CN113027385B - 一种地层支架装配单元结构及地层支架 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种地层支架装配单元结构及地层支架，所述地层支架装配单元结构包括第一固定块、第二固定块和第三固定块，所述第二固定块和所述第三固定块分别固定连接在所述第一固定块的两侧外壁，所述第一固定块、第二固定块和第三固定块共同形成“凸”字形拼接单元；所述地层支架装配单元结构还包括纵向连接机构、横向连接机构和拆卸机构，所述纵向连接机构和所述横向连接机构分别用于实现所述地层支架装配单元结构与相邻的地层支架装配单元结构纵向连接和横向连接。本发明提供的所述地层支架能够由若干个所述地层支架装配单元结构通过所述纵向连接机构和所述横向连接机构相互组合装配而成，并能够通过所述拆卸机构拆卸，该结构简单，施工简便。

Description

一种地层支架装配单元结构及地层支架

技术领域

本发明涉及钻井施工技术领域，尤其涉及一种地层支架装配单元结构及地层支架。

背景技术

钻井法是矿井筒穿越深厚表土层的特殊施工方法之一，综合技术指标已达到世界先进水平，具有广阔的应用前景，但仍有许多因素制约其进一步发展，首先体现在井壁结构方面，现有的井壁结构复杂，拆卸困难；其次体现在井壁结构的稳定性和井壁结构破坏两个方面，总结分析近年来钻井井壁在使用过程中出现的井壁结构局部破坏情况多属于井壁受压破坏，目前针对受压破坏的研究提出了比较多的解决方法，一种是采用“抗”的形式，如采用高强混凝土、单层钢板-混凝土复合井壁、双层钢板-混凝土复合井壁来提高井壁结构的竖向抗压承载力；还有一种就是采用“让”的形式，采用竖向可缩性接头，使井壁结构与土层同步下沉，大大减小竖向附加力。但当井壁结构竖向受拉时，节间只通过法兰盘之间的焊缝连接，竖向抗拉强度差。井壁结构在竖向方向极易被拉裂，对井筒的安全使用存在不利影响。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种地层支架装配单元结构及地层支架，用以解决现有的井壁结构复杂，拆卸困难的问题。

本发明提供一种地层支架装配单元结构，所述地层支架装配单元结构包括第一固定块、第二固定块和第三固定块，所述第二固定块和所述第三固定块分别固定连接在所述第一固定块的两侧外壁，所述第一固定块、第二固定块和第三固定块共同形成“凸”字形拼接单元；

所述地层支架装配单元结构还包括纵向连接机构、横向连接机构和拆卸机构，所述纵向连接机构和所述横向连接机构分别用于实现所述地层支架装配单元结构与相邻的地层支架装配单元结构纵向连接和横向连接。

进一步的，所述第一固定块的中部开有竖向通槽，所述第一固定块的顶部且位于所述竖向通槽的两侧均开有第一横向通孔，所述第二固定块和所述第三固定块底部的内侧壁均开有第一卡槽；

所述纵向连接机构包括第一滑块、第一弹簧、第一连接杆、第二弹簧和第二滑块，所述第一滑块、第一弹簧和第一连接杆沿竖直方向活动设置在所述竖向通槽内并依次固定连接；所述第一连接杆的顶部两侧均固定连接有所述第二弹簧；所述第二滑块活动设置在所述第一横向通孔内，所述第二滑块的形状与所述第一卡槽的形状相匹配。

进一步的，所述第一横向通孔的底部开有第一限位槽，所述第一限位槽内活动设置有第一限位块和第三弹簧，所述第一限位块与所述第二滑块的底部固定连接，所述第三弹簧与所述第一限位块的外侧壁固定连接。

进一步的，所述第二弹簧的外表面均活动套设有导向套，所述第二弹簧的远端固定连接有顶块，所述导向套的一端与所述第一连接杆的外壁固定连接。

进一步的，所述第一固定块的底部和所述第二固定块顶部内均开有第二横向通孔，所述第三固定块顶部的外侧壁开有第二卡槽；

所述横向连接机构包括第一压块和第三滑块，所述第一压块活动设置在所述竖向通槽内，所述第三滑块活动设置在所述第二横向通孔内，所述第三滑块的形状与所述第二卡槽的形状相匹配，所述第三滑块靠近所述竖向通槽的一侧开设有楔形面。

