一种地面涡状的管状物导引机构的制作方法

本发明属于钻探与钻井工程技术领域，特别涉及一种适用于地质钻探、能源钻井的储缆送钻系统的地面涡状的管状物导引机构。

背景技术：

双钻头自平衡钻具系统所用的铠装缆管主要具有四个功能：一是建立起钻井液循环通道；二是为井下双钻头自平衡钻具系统传输能量；三是承担钻具系统自重及其与孔壁的摩擦阻力之合力，使其能顺利起下钻；四是能够实时有线传输由钻具系统采集到的数据至地面系统和由地面发出的控制信号至钻具系统的执行元件。目前所用的起升下放设备以绞车为主，通过绞车回转将各种管线缠绕在滚筒上实现起升下放物体的目的。双钻头自平衡钻具系统用缆管是将电源线、钻井液循环通道和数据信号控制线等集成在一起的集成管线，用现有绞车提升钻具，就缆管而言会出现如下几个难题：缆管极易在滚筒上被挤偏；绞车上旋转滚筒的缆管固定端与地面静止部分动静密封和动静状态下的电液隔离技术难以克服，且机构将十分复杂。

目前国内大多以传统钻具系统为依托，在结构、材料和工艺方面尽可能提高钻进效率，节省钻进成本，已取得了相关的理论成果和推广应用效果。但是，关于双钻头自平衡钻具方面的研究很少，对井下扭矩自平衡有缆钻具系统配套的缆管地面排布存储系统方面的研究仍属空白，为此，吉林大学提出了“一种井下扭矩自平衡有缆钻具系统”，详见专利号201710082518，并提出了对井下扭矩自平衡有缆钻具系统配套的缆管地面排布存储系统，专利名称为“一种自平衡钻具系统用缆管地面仿生存储系统”，详见专利号201811147745.5。双钻头自平衡钻具系统及其地面配套系统的理论和方法具有原创性，研究和应用前景广阔，将具有十分深远的意义。其中地面涡状的管状物导引机构是缆管地面仿生存储系统中必备部分。

技术实现要素：

本发明的目的是为井下扭矩自平衡有缆钻具系统的铠装缆管配套一种地面涡状的管状物导引机构，用于解决双钻头自平衡钻具系统所使用缆管在地面的起钻入槽和下钻或钻进出槽问题。

本发明为实现上述目的采用的技术方案是：

一种地面涡状的管状物导引机构，其特征在于，该导引机构包括：限位螺母、缆管导正盖板、缆管导正立杆、第一缆管导向轮、第二缆管导向轮、缆管导正支撑、导正浮动弹簧、第一缆管导正轮、第二缆管导正轮、横向导杆、导缆机构壳体、缆管导出轮及缆管导入轮，

所述缆管导正盖板设置在缆管导正立杆上部，且通过限位螺母固定在缆管导正立杆上，缆管导正盖板包括缆管导正盖板本体，缆管导正盖板本体的中部具有缆管通过区；所述缆管通过区与储缆平台中心位置正对；

所述第一缆管导向轮、第二缆管导向轮、第一缆管导正轮、第二缆管导正轮、缆管导出轮及缆管导入轮上均设置有防碰台阶、轴孔及缆管扣合槽，其中缆管扣合槽为弧形凹槽，其弧形与缆管形状匹配；

所述缆管导正支撑，其包括缆管导正支撑本体，缆管导正支撑本体上设置有导向轮轴孔、缆管导正立杆孔、导正浮动弹簧座及导向轮槽，其中导向轮轴孔的数量为两个，一个导向轮轴孔与第一缆管导向轮上的轴孔对应并通过轴和轴承配合与第一缆管导向轮相连，另一个导向轮轴孔与第二缆管导向轮上的轴孔对应并通过轴和轴承配合与第二缆管导向轮相连；缆管导正立杆孔的数量为四个，四个缆管导正立杆孔分别与四个缆管导正立杆一一对应滑动配合连接；导正浮动弹簧座与导正浮动弹簧上端面接触配合；导向轮槽用于容置第一缆管导向轮和第二缆管导向轮；

