CN202578676U - 小直径套管井测井仪器推靠装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种小直径套管井测井仪器推靠装置，属于石油工业领域，由密封抗压外壳、推靠装置外壳、电机及减速机构、滚珠丝杠、推拉杆、位移测量电位器、连杆机构、顶针、推出收拢平衡机构、安全解脱机构、双动密封等组成；在高压井内受卡的情况下可不依靠电机释放连杆机构；可对顶针或滚轮式顶片两种支臂方式进行安装选择；可适应套管内径不均情况；推靠装置外径为54mm，结构简单，推力大；解决了一般液压推靠装置在同等外径情况下推力小和结构复杂的问题。

Description

小直径套管井测井仪器推靠装置

所属技术领域：

本实用新型涉及一种石油行业使用的套管井电阻率测井仪器使用的井壁推靠装置，外径54mm，可以通过油管进行井内测量作业，具有很强的推靠力。 

背景技术：

套管井电阻率测井仪是在有套管的井中测量地层电阻率的装置。目前通用的套管井电阻率测井仪使用液压推靠器，其由电机、液压泵、推出装置及顶针组成。推靠器外径在89mm以上，对采油井的井孔适应能力较差。液压系统油压通过机械机构作用在顶针上，使顶针顶在套管内壁上，并与其形成电接触。一般液压推靠装置在直径较小的情况下推靠力很难做到比较大，从而造成顶针与套管的接触不良，接触电阻较大，影响了测量的可靠性。而且液压系统结构复杂，装置直径大，密封点多，易漏油，故障多。 

发明内容：

为克服现有推靠装置外径较大，推力不足，液压系统结构复杂，可靠性差的问题，本实用新型提供一种推靠装置，其特点是：以直流电机为动力，滚珠丝杠增力，经双动密封传动，驱动连杆机构，将顶针(或滚轮式顶片)推出。本实用新型外径为54mm，每个顶针的推力可控，最大可达到50Kg力以上，可使顶针(或滚轮式顶片)与套管的接触电阻小并稳定。装置结构简单，推力大，可靠性高，并在井中受卡的情况下可以不依靠电机安全解脱。 

本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是： 

由电机及减速机构(1)、滚珠丝杠(4)、丝母(3)、丝母护套(6)、密封抗压外壳(21)，推拉杆(7)、位移测量电位器(5)、动力系统壳体(2)、双动密封A(9-1)、双动密封B(9-2)、包括两个支臂(11-1)、两个转轴A(11-9)、两个转轴B(11-8)、两个支臂架(11-5)、定滑块(11-3)、动滑块(11-2)、顶针座(11-7)组成的连杆机构、顶针(12)、扶正弹簧(13)、包括推出平衡弹簧(14-1)、收拢平衡弹簧(14-2)、弹簧芯杆(14-3)、连杆机构动滑块(11-2)及推收平衡弹簧座(15)、剪切销(16)组成的推出收拢平衡机构及推靠装置外壳(20)共同构成的推靠装置。推拉杆(7)上有剪切销(16)、融断棒(8)及安全棒(10)；推拉杆下端设有下密封腔(28)。可改换顶针方式的三轴式连杆由滚轮式顶片(24)和与之匹配的两个支撑臂(25)、二个转轴A(11-9)构成。其特征在于：以电机为动力，经减速器和滚珠丝杠增力，驱动3至6组连杆机构及9至18个顶针(12)或滚轮式顶片(24)，推靠装置可适应套管内径不均的情况，在推靠装置在井内受卡时可不依靠电机收拢各连杆机构，推靠装置外径为54mm，调整电机电压各个顶针或滚轮式顶片向外推力可控，最大推力为50Kg力以上。并 可更换顶针方式。 

由二个支臂(11-1)、一个顶针座(11-7)、两个支臂架(11-5)、定滑块(11-3)、动滑块(11-2)、扶正弹簧(13)、两个连接轴B(11-8)与两个连接轴A(11-9)构成一组双支架连杆机构；一组双支架连杆共三副，均布在一个推靠器断面上，整个推靠器共有3-6组双支架连杆机构，在动力系统的带动下通过推拉杆(7)可支出或收拢。 

推拉杆(7)上连接有剪切销(16)、融断棒(8)及推拉杆安全棒(10)，可在电机失效时切断推拉杆(7)与连杆机构(11)或动力系统的连接，释放或收拢连杆机构(11)，对推靠装置在电机及传动机构失效时的安全提供保证。 

