CN114704228A - 一种四连杆支撑机构井下排水采气机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公布了一种四连杆支撑机构井下排水采气机器人，用于排水采气工艺，属于井下排水采气智能化工具。其四连杆支撑机构外侧装有变径胶筒，活塞缸筒与外界连通，活塞缸筒两侧设有导流、导压孔，流体通过导流、导压孔进入活塞缸筒内，活塞推杆的行程设置可使活塞缸筒两侧的导流、导压孔在连通或阻断之间切换；通过进入活塞缸筒内的流体压力来推动活塞推杆套筒的下行与上升，可带动活塞推杆的伸缩，从而使四连杆支撑机构支撑与收缩可导致变径胶筒的直径大小变化，实现了变径胶筒变径的精准、智能控制，变径胶筒在四连杆支撑机构的支撑与收缩状态下形成了灵便可调的密封面，其工作稳定可靠、适应能力强、密封性更好。
Description
技术领域
本发明专利属于井下排水采气智能化工具，用于排水采气工艺，具体涉及一种智能化井下排水采气机器人。
背景技术
低压低产气井常因地层能量不足、井筒携液能力变差而出现积液减产现象，严重时甚至发生水淹停产，影响气井的正常生产，需要采用排水采气工艺。目前常规排水采气工艺主要有泡排、柱塞、液氮气举、机抽、电泵等，其中柱塞气举工艺具有举液效率高的优势，并配套远程智能管控运行系统，在国内外气田开发中应用广泛，取得了良好效果。但由于柱塞气举工艺无法实时监测井筒压力变化及追踪动液面变化，造成柱塞运行制度调整存在一定盲目性，当地层瞬时出液量较多时可能将柱塞“淹死”，加大了现场生产管理的难度。
于2019年10月25日公告的公告号为CN209539329U的中国实用新型专利“智能化柱塞排水采气装置”中，由控制电机控制液压泵通过内压力传导孔调整液压弹性内胆中的液压值，密封件6在受到推力时能够在径向上移动并与油管内壁之间进行密封，进而可实现排水采气。该装置的密封件6由两个半筒状非金属材料的密封片对接组成，通过两个半筒状密封片之间密封，则密封片与管壁之间的接触面积不可随意调节，而调节柱塞与管壁之间摩擦力主要通过调整液压弹性内胆中的液压值来实现，调节效果有限。在实际工况中，管壁极有可能在局部发生磨损变形、腐蚀及出现结垢等，若不能自动调整柱塞外径去更好的适应现场工况，将会导致设备无法运行或损坏，很难实现高效生产，严重时还会发生生产事故。
发明内容
本发明专利的目的是设计一种四连杆支撑机构井下排水采气机器人，通过实时监测与追踪井筒动液面位置，从而判断胶筒变径调整是否进行且完成相应的作业，对其变径结构进行了优化和改进，通过进入活塞缸筒内的流体来推动活塞推杆套筒的下行与上升，带动活塞推杆的伸缩，进而可推动四连杆支撑机构的支撑与收缩来调整胶筒变径大小，同时在地层压力作用下推动机器人及上部液柱向上运动，提升了机器人对现场工况的适应性，使机器人在直井、斜井中能够智能升降行走，实现自主定量排水和气井不关井连续采气，有效解决了柱塞气举工艺存在的问题，为低压低产气井提供了一种全新的智能化排液稳产的技术手段。
本发明专利的技术方案是：一种四连杆支撑机构井下排水采气机器人，依次包括分别位于头部的捕捞定心导向缓冲器、尾部的导向缓冲器，还包括四连杆支撑机构、活塞推杆、活塞推杆套筒，尾部导向缓冲器通过支撑机构连接头与四连杆支撑机构铰接，同样支撑机构连接件也与四连杆支撑机构铰接，四连杆支撑机构的外侧装有变径胶筒，与四连杆支撑机构配合的活塞推杆与活塞推杆套筒及引流套筒均在活塞缸筒内自由升降行走，活塞缸筒与外界连通，活塞缸筒的两侧各设有导流、导压孔，两孔既可导流也可导压，流体通过导流、导压孔进入活塞缸筒，在活塞缸筒内由活塞推杆与活塞推杆套筒及引流套筒形成的上部内腔内装有流体，活塞推杆的行程设置使活塞缸筒的两侧的导流、导压孔在连通或阻断状态之间切换；通过进入缸筒内的流体压力来推动活塞推杆套筒的下行与上升，可带动活塞推杆的伸缩，进而推动四连杆支撑机构的支撑与收缩，可导致变径胶筒的直径大小变化。在该结构中，四连杆支撑机构对胶筒内壁的支撑力是直接、稳定的，胶筒能跟随管璧的情况智能变形；调节活塞推杆的行程，活塞缸筒内的流体压力随之变化，从而不断推动支撑机构撑起，当变径胶筒的紧贴管壁后，四连杆支撑机构也随之稳定的支撑在管壁，既可阻止液体滑脱回流，也起到柱塞的作用。增大了变径胶筒与油管内壁之间的接触面积，更加便于调整变径胶筒与管壁之间摩阻，可实现更好的密封。