进一步的，所述第二横向通孔的底部开有第二限位槽，所述第二限位槽内活动设置有第二限位块和第四弹簧，所述第二限位块与所述第三滑块的底部固定连接，所述第四弹簧与所述第二限位块的外侧壁固定连接。

进一步的，所述第一固定块的底部还开有操作室，所述操作室内设置有所述拆卸机构，所述拆卸机构包括：

第一横杆，固定连接在所述第一连接杆的外壁；

齿条，沿竖直方向滑动设置在所述操作室内；

第二横杆，固定连接在所述齿条的背部；

第一锥齿轮，转动安装在所述操作室内，并与所述齿条啮合；

第二锥齿轮，转动安装在所述操作室内，其轴线与所述第一锥齿轮的轴线垂直，并与所述第一锥齿轮啮合；

驱动件，用于驱动所述第二锥齿轮转动。

进一步的，所述驱动件为转动安装在所述第一固定块外壁的旋钮，所述旋钮的尾部穿过所述第一固定块的外壁与所述第二锥齿轮固定连接。

本发明还提供了一种地层支架，所述地层支架由上述若干个所述地层支架装配单元结构组装形成。

本发明提供的一种地层支架装配单元结构及地层支架，所述地层支架包括若干个所述地层支架装配单元结构，所述地层支架装配单元结构能够通过所述纵向连接机构和所述横向连接机构相互组合装配形成横截面为环形的井壁，并能够通过所述拆卸机构拆卸，该结构简单，施工简便。

附图说明

图1为本发明提供的一种地层支架装配单元结构的内部结构示意图；

图2为本发明提供的一种地层支架装配单元结构去掉第一固定块后的结构示意图；

图3为本发明提供的一种地层支架装配单元结构的整体结构示意图；

图4为本发明提供的一种地层支架的组装原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

本发明提供了一种地层支架装配单元结构，如图1所示，所述地层支架装配单元结构包括第一固定块1、第二固定块2和第三固定块3，所述第二固定块2和所述第三固定块3分别固定连接在所述第一固定块1的两侧外壁，所述第一固定块1、第二固定块2和第三固定块3共同形成“凸”字形拼接单元；

请参照图2，所述地层支架装配单元结构还包括纵向连接机构4、横向连接机构5和拆卸机构7，所述纵向连接机构4和所述横向连接机构5分别用于实现所述地层支架装配单元结构与相邻的地层支架装配单元结构纵向连接和横向连接。本发明提供的所述地层支架装配单元结构能够通过所述纵向连接机构4和所述横向连接机构5相互组合装配形成横截面为环形的井壁，并能够通过所述拆卸机构7拆卸，该结构简单，施工简便。

作为优选的实施例，继续参阅图1，所述第一固定块1的中部开有竖向通槽10，所述第一固定块1的顶部且位于所述竖向通槽10的两侧均开有第一横向通孔11，所述第二固定块2和所述第三固定块3底部的内侧壁均开有第一卡槽31；所述纵向连接机构4包括第一滑块40、第一弹簧41、第一连接杆42、第二弹簧43和第二滑块44，所述第一滑块40、第一弹簧41和第一连接杆42沿竖直方向活动设置在所述竖向通槽10内并依次固定连接；所述第一连接杆42的顶部两侧均固定连接有所述第二弹簧43；所述第二滑块44活动设置在所述第一横向通孔11内，所述第二滑块44的形状与所述第一卡槽31的形状相匹配。

作为优选的实施例，所述第一横向通孔11的底部开有第一限位槽12，所述第一限位槽12内活动设置有第一限位块121和第三弹簧122，所述第一限位块121与所述第二滑块44的底部固定连接，所述第三弹簧122与所述第一限位块121的外侧壁固定连接。

作为优选的实施例，所述第二弹簧43的外表面均活动套设有导向套45，所述第二弹簧43的远端固定连接有顶块46，所述导向套45的一端与所述第一连接杆42的外壁固定连接。

作为优选的实施例，所述第一固定块1的底部和所述第二固定块2顶部内均开有第二横向通孔20，所述第三固定块3顶部的外侧壁开有第二卡槽32；所述横向连接机构5包括第一压块50和第三滑块51，所述第一压块50活动设置在所述竖向通槽10内，所述第三滑块51活动设置在所述第二横向通孔20内，所述第三滑块51的形状与所述第二卡槽32的形状相匹配，所述第三滑块51靠近所述竖向通槽10的一侧开设有楔形面。

