一种测井用多向冲击解卡方法及其动力井径仪器与流程

1.本发明涉及测井领域，特别是一种测井用多向冲击解卡方法及其动力井径仪器。


背景技术：

2.在测井作业中，仪器能否顺利下到设计测量井段是完成测井作业的前提，在遇到井斜较大时，测井仪器几乎躺在井壁上运行，仪器与井壁之间摩擦力较大，容易卡滞，从而影响测井作业的进度，造成了时间的损失，且测井仪器在井内处于偏心状态，无法满足居中测量的要求，一定程度影响了工作效率。


技术实现要素：

3.发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种测井用多向冲击解卡方法及其动力井径仪器，可有效减少因偏心卡滞导致的作业时间损失，提高工作效率。
4.技术方案：为实现上述目的，本发明的一种测井用多向冲击解卡方法及其动力井径仪器，采用动力井径仪器进行测井，具体包括以下步骤：
5.步骤ⅰ，进行第一次冲击：首先由电机通过丝杆传动，带动缓冲系统正转轴向移动，同时由挂齿解锁系统带动蓄能机构持续蓄能，所述缓冲系统移动一端距离后，所述挂齿解锁系统解锁，所述蓄能机构瞬间释放，带动冲击臂对井壁进行第一次冲击；
6.步骤ⅱ，进行第二次冲击：首先由电机通过丝杆传动，带动缓冲系统、挂齿解锁系统以及转位机构反转轴向移动，进行挂齿，挂齿后，再正转蓄能，并通过复位系统收回第一次冲击的冲击臂，蓄能到一定距离后，通过转位机构使撞击块顺时针转位，对准下一组冲击臂，转位完成后，重复步骤ⅰ，完成第二次冲击；
7.步骤ⅲ，进行多次冲击：多次重复步骤ⅱ，直到解卡作业完成；
8.步骤ⅳ，停止冲击：按步骤ⅱ进行到转位完成即可。
9.进一步地，包括仪器串本体，所述仪器串本体包括圆柱状的外壳，所述外壳内部设置有电机，所述电机通过第一内支撑件沿所述外壳轴向固定，所述电机的输出轴传动连接于丝杆；所述丝杆沿所述外壳轴向设置，所述丝杆通过第一固定块固定于所述第一内支撑件上，所述第一固定块上开设有供所述丝杆穿过的轴向孔，所述丝杆通过轴承与所述轴向孔配合相对转动，所述丝杆尾端通过螺纹配合设置有第一移动块；所述第一移动块外侧面设置有多个第一限位块，所述第一内支撑件上对应设置有供所述第一限位块滑动的第一轴向槽；所述第一移动块通过螺纹配合连接于缓冲系统，所述缓冲系统套设于中心轴上，所述中心轴沿所述外壳中心轴线设置，所述中心轴固定于所述第一内支撑件下端。
10.进一步地，所述丝杆上端通过螺帽支撑于所述第一固定块上端面，所述丝杆上螺纹配合设置螺母，所述螺母旋紧于所述第一固定块下端面；所述第一固定块与所述螺帽及螺母之间皆设置有减阻结构；所述减阻结构包括上垫片及下垫片，所述上垫片及所述下垫片之间设置有滚子组；所述滚子组包括多个圆柱形的滚子，所述滚子环绕于所述丝杆设置；
11.所述第一内支撑件上固定设置有第一移动块锁紧装置，所述第一移动块锁紧装
置，包括固定设置于第一内支撑件上的滑道，所述滑道内滑动设置滑杆，所述滑杆沿所述丝杆轴向移动，所述滑杆下端固定于所述第一移动块上，所述滑杆完全插入所述滑道内时，所述滑杆与所述滑道的下端口通过螺纹配合固定；
12.所述第一移动块一侧设置有减速缓冲结构，所述减速缓冲结构，所述减速缓冲结构包括上减速件及下减速件，所述上减速件设置于所述第一移动块移动行程的起始端，所述下减速件设置于所述第一移动块移动行程的终点端。