所述的四连杆支撑机构包括支撑块和连接杆，所述的支撑块两侧各开设有环形连接孔，中间为长方体，均呈对称布置长方体两侧各开有圆弧形槽道，避免连接杆在连续周向转动时对支撑块两侧磨损破坏；长方体上方设计为圆弧形可使支撑机构支撑在井壁时能更好的适应变径胶筒及管壁形状，使其与变径胶筒的接触面积增大，更加便于调整变径胶筒与管壁之间摩阻，既可阻止液体滑脱回流，也起到柱塞的作用，密封性能更好。所述的连接杆两侧均开有环形连接孔，孔径大于支撑块连接孔孔径，便于连接杆周向转动；上侧有一定的斜度，避免连接杆连续周向转动时对变径胶筒磨损破坏，使连接杆更容易周向转动；支撑块与连接杆一端由内六角螺栓及自锁螺母拧紧连接，连接杆可绕支撑块连接孔周向转动，连接杆上设置有凸台可在转动过程中角度限制为0°—45°，连接杆另一端与支撑机构连接件及支撑连接头由内六角螺栓及自锁螺母拧紧连接，内六角螺栓及自锁螺母直径均小于连接杆的连接孔，使连接杆更容易周向转动，故在所述的支撑机构连接件及支撑机构连接头上均设置凸台，同样也使另一端连接杆转动过程中角度限制为0°—45°，保证了四连杆支撑机构支撑起的位置固定，不会任意旋转摆动，将更加稳定、安全的支撑在油管内壁上。
所述的头部捕捞定心导向缓冲器头、控制短节缸体、活塞缸筒、尾部导向缓冲器依次按顺序连接成一个圆柱体，更加方便与圆柱形的油管内壁进行相互配合控制升降。
所述的头部捕捞定心导向缓冲器依次由捕捞头、弹性缓冲装置、整体扶正器、固定连接头组成。其中捕捞头装在最外端，固定连接头与控制短节缸体连接，整体扶正器固定在弹性缓冲装置和固定连接头上，其设计理念是辅助将机器人的重心保持在活塞缸筒的轴线上，避免机器人整体偏斜；将捕捞头与弹性缓冲装置一体设计，弹性缓冲装置内部设有合理大小的空间放置弹簧件，既能保护弹簧件也更加便于机器人上行到终点时缓冲减震，捕捞头用于捕捞时的连接。
所述的头部捕捞定心导向缓冲器依次由捕捞头、弹性缓冲装置、整体扶正器、固定连接头组成，整体扶正器与弹性缓冲装置及固定连接头均为螺栓连接，拆装方便可随时更换，进而可快速重新调整传感系统的信号采集位置。
所述的变径胶筒的两端为碗形，中间为圆柱形，便于减小两边固定位置的外形尺寸，节约两边固定位置所占用的井下有利作业空间，一端开设有六个定位孔，另一端车制螺纹配合卡固件，且能在空间紧密的工作条件下对变径胶筒进行稳定、可靠的固定。
所述变径胶筒一端开设有六个定位孔配合紧固件由内六角螺栓及自锁螺母拧紧固定，所述内六角螺栓及自锁螺母均与紧固件和尾部导向缓冲器外壁定位孔连接。圆环形的紧固件更加紧密接触变径胶筒底部圆形外壁，受压状态下变径胶筒外壁与紧固件的环形内表面之间有更大的接触面积，能产生更大的摩擦力，故能够更好的对变径胶筒进行固定，避免受压的情况下变径胶筒定位孔错位脱离，内六角螺栓及自锁螺母双重螺纹连接不仅起到卡固作用，也使变径胶筒密封性能提升。
所述变径胶筒的另一端底部内外均车制螺纹，所述的卡固件内部也同样车制螺纹，两者螺纹配合与活塞缸体拧紧固定，利用多重螺纹连接锁紧既能使变径胶筒稳定卡固，也能使其可靠固定密封性能更好。
所述的变径胶筒需采用橡胶材料是丁腈橡胶。丁腈橡胶的分子有氰基，氰基具有较高的极性，所以丁腈橡胶基本不溶于非极性和弱极性的油类，所以丁腈橡胶具有良好的耐油性；丁腈橡胶含有丙烯腈结构，在耐热性上表现很好，采用合理的配合，丁腈橡胶可以耐130℃高温，甚至是180℃高温；丁腈橡胶的极性增大了分子间力，使得耐磨性显著提高；丁腈橡胶的极性使其结构紧密，透气率较低，气密性较好；丁腈橡胶因丙烯腈的引入而提高了结构的稳定性，因此耐化学腐蚀性优于天然橡胶，耐腐蚀性好。
本发明专利的优点是：
