CN114856555A - 一种石油开采钻进取样装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种石油开采钻进取样装置，包括钻进机构，还包括用于检测钻进机构在经过不同土层进行判断的检测机构和用于对不同土层进行取样的固定机构以及用于配合检测机构对固定机构进行档位切换的调节机构，钻进机构安装在固定机构下端，检测机构安装在钻进机构和固定机构之间，调节机构固定在检测机构内部；调节机构包括受力轮，受力轮连接在检测机构上端，受力轮内部轴心位置连接有触发杆，触发杆上端通过触发片配合联动齿轮，联动齿轮通过升降限位杆连接在固定机构内侧，用以解决面对现有设备在对钻进过程中需要在对不同土层进行取样时往复取放钻头设备从而影响钻进取样的工作效率的技术问题。

Description

一种石油开采钻进取样装置

技术领域

本发明涉及石油开采取样领域，具体涉及一种石油开采钻进取样装置。

背景技术

钻进工程是按照钻井地质设计和钻井工程设计规定的井径、方位、位移、深度等要求，以钻井队为主体，相关技术服务队伍共同参与，采用钻机等设备和仪器，从地面开始向地下钻进，钻达设计目的层，建成地下油气通道。钻进工程通常由钻井作业、钻井服务、固井作业、测井作业、录井作业、其他作业等构成。

例如专利号为201920499553 .4的了一种取样钻具，涉及地质勘探技术领域，其技术方案要点是，包括由电机带动旋转的基体、设置于基体内的钻头和取样装置，还包括设置在基体内的驱动机构、第一钻进机构第二钻进机构和冲击机构，则现有的设备中均采用钻头加独立取样槽的模式，故而在对土层进行首次勘探钻进取样时，需要在钻进过程中在每次取样后往复取放钻头取出样品，从而才能判断不同土层的材质，且这种操作方式在钻进过程中影响了取样的工作效率。

发明内容

本发明提供一种石油开采钻进取样装置，以解决面对现有设备在对钻进过程中需要在对不同土层进行取样时往复取放钻头设备从而影响钻进取样的工作效率的技术问题。

本发明的一种石油开采钻进取样装置采用如下技术方案：包括钻进机构，还包括用于检测所述钻进机构在经过不同土层进行判断的检测机构和用于对不同土层进行取样的固定机构以及用于配合所述检测机构对所述固定机构进行档位切换的调节机构，所述钻进机构安装在所述固定机构下端，所述检测机构安装在所述钻进机构和所述固定机构之间，所述调节机构固定在所述检测机构内部；所述调节机构包括受力轮，所述受力轮连接在所述检测机构上端，所述受力轮内部轴心位置连接有触发杆，所述触发杆上端通过触发片配合联动齿轮，所述联动齿轮通过升降限位杆连接在所述固定机构内侧，所述升降限位杆外部且位于所述联动齿轮上端安装有升降弹簧，所述联动齿轮内侧通过卡块连接成型在所述升降限位杆上的限位槽，限位槽分为斜向上的弧形槽和竖直槽，且竖直槽底部和弧形槽接触位置设置有防止所述联动齿轮倒转的锁片。

进一步的，所述受力轮内部且位于所述触发杆两侧对称安装有导向片，所述导向片一端连接有离心增重块，所述导向片靠近所述离心增重块一端外侧面设置有复位弹簧，所述导向片上远离所述离心增重块一端靠近顶部连接有销轴，所述触发杆圆周面均匀成型有若干升降导向槽，且对应所述导向片，所述导向片靠近所述升降导向槽一端为倾角设置，所述触发杆轴心靠近底部通过中心定位杆连接所述检测机构。

进一步的，所述钻进机构包括动力轴，所述动力轴下端安装有钻头座，所述钻头座下端安装有钻头，所述钻头座和所述动力轴之间安装有内固定座，所述内固定座固定连接所述固定机构。

进一步的，所述固定机构包括固定套筒，所述固定套筒靠近下侧外部安装有调节套筒，所述调节套筒上成型有一个采集口，所述固定套筒内部成型有若干个采集槽，所述采集槽底部开口对应所述采集口位置。