作为优选的实施例，所述第二横向通孔20的底部开有第二限位槽21，所述第二限位槽21内活动设置有第二限位块211和第四弹簧212，所述第二限位块211与所述第三滑块51的底部固定连接，所述第四弹簧212与所述第二限位块211的外侧壁固定连接。

作为优选的实施例，请继续参照图2，所述第一固定块1的底部还开有操作室，所述操作室内设置有所述拆卸机构7，所述拆卸机构7包括第一横杆70、齿条71、第二横杆72、第一锥齿轮73、第二锥齿轮74和驱动件75，所述第一横杆70固定连接在所述第一连接杆42的外壁；所述齿条71沿竖直方向滑动设置在所述操作室内；所述第二横杆72固定连接在所述齿条71的背部；所述第一锥齿轮73转动安装在所述操作室内，并与所述齿条71啮合；所述第二锥齿轮74转动安装在所述操作室内，其轴线与所述第一锥齿轮73的轴线垂直，并与所述第一锥齿轮73啮合；所述驱动件75用于驱动所述第二锥齿轮74转动；在该实施例中，所述驱动件75为转动安装在所述第一固定块外壁的旋钮，所述旋钮的尾部穿过所述第一固定块的外壁与所述第二锥齿轮固定连接。

本发明实施例还提供了一种地层支架，所述地层支架由上述若干个所述地层支架装配单元结构组装形成。

工作原理：

图3所示为地层支架装配单元结构的整体结构示意图，所述地层支架装配单元结构拼接装配形成所述地层支架的具体过程如下，如图4所示，取三个所述地层支架装配单元结构a、b、c，对于纵向拼接过程，请继续参阅图1和图4，将所述地层支架装配单元结构a中的所述第一固定块1的顶部嵌入所述地层支架装配单元结构b中的所述第二固定块2和第三固定块3之间，所述地层支架装配单元结构b中的第一固定块1对所述地层支架装配单元结构a中的所述第一滑块40施加压力，使所述第一滑块40沿竖直方向下移，并带动所述第一弹簧41、所述第一连接杆42、所述第二弹簧43和所述顶块46下移，当所述顶块46下移至与所述第二滑块44接触时，所述第二滑块44受到所述第二弹簧43的弹力向外侧移动，直至突出于所述第一横向通孔11并伸入所述地层支架装配单元结构b中的所述第一卡槽31中，实现所述地层支架装配单元结构a、b的纵向拼接；对于横向连接，另取一个所述地层支架装配单元结构c，在上述地层支架装配单元结构a中的所述第一连接杆42下移过程中，所述第一压块50随着下移，并压迫所述第三滑块51的楔形面，使所述第三滑块51向外侧移动，直至突出于所述第二横向通孔20，将所述地层支架装配单元结构a中的所述第三滑块51卡入所述地层支架装配单元结构c中的所述第二卡槽32，即实现所述地层支架装配单元结构a和所述地层支架装配单元结构c的横向连接。纵向连接时，所述地层支架装配单元结构a中的所述第二滑块44能够伸入所述地层支架装配单元结构b中的所述第一卡槽31中，横向连接时，所述地层支架装配单元结构a中的所述第三滑块51卡入所述地层支架装配单元结构c中的所述第二卡槽32中，均能够使得井壁结构能够承受较大的竖向拉力，不易被拉裂，有利于井筒的安全使用。

拆卸时，拧动所述驱动件75，所述驱动件75依次带动所述第二锥齿轮74和所述第一锥齿轮73转动，转动的所述第一锥齿轮73带动所述齿条71上升，在所述齿条71上升时，连接在其背部的所述第二横杆72上升，并托举所述第一横杆70使所述第一连接杆42上升，所述第一连接杆42带动所述顶块46和所述第一压块50上升；所述顶块46上升后，所述第二弹簧43撤销对所述第二滑块44的弹力，此时受所述第三弹簧122的弹力作用，所述第二滑块44向内侧移动，直至缩回所述第一横向通孔11，实现了所述地层支架装配单元结构a和b脱离；所述第一压块50上升后，所述第三滑块51受所述第四弹簧212的弹力作用，所述第三滑块51向内侧移动，直至缩回所述第二横向通孔20，实现了所述地层支架装配单元结构a和c脱离。