1)当四连杆支撑机构稳定的支撑在井壁时，则变径胶筒扩张紧贴气井壁，可在举升气与采出液之间形成可靠的密封界面，阻止液体回流，阻断机器人外壁与油管间的环形通道，迅速蓄能增压，在地层压力作用下推动机器人及上部液柱向上运动，可快速将液体带出井口。
2)在相同的支撑机构空间内，连杆支撑机构能够实现更大的管径适应范围，与管壁之间的接触面积增大，所需的伸缩行程更小，能更灵活地调节变径胶筒与管壁之间的摩阻，所以四连杆支撑机构更适合作为井下排水采气机器人的支撑结构。四连杆支撑机构的巧妙设计不仅可以在管壁实现稳定的支撑也能实现更好的密封。
3)能适应多种工况作业，可在直井、斜井管道中智能升降行走，而且能够在任意内径不规则的油管中轻松通过，还可修复管壁；更加有效的解决了卡阻等井下难题。
4)实现自主定量排水和气井不关井连续采气，有效解决了柱塞气举工艺存在的问题，为低压低产气井提供了一种全新的智能化排液稳产的技术手段。
附图说明
本发明专利将通过附图方式来说明，其中：
图1是本发明的四连杆支撑机构井下排水采气机器人的整体结构示意图。
图2是图1中头部捕捞定心导向缓冲器结构示意图。
图3是图1中尾部导向缓冲器结构示意图。
图4是图1中变径胶筒的结构示意图。
图5是图1中四连杆支撑机构的结构示意图。
图6是图1中四连杆支撑机构及变径胶筒的初始状态图。
图7是图1中四连杆支撑机构稳定支撑在管壁的状态图。
图8是图1中四连杆支撑机构及变径胶筒恢复初始状态图。
图中：1—尾部导向缓冲器，2—四连杆支撑机构，3—排积液装置，4—活塞推杆驱动装置，5—控制短节，6—头部捕捞定心导向缓冲器，7—流体，8—变径胶筒，9—油管内壁，11—导向头，12—弹性缓冲装置，13—紧固件，21—支撑机构连接头，22—连接杆，23—支撑块，24—支撑机构连接件，41—活塞推杆，42—活塞推杆套筒，43—前端导流、保压孔，44—后端导流孔，45—引流套筒，46—弹性缓冲件，47—活塞缸筒，48—导流、导压孔，49—缸盖，51—电池组，52—控制系统，53—传感系统，61—捕捞头，62—缓冲弹性装置，63—整体扶正器，64—固定连接头，81—定位孔，82—卡固件。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明专利进行详细说明。
如图所示，本专利所述的一种四连杆支撑机构井下排水采气机器人，包括主要由尾部的导向缓冲器、四连杆支撑机构、排积液装置、活塞推杆驱动装置、控制短节、头部捕捞定心导向缓冲器头依次按顺序连接成一个整体，机器人整体呈直径变化的圆柱体，尾部导向缓冲器的顶端支撑机构连接头与四连杆支撑机构铰接。活塞推杆与支撑机构连接件螺纹配合连接，活塞推杆上装有活塞套筒，活塞套筒顶端套有引流套筒及弹性缓冲件，其均可在活塞缸筒内自由升降行走，活塞缸筒与外界连通，活塞缸筒顶端与控制短节通过内六角螺栓及自锁螺母固定连接。所述的控制短节包括控制系统、传感系统及电池组，电池组分别向控制系统、传感系统供电，机器人能够正常工作的环境温度为-50°—180°。所述的传感系统包括用于测量井口油管压力和井筒流体压力及缸筒内部流体压力的压力传感系统、测量井筒温度的温度传感系统及测量缸筒内部流体流量的流量传感器；控制系统接收传感系统的信号后自动采集当前所测量的所有数据，自动计算出下一周期的预定井深，还可对井筒流体压力和温度进行动态监测，具有较高的控制精度。
所述的尾部导向缓冲器由导向头、弹性缓冲装置、支撑机构连接头组成，其中导向头可在弹性缓冲装置腔内升降，当机器人下行至终点时，通过弹性缓冲装置快速缓冲减震；所述的头部捕捞定心导向缓冲器依次由捕捞头、弹性缓冲装置、整体扶正器、固定连接头组成，中捕捞头装在最顶端，当机器人上行至终点时，通过弹性缓冲装置快速缓冲减震。所述的四连杆支撑机构外侧装有变径胶筒，变径胶筒采用耐油、耐高温、耐磨、耐腐蚀、气密性好的丁腈橡胶制作；所述的变径胶筒一端由内六角螺栓及自锁螺母均与紧固件和尾部导向缓冲器外壁定位孔连接，另一端底部内外均车制螺纹，所述的卡固件内部也同样车制螺纹，两者螺纹配合与活塞缸体拧紧固定。