所述导正浮动弹簧的下端面固定在导缆机构壳体上；

所述导缆机构壳体，其包括导缆机构壳体主体，导缆机构壳体主体上设置有导正轮轴孔、横向导杆轴孔、导正轮安装空区、缆管导入轮导出轮安装空区、导出轮轴孔及导入轮轴孔，其中导正轮轴孔的数量为两个，一个导正轮轴孔与第一缆管导正轮上的轴孔对应并通过轴和轴承配合与第一缆管导正轮相连，另一个导正轮轴孔与第二缆管导正轮上的轴孔对应并通过轴和轴承配合与第二缆管导正轮相连；横向导杆轴孔供横向导杆穿过并与横向导杆滑动配合连接；导正轮安装空区用于容置第一缆管导正轮和第二缆管导正轮；缆管导入轮导出轮安装空区用于容置缆管导出轮及缆管导入轮；导出轮轴孔与缆管导出轮上的轴孔对应并通过轴和轴承配合与缆管导出轮相连；导入轮轴孔与缆管导入轮上的轴孔对应并通过轴和轴承配合与缆管导入轮相连。

优选地，所述防碰台阶的高度为1mm～10mm。

优选地，所述缆管扣合槽的弧形半径大于缆管的外径1mm～20mm。

优选地，所述导正浮动弹簧座的直径大于导正浮动弹簧的外径2mm～10mm。

其中，所述第一缆管导向轮、第二缆管导向轮及缆管导正支撑组成的缆管导向部分。

其中，所述第一缆管导正轮、第二缆管导正轮及导缆机构壳体组成的缆管引导部分。

进一步，所述缆管导向部分的两个导向轮的排布方向与缆管引导部分两个导正轮的排布方向成垂直状态。

通过上述设计方案，本发明可以带来如下有益效果：本发明提供的一种地面涡状的管状物导引机构，为扭矩自平衡有缆钻具系统钻进时，缆管在地面存储系统中顺利入槽和出槽提供顺畅的引导，解决了缆管提升与下放存在的技术瓶颈，进一步完善了井下扭矩自平衡钻具系统地面存储系统。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明示意性实施例及其说明用于理解本发明，并不构成本发明的不当限定，在附图中：

图1是本发明实施例中地面涡状的管状物导引机构的总装配体示意图。

图2是本发明实施例中地面涡状的管状物导引机构的总装配体侧视图。

图3是本发明实施例中地面涡状的管状物导引机构的缆管导正盖板结构示意图。

图4是本发明实施例中地面涡状的管状物导引机构的第一缆管导向轮结构平面示意图。

图5是图4中沿a-a线示意图。

图6是本发明实施例中地面涡状的管状物导引机构的第二缆管导向轮结构平面示意图。

图7是图6中沿a-a线示意图。

图8是本发明实施例中地面涡状的管状物导引机构的第一缆管导正轮结构平面示意图。

图9是图8中沿a-a线示意图。

图10是本发明实施例中地面涡状的管状物导引机构的第二缆管导正轮结构平面示意图。

图11是图10中沿a-a线示意图。

图12是本发明实施例中地面涡状的管状物导引机构的缆管导出轮结构平面示意图。

图13是图12中沿a-a线示意图。

图14是本发明实施例中地面涡状的管状物导引机构的缆管导入轮结构平面示意图。

图15是图14中沿a-a线示意图。

图16是本发明实施例中地面涡状的管状物导引机构的缆管导正支撑结构平面示意图。

图17是图16中沿a-a线示意图。

图18是图16中沿b-b线示意图。

图19是图16中沿c-c线示意图。

图20是本发明实施例中地面涡状的管状物导引机构的导缆机构壳体结构平面示意图。

图21是图20中沿a-a线示意图。

图中各标记如下：1-限位螺母、2-缆管导正盖板、3-缆管导正立杆、4-第一缆管导向轮、5-第二缆管导向轮、6-缆管导正支撑、7-导正浮动弹簧、8-第一缆管导正轮、9-第二缆管导正轮、10-缆管、11-横向导杆、12-导缆机构壳体、13-缆管导出轮、14-缆管导入轮、201-缆管通过区、202-缆管导正盖板本体、401-防碰台阶、402-轴孔、403-缆管扣合槽、601-缆管导正支撑本体、602-导向轮轴孔、603-缆管导正立杆孔、604-导正浮动弹簧座、605-导向轮槽、1201-导正轮轴孔、1202-导缆机构壳体主体、1203-横向导杆轴孔、1204-导正轮安装空区、1205-缆管导入轮导出轮安装空区、1206-导出轮轴孔、1207-导入轮轴孔。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解。下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，限定有“第一”及“第二”的特征并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。

如图1至图21所示，一种地面涡状的管状物导引机构，该导引机构包括限位螺母1、缆管导正盖板2、缆管导正立杆3、第一缆管导向轮4、第二缆管导向轮5、缆管导正支撑6、导正浮动弹簧7、第一缆管导正轮8、第二缆管导正轮9、横向导杆11、导缆机构壳体12、缆管导出轮13及缆管导入轮14，