推出收拢平衡机构包括推出平衡弹簧(14-1)、收拢平衡弹簧(14-2)、弹簧芯杆(14-3)、连杆机构动滑块(11-2)、剪切销(16)及推收平衡弹簧座(15)构成；园柱型连杆机构动滑块(11-2)在径向上被切成三个可独立滑动的分块，相互间有楔形榫卯相连成为一体；推出收拢平衡机构可调整各支臂(11-1)的支出及收拢程度，适应套管内径不均的情况及克服加工装配误差造成各连杆收拢不一致的问题。 

连接轴B(11-8)与连接轴A(11-9)在收拢状态和推靠装置中轴之间的垂直距离差为4-10mm，顶针座上平面收拢状态下与推靠装置外壁垂直距离为3-8mm，为保证支臂(11-1)支出距离达到套管最大内径的同时保持较大推收力量，支臂(11-1)长度在70-130mm之间。 

支臂(11-1)的下面加工有走线槽(17)和扶正弹簧槽(18)，为顶针的电连接导线提供通道及固定扶正弹簧(13)用。 

支臂(11-1)安装在支臂架(11-5)上，两者用螺丝联接，可拆装，保证装配维修的可行。 

下密封腔(28)设在推拉杆(7)的最下端，使推拉杆(7)在静止和移动时都不受井内液体压力的影响。 

扶正弹簧(13)是抗弯矩弹簧，由2个轴固定及2个轴限位，安装在顶针座(11-7)下面，在支臂(11-1)支出或收拢时，由于扶正弹簧(13)及限位面(19-1)、(19-2)的作用，使顶针座(11-7)不倾倒。 

第二种滚轮式支臂副，由高硬度滚轮式顶片(24)、支撑臂(25)、中心轴(27)、转轴A(11-9)构成；滚轮式支臂副，可与顶针式支臂副方便互换；支撑臂(25)上有支撑臂绝缘层(26)。 

双动密封A(9-1)和双动密封B(9-2)都为二道动密封，二道动密封之间有动密封检查孔A(23-1)及动密封检查孔B(23-2)。 

位移测量电位器(5)缠绕安装在丝母护套(6)上，位移测量电位器(5)的动片安装在动力系统壳体(2)上。 

融断棒(8)的材料是高强度塑料，其内部有电发热器，在通过大电流时可融断。 

定滑块(11-3)固定在推靠装置外壳(20)上，动滑块(11-2)可在推靠装置外壳(20)内移动。 

在密封的抗压外壳(21)内，利用直流电机及减速机构(1)带动滚珠丝杠(4)由丝母(3)经丝母护套(6)移动推拉杆(7)，经双动密封A(9-1)移动多组双支架连杆机构(11-1)至(11-9)，将多个顶针座(11-7)和顶针(12)推向套管内壁。本技术方案使推靠力大大提高，同时将推靠装置的外径减小到54mm。 

一组双支架连杆共三副，均布在一个推靠器断面上。整个推靠器共有3-6组双支架连杆机构。一副双支架连杆机构由两个支臂(11-1)、两个支臂架(11-5)、定滑块(11-3)、动滑块(11-2)、顶针座(11-7)、两个转轴A(11-9)、两个转轴B(11-8)及扶正弹簧(13)组成。顶针(12)安装在顶针座(11-7)内，并与顶针座(11-7)绝缘。各组连杆机构由推拉杆(7)同时驱动。 

为了测量推拉杆(7)的位移，指示支臂(11-1)的支出程度，在空间较小的情况下，本实用新型采用的技术方案是将测量电位器(5)缠绕在丝母护套(6)上，电位器动片安装在动力系统壳体(2)上。在丝母移动时，电位器阻值变化，产生推拉杆(7)位移信号。 

为使顶针(12)推出时适应井内套管变形及套管内径不均的问题，本实用新型设计了推出收拢平衡机构，使各顶针的推出长度可随套管内径适当变化，同时在收拢顶针时，可消除加工装配误差，使各组支臂及顶针均衡可靠收回到推靠装置外壳(20)内。推出收拢平衡机构由动滑块(11-2)、推出平衡弹簧(14-1)、收拢平衡弹簧(14-2)及平衡弹簧座(15)、弹簧芯杆(14-3)、剪切销(16)构成。 

本实用新型设计了下密封腔(28)，下密封腔设在推拉杆(7)的最下端，使推拉杆(7)在静止和移动时都不受井内液面压力的影响，减小了推拉杆(7)推出及收拢时的阻力。 

为解决顶针(12)推出后，因电机等故障使连杆机构无法收拢在井中卡死问题，本实用新型设计了三种安全解脱机构。一是推拉杆安全棒(10)，推拉杆安全棒安装在推拉杆上，是推拉杆上一个拉力弱点。在连杆机构因电机等故障卡在井中无法收拢时，能借助测井电缆的拉力使推拉杆安全棒被拉断，由于推拉杆的两端处都在压力密封外壳中低压状态下，与井内压力隔离，因此断开的推拉杆(7)在油井内液体压力作用下向下密封腔(28)内移动，各组连杆机构(11-1)至(11-9)收拢，保证了推靠装置及油井的安全。 

