CN116877633B - 一种基于液压缓冲的随钻测量仪减震装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及井下测量工具技术领域,公开了一种基于液压缓冲的随钻测量仪减震装置。要解决的技术问题是:目前橡胶在井下易老化,容易导致橡胶的缓震效果降低。本发明的技术方案为:一种基于液压缓冲的随钻测量仪减震装置,包括有承压筒,所述承压筒固接有固定环,所述固定环滑动连接有支撑柱,所述支撑柱安装有仪器本体,所述支撑柱嵌有与所述仪器本体连接的多芯线,所述承压筒设置有用于减缓所述支撑柱轴向震动的支撑机构。本发明通过支撑机构对仪器本体和支撑柱支撑,并辅助仪器本体进行减震。
Description
技术领域
本发明涉及井下测量工具技术领域,公开了一种基于液压缓冲的随钻测量仪减震装置。
背景技术
在钻井的过程中,井下参数尤为重要,其中随钻测量仪和随钻测井仪是检测井下参数的重要设备,随钻测量仪主要用于检测钻头的扭矩、压力等参数,随钻测井仪主要用于检测井下环境温度、元素含量等参数。
随钻测量仪一般放置在承压筒内,钻头在钻井时会产生震动,震动会通过承压筒直接传至随钻测量仪,导致随钻测量仪内电器元件受损,因此,目前随钻测量仪一般需要连接缓震机构,而缓震机构一般在外部金属连接完成后一次性注入橡胶,通过橡胶来减缓仪器的震动,但是由于井下高温高压的环境,因此注射成型的橡胶易老化,使缓震机构失效,从而导致电器元件受损。
发明内容
本发明提供了一种基于液压缓冲的随钻测量仪减震装置,目的是解决现有的随钻测量仪中的缓震机构,在高温高压环境下,缓震机构中的橡胶易老化,导致缓震机构失效的问题。
本发明的技术实施方案为:一种基于液压缓冲的随钻测量仪减震装置,包括有承压筒,所述承压筒内固接有固定环,所述固定环滑动连接有支撑柱,所述支撑柱安装有仪器本体,所述支撑柱嵌有与所述仪器本体连接的多芯线,所述承压筒设置有用于减缓所述支撑柱轴向震动的支撑机构;
所述支撑机构包括有环形壳体,所述环形壳体固接于所述承压筒内,所述环形壳体固接有周向分布的固定杆,所述固定杆滑动连接有连接板,所述连接板与所述环形壳体之间固接有第一弹性件,所述支撑柱转动连接有支撑环,所述支撑环的材质为弹性材料,所述支撑环与周向分布的所述连接板固接,所述环形壳体设置有用于减缓所述支撑柱震动的缓冲部件;
所述缓冲部件包括有周向分布的套筒,周向分布的所述套筒均固接于所述环形壳体的内环面且与其连通,所述套筒滑动连接有滑杆,所述支撑柱设置有周向分布且与所述滑杆对应的凹槽,所述套筒内滑动连接有与相邻所述滑杆固接的第一推盘,所述套筒内滑动连接有与相邻所述滑杆滑动连接的第二推盘,所述第一推盘设置有环形槽,所述第一推盘与相邻的所述第二推盘之间固接有第二弹性件,所述第二弹性件远离相邻所述第二推盘的一侧位于相邻所述第一推盘的环形槽内,所述第二推盘与所述环形壳体之间固接有第三弹性件,所述环形壳体和所述套筒内均填充有流体,所述第一推盘和所述第二推盘均设置有周向分布的通槽。
优选地,所述固定环的内环面设置有呈环形分布的第一卡齿,所述支撑柱设置有呈环形分布且与所述第一卡齿配合的第二卡齿,所述第一卡齿和所述第二卡齿的材质均为弹性材料。
优选地,所述第一推盘和所述第二推盘通槽的倾斜方向相反。
优选地,所述套筒至少设置三个。
优选地,所述凹槽任意位置弧面的曲率相等。
优选地,所述滑杆设置有用于降低其与所述支撑柱之间摩擦力的滚珠。
优选地,所述第三弹性件的弹性系数大于所述第二弹性件的弹性系数。
优选地,所述环形壳体和所述套筒内填充的流体为可压缩流体。
