一種井下電磁調(diào)節(jié)減震式彈性扶正裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種石油勘探開發(fā)中水平井井下牽引裝置或測井儀器用扶正裝置，具體涉及一種井下電磁調(diào)節(jié)減震式彈性扶正裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著水平井、大位移井、多底井等鉆井技術(shù)在石油勘探開發(fā)過程中扮演著越來越重要的角色。在石油測井過程中，目前大部分采用鉆桿輸送井下測井儀器的方式，給水平井測井帶來很多不便，且隨著井眼條件越來越復(fù)雜、井斜角的增大、水平段長度的增長，井下儀器在下入過程中的居中度變得越來越難保證。
[0003]在牽引裝置和測井儀器下入井內(nèi)時(shí)一般采用扶正器來提高牽引裝置和測井儀器在井下的穩(wěn)定性，減少對(duì)套管的磨損以及對(duì)裝置或儀器自身的損壞，避免牽引裝置或測井儀器在井下作業(yè)出現(xiàn)卡阻現(xiàn)象，提高測井效率，縮短測井周期。目前，絕大多數(shù)的扶正裝置或扶正器都是采用單一的依靠螺旋減震彈簧的剛性變形收縮來滿足井徑變化以及其他井下復(fù)雜情況，同時(shí)，通常扶正器或扶正裝置為了保證在井下作業(yè)時(shí)，其滾輪持續(xù)壓緊井壁保證扶正效果，所以在扶正裝置在井內(nèi)螺旋減震彈簧需要具備一定的預(yù)壓縮量，即彈簧在井下長期處于某一壓縮狀態(tài)。然而，當(dāng)井下井眼發(fā)生連續(xù)的變徑時(shí)，彈簧的持續(xù)剛性伸縮難以滿足隨載荷大小變化下的疲勞強(qiáng)度和穩(wěn)定性，使用壽命也會(huì)在很大程度上收到限制。因此，研制具有結(jié)構(gòu)簡單，操作方便的基本前提下，能夠根據(jù)井下振動(dòng)和彈性沖擊力的大小和頻率進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)節(jié)并克服或適應(yīng)井眼復(fù)雜條件的扶正裝置是井下牽引裝置或測井儀器高效、穩(wěn)定作業(yè)的保障。
[0004]基于以上分析，本實(shí)用新型專利設(shè)計(jì)了一種井下電磁調(diào)節(jié)減震式彈性扶正裝置，旨在通過電磁控制系統(tǒng)和螺旋減震彈簧的彈性伸縮共同作用以適應(yīng)井下管徑的變化，其中電磁控制系統(tǒng)可以根據(jù)減震彈簧的振動(dòng)和彈性沖擊力的大小進(jìn)行連續(xù)的自適應(yīng)調(diào)節(jié)，避免扶正裝置完全依靠螺旋減震彈簧的剛性伸縮來實(shí)現(xiàn)減震，從而提高扶正裝置的使用壽命和穩(wěn)定性，保證扶正效果。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的在于為石油與天然氣鉆井工程領(lǐng)域提供一種井下電磁調(diào)節(jié)減震式彈性扶正裝置。該扶正裝置采用四組夾角為90°的扶正臂單元實(shí)現(xiàn)扶正作用；并通過電磁控制系統(tǒng)和螺旋減震彈簧的彈性伸縮共同作用以適應(yīng)井下管徑的變化，其中電磁控制系統(tǒng)可以根據(jù)減震彈簧的振動(dòng)和彈性沖擊力的大小進(jìn)行連續(xù)的自適應(yīng)調(diào)節(jié)，避免扶正裝置完全依靠螺旋減震彈簧的剛性伸縮來實(shí)現(xiàn)減震，從而提高扶正裝置的使用壽命和穩(wěn)定性，保證扶正效果；避免扶正裝置的疲勞破壞等影響測井儀器在井下的正常作業(yè)。
[0006]為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用如下的技術(shù)方案:
[0007]一種井下電磁調(diào)節(jié)減震式彈性扶正裝置主要由支撐連接機(jī)構(gòu)、電磁控制系統(tǒng)、減震彈性扶正機(jī)構(gòu)組成；支撐連接機(jī)構(gòu)用以支撐該扶正裝置的整體結(jié)構(gòu)，并在井下與相匹配的儀器或裝置連接，電磁控制系統(tǒng)和減震彈性扶正機(jī)構(gòu)共同作用以適應(yīng)井下管徑的變化，并且可以根據(jù)螺旋減震彈簧的振動(dòng)和彈性沖擊力的大小進(jìn)行連續(xù)的自適應(yīng)調(diào)節(jié)，避免扶正裝置完全依靠螺旋減震彈簧的剛性伸縮來實(shí)現(xiàn)減震。
[0008]支撐連接機(jī)構(gòu)包括連接頭、保護(hù)外筒、連接中軸以及引導(dǎo)接頭；連接頭的上部有外螺紋、內(nèi)孔及走線斜孔，下部軸向有帶內(nèi)螺紋的深長孔、環(huán)形槽，且臺(tái)階處有外螺紋與保護(hù)外筒的內(nèi)螺紋連接，徑向上有方形空腔，其底部通過走線孔與連接頭上部的內(nèi)孔連通；保護(hù)外筒呈圓筒狀，一端有內(nèi)螺紋，另一端有O型密封圈安裝槽以及傳感器安裝孔，內(nèi)側(cè)有傳感器傳輸電線安裝槽；連接中軸為兩端有定位軸肩的細(xì)長圓軸，兩端外螺紋分別與連接頭和引導(dǎo)接頭連接，起連接支撐作用，下端軸肩的一側(cè)有兩組呈90°均布的定位螺紋孔，用以將下支撐滑套鎖定在連接中軸上，相鄰的兩組定位螺紋孔可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制上扶正臂、下扶正臂的張開角，從而適應(yīng)于不同井徑的使用。
[0009]電磁控制系統(tǒng)包括總線連接器、集成總線、電子控制器、電動(dòng)機(jī)定位環(huán)、線性電動(dòng)機(jī)、傳感器、傳感器傳輸電線；電子控制器和線性電動(dòng)機(jī)是電磁控制系統(tǒng)的核心，電子控制器安裝在連接頭徑向的方形空腔內(nèi)，通過斜孔中的集成總線與安裝在上部內(nèi)孔中的總線連接器連通，同時(shí)連通線性電動(dòng)機(jī)；線性電動(dòng)機(jī)實(shí)際上是由定子線圈以及運(yùn)動(dòng)磁鐵組成的直線電動(dòng)機(jī)，安裝在支撐連接機(jī)構(gòu)上的線性電動(dòng)，其定子線圈固定在連接頭上，線圈中的電流強(qiáng)度直接由電子控制器控制；傳感器用來檢測上支撐滑套的加速度和行程，并通過傳感器傳輸電線傳輸給電子控制器，電子控制器根據(jù)傳感器所檢測上支撐滑套的實(shí)際加速度和行程，發(fā)出指令精確控制輸入線性電動(dòng)機(jī)定子線圈的電流強(qiáng)度，從而控制線性電動(dòng)機(jī)的反方向運(yùn)動(dòng)阻尼力和減震力；緩和上支撐滑套和螺旋減震彈簧的沖擊和扶正裝置的振動(dòng)。
[0010]減震彈性扶正機(jī)構(gòu)包括螺旋減震彈簧、滑環(huán)、滑環(huán)緊定螺釘、O形密封圈、滾針滑套、上支撐滑套、滑套連接銷釘、上扶正臂、滾輪、滾輪活動(dòng)銷、下扶正臂、下支撐套、滑套定位環(huán)以及定位環(huán)緊定螺釘；螺旋減震彈簧采用圓柱螺旋彈簧，兩端分別與連接頭和滑環(huán)連接，是減震彈性扶正機(jī)構(gòu)的關(guān)鍵元件，滑環(huán)上部有凹槽，用以安裝減震螺旋彈簧以及連接線性電動(dòng)機(jī)，下端通過六個(gè)均布的滑環(huán)緊定螺釘與上支撐滑套連接，是傳遞阻尼力和減震力的主要元件；上支撐滑套為圓環(huán)筒，上部與滑環(huán)、保護(hù)外筒配合，內(nèi)孔與滾針滑套的外圈配合，下部均布四個(gè)夾角為90°的開口槽，分別通過滑套連接銷釘與上扶正臂的一端連接，上支撐滑套可以沿軸向滑動(dòng)；上扶正臂兩端通過活動(dòng)銷分別與上支撐滑套、下扶正臂連接，上扶正臂的上部裝有滾輪，滾輪通過滾輪活動(dòng)銷固定在上扶正臂上，在井下直接與井壁接觸，并沿井壁滾動(dòng)；下支撐套與上支撐滑套結(jié)構(gòu)相似，上部均布四個(gè)夾角為90°的開口槽，分別通過連接銷釘與下支撐臂的一端連接，內(nèi)孔與連接中軸配合，下端臺(tái)階上均布四個(gè)圓形通孔，通過滑套定位環(huán)和定位環(huán)緊定螺釘將其鎖定；下扶正臂的上部也裝有可沿井壁滾動(dòng)的滾輪。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有如下優(yōu)點(diǎn):