尾部导向缓冲器上的支撑机构连接头和支撑机构连接件均与四连杆支撑机构相互铰接，与四连杆支撑机构配合的活塞推杆与活塞推杆套筒及引流套筒均可在活塞缸筒内自由升降行走，活塞缸筒与外界连通，活塞缸筒的两侧各设有导流、导压孔，两孔既可导流也可导压，流体通过导流、导压孔进入活塞缸筒，活塞缸筒内部的腔体充装有流体，预装的流体可以是气体、液体或是气液混合物，液体可以是水或油等。由于活塞推杆的行程设置使活塞缸筒的两侧的导流、导压孔在连通或阻断状态之间切换，通过过进入缸筒内的流体压力来推动活塞推杆套筒的下行与上升，可带动活塞推杆的伸缩，进而推动四连杆支撑机构支撑与收缩，可导致变径胶筒的直径大小变化。由于已设置好活塞推杆的行程，所述的导流、导压孔均连通，油管内的流体可以在变径胶筒外部之间流动，变径胶筒的直径维持在其最小状态，与管壁之间保持间隙，机器人外壁与管壁之间形成的环形通道畅通，机器人在自身重力作用下缓慢下行且下行方向的阻力最小。下行至预定井深时，流体通过导流、导压孔进入到由活塞推杆与活塞推杆套筒及引流套筒在活塞缸筒内部形成的上部内腔中，在流体压力的作用下，活塞推杆套筒逐渐开始下行，带动活塞推杆不断下行至终点，从而不断推动支撑机构撑起，使变径胶筒不断扩张。当变径胶筒的紧贴管壁后，四连杆支撑机构也随之稳定的支撑在管壁，阻止液体滑脱回流，也起到柱塞的作用，阻断机器人外壁与油管间的环形通道，迅速蓄能增压，在地层压力作用下推动机器人及上部液柱向上运动。机器人上行时，活塞缸筒将上部内腔流体引入下部内腔，流体先进入后端活塞推杆的六个引流孔，可增加柱塞时间，密封效果更好，举升效率更高。当后端活塞推杆的六个引流孔充满液体，流体不断聚集在活塞缸筒下部内腔，流体压力持续增大，推动活塞推杆套筒的上行，同时带动活塞推杆上行至最终位置，四连杆支撑机构逐渐收缩直至恢复原位，变径胶筒也恢复至初始状态。四连杆支撑机构对胶筒内壁的支撑力是直接、稳定的，胶筒能跟随四连杆支撑机构的支撑与收缩智能变形，如此实现了变径胶筒的变径智能、精准控制，形成了灵便可调、安全可靠的密封面，并利用地层压力的作用实现机器人缓慢上升。
具体工作过程
机器人下行阶段，活塞缸筒47两侧的导流、导压孔48均保持畅通，四连杆支撑机构2保持初始状态，变径胶筒8保持在初始直径的状态，其与周围的油管内壁9之间保持有间隙而无摩阻，机器人在自身重力作用下缓慢下行，电池组51分别向控制系统52、传感系统53供电，控制系统接收传感系统的信号后自动采集当前的井口油管压力，温度数值，自动计算出预定井深，并对井筒流体压力和温度进行动态监测。
机器人上行阶段，当机器人下行至设计井深时，流体7不断进入活塞缸筒47上部内腔，流体压力持续增大，推动活塞推杆套筒42的下行，同时带动活塞推杆41下行，当活塞推杆41不断下行至终点，进而推动四连杆支撑机构2逐渐支撑在管壁上，使变径胶筒8不断扩张。在变径胶筒8的紧贴管壁后，四连杆支撑机构2也随之稳定的支撑在管壁上，阻止液体滑脱回流，也起到柱塞的作用，阻断机器人外壁与油管间的环形通道，迅速蓄能增压，在地层压力作用下推动机器人及上部液柱向上运动，实现定量排水。随着机器人上升的过程中，在流体8压力的作用下，引流套筒45下行，直到引流套筒45的三个引流孔与活塞推杆41的三个中心流道孔相互连通，将活塞缸筒47上部内腔液体引入下部内腔，流体8先进入活塞推杆41后端导流孔44，可增加柱塞时间。在活塞推杆41的后端导流孔44全部充满液体，液体不断聚集在下部内腔，液体压力持续增大，推动活塞推杆套筒42的上行，同时带动活塞推杆41上行至最终位置。
机器人到达井口后，四连杆支撑机构2逐渐收缩直至恢复初始状态，变径胶筒8也恢复至初始状态，随之将活塞缸筒47内积液也通过排液装置3全部排出，传感系统53重新自动采集井口油管压力，并自动计算下一周期的预定井深，并对井筒流体压力和温度进行动态监测，活塞缸筒47两侧的导流、导压孔48继续导通，然后机器人依靠自重再次下行，如此可实现机器人不断往复行走，将井筒积液分段、逐级排出。