为解决推靠装置在油管下端卡死的问题，本实用新型在每组连杆机构上都设有独立的解脱剪切销(16)，如推靠装置卡在油管下端口的时候，测井电缆的拉力作用到支臂上，向下的力传到平衡弹簧座(15)，依次剪断各个剪切销(16)，使各组连杆机构依次与推拉杆(7)分离，实现连杆机构释放并收拢。 

另一个安全解脱装置为融断棒(8)，融断棒的材料是高强度塑料，其内部有电发热器，在连杆机构(11-1)至(11-9)因电机等故障无法收回时，可优先选择使用大电流通过融断棒电热器，产生高温使其融断，使滚珠丝杠的拉力不再通过推拉杆(7)作用到各组连杆机构，推拉杆(7)被井内压力压入下密封腔(28)，得以释放收拢。 

为解决顶针座(11-7)及顶针(12)不倾斜地向套管内壁垂直推出问题，顶针座下设计有扶正弹簧(13)，其保持顶针座(11-7)在推出过程中与推靠装置外壁平行，使顶针在受力时不倾倒，保证顶针与套管内壁接触可靠和各顶针之间距离的稳定。同时顶针座(11-7)上的限位面A(19-1)和支臂(11-1)上的限位面B(19-2)也可起到扶正的作用。 

为解决动力系统动密封可靠性问题，本实用新型采用双动密封A(9-1)及双动密封B(9-2)，每个双动密封共有四个密封胶圈，第一、二道为一组起压力密封作用，第三、四道为一组起保护作用。在二组动密封间设有动密封检查孔A(23-1)及动密封检查孔B(23-2)，方便测井结束后检查第一、二道动密封是否被破坏，以便及时更换， 

为解决适应各种井况，特别在套管情况较好的井中使用推靠装置，以提高测井速度和防卡能力，本实用新型专门设计了第二种支臂副，其由滚轮式顶片(24)、及与之匹配的两个支撑臂(25)、中心轴(27)、与顶针式支臂(11-1)共用的转轴A(11-9)构成的滚轮式支臂副，其为一种三轴式支臂副，可与顶针式支臂副方便的互换。为解决滚轮式顶片(24)与整个推靠机构的绝缘问题，在支撑臂(25)的中部设计了支撑臂绝缘层(26)，支撑臂绝缘层(26)由高强度工程塑料制做，保证了在支撑臂(25)的整体强度。 

本实用新型的有益效果是，外径小，推力大，结构简单、安全可靠性高，维修方便。可适用各种油井情况，包括常规井眼采油井、小井眼井、侧钻井、及过油管测井。 

附图说明：

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。 

附图1：推靠装置总体结构图。 

附图2：推出状态下连杆机构与推收平衡机构结构图。 

附图3：动滑块(11-2)剖面图。 

附图4：顶针式支臂俯视图。 

附图5：顶针式支臂正视图。 

附图6：滚轮式顶片支臂副正视图。 

附图7：滚轮式顶片支臂副俯视图。 

具体实施方式；

推靠装置推收动作过程：参见附图1。附图1是本实用新型的总体结构图，其只表示出3-6组双支架连杆机构一组中的一副。 

当电机经丝杠系统向左移动推拉杆(7)时，通过剪切销(16)推动平衡弹簧座(15)压缩推出平衡弹簧(14-1)，使连杆机构动滑块(11-2)左移，因连杆机构定滑块(11-3)固定在推靠装置外壳(20)上不可移动，所以连杆机构支臂(11-1)向外支出，顶针(12)剌向套管内壁。反之电机丝杠系统右推推拉杆(7)，压缩收拢平衡弹簧(14-2)，各连杆机构(11-1)至(11-9)收拢。 

扶正弹簧(13)是抗弯矩弹簧，装在顶针座(11-7)的底部，由2个轴固定及2个轴限位。当支臂(11-1)支出时压弯扶正弹簧，由于扶正弹簧(13)的支撑力，保持顶针座(11-7)向外平移时，顶针不倾斜垂直顶向套管内壁。 

