平台(2)及设置在两个所述平台(2)相对端的支架(8)；
两个所述平台(2)相对端的边部设置有柔性铰接结构，两个所述支架(8)转动连接有十字轴(7)。
2.根据权利要求1所述的一种页岩气钻进式取心器短节连接机构，其特征在于：所述柔性铰接结构包括第一铰链杆(4)和第二铰链杆(5)，所述第一铰链杆(4)两端分别固定连接有第一球头(401)和滑套(402)，所述第二铰链杆(5)两端分别固定连接有第二球头(502)和滑块(501)，所述滑块(501)滑动配合设置在所述滑套(402)内；所述滑套(402)内设置有缓冲部(6)。
3.根据权利要求2所述的一种页岩气钻进式取心器短节连接机构，其特征在于：所述平台(2)远离所述连接杆(1)的一端开设有凹槽(201)，所述平台(2)远离所述连接杆(1)的一端固定连接有固定块(3)，所述固定块(3)与所述平台(2)贴合的一侧开设有固定槽(301)，所述凹槽(201)、固定槽(301)组成的型腔与所述第一球头(401)、第二球头(502)相匹配。
4.根据权利要求2所述的一种页岩气钻进式取心器短节连接机构，其特征在于：所述缓冲部(6)为弹簧。
5.根据权利要求3所述的一种页岩气钻进式取心器短节连接机构，其特征在于：所述固定块(3)通过螺钉与所述平台(2)固定连接。
6.根据权利要求3所述的一种页岩气钻进式取心器短节连接机构，其特征在于：固定在所述平台(2)上的所述固定块(3)数量为四个，四个所述固定块(3)组成环形结构。
7.根据权利要求1所述的一种页岩气钻进式取心器短节连接机构，其特征在于：所述连接杆(1)与所述平台(2)通过螺纹连接。
8.根据权利要求1所述的一种页岩气钻进式取心器短节连接机构，其特征在于：所述支架(8)为对称设置的两个，所述支架(8)一端与所述平台(2)固定连接，所述支架(8)另一端开设有轴孔(801)，两个所述平台(2)上的所述支架(8)通过轴孔(801)与所述十字轴(7)转动连接。
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