进一步的，所述检测机构包括摩擦密封座，所述摩擦密封座设置在所述调节套筒和所述钻头座之间，所述摩擦密封座上均匀安装有四个摩擦块，所述摩擦块内侧面抵在所述内固定座上，所述摩擦密封座上端通过密封直线轴承配合所述调节套筒，所述摩擦密封座下端摩擦连接钻头座顶面，所述摩擦块上穿过有限位杆，所述限位杆两端分别固定在所述内固定座上，所述限位杆外部且位于所述摩擦块侧面安装有阻力弹簧。

进一步的，所述受力轮底面通过连接环转动连接所述摩擦块，所述中心定位杆固定连接在所述摩擦块上。

进一步的，所述调节套筒内侧面底部安装有外齿环，所述动力轴外侧面对应所述外齿环位置安装有内齿环，所述联动齿轮对应所述外齿环、所述内齿环上侧面呈倒角处理。

本发明的有益效果是：本发明的通过检测机构、调节机构配合现有的钻进机构，从而根据不同土层的阻力系数，利用检测机构的反馈判断和转换采集槽，从而无需往复取放钻头设备，提高钻进取样的工作效率。

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，下面将对实施例或现有技术描述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为本发明的一种石油开采钻进取样装置的实施例的结构示意图；

图2为本发明的一种石油开采钻进取样装置的实施例的固定套筒内部结构示意图；

图3为本发明的一种石油开采钻进取样装置的实施例的调节机构结构示意图；

图4为本发明的一种石油开采钻进取样装置的实施例的调节机构剖面图；

图5为本发明的一种石油开采钻进取样装置的实施例的限位槽结构示意图；

图6为本发明的一种石油开采钻进取样装置的实施例的摩擦块结构示意图；

图7为本发明的一种石油开采钻进取样装置的实施例的触发杆第一结构示意图；

图8为本发明的一种石油开采钻进取样装置的实施例的触发杆第二结构示意图；

图9为本发明的一种石油开采钻进取样装置的实施例的导向片俯视结构示意图。

图中：1、钻进机构；2、固定机构；3、检测机构；4、调节机构；11、动力轴；12、钻头座；13、钻头；14、内固定座；21、固定套筒；22、调节套筒；23、采集口；24、采集槽；31、摩擦密封座；32、摩擦块；33、限位杆；34、阻力弹簧；41、受力轮；42、触发杆；43、触发片；44、联动齿轮；45、升降限位杆；46、升降弹簧；47、限位槽；48、外齿环；49、内齿环；51、升降导向槽；52、导向片；53、复位弹簧；54、离心增重块；55、销轴；56、连接环；57、中心定位杆。

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。

本发明的一种石油开采钻进取样装置的实施例，如图1至图9所示，包括钻进机构1，还包括用于检测钻进机构1在经过不同土层进行判断的检测机构3和用于对不同土层进行取样的固定机构2以及用于配合检测机构3对固定机构2进行档位切换的调节机构4，钻进机构1安装在固定机构2下端，检测机构3安装在钻进机构1和固定机构2之间，调节机构4固定在检测机构3内部；调节机构4包括受力轮41，受力轮41连接在检测机构3上端，受力轮41内部轴心位置连接有触发杆42，触发杆42上端通过触发片43配合联动齿轮44，联动齿轮44通过升降限位杆45连接在固定机构2内侧，升降限位杆45外部且位于联动齿轮44上端安装有升降弹簧46，联动齿轮44内侧通过卡块连接成型在升降限位杆45上的限位槽47，限位槽47分为斜向上的弧形槽和竖直槽，且竖直槽底部和弧形槽接触位置设置有防止联动齿轮44倒转的锁片，限位槽47限制联动齿轮44的运动轨迹，从而在受到底部的顶力时能够后续配合外齿环48和内齿环49，对调节套筒22的档位进行切换。

受力轮41内部且位于触发杆42两侧对称安装有导向片52，导向片52一端连接有离心增重块54，导向片52靠近离心增重块54一端外侧面设置有复位弹簧53，导向片52上远离离心增重块54一端靠近顶部连接有销轴55，触发杆42圆周面均匀成型有若干升降导向槽51，且对应导向片52，导向片52靠近升降导向槽51一端为倾角设置，触发杆42轴心靠近底部通过中心定位杆57连接检测机构3，只有受力轮41受到大幅度的滚动摩擦时，导向片52才能被甩出卡在升降导向槽51上，从而使触发杆42向上移动，且在同一土层的小幅度震动时，受力轮41不会受到大幅度滚动，且导向片52不会被甩出。