有益效果:本发明通过第一弹性件和支撑环对仪器本体和支撑柱支撑,并辅助仪器本体进行减震,在支撑柱受到任意方向的震动时,若震动大小相同,则滑杆相对于支撑柱发生的位移量相等,保证对支撑柱的缓冲力相等,不会造成支撑柱受不同方向震动时,支撑柱相对于承压筒的位移出现过多或过少的偏差,造成支撑柱震动频率不同,进一步影响仪器本体的使用过程,且第二弹性件和第三弹性件均为弹簧,无需被拉伸,仅需进行单向压缩与复位,增加了第二弹性件和第三弹性件的使用寿命。
附图说明
图1为本发明的立体结构示意图;
图2为本发明的立体结构剖面图;
图3为本发明支撑机构的立体结构示意图;
图4为本发明缓冲部件的立体结构示意图;
图5为本发明第一推盘和第二推盘等零件的立体结构示意图。
图中零部件名称及序号:1:承压筒,2:固定环,201:第一卡齿,3:支撑柱,301:第二卡齿,302:凹槽,4:仪器本体,401:多芯线,5:环形壳体,6:固定杆,7:连接板,8:第一弹性件,9:支撑环,10:套筒,11:滑杆,12:第一推盘,13:第二推盘,14:第二弹性件,15:第三弹性件。
具体实施方式
尽管可关于特定应用或行业来描述本发明,但是本领域的技术人员将会认识到本发明的更广阔的适用性。本领域的普通技术人员将会认识到诸如:周向、水平、向右等之类的术语是用于描述附图,而非表示对由所附权利要求限定的本发明范围的限制。诸如:第一或第二之类的任何数字标号仅为例示性的,而并非旨在以任何方式限制本发明的范围,本发明主要替代现有依靠橡胶缓冲所存在的一些问题。
一种基于液压缓冲的随钻测量仪减震装置,如图1-图3所示,包括有承压筒1,承压筒1内固接有固定环2,固定环2的内环面滑动连接有支撑柱3,支撑柱3的上表面通过螺栓安装有仪器本体4,支撑柱3嵌有与仪器本体4连接的多芯线401,多芯线401用于与下方的仪器连接,固定环2的内环面设置有呈环形分布的若干个第一卡齿201,支撑柱3设置有呈环形分布且与第一卡齿201配合的若干个第二卡齿301,第一卡齿201与相邻的第二卡齿301之间存有缝隙,第一卡齿201和第二卡齿301的材质均为耐高温的弹性材料,支撑柱3受到震动时,支撑柱3带动第二卡齿301转动挤压第一卡齿201,第二卡齿301和第一卡齿201均发生形变对支撑柱3受到震动进行缓冲,承压筒1设置有用于减缓支撑柱3轴向震动的支撑机构。
如图1-图3所示,支撑机构包括有环形壳体5,环形壳体5固接于承压筒1内,环形壳体5位于固定环2的上侧,环形壳体5固接有周向分布的四个固定杆6,固定杆6的上侧滑动连接有连接板7,连接板7与环形壳体5之间固接有第一弹性件8,第一弹性件8为弹簧,第一弹性件8位于相邻固定杆6的外侧,第一弹性件8主要用于支撑支撑柱3和仪器本体4的重量,支撑柱3外侧的上部转动连接有支撑环9,支撑环9的材质为耐高温的弹性材料,避免将支撑柱3在水平方向锁死导致其无法缓震,支撑环9与四个连接板7固接,环形壳体5设置有用于减缓支撑柱3震动的缓冲部件。
如图2-图5所示,缓冲部件包括有周向分布的四个套筒10,四个套筒10均固接于环形壳体5的内环面且与其连通,套筒10远离环形壳体5的一侧滑动连接有滑杆11,支撑柱3设置有周向分布且与滑杆11对应的凹槽302,滑杆11设置有用于降低其与支撑柱3之间摩擦力的滚珠,避免支撑柱3与滑杆11相对移动时发生卡顿,凹槽302任意位置弧面的曲率相等,当支撑柱3所受震动大小相等而方向不同时,滑杆11所移动的距离均相等,保证在面对不同震动时,支撑柱3所受的震动缓冲力相等,套筒10内滑动连接有与相邻滑杆11固接的第一推盘12,套筒10内滑动连接有与相邻滑杆11滑动连接的第二推盘13,第一推盘12靠近相邻第二推盘13的一侧设置有环形槽,第一推盘12与相邻的第二推盘13之间固接有第二弹性件14,第二弹性件14为弹簧,第二弹性件14远离相邻第二推盘13的一侧位于相邻第一推盘12的环形槽内,当仪器本体4所受的震动较小时,第二弹性件14发生形变,但是第二弹性件14不会达