推收平衡机构工作过程：见附图2，附图2是某一副支臂张开状态下，推出状态下连杆机构与推收平衡机构结构图。 

推收平衡机构的作用是，在套管内径不均时，可使各顶针有不同的伸出长度。而当支臂(11-1)收拢时，可克服因加工误差等因素造成某一副或几副支臂不能完全同步收拢的问题出现。 

推收平衡机构由推出平衡弹簧(14-1)、收拢平衡弹簧(14-2)、弹簧芯杆(14-3)、剪切销(16)、连杆机构动滑块(11-2)组成。如附图3所示，园柱型连杆机构动滑块(11-2)在径向上被切成三个可独立滑动的分块，相互间有楔形榫卯相连成为一体。推出平衡弹簧(14-1)、收拢平衡弹簧(14-2)、弹簧芯杆(14-3)也是三副，每副弹簧与相对的独立滑动分块发生作用。如套管内径不均，如某一副连杆上的顶针已顶在套管内壁上时，由于推出平衡弹簧(14-1)的作用，另外同组的二个滑动分块仍可在各自的平衡弹簧(14-1)推动下向左移动，使同副的支臂带动顶针(12)继续推出。反之连杆机构收拢时，因每副连杆机构是独立的，所以在推拉杆(7)和同副收拢平衡弹簧(14-2)的作用下，各支臂副的收拢力量及移动距离是可以有差别的，从而保证了连杆机构完好收拢，克服了因加工装配误差造成的连杆机构收拢不严的问题。 

推拉杆安全棒(10)及融断棒(8)安装在推拉杆的上部，在二者之一断开时，靠井内压力及推出平衡弹簧(14-1)的释放力都可使推拉杆向下密封腔下移，使各连杆机构收拢。 

动密封检查孔A(23-1)及密封检查孔B(23-2)上有压力密封圈，在拆卸后如果内部有液体说明第一、二道动密封损坏，应及时更换所有动密封上的密封圈。 

顶针式支臂副的结构：见附图4、附图5。 

为了保证在推拉杆(7)作用下，支臂(11-1)可以顺畅支出或收回，连接轴B(11-8)与连接轴A(11-9)在收拢状态下与推靠装置中轴之间的垂直距离差为4-10mm。顶针座上平面在收拢状态下与推靠装置外壁垂直距离为3-8mm。为保证支臂(11-1)支出距离达到套管最大最小内径时都能保持较大推收力量，支臂(11-1)长度在70-130mm之间。 

支臂(11-1)的下面加工有走线槽(17)和扶正弹簧槽(18)，为顶针(12)的电连接导线提供通道及限定扶正弹簧用。 

限位面(19-2)的作用是，在支臂张开最大时，与顶针座(11-7)上的限位面(19-1)配合，使顶针座(11-7)基本不能左右晃动。 

支臂(11-1)安装在支臂架(11-5)上，两者用螺丝联接，可拆装，保证装配维修的可行性。 

滚轮式顶片支臂副结构：见附图6，附图7。 

滚轮式顶片支臂副与顶针式支臂副可以互换。滚轮式顶片(24)和与之匹配的支撑臂(25)的推出收拢方式与顶针式支臂相同，两种支臂副的转轴(11-9)是相同的，可以通过拆装转轴方便地互换。其优点是可适应更大的套管内径，在套管内径比较光滑时可在不收拢支撑臂(25)的情况下进行井内测量作业，或以较小的收拢程度进行第二次推出，以提高工作时效。 

Claims (14)

1.一种小直径套管井测井仪器推靠装置，可更换顶针方式，由电机及减速机构(1)、滚珠丝杠(4)、丝母(3)、丝母护套(6)、密封抗压外壳(21)，推拉杆(7)、位移测量电位器(5)、动力系统壳体(2)、双动密封A(9-1)、双动密封B(9-2)、由两个支臂(11-1)、两个转轴A(11-9)、两个转轴B(11-8)、两个支臂架(11-5)、定滑块(11-3)、动滑块(11-2)、顶针座(11-7)组成的连杆机构、顶针(12)、扶正弹簧(13)、由推出平衡弹簧(14-1)、收拢平衡弹簧(14-2)、弹簧芯杆(14-3)、连杆机构动滑块(11-2)及推收平衡弹簧座(15)、剪切销(16)组成的推出收拢平衡机构及推靠装置外壳(20)构成；推拉杆(7)上有剪切销(16)、融断棒(8)及安全棒(10)；推拉杆下端设有下密封腔(28)；可改换顶针方式的三轴式连杆由滚轮式顶片(24)和与之匹配的两个支撑臂(25)、二个转轴A(11-9)构成；其特征在于：以电机为动力，经减速器和滚珠丝杠增力，驱动3至6组连杆机构及9至18个顶针(12)或滚轮式顶片(24)，推靠装置可适应套管内径不均的情况，在推靠装置在井内受卡时可不依靠电机收拢各连杆机构，推靠装置外径为54mm，调整电机电压各个顶针或滚轮式顶片向外推力可控，最大推力为50Kg力以上。