钻进机构1包括动力轴11，动力轴11下端安装有钻头座12，钻头座12下端安装有钻头13，钻头座12和动力轴11之间安装有内固定座14，内固定座14固定连接固定机构2。

固定机构2包括固定套筒21，固定套筒21靠近下侧外部安装有调节套筒22，调节套筒22上成型有一个采集口23，固定套筒21内部成型有若干个采集槽24，采集槽24底部开口对应采集口23位置，若干个采集槽24对不同土层进行取样和密封。

检测机构3包括摩擦密封座31，摩擦密封座31设置在调节套筒22和钻头座12之间，摩擦密封座31上均匀安装有四个摩擦块32，摩擦块32内侧面抵在内固定座14上，摩擦密封座31上端通过密封直线轴承配合调节套筒22，摩擦密封座31下端摩擦连接钻头座12顶面，摩擦块32上穿过有限位杆33，限位杆33两端分别固定在内固定座14上，限位杆33外部且位于摩擦块32侧面安装有阻力弹簧34。

受力轮41底面通过连接环56转动连接摩擦块32，中心定位杆57固定连接在摩擦块32上。

调节套筒22内侧面底部安装有外齿环48，动力轴11外侧面对应外齿环48位置安装有内齿环49，联动齿轮44对应外齿环48、内齿环49上侧面呈倒角处理。

在实际应用中，如图1所示，将钻头13对准预设钻孔，利用动力轴11连接动力杆，固定套筒21连接固定杆，从而进行钻进取样，当钻头座12将底部的土层进行挤压破碎后，通过其外表面的排屑槽从而将土料向上挤压，且初始阶段时，采集口23即为敞开第一个采集槽24的口，如图1所示，通过两侧的挤压，从而将第一层土层进行取样收集到采集槽24内部，同时因为挤压和钻孔的原因，摩擦块32与孔洞接触，底部通过和钻头座12的摩擦，内侧因为内固定座14和固定套筒21的固定，使摩擦块32和摩擦密封座31拥有反向扭力，从而摩擦块32向逆时针方向发生偏转，如图3所示在限位杆33上进行滑动，且由于外部阻力变化量小，且区域平稳，此时受力轮41不会受到过大的摩擦和扭力；

当钻头座12继续钻进达到下一层土层时，因为土层的变换，其土层与摩擦块32之间的摩擦系数发生改变，故而无论下一土层摩擦系数增大或减小，摩擦块32因为阻值的变化，从而在限位杆33上进行较大的偏移，且当摩擦块32发生较大偏移时，摩擦块32上固定的受力轮41与内侧的内固定座14发生较大的圆周位移，且当受力轮41在内固定座14上发生较大的滚动时，内部的导向片52就会受到相应的离心力，例如图7和9所示，导向片52受到离心力和离心增重块54的放大，从而使导向片52围绕销轴55发生翻转，则导向片52的另一边被翻转出抵在升降导向槽51上，且因为导向片52翻转出的一端为斜角设置，故而能够卡在升降导向槽51内部，同时因为触发杆42受到内部中心定位杆57的限位，配合外部导向片52和升降导向槽51的导向摩擦，触发杆42则被导向片52顶起，导向片52被顶起后触发如图3所示的触发片43和联动齿轮44，联动齿轮44在触发片43的顶动下向上位移一端距离卡在了外齿环48和内齿环49之间，同时受到图5所示的限位槽47的限位，且内部的内齿环49因为被动力轴11带动，从而将动力传输到联动齿轮44和外齿环48上，联动齿轮44在受到内齿环49的动力和限位槽47的限位下逐步上升且同时带动外齿环48旋转，外齿环48带动外部的调节套筒22旋转，调节套筒22上的采集口23被带动向下一个采集槽24的开口位移，则当联动齿轮44旋转一周后，逐步到限位槽47的竖直槽部位，且因为上端受到升降弹簧46的势能，故而到达竖直槽后瞬间下落脱离外齿环48和内齿环49，则内齿环49和调节套筒22失去动力，此时采集口23抵达下一个采集槽24的开口，对已经进入下一土层稳态区域的土层进行取样；