整个机器人运行过程较为简单，通过四连杆支撑机构稳定的支撑在井壁时，则变径胶筒扩张紧贴气井壁，可在举升气与采出液之间形成可靠的密封界面，阻止液体回流，阻断机器人外壁与油管间的环形通道，迅速蓄能增压，在地层压力作用下推动机器人及上部液柱向上运动，可快速将液体带出井口；实现自主定量排水和气井不关井连续采气，有效解决了柱塞气举工艺存在的问题，为低压低产气井提供了一种全新的智能化排液稳产的技术手段。
本技术中及其巧妙之处在于通过对连接杆和支撑块连接头及支撑块连接件分别加入定位凸台，使四连杆支撑机构支撑起的角度保持在45°，保证了四连杆支撑机构支撑起的位置固定，不会任意旋转摆动，将更加稳定、安全的支撑在油管内壁上；将胶筒完全固定在四连杆支撑机构的外侧，而四连杆支撑机构对胶筒内壁的支撑力是直接、稳定的，胶筒能跟随四连杆支撑机构的支撑与收缩智能变形，当变径胶筒紧贴管壁后，四连杆支撑机构也随之稳定的支撑在管壁，既可阻止液体滑脱回流，也起到柱塞的作用，增大了变径胶筒与油管内壁之间的接触面积，可实现更好的密封；加入排液装置，可将活塞缸筒中的剩余的积液全部排出，如此可实现井下排水采气机器人不断往复行走，将井筒积液分段、逐级排出。
本发明的描述中，需要理解的是，若有术语上，下，左，右，内，外，垂向，径向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，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特点的方位，以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
以上所述实施例仅表达了本申请的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。
Claims (9)
1.一种四连杆支撑机构井下排水采气机器人，包括分别位于头部的捕捞定心导向缓冲器(6)、尾部的导向缓冲器(1)，其特征在于：还包括四连杆支撑机构(2)、活塞推杆(41)、活塞推杆套筒(42)，四连杆支撑机构(2)的外侧装有变径胶筒(8)，活塞缸筒(47)与外界连通，活塞缸筒(47)的两侧各设有导流、导压孔(48)，流体(7)通过导流、导压孔(48)进入活塞缸筒(47)内，活塞推杆(41)的行程设置使活塞缸筒(47)的两侧的导流、导压孔(48)在连通或阻断状态之间切换；通过进入活塞缸筒(47)内的流体(7)压力来推动活塞推杆套筒(42)的下行与上升，可带动活塞推杆(41)的伸缩，从而推动四连杆支撑机构(2)的支撑与收缩，可导致变径胶筒(8)的直径大小变化。
2.根据权利要求1所述的一种四连杆支撑机构井下排水采气机器人，其特征在于，所述的四连杆支撑机构(2)包括支撑块(23)和连接杆(22)，所述的支撑块(23)两侧各开设有环形连接孔，中间为长方体，均呈对称布置长方体两侧各开有圆弧形槽道，避免连接杆(22)在连续周向转动时对支撑块(23)两侧磨损破坏；长方体上方设计为圆弧形可在支撑时能更好的适应变径胶筒(8)及油管内壁(9)的形状，使其与变径胶筒(8)的接触面积增大，更加便于调整变径胶筒与(8)油管内壁(9)之间摩阻，既可阻止液体滑脱回流，也起到柱塞的作用，密封性能更好。所述的连接杆(22)两侧均设有环形连接孔，孔径大于支撑块(23)连接孔孔径，便于连接杆(22)周向转动；上侧有一定的斜度，避免连接杆(22)连续周向转动时对变径胶筒(8)磨损破坏，使连接杆(22)更容易周向转动；支撑块(23)与连接杆(22)一端由内六角螺栓及自锁螺母拧紧连接，连接杆(22)可绕支撑块连接孔周向转动，连接杆(22)上设置有凸台可在转动过程中角度限制为0°—45°，连接杆(22)另一端分别与支撑机构连接件(24)及支撑机构连接头(21)由内六角螺栓及自锁螺母拧紧连接，内六角螺栓及自锁螺母直径均小于连接杆(22)的连接孔，使连接杆(22)更容易周向转动，故在所述的支撑机构连接件(24)及支撑机构连接头(21)均设置凸台，同样也使另一端连接杆转(22)动过程中角度限制为0°—45°，保证了四连杆支撑机构(2)支撑起的位置固定，不会任意旋转摆动，将更加稳定、安全的支撑在油管内壁(9)上。