本发明实施例中提供的所述地层支架装配单元结构能够通过所述纵向连接机构和所述横向连接机构相互组合装配，形成横截面为环形的井壁，并能够通过所述拆卸机构拆卸，使用非常方便。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种地层支架装配单元结构，其特征在于，所述地层支架装配单元结构包括第一固定块、第二固定块和第三固定块，所述第二固定块和所述第三固定块分别固定连接在所述第一固定块的两侧外壁，所述第一固定块、第二固定块和第三固定块共同形成“凸”字形拼接单元；

所述地层支架装配单元结构还包括纵向连接机构、横向连接机构和拆卸机构，所述纵向连接机构和所述横向连接机构分别用于实现所述地层支架装配单元结构与相邻的地层支架装配单元结构纵向连接和横向连接；

所述第一固定块的中部开有竖向通槽，所述第一固定块的顶部且位于所述竖向通槽的两侧均开有第一横向通孔，所述第二固定块和所述第三固定块底部的内侧壁均开有第一卡槽；

所述纵向连接机构包括第一滑块、第一弹簧、第一连接杆、第二弹簧和第二滑块，所述第一滑块、第一弹簧和第一连接杆沿竖直方向活动设置在所述竖向通槽内并依次固定连接；所述第一连接杆的顶部两侧均固定连接有所述第二弹簧；所述第二滑块活动设置在所述第一横向通孔内并依次固定连接，所述第二滑块的形状与所述第一卡槽的形状相匹配。

2.根据权利要求1所述的一种地层支架装配单元结构，其特征在于，所述第一横向通孔的底部开有第一限位槽，所述第一限位槽内活动设置有第一限位块和第三弹簧，所述第一限位块与所述第二滑块的底部固定连接，所述第三弹簧与所述第一限位块的外侧壁固定连接。

3.根据权利要求1所述的一种地层支架装配单元结构，其特征在于，所述第二弹簧的外表面均活动套设有导向套，所述第二弹簧的远端固定连接有顶块，所述导向套的一端与所述第一连接杆的外壁固定连接。

4.根据权利要求1所述的一种地层支架装配单元结构，其特征在于，所述第一固定块的底部和所述第二固定块顶部内均开有第二横向通孔；所述第三固定块顶部的外侧壁开有第二卡槽；

所述横向连接机构包括第一压块和第三滑块，所述第一压块活动设置在所述竖向通槽内，所述第三滑块活动设置在所述第二横向通孔内，所述第三滑块的形状与所述第二卡槽的形状相匹配，所述第三滑块靠近所述竖向通槽的一侧开设有楔形面。

5.根据权利要求4所述的一种地层支架装配单元结构，其特征在于，所述第二横向通孔的底部开有第二限位槽，所述第二限位槽内活动设置有第二限位块和第四弹簧，所述第二限位块与所述第三滑块的底部固定连接，所述第四弹簧与所述第二限位块的外侧壁固定连接。

6.根据权利要求1所述的一种地层支架装配单元结构，其特征在于，所述第一固定块的底部还开有操作室，所述操作室内设置有所述拆卸机构，所述拆卸机构包括：

第一横杆，固定连接在所述第一连接杆的外壁；

齿条，沿竖直方向滑动设置在所述操作室内；

第二横杆，固定连接在所述齿条的背部；

第一锥齿轮，转动安装在所述操作室内，并与所述齿条啮合；

第二锥齿轮，转动安装在所述操作室内，其轴线与所述第一锥齿轮的轴线垂直，并与所述第一锥齿轮啮合；

驱动件，用于驱动所述第二锥齿轮转动。

7.根据权利要求6所述的一种地层支架装配单元结构，其特征在于，所述驱动件为转动安装在所述第一固定块外壁的旋钮，所述旋钮的尾部穿过所述第一固定块的外壁与所述第二锥齿轮固定连接。

8.根据权利要求1所述的一种地层支架装配单元结构，其特征在于，所述第一固定块、第二固定块和第三固定块为尺寸相等的方形柱体结构。

9.一种地层支架，其特征在于，所述地层支架由若干个权利要求1~8中任一项所述的地层支架装配单元结构组装形成。

Images