到极限状态,第二推盘13与环形壳体5之间固接有第三弹性件15,第三弹性件15为弹簧,第三弹性件15的弹性系数大于第二弹性件14的弹性系数,震动较小时,弹性系数小的弹性件更易对震动做出反应,其减震效果更好,当震动较大时第三弹性件15对震动进行缓冲,环形壳体5和套筒10内均填充有可压缩流体,第一推盘12和第二推盘13均设置有周向分布的通槽,第一推盘12和第二推盘13通槽的倾斜方向相反,当震动较大时,第一推盘12推动第二推盘13移动,流体穿过第一推盘12和第二推盘13通槽时受阻,从而对两者进行缓冲最终对仪器本体4进行缓冲。
在垂直井的钻井过程中,第一弹性件8主要用于支撑连接板7和支撑环9以及支撑柱3和仪器本体4的重量,并辅助滑杆11上滚珠位于相邻凹槽302的中心位置,以保证对支撑柱3任意方向受到的震动所施加的缓冲力相等,由于仪器本体4安装于支撑柱3,因此下述以支撑柱3受到的震动为例进行叙述:
当支撑柱3受到纵向震动时,第一弹性件8被拉伸或挤压辅助支撑柱3进行减震,以支撑柱3受到的震动向上为例,支撑柱3向上移动通过凹槽302挤压四个滑杆11上的滚珠,以右侧的滑杆11为例,滑杆11受挤压后带动第一推盘12向右移动,当震动较小时,滑杆11左右移动幅度较小,且第三弹性件15的弹性系数大于第二弹性件14的弹性系数,因此,第三弹性件15并不会先被压缩,而震动较小时,弹性系数小的弹性件更易对震动做出反应,其减震效果更好,因此,需要先使弹性系数小的第二弹性件14对滑杆11进行缓冲,在滑杆11向右移动的过程中,由于滑杆11进入套筒10内的体积增大,而套筒10和环形壳体5内的体积减小,因此,套筒10和环形壳体5内流体被压缩,流体压缩对滑杆11向右移动的力进行缓冲,即对支撑柱3的震动进行缓冲,在第一推盘12向右移动的过程中,第一推盘12和第二推盘13之间的可压缩流体通过第一推盘12的通槽进入第一推盘12的左侧,在可压缩流体穿过第一推盘12通槽的过程中对第一推盘12施加一定的流体阻力,对第一推盘12进行进一步的缓冲。
当支撑柱3所受的震动较大时,支撑柱3向上震动的幅度与速度均会增大,因此滑杆11受挤压后向右移动的距离更远,第二弹性件14被压缩到最短,为了避免第二弹性件14被压缩到极限后受损,因此,在第一推盘12与第二推盘13接触后,第二弹性件14全部进入第一推盘12的环形槽内,第二弹性件14不再被继续压缩,随后,第一推盘12带动第二推盘13向右移动,第三弹性件15被压缩,对支撑柱3进行缓冲,在第一推盘12和第二推盘13接触后向右移动的过程中,第二推盘13右侧的流体依次穿过第二推盘13的通槽和第一推盘12的通槽,而第一推盘12和第二推盘13通槽的方向相反,流体在穿过第一推盘12和第二推盘13通槽时阻力增大,对于较大的震动通过增加阻力,提高对第二推盘13的缓冲效果。
当震动结束后,第一弹性件8、第二弹性件14和第三弹性件15复位,使得滑杆11的滚珠继续位于凹槽302的中心处,在钻井的过程中除了受到纵向震动还会受到任意方向的震动,由于钻头不断转动,当钻头遇到硬物出现卡顿时,支撑柱3由于惯性的作用,支撑柱3会发生周向转动,而支撑柱3周向转动同时会使得四个滑杆11相互远离并对该震动进行缓冲,在支撑柱3转动的过程中,支撑柱3带动第二卡齿301转动,第二卡齿301挤压第一卡齿201并发生形变,对支撑柱3的周向震动进行缓冲,当支撑柱3受到水平面方向的震动时,以支撑柱3向右平移为例,此时,支撑柱3只会挤压右侧的滑杆11,而支撑柱3水平向右移动时,支撑柱3的前后两个凹槽302还会挤压前后的滑杆11,从而对支撑柱3进行缓冲,因此,滑杆11和凹槽302最少需要设置三个,保证支撑柱3在进行水平面方向移动时,其余滑杆11也会对支撑柱3进行缓冲,且在支撑柱3向右移动时,支撑环9、第一卡齿201和第二卡齿