3.根据权利要求1所述的一种四连杆支撑机构井下排水采气机器人，其特征在于，所述的头部捕捞定心导向缓冲器头(6)、控制短节(5)、活塞缸筒(47)、四连杆支撑机构(2)、变径胶筒(8)、尾部导向缓冲器(1)依次按顺序连接成一个圆柱体，更加方便与圆柱形的油管内壁进行相互配合控制升降。
4.根据权利要求3所述的一种四连杆支撑机构井下排水采气机器人，其特征在于，所述的头部捕捞定心导向缓冲器(6)依次由捕捞头(61)、弹性缓冲装置(62)、整体扶正器(63)、固定连接头(64)组成。其中捕捞头(61)装在最外端，固定连接头(64)与控制短节(5)连接，整体扶正器(63)固定在弹性缓冲装置(62)和固定连接头(64)上，其设计理念是辅助将机器人的重心保持在活塞缸筒(47)的轴线上，避免机器人整体偏斜；将捕捞头(61)与弹性缓冲装置(62)一体设计，弹性缓冲装置(62)内部设有合理大小的空间放置弹簧件，既能保护弹簧件也更加便于机器人上行到终点时缓冲减震，捕捞头(61)用于捕捞时的连接。
5.根据权利要求1所述的一种四连杆支撑机构井下排水采气机器人，其特征在于，所述的变径胶筒(8)的两端为碗形，中间为圆柱形，便于减小两边固定位置的外形尺寸，节约两边固定位置所占用的井下有利作业空间，一端开设有六个定位孔(81)，另一端车制螺纹配合卡固件(82)，且能在空间紧密的工作条件下对变径胶筒进行稳定、可靠的固定。
6.根据权利要求5所述的一种四连杆支撑机构井下排水采气机器人，其特征在于，所述变径胶筒(8)一端开设有六个定位孔(81)配合紧固件由内六角螺栓及自锁螺母拧紧固定，所述内六角螺栓及自锁螺母均与紧固件(13)和尾部导向缓冲器(1)外壁定位孔连接。圆环形的紧固件(13)更加紧密接触变径胶筒(8)底部圆形外壁，受压状态下变径胶筒(8)外壁与紧固件(13)的环形内表面之间有更大的接触面积，能产生更大的摩擦力，故能够更好的对变径胶筒(8)进行固定，避免受压的情况下变径胶筒(8)定位孔(81)错位脱离，内六角螺栓及自锁螺母双重螺纹连接不仅起到卡固作用，也使变径胶筒(8)密封性能提升。
7.根据权利要求5所述的一种四连杆支撑机构井下排水采气机器人，其特征在于，所述变径胶筒(8)的另一端底部内外均车制螺纹，所述的卡固件(82)内部也同样车制螺纹，两者螺纹配合与活塞缸体拧紧固定，利用多重螺纹连接锁紧既能使变径胶筒(8)稳定卡固，也能使其可靠固定密封性能更好。
8.根据权利要求1所述的一种四连杆支撑机构井下排水采气机器人，其特征在于，所述的变径胶筒(8)需采用橡胶材料是丁腈橡胶。丁腈橡胶具有良好的耐油性；可以耐130℃高温，甚至是180℃高温；耐磨性好；气密性较好；耐腐蚀性好。
9.根据权利要求1所述的一种四连杆支撑机构井下排水采气机器人，其特征在于，所述的头部捕捞定心导向缓冲器(6)依次由捕捞头(61)、弹性缓冲装置(62)、整体扶正器(63)、固定连接头(64)组成，整体扶正器(63)与弹性缓冲装置(62)及固定连接头(64)均为螺栓连接，拆装方便可随时更换，进而可快速重新调整传感系统(52)的信号采集位置。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117514983A (zh) * | 2024-01-05 | 2024-02-06 | 成都理工大学 | 一种复杂井筒自适应牵引机器人支撑机构及其控制方法 |
Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB250664A (en) * | 1925-01-15 | 1926-04-15 | Carl Henry Rankin | Improvements in mechanically operated glass feeding apparatus |
