一種旋轉式井壁取芯器的鑽頭旋轉和推芯裝置的製作方法

2023-12-09 19:36:12

本發明涉及石油井開採領域，具體是一種旋轉式井壁取芯器的鑽頭旋轉和推芯裝置。

背景技術：

旋轉式井壁取芯器是一種在石油井下通過旋轉空心鑽頭獲得巖心的設備，驅動鑽頭旋轉是設備最關鍵的技術環節，旋轉式井壁取芯器一次下井取出很多顆巖心，所以，每次取到的巖心都要從空心鑽頭推出去，保存在儀器的儲芯筒中，把巖心從鑽頭裡推出的結構稱推芯裝置，所以，推芯裝置也是設備的重要組成部分。

目前公知的用來驅動取芯鑽頭旋轉的方式有液壓馬達式、齒輪傳動式、鏈輪傳動式、實心軟軸傳動式和電機直接驅動式，每種方式各有利弊。其中，結構最簡單的屬電機直接驅動式，不需要傳動鏈，電機直接驅動鑽頭旋轉，但其致命缺點是受空間限制，電機體積小，功率小，動力不足，取芯成功率低。其餘方式，如液壓馬達式，是將電機機械能先轉換成液壓能，再將液壓能轉換成機械能，需要液壓油管道、泵、閥、馬達等複雜零部件；齒輪傳動式不是簡單的齒輪傳動結構，採用多個直齒輪和錐齒輪多級傳遞後最終驅動鑽頭旋轉；鏈輪傳動式也是多級齒輪傳動加上鏈輪傳動；實心軟軸傳動式是軟軸驅動錐齒輪、著齒輪驅動鑽頭傳動；如果把齒輪、鏈輪暴露在泥漿中，引起攪動泥漿功率損失，如果密封起來，需要做旋轉動密封，結構複雜，故障率高，難維修。這都為人們的使用帶來了不便。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種旋轉式井壁取芯器的鑽頭旋轉和推芯裝置，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種旋轉式井壁取芯器的鑽頭旋轉和推芯裝置，包括電機、齒輪裝置、空心軟軸、鑽頭裝置和推芯裝置相連，所述推芯裝置包括推芯缸和推芯活塞杆，電機與齒輪裝置相連，齒輪裝置上安裝有空心軸並且空心軸延伸出齒輪裝置之外，推芯活塞杆的一端安裝在推芯缸內，推芯活塞杆的另一端懸浮在空心軸內，空心軟軸的一端與鑽頭裝置相連，空心軟軸的另一端與聯軸器固定，聯軸器滑動套裝在空心軸外部並且空心軟軸相對於空心軸進行軸向滑動。

作為本發明進一步的方案：聯軸器和空心軸之間設置有防轉機構。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：本裝置設計合理，結構簡單，採用空心軟軸直至與鑽頭裝置相連，不再通過其他傳動方式傳遞動力，傳動環節少，傳動效率高，動力強，方便維修並且工作故障少，使用效果好。

附圖說明

圖1為旋轉式井壁取芯器的鑽頭旋轉和推芯裝置取巖芯時的結構示意圖。

圖2為旋轉式井壁取芯器的鑽頭旋轉和推芯裝置推出巖芯時的結構示意圖。

其中：1-電機，2-推芯缸，3-推芯活塞杆，4-齒輪裝置，5-空心軸，6-聯軸器，7-空心軟軸，8-鑽頭裝置。

具體實施方式

下面結合具體實施方式對本專利的技術方案作進一步詳細地說明。

請參閱圖1-2，一種旋轉式井壁取芯器的鑽頭旋轉和推芯裝置，包括電機1、齒輪裝置4、空心軟軸7、鑽頭裝置8和推芯裝置，所述推芯裝置包括推芯缸2和推芯活塞杆3，電機1與齒輪裝置4相連，齒輪裝置4上安裝有空心軸5並且空心軸5延伸出齒輪裝置4之外，推芯活塞杆3的一端安裝在推芯缸2內，推芯活塞杆3的另一端懸浮在空心軸5內，空心軟軸7的一端與鑽頭裝置8相連，空心軟軸7的另一端與聯軸器6固定，聯軸器6滑動套裝在空心軸5外部並且空心軟軸7相對於空心軸5進行軸向滑動。聯軸器6和空心軸5之間設置有防轉機構。

所述旋轉式井壁取芯器的鑽頭旋轉和推芯裝置的工作流程，具體步驟如下：

步驟一，鑽取巖芯時，推芯缸帶動推芯活塞杆收回到推芯缸內，電機帶動齒輪裝置轉動，齒輪裝置帶動空心軸旋轉，由於聯軸器滑動套裝在空心軸上並且聯軸器和空心軸之間設置有防轉機構，空心軸的旋轉傳遞給空心軟軸，進一步傳遞給鑽頭裝置上的鑽頭，鑽取巖芯，聯軸器可以在空心軸上移動，使得鑽頭進出地層過程中空心軟軸不被拉伸和壓縮；

步驟二，推出巖芯時，鑽頭帶著巖芯從地層退出並且翻轉，推芯活塞杆伸出並且穿過空心軸、空心軟軸和鑽頭裝置，推芯活塞杆將取到的巖芯推出鑽頭，保存在儀器中，準備再取下一顆巖芯時，推芯活塞杆縮回到推芯缸中，不影響空心軟軸和鑽頭裝置的曲線運動。

本發明的工作原理是：空心軸可以是空心電機軸或者常規取芯電機通過機械傳動方式傳遞給另一空心軸，二者都在本專利保護範圍；聯軸器和空心軸之間設置有防轉機構，聯軸器和空心軸不是固定連接，聯軸器可以在空心軸上滑動，使得空心軟軸不被拉伸和壓縮；推芯活塞杆在空心軟軸的內孔中伸出或縮回，推芯活塞杆伸出可以把鑽頭中的巖芯推到裝置的儲芯筒中。

本裝置中採用了電機、齒輪裝置和空心軸的結構帶動空心軟軸，如果電機本身採用空心結構，則該裝置無需齒輪裝置和空心軸，推芯活塞杆的另一端懸浮在電機的空心結構處即可，這種方式也可以實現。

對於本領域技術人員而言，顯然本發明不限於上述示範性實施例的細節，而且在不背離本發明的精神或基本特徵的情況下，能夠以其他的具體形式實現本發明。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示範性的，而且是非限制性的，本發明的範圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和範圍內的所有變化囊括在本發明內。不應將權利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權利要求。

此外，應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但並非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。