301均会发生微小形变对支撑柱3的震动进行缓冲,由于凹槽302任意位置弧面的弧度相等,因此,在支撑柱3受到任意方向的震动时,若震动大小相同,则滑杆11相对于支撑柱3发生的位移量相等,保证对支撑柱3的缓冲力相等,不会造成支撑柱3受不同方向震动时,支撑柱3相对于承压筒1的位移出现过多或过少的偏差,造成支撑柱3震动频率不同,进一步影响仪器本体4的使用过程,且第二弹性件14和第三弹性件15均为弹簧,无需被拉伸,仅需进行单向压缩与复位,增加了第二弹性件14和第三弹性件15的使用寿命。
上述实施例,只是本发明的较佳实施例,并非用来限制本发明实施范围,故凡以本发明权利要求所述内容所做的等效变化,均应包括在本发明权利要求范围之内。
Claims (6)
1.一种基于液压缓冲的随钻测量仪减震装置,其特征在于,包括有承压筒(1),所述承压筒(1)内固接有固定环(2),所述固定环(2)滑动连接有支撑柱(3),所述支撑柱(3)安装有仪器本体(4),所述支撑柱(3)嵌有与所述仪器本体(4)连接的多芯线(401),所述承压筒(1)设置有用于减缓所述支撑柱(3)轴向震动的支撑机构;
所述支撑机构包括有环形壳体(5),所述环形壳体(5)固接于所述承压筒(1)内,所述环形壳体(5)固接有周向分布的固定杆(6),所述固定杆(6)滑动连接有连接板(7),所述连接板(7)与所述环形壳体(5)之间固接有第一弹性件(8),所述支撑柱(3)转动连接有支撑环(9),所述支撑环(9)的材质为弹性材料,所述支撑环(9)与周向分布的所述连接板(7)固接,所述环形壳体(5)设置有用于减缓所述支撑柱(3)震动的缓冲部件;
所述缓冲部件包括有周向分布的套筒(10),周向分布的所述套筒(10)均固接于所述环形壳体(5)的内环面且与其连通,所述套筒(10)滑动连接有滑杆(11),所述支撑柱(3)设置有周向分布且与所述滑杆(11)对应的凹槽(302),所述套筒(10)内滑动连接有与相邻所述滑杆(11)固接的第一推盘(12),所述套筒(10)内滑动连接有与相邻所述滑杆(11)滑动连接的第二推盘(13),所述第一推盘(12)设置有环形槽,所述第一推盘(12)与相邻的所述第二推盘(13)之间固接有第二弹性件(14),所述第二弹性件(14)远离相邻所述第二推盘(13)的一侧位于相邻所述第一推盘(12)的环形槽内,所述第二推盘(13)与所述环形壳体(5)之间固接有第三弹性件(15),所述环形壳体(5)和所述套筒(10)内均填充有流体,所述第一推盘(12)和所述第二推盘(13)均设置有周向分布的通槽;
所述第一推盘(12)和所述第二推盘(13)通槽的倾斜方向相反;
所述第三弹性件(15)的弹性系数大于所述第二弹性件(14)的弹性系数。
2.按照权利要求1所述的一种基于液压缓冲的随钻测量仪减震装置,其特征在于,所述固定环(2)的内环面设置呈环形分布的有第一卡齿(201),所述支撑柱(3)设置有呈环形分布且与所述第一卡齿(201)配合的第二卡齿(301),所述第一卡齿(201)和所述第二卡齿(301)的材质均为弹性材料。
3.按照权利要求1所述的一种基于液压缓冲的随钻测量仪减震装置,其特征在于,所述套筒(10)至少设置三个。
4.按照权利要求1所述的一种基于液压缓冲的随钻测量仪减震装置,其特征在于,所述凹槽(302)任意位置弧面的曲率相等。
5.按照权利要求1所述的一种基于液压缓冲的随钻测量仪减震装置,其特征在于,所述滑杆(11)设置有用于降低其与所述支撑柱(3)之间摩擦力的滚珠。
6.按照权利要求1所述的一种基于液压缓冲的随钻测量仪减震装置,其特征在于,所述环形壳体(5)和所述套筒(10)内填充的流体为可压缩流体。
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