| US20050194149A1 (en) * | 2004-03-03 | 2005-09-08 | Giacomino Jeffrey L. | Thermal actuated plunger |
| CN101025080A (zh) * | 2006-12-26 | 2007-08-29 | 大庆油田有限责任公司 | 多杯等流型井下油水分离器实现高含水井同井注采的方法 |
| CN101806202A (zh) * | 2010-03-31 | 2010-08-18 | 中国石油大学(华东) | 排水采气模拟实验装置 |
| CN203626760U (zh) * | 2013-12-19 | 2014-06-04 | 鄂德刚 | 一种低矮型超长冲程智能控制卷扬式提拉采油系统 |
| CN203655262U (zh) * | 2013-12-10 | 2014-06-18 | 李卫 | 采油注气装置 |
| US20150053427A1 (en) * | 2013-08-23 | 2015-02-26 | 1069416 Alberta Ltd. | Plunger for gas lift system with novel skirt |
| US20160000996A1 (en) * | 2013-03-21 | 2016-01-07 | Fresenius Medical Care Deutschland Gmbh | Apparatus for receiving a syringe in a fluid-dispensing apparatus and a method for same and use of such a receptacle |
| CN209539329U (zh) * | 2018-12-20 | 2019-10-25 | 中国石油集团长城钻探工程有限公司 | 智能化柱塞排水采气装置 |
| CN110725674A (zh) * | 2019-11-26 | 2020-01-24 | 西安石油大学 | 一种智能控制可无线充电连续式排水采气柱塞 |
| CN112065334A (zh) * | 2020-07-30 | 2020-12-11 | 成都万基石油机械制造有限公司 | 井下智能截调采气排水机器人 |
| US20210324688A1 (en) * | 2020-04-15 | 2021-10-21 | Qingdao university of technology | Plug and valve integrated cone valve pump with combined type movable and fixed three cylinders and two spiral centralizers |
| CN216142733U (zh) * | 2021-07-29 | 2022-03-29 | 成都万基石油机械制造有限公司 | 井下排水采气机器人及其截断阀 |
-
2022
- 2022-04-09 CN CN202210370333.8A patent/CN114704228B/zh active Active
Patent Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB250664A (en) * | 1925-01-15 | 1926-04-15 | Carl Henry Rankin | Improvements in mechanically operated glass feeding apparatus |
| US20050194149A1 (en) * | 2004-03-03 | 2005-09-08 | Giacomino Jeffrey L. | Thermal actuated plunger |
| CN101025080A (zh) * | 2006-12-26 | 2007-08-29 | 大庆油田有限责任公司 | 多杯等流型井下油水分离器实现高含水井同井注采的方法 |