2.根据权利要求1所述的小直径套管井测井仪器推靠装置，其特征在于：由二个支臂(11-1)、一个顶针座(11-7)、两个支臂架(11-5)、定滑块(11-3)、动滑块(11-2)、扶正弹簧(13)、两个连接轴B(11-8)与两个连接轴A(11-9)构成一组双支架连杆机构；一组双支架连杆共三副，均布在一个推靠器断面上，整个推靠器共有3-6组双支架连杆机构，在动力系统的带动下通过推拉杆(7)可支出或收拢。

3.根据权利要求1所述的小直径套管井测井仪器推靠装置，其特征在于：推拉杆(7)上连接有剪切销(16)、融断棒(8)及推拉杆安全棒(10)，可在电机失效时切断推拉杆(7)与连杆机构(11)或动力系统的连接，释放或收拢连杆机构(11)，对推靠装置在电机及传动机构失效时的安全提供保证。

4.根据权利要求1所述的小直径套管井测井仪器推靠装置，其特征在于：推出收拢平衡机构包括推出平衡弹簧(14-1)、收拢平衡弹簧(14-2)、弹簧芯杆(14-3)、连杆机构动滑块(11-2)、剪切销(16)及推收平衡弹簧座(15)构成；园柱型连杆机构动滑块(11-2)在径向上被切成三个可独立滑动的分块，相互间有楔形榫卯相连成为一体；推出收拢平衡机构可调整各支臂(11-1)的支出及收拢程度，适应套管内径不均的情况及克服加工装配误差造成各连杆收拢不一致的问题。

5.根据权利要求1所述的小直径套管井测井仪器推靠装置，其特征在于：连接轴B(11-8)与连接轴A(11-9)在收拢状态和推靠装置中轴之间的垂直距离差为4-10mm，顶针座上平 面收拢状态下与推靠装置外壁垂直距离为3-8mm，为保证支臂(11-1)支出距离达到套管最大内径的同时保持较大推收力量，支臂(11-1)长度在70-130mm之间。

6.根据权利要求1所述的小直径套管井测井仪器推靠装置，其特征在于：支臂(11-1)的下面加工有走线槽(17)和扶正弹簧槽(18)，为顶针的电连接导线提供通道及固定扶正弹簧(13)用。

7.根据权利要求1所述的小直径套管井测井仪器推靠装置，其特征在于：支臂(11-1)安装在支臂架(11-5)上，两者用螺丝联接，可拆装，保证装配维修的可行。

8.根据权利要求1所述的小直径套管井测井仪器推靠装置，其特征在于：下密封腔(28)设在推拉杆(7)的最下端，使推拉杆(7)在静止和移动时都不受井内液体压力的影响。

9.根据权利要求1所述的小直径套管井测井仪器推靠装置，其特征在于：扶正弹簧(13)是抗弯矩弹簧，由2个轴固定及2个轴限位，安装在顶针座(11-7)下面，在支臂(11-1)支出或收拢时，由于扶正弹簧(13)及限位面(19-1)、(19-2)的作用，使顶针座(11-7)不倾倒。

10.根据权利要求1所述的小直径套管井测井仪器推靠装置，其特征在于：第二种滚轮式支臂副，由高硬度滚轮式顶片(24)、支撑臂(25)、中心轴(27)、转轴A(11-9)构成；滚轮式支臂副，可与顶针式支臂副方便互换；支撑臂(25)上有支撑臂绝缘层(26)。

11.根据权利要求1所述的小直径套管井测井仪器推靠装置，其特征在于：双动密封A(9-1)和双动密封B(9-2)都为二道动密封，二道动密封之间有动密封检查孔A(23-1)及动密封检查孔B(23-2)。

12.根据权利要求1所述的小直径套管井测井仪器推靠装置，其特征在于：位移测量电位器(5)缠绕安装在丝母护套(6)上，位移测量电位器(5)的动片安装在动力系统壳体(2)上。

13.根据权利要求1所述的小直径套管井测井仪器推靠装置，其特征在于：融断棒(8)的材料是高强度塑料，其内部有电发热器，在通过大电流时可融断。

14.根据权利要求1所述的小直径套管井测井仪器推靠装置，其特征在于：定滑块(11-3)固定在推靠装置外壳(20)上，动滑块(11-2)可在推靠装置外壳(20)内移动。 

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