逐步钻进，且因为每一土层摩擦系数不一样，故而当没经过一次土层的转换，则切换一次采集槽24，从而对不同土层进行取样，无需现有设备中没进行一次取样对钻头进行一次取放。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种石油开采钻进取样装置，包括钻进机构（1），其特征在于：还包括用于检测所述钻进机构（1）在经过不同土层进行判断的检测机构（3）和用于对不同土层进行取样的固定机构（2）以及用于配合所述检测机构（3）对所述固定机构（2）进行档位切换的调节机构（4），所述钻进机构（1）安装在所述固定机构（2）下端，所述检测机构（3）安装在所述钻进机构（1）和所述固定机构（2）之间，所述调节机构（4）固定在所述检测机构（3）内部；所述调节机构（4）包括受力轮（41），所述受力轮（41）连接在所述检测机构（3）上端，所述受力轮（41）内部轴心位置连接有触发杆（42），所述触发杆（42）上端通过触发片（43）配合联动齿轮（44），所述联动齿轮（44）通过升降限位杆（45）连接在所述固定机构（2）内侧，所述升降限位杆（45）外部且位于所述联动齿轮（44）上端安装有升降弹簧（46），所述联动齿轮（44）内侧通过卡块连接成型在所述升降限位杆（45）上的限位槽（47），限位槽（47）分为斜向上的弧形槽和竖直槽，且竖直槽底部和弧形槽接触位置设置有防止所述联动齿轮（44）倒转的锁片。

2.根据权利要求1所述的一种石油开采钻进取样装置，其特征在于：所述受力轮（41）内部且位于所述触发杆（42）两侧对称安装有导向片（52），所述导向片（52）一端连接有离心增重块（54），所述导向片（52）靠近所述离心增重块（54）一端外侧面设置有复位弹簧（53），所述导向片（52）上远离所述离心增重块（54）一端靠近顶部连接有销轴（55），所述触发杆（42）圆周面均匀成型有若干升降导向槽（51），且对应所述导向片（52），所述导向片（52）靠近所述升降导向槽（51）一端为倾角设置，所述触发杆（42）轴心靠近底部通过中心定位杆（57）连接所述检测机构（3）。

3.根据权利要求2所述的一种石油开采钻进取样装置，其特征在于：所述钻进机构（1）包括动力轴（11），所述动力轴（11）下端安装有钻头座（12），所述钻头座（12）下端安装有钻头（13），所述钻头座（12）和所述动力轴（11）之间安装有内固定座（14），所述内固定座（14）固定连接所述固定机构（2）。

4.根据权利要求3所述的一种石油开采钻进取样装置，其特征在于：所述固定机构（2）包括固定套筒（21），所述固定套筒（21）靠近下侧外部安装有调节套筒（22），所述调节套筒（22）上成型有一个采集口（23），所述固定套筒（21）内部成型有若干个采集槽（24），所述采集槽（24）底部开口对应所述采集口（23）位置。

5.根据权利要求4所述的一种石油开采钻进取样装置，其特征在于：所述检测机构（3）包括摩擦密封座（31），所述摩擦密封座（31）设置在所述调节套筒（22）和所述钻头座（12）之间，所述摩擦密封座（31）上均匀安装有四个摩擦块（32），所述摩擦块（32）内侧面抵在所述内固定座（14）上，所述摩擦密封座（31）上端通过密封直线轴承配合所述调节套筒（22），所述摩擦密封座（31）下端摩擦连接钻头座（12）顶面，所述摩擦块（32）上穿过有限位杆（33），所述限位杆（33）两端分别固定在所述内固定座（14）上，所述限位杆（33）外部且位于所述摩擦块（32）侧面安装有阻力弹簧（34）。

6.根据权利要求5所述的一种石油开采钻进取样装置，其特征在于：所述受力轮（41）底面通过连接环（56）转动连接所述摩擦块（32），所述中心定位杆（57）固定连接在所述摩擦块（32）上。

7.根据权利要求6所述的一种石油开采钻进取样装置，其特征在于：所述调节套筒（22）内侧面底部安装有外齿环（48），所述动力轴（11）外侧面对应所述外齿环（48）位置安装有内齿环（49），所述联动齿轮（44）对应所述外齿环（48）、所述内齿环（49）上侧面呈倒角处理。

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