[0012]1.該扶正裝置通過電磁控制系統(tǒng)和螺旋減震彈簧的彈性伸縮共同作用以適應(yīng)井下管徑的變化，電磁控制系統(tǒng)是阻尼力連續(xù)可調(diào)的自適應(yīng)系統(tǒng)，能避免扶正裝置完全依靠螺旋減震彈簧的剛性伸縮來實(shí)現(xiàn)減震，從而提高扶正裝置的使用壽命和穩(wěn)定性，保證扶正效果。
[0013]2.采用傳感器用來檢測上支撐滑套的加速度和行程，并通過傳感器傳輸電線傳輸給電子控制器，電子控制器根據(jù)傳感器所檢測上支撐滑套的實(shí)際加速度和行程，發(fā)出指令精確控制輸入線性電動(dòng)機(jī)定子線圈的電流強(qiáng)度，從而控制線性電動(dòng)機(jī)的反方向運(yùn)動(dòng)阻尼力和減震力；緩和上支撐滑套和螺旋減震彈簧的沖擊和扶正裝置的振動(dòng)；因此，扶正裝置能夠根據(jù)彈性沖擊力的大小和頻率進(jìn)行持續(xù)的自適應(yīng)調(diào)節(jié)和控制。
[0014]3.可以根據(jù)實(shí)際井徑的需要，將下支撐套鎖定在連接中軸的其中一組定位螺紋孔上，滿足不同井徑條件下的使用要求。
【附圖說明】
[0015]圖1為井下電磁調(diào)節(jié)減震式彈性扶正裝置剖視的主視示意圖；
[0016]圖2為井下電磁調(diào)節(jié)減震式彈性扶正裝置的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖3為井下電磁調(diào)節(jié)減震式彈性扶正裝置圖2中的I局部放大圖；
[0018]圖4為井下電磁調(diào)節(jié)減震式彈性扶正裝置沿圖2中A-A的剖視示意圖；
[0019]圖5為井下電磁調(diào)節(jié)減震式彈性扶正裝置沿圖2中B-B的剖視示意圖；
[0020]圖6為井下電磁調(diào)節(jié)減震式彈性扶正裝置的主視示意圖；
[0021]圖7為井下電磁調(diào)節(jié)減震式彈性扶正裝置處于自由收縮裝壇下的示意圖；
[0022]圖8為井下電磁調(diào)節(jié)減震式彈性扶正裝置的俯視示意圖；
[0023]圖中:11連接頭，12保護(hù)外筒，13連接中軸，14引導(dǎo)接頭，21總線接頭，22集成總線，23電子控制器，24電動(dòng)機(jī)定位環(huán)，25線性電動(dòng)機(jī)，26傳感器，27傳感器傳輸電線，31螺旋減震彈簧，32滑環(huán)，33滑環(huán)緊定螺釘，34 O形密封圈，35滾針滑套，36上支撐滑套，37滑套連接銷釘，38上扶正臂，39滾輪，310滾輪活動(dòng)銷，311下扶正臂，312下支撐套，313滑套定位環(huán)，314定位環(huán)緊定螺釘。
【具體實(shí)施方式】
[0024]以下結(jié)合附圖，說明本實(shí)用新型提出的【具體實(shí)施方式】、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細(xì)說明如下:
[0025]一種井下電磁調(diào)節(jié)減震式彈性扶正裝置主要由支撐連接機(jī)構(gòu)、電磁控制系統(tǒng)、減震彈性扶正機(jī)構(gòu)組成；支撐連接機(jī)構(gòu)用以支撐該扶正裝置的整體結(jié)構(gòu)，并在井下與相匹配的儀器或裝置連接，電磁控制系統(tǒng)