所述缆管导正盖板2设置在缆管导正立杆3上部，且通过限位螺母1固定在缆管导正立杆3上，缆管导正盖板本体202的作用是保证缆管导正盖板2的强度和受力无变形，缆管导正盖板本体202包括缆管导正盖板本体202，缆管导正盖板本体202的中部具有缆管通过区201；所述缆管通过区201与储缆平台中心位置正对，缆管通过区201用于保证缆管10向上无障碍通过缆管导正盖板2。

所述第一缆管导向轮4、第二缆管导向轮5、第一缆管导正轮8、第二缆管导正轮9、缆管导出轮13及缆管导入轮14上均设置有防碰台阶401、轴孔402、及缆管扣合槽403，其中防碰台阶401的高度为1mm～10mm，起到两个缆管导向轮在缆管10上下活动或受力回转时与各轮的支撑少发生大面积碰撞产生相互非正常损坏，各轮的轴孔402与其对应的轴之间通过对应规格型号的轴承相连，缆管扣合槽403为弧形凹槽，弧形与缆管10形状匹配，弧形半径大于缆管外径1mm～20mm，如此可使缆管10在侧向压力作用下有一定的变形余量，防止缆管10与弧形凹槽间过度接触磨损，更好的保护缆管10的完好性。

所述缆管导正支撑6，其包括缆管导正支撑本体601，缆管导正支撑本体601的作用是保证其自身强度和受力无变形，缆管导正支撑本体601上设置有导向轮轴孔602、缆管导正立杆孔603、导正浮动弹簧座604及导向轮槽605，其中导向轮轴孔602数量为两个，一个导向轮轴孔602与第一缆管导向轮4上的轴孔402对应并通过轴和轴承配合与第一缆管导向轮4相连，另一个导向轮轴孔602与第二缆管导向轮5上的轴孔402对应并通过轴和轴承配合与第二缆管导向轮5相连，缆管导正立杆孔603的数量为四个，四个缆管导正立杆孔603分别与四个缆管导正立杆3一一对应滑动配合连接，导正浮动弹簧座604与导正浮动弹簧7上端面接触配合，导正浮动弹簧座604直径大于导正浮动弹簧7的外径2mm～10mm，以保证导正浮动弹簧7在压缩到极限状态下与导正浮动弹簧座604不发生侧面接触摩擦磨损，导向轮槽605用于为第一缆管导向轮4和第二缆管导向轮5提供活动和安装空间，缆管10上下活动时缆管导正支撑6受力并在导正浮动弹簧7的弹力作用下能随缆管导正立杆3上下浮动。

所述导缆机构壳体12，其包括导缆机构壳体主体1202，导缆机构壳体主体1202的作用是保证其自身强度和受力无变形，导缆机构壳体主体1202上设置有导正轮轴孔1201、横向导杆轴孔1203、导正轮安装空区1204、缆管导入轮导出轮安装空区1205、导出轮轴孔1206及导入轮轴孔1207，导正轮轴孔1201的数量为两个，一个导正轮轴孔1201与第一缆管导正轮8上的轴孔402对应并通过轴和轴承配合与第一缆管导正轮8相连，另一个导正轮轴孔1201与第二缆管导正轮9上的轴孔402对应并通过轴和轴承配合与第二缆管导正轮9相连，横向导杆轴孔1203供横向导杆11穿过并与横向导杆11滑动配合连接，缆管10出槽和入槽时，布设在储缆平台上的涡状槽距离储缆平台中心距离变化促使缆管10沿着横向导杆11滑动，导正轮安装空区1204的作用是为第一缆管导正轮8和第二缆管导正轮9提供活动和安装空间，缆管导入轮导出轮安装空区1205的作用是为缆管导出轮13及缆管导入轮14提供活动和安装空间，导出轮轴孔1206与缆管导出轮13上的轴孔402对应并通过轴和轴承配合与缆管导出轮13相连，导入轮轴孔1207与缆管导入轮14上的轴孔402对应并通过轴和轴承配合与缆管导入轮14相连。

其中，第一缆管导向轮4、第二缆管导向轮5及缆管导正支撑6组成的缆管导向部分两个导向轮的排布方向与第一缆管导正轮8、第二缆管导正轮9及导缆机构壳体12组成的缆管引导部分两个导正轮的排布方向成垂直状态，其目的是确保缆管10在受拉力作用时能够通畅以免受导轮的非匹配磨损。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。