一种级联装置及井下测量仪器的制作方法

本发明涉及地震观测仪器技术领域，特别是指一种级联装置及井下测量仪器。

背景技术：

由于地震的发生和孕育是一个比较复杂的地下动力变化的过程，单一观测手段很难完整反映复杂的地下结构变化过程，因此深井观测往往是多观测手段进行同时观测，在一口观测井中布设井下测量仪器，该井下测量仪器包括密封筒体及其内部的多种测量器件，如地震计、应变传感器、倾斜仪、地磁仪等，测量器件的种类越多，密封筒体的长度越长，有些井下测量仪器的总长度会超过5米。

如图1a所示，井下测量仪器安装于观测井中时，由于仪器的长度直径比过大(仪器长度方向尺寸大于仪器直径方向尺寸20倍以上)，加之井内壁直径大于仪器筒外部直径，仪器产生整体倾斜，对于地震计等测量器件来说，无法满足方位等安装要求，影响测量结果的准确性；如图1b所示，由于深井打井过程中会产生一定的井斜误差，导致井壁出现弯曲，井下测量仪器过长，会在下井过程中卡住，无法成功下井安装。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种级联装置及井下测量仪器，能够保证仪器正常安装，保证测量结果的准确性。

基于上述目的，本发明提供了一种级联装置，包括：

第一连接盘，

调整支撑机构，

角度调节件，设有角度限位部；

第二连接盘，

所述第一连接盘通过所述调整支撑机构、角度调节件与所述第二连接盘相连接，所述调整支撑机构可在拉伸位置与支撑位置之间调整，所述第一连接盘与所述第二连接盘之间的相对位置可在所述角度限位部的限位角度范围之内调节。

可选的，所述调整支撑机构包括第一支撑臂，第二支撑臂，支撑盘，导向柱，所述第一连接盘通过所述第一支撑臂、第二支撑臂与所述支撑盘连接，所述导向柱的一端与所述第一连接盘固定连接，所述导向柱的另一端的配合限位部与所述支撑盘的限位部配合连接。

可选的，当所述支撑盘受到向下的力时，所述支撑盘沿所述导向柱向下移动，当所述限位部由第一位置移动到第二位置时，所述第一支撑臂与第二支撑臂由所述拉伸位置调整至所述支撑位置。

可选的，所述第一连接盘通过三组所述第一支撑臂、第二支撑臂与所述支撑盘连接，三组所述第一支撑臂、第二支撑臂间隔120度设置。

可选的，所述角度调节件的第一端设有第一角度限位部，所述第一端与所述支撑盘通过第一活动连接件相连接，所述角度调节件可相对于所述支撑盘在第一限位角度范围之内转动。

可选的，所述角度调节件的第二端设有第二角度限位部，所述第二端与所述第二连接盘通过第二活动连接件相连接，所述第二连接盘可相对于所述角度调节件在第二限位角度范围之内转动。

可选的，所述第一、第二限位角度小于等于10度。

可选的，所述角度调节件相对于所述支撑盘的转动轴，与所述第二连接盘相对于所述角度调节件的转动轴相互垂直。

本发明实施例还提供一种井下测量仪器，包括多个测量单元，相邻两测量单元通过所述级联装置相连接。

可选的，所述测量单元包括密封筒体及其内部的测量器件，所述第一连接盘与下部测量单元的密封筒体相连接，所述第二连接盘与上部测量单元的密封筒体相连接。

从上面所述可以看出，本发明的优点在于：

1、本实施例的级联装置，能够根据受力情况，在拉伸位置与支撑位置之间调整，能够在限位角度范围之内调节第一连接盘与第二连接盘之间的相对位置；

2、本实施例的井下测量仪器，包括多个测量单元，相邻两测量单元通过级联装置相连接，两两测量单元之间物理隔离，能够降低仪器整体风险，且可以实现快速安装于拆卸，安装和维护方便；

3、本实施例的井下测量仪器，相邻两测量单元通过级联装置相连接，下井安装过程中，各测量单元可通过级联装置与井壁刚性耦合，将测量单元扶正至与井壁同轴，能够满足测量单元的安装要求，保证测量单元的测量准确性；

4、本实施例的井下测量仪器，相邻两测量单元通过级联装置相连接，安装于弯曲井壁的观测井中时，两测量单元可在限位角度范围之内调节相对位置，保证井下测量仪器能够顺利下井，成功安装；