| CN101806202A (zh) * | 2010-03-31 | 2010-08-18 | 中国石油大学(华东) | 排水采气模拟实验装置 |
| US20160000996A1 (en) * | 2013-03-21 | 2016-01-07 | Fresenius Medical Care Deutschland Gmbh | Apparatus for receiving a syringe in a fluid-dispensing apparatus and a method for same and use of such a receptacle |
| US20150053427A1 (en) * | 2013-08-23 | 2015-02-26 | 1069416 Alberta Ltd. | Plunger for gas lift system with novel skirt |
| CN203655262U (zh) * | 2013-12-10 | 2014-06-18 | 李卫 | 采油注气装置 |
| CN203626760U (zh) * | 2013-12-19 | 2014-06-04 | 鄂德刚 | 一种低矮型超长冲程智能控制卷扬式提拉采油系统 |
| CN209539329U (zh) * | 2018-12-20 | 2019-10-25 | 中国石油集团长城钻探工程有限公司 | 智能化柱塞排水采气装置 |
| CN110725674A (zh) * | 2019-11-26 | 2020-01-24 | 西安石油大学 | 一种智能控制可无线充电连续式排水采气柱塞 |
| US20210324688A1 (en) * | 2020-04-15 | 2021-10-21 | Qingdao university of technology | Plug and valve integrated cone valve pump with combined type movable and fixed three cylinders and two spiral centralizers |
| CN112065334A (zh) * | 2020-07-30 | 2020-12-11 | 成都万基石油机械制造有限公司 | 井下智能截调采气排水机器人 |
| CN216142733U (zh) * | 2021-07-29 | 2022-03-29 | 成都万基石油机械制造有限公司 | 井下排水采气机器人及其截断阀 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 刘开宇;黄志坚;: "液压冲击的成因及其减少措施", 南方金属, no. 06 * |
| 杨兆中;高晨轩;李小刚;刘觐?;廖梓佳;: "前置液阶段的支撑剂段塞降低页岩储层压裂摩阻实验研究", 油气藏评价与开发, no. 01 * |
| 王熙;王毅博;柳愿;罗睿;: "可变径自力式排水采气柱塞结构设计及有限元分析", 机电工程技术, no. 02 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117514983A (zh) * | 2024-01-05 | 2024-02-06 | 成都理工大学 | 一种复杂井筒自适应牵引机器人支撑机构及其控制方法 |
| CN117514983B (zh) * | 2024-01-05 | 2024-03-19 | 成都理工大学 | 一种复杂井筒自适应牵引机器人支撑机构及其控制方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114704228B (zh) | 2023-07-04 |
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