5、本实施例的井下测量仪器，测量单元之间可通过级联装置实现电气连接，能够根据观测目的灵活配置测量单元的测量器件，实用性强，灵活度高。

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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1a为竖直井壁与井下测量仪器的位置关系示意图；

图1b为弯曲井壁与井下测量仪器的位置关系示意图；

图2为本发明实施例的级联装置的立体结构示意图；

图3为本发明实施例的级联装置的部分结构示意图；

图4为本发明实施例的井下测量仪器的部分结构的剖面结构示意图，下井过程中，调整支撑机构处于拉伸位置；

图5为图4所示部分结构的立体结构示意图；

图6为本发明实施例的井下测量仪器的部分结构的剖面结构示意图，调整支撑机构位于支撑位置；

图7为图6所示部分结构的立体结构示意图；

图8a为本发明实施例的角度调节件的第一角度限位部的结构示意图；

图8b为图8a所示角度调节件的另一角度的结构示意图；

图9a为本发明实施例的角度调节件的第二角度限位部的结构示意图；

图9b为图9a所示角度调节件的另一角度的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。

图2为本发明实施例的级联装置的立体结构示意图，图3为本发明实施例的级联装置的部分结构示意图，图4-7为本发明实施例的井下测量仪器的部分结构的剖面结构及立体示意图。如图所示，本发明实施例提供的级联装置100，包括：

第一连接盘3，

调整支撑机构，

角度调节件10，设有角度限位部；

第二连接盘11，

第一连接盘3通过调整支撑机构、角度调节件10与第二连接盘11相连接，第一连接盘3与第二连接盘11之间由调整支撑机构支撑，调整支撑机构可在拉伸位置与支撑位置之间调整，第一连接盘3与第二连接盘11之间的相对位置在角度限位部的限位角度范围之内调节。

本发明实施例的级联装置可连接上部测量单元与下部测量单元，上部测量单元与下部测量单元通过级联装置连接，二者可以在角度限位部的限位角度范围之内调节相对位置，并由调整支撑机构支撑二者之间的相对位置。这样，可将一个密封筒体按照各测量单元拆分成多个测量单元，相邻两测量单元通过级联装置连接，相邻两测量单元可在限位角度范围之间调节相对位置，即使井壁1为弯曲井壁，也能够实现井下测量仪器的顺利下井，各测量单元可通过调整支撑机构与井壁刚性连接，能够将倾斜的测量单元的轴线扶正至与钻井的轴线平行，以满足测量单元的安装要求。

如图所示，所述调整支撑机构包括第一支撑臂5、第二支撑臂6、支撑盘9、导向柱7，第一连接盘3通过固定连接件与第一轴接部4相连接，支撑盘9通过固定连接件与第二轴接部8相连接，第一轴接部4通过第一支撑臂5、第二支撑臂6与第二轴接部8相连接。导向柱7的一端与第一连接盘3固定连接，导向柱7的另一端设有配合限位部，支撑盘9设有限位部，配合限位部与限位部配合连接，如图3、6所示，导向柱7的另一端侧壁上开有限位槽71，支撑盘9内壁对应限位槽71的位置设有限位部91，限位部91卡设于限位槽71内。

导向柱的另一端的配合限位部与所述支撑盘的限位部配合连接

支撑盘9未受上部压力作用时，限位部91位于限位槽71的顶部，第一支撑臂5与第二支撑臂6处于拉伸位置。支撑盘9受上部压力作用时，支撑盘9沿导向柱7向下移动，限位部91沿限位槽71从顶部向底部移动，下移过程中，第一支撑臂5与第二支撑臂6以二者的连接位置为轴相对转动，向外支撑；当限位部91移动至限位槽71的底部时，支撑盘9停止向下移动，第一支撑臂5与第二支撑臂6位于支撑位置。

本实施例中，第一连接盘3上连接三个第一轴接部4，支撑盘9上连接三个第二轴接部8，三个第一轴接部4通过三组相互连接的第一支撑臂5、第二支撑臂6与三个第二轴接部8相连接。可选的，三个第一轴接部4在第一连接盘3上间隔120度分布设置，三个第二轴接部8分别与三个第一轴接部4一一对应设置，三组第一支撑臂5、第二支撑臂6间隔120度设置，当三组第一支撑臂5、第二支撑臂6位于支撑位置时，能够实现测量单元与井壁的稳定、紧密贴合。

图8a、8b为本发明实施例的角度调节件的第一角度限位部的结构示意图。如图所示，角度调节件10的第一端设有第一角度限位部101，角度调节件10的第一端与支撑盘9通过第一活动连接件103相连接，结合图5所示，以第一活动连接件103的轴线为x轴，角度调节件10可相对于支撑盘9在第一限位角度范围之内转动。可选的，第一限位角度是小于等于10度。

图9a、9b为本发明实施例的角度调节件的第二角度限位部的结构示意图。如图所示，角度调节件10的第二端设有第二角度限位部102，角度调节件10的第二端与第二连接盘11通过第二活动连接件104相连接，结合图5所示，以第二活动连接件104的轴线为y轴，第二连接盘11可相对于角度调节件10在第二限位角度范围之内转动。可选的，第二限位角度是小于等于10度。

其中，x轴与y轴相互垂直，第一活动连接件103与第二活动连接件104可以选用销钉。

本发明实施例的另一个方面，还提供一种井下测量仪器，包括多个测量单元，相邻两测量单元通过所述级联装置100相连接。级联装置100的第一连接盘3与下部测量单元相连接，第二连接盘11通过连接法兰12与上部测量单元相连接。

测量单元包括密封筒体及其内部的测量器件。如图4-7所示，第一连接盘3与下部测量单元的密封筒体2相连接，第二连接盘11通过连接法兰12与上部测量单元的密封筒体13相连接。

测量器件可根据井下测量仪器的测量功能需求具体配置，测量器件例如包括地震计、应变传感器、倾斜仪、地磁仪等，还可包括数据采集模块、授时模块等功能模块。相邻两测量单元通过级联装置100机械连接，对于需要电路连接的两测量单元，可通过级联装置100的中心孔110穿设电路连接线，例如，地震计、应变传感器、倾斜仪、地磁仪采集的数据分别经相应的数据线与数据采集模块相连接，以将各自测量的数据传输至数据采集模块，授时模块与地震计经信号线连接，以将授时信号传输至地震计。

于具体实施例中，密封容置测量单元的密封筒体，呈圆柱形，筒体外径为118毫米，长度为600-1500毫米，筒体的材质为无磁不锈钢316#，耐压12mpa。

本实施例的井下测量仪器，采用分段式设计，将各个测量器件分别封装于密封筒体内，密封筒体及其内部的测量器件作为一个测量单元，相邻两测量单元通过级联装置100相串接(既可实现机械连接，也可实现电气连接)，两两测量单元之间物理隔离，能够降低仪器整体风险，且可以实现快速安装于拆卸，安装和维护方便。

本实施例的分段式的井下测量仪器，下井安装过程中，各调整支撑机构受压力作用，向井壁方向撑开，直至第一支撑臂5与第二支撑臂6与井壁牢固接触，使得与级联装置100连接的下部测量单元的密封筒体的轴线与井壁同轴，达到将测量单元扶正的功能，保证测量单元与井壁刚性耦合，能够满足测量单元的方位及力学耦合等安装要求，保证测量单元的测量准确性。

本实施例的分段式的井下测量仪器，安装于弯曲井壁的观测井中时，由于相邻两测量单元通过级联装置100相连接，两测量单元可在限位角度范围之内调节相对位置，使得分段式的井下测量仪器能够顺利下井，成功安装。

上述实施例的装置用于实现前述实施例中相应的方法，并且具有相应的方法实施例的有益效果，在此不再赘述。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。

另外，为简化说明和讨论，并且为了不会使本发明难以理解，在所提供的附图中可以示出或可以不示出与集成电路(ic)芯片和其它部件的公知的电源/接地连接。此外，可以以框图的形式示出装置，以便避免使本发明难以理解，并且这也考虑了以下事实，即关于这些框图装置的实施方式的细节是高度取决于将要实施本发明的平台的(即，这些细节应当完全处于本领域技术人员的理解范围内)。在阐述了具体细节(例如，电路)以描述本发明的示例性实施例的情况下，对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本发明。因此，这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。

尽管已经结合了本发明的具体实施例对本发明进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。例如，其它存储器架构(例如，动态ram(dram))可以使用所讨论的实施例。

本发明的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。