13.进一步地，所述缓冲系统包括通过螺纹连接固定于所述第一移动块上的第一传动杆，所述第一传动杆下端设置挤压套，所述挤压套外壁贴合于所述外壳内壁滑动设置；所述挤压套推动上缓冲件，所述上缓冲件的下端支撑于顶压块底端的圆盘部分上，所述圆盘部分外壁贴合于所述挤压套内壁滑动设置；所述上缓冲件套设于所述圆盘部分上方的柱状部分外侧；所述顶压块套设于所述中心轴上；
14.所述顶压块推动所述下缓冲件，所述下缓冲件的下端支撑于卡位块上，所述卡位块通过螺纹连接固定于所述挤压套的内壁上，所述下缓冲件套设于第二传动杆顶端外侧，所述第二传动杆固定于所述顶压块下方，所述第二传动杆套设于所述中心轴上；所述卡位块上设置有供所述第二传动杆穿过的通孔。
15.进一步地，所述挂齿解锁系统包括转齿结构以及挂齿结构，所述转齿结构包括固定于所述第二传动杆上的多级轴套，所述多级轴套通过扭力弹簧连接于转齿，所述扭力弹簧与所述转齿皆套设于所述多级轴套上，所述转齿相对于所述多级轴套轴向固定，且所述转齿相对于所述多级轴套转动设置；
16.所述转齿包括套设于所述多级轴套的转动座，以及环绕于所述转动座设置的多个齿牙，所述齿牙用于挂住所述挂齿结构；
17.所述转动座的外侧壁上设置有解锁块，所述解锁块上端面沿解锁驱动块下端面移动，所述解锁块与所述解锁驱动块的接触面皆为逆时针倾斜向上的弧面，所述解锁驱动块固定于第二内支撑件上，所述第二内支撑件相对于所述外壳固定设置；
18.所述齿牙上端面为平面，所述齿牙下端面为顺时针倾斜向上的弧面。
19.进一步地，所述挂齿结构包括对应于所述齿牙设置的多个挂臂，所述挂臂的末端设置圆柱形的凸块，所述凸块用于勾住所述齿牙，所述挂臂固定于安装轴套上，所述安装轴套套设于移动轴套顶端，且所述安装轴套相对于所述移动轴套固定，所述移动轴套套设于所述第二传动杆上；所述安装轴套下端固定连接设置转位机构，所述转位机构下端设置有撞击块，所述撞击块用于触发所述冲击系统；所述转位机构套设于所述移动轴套上；所述安装轴套上固定连接所述蓄能机构，所述蓄能机构套设于所述转位机构外侧；
20.所述挂臂沿第二轴向槽滑动设置，所述第二轴向槽沿所述中心轴轴向设置，所述第二轴向槽开设于所述第二内支撑件上。
21.进一步地，所述转位机构包括上转位轴套、下转位轴套以及多个转位挡销，所述上转位轴套固定连接于所述安装轴套，所述上转位轴套上对应于多个所述转位挡销开设多个第三轴向槽，所述转位挡销滑动于所述第三轴向槽内，所述转位挡销固定于第二固定块上，所述第二固定块相对于所述外壳固定；所述下转位轴套下端与所述移动轴套下端之间设置有弹簧；
22.所述上转位轴套与所述下转位轴套的接触端皆环绕设置多个转位面，所述转位面
为顺时针倾斜向上的弧面，且所述上转位轴套的下端口于所述下转位轴套刚好啮合；
23.进一步地，所述蓄能机构包括固定于所述安装轴套上的蓄能拉杆，所述蓄能拉杆沿所述中心轴轴向移动，所述蓄能拉杆底端为圆盘状的托块，所述托块与所述第二固定块之间设置有蓄能弹簧。
24.进一步地，所述冲击系统包括多个冲击臂，多个所述冲击臂环绕于所述外壳外壁多向设置，所述外壳上设置有供所述冲击臂收纳的容置槽；所述冲击臂活动端对应于供所述撞击块撞击的出口设置，所述冲击臂的另一端铰接于所述复位系统；所述冲击臂包括相互铰接的两段，所述铰接处设置有滚轮。
25.进一步地，所述复位系统包括对应于多个所述冲击臂设置的多个复位单元，所述复位单元的壳体通过销钉固定于所述外壳上，所述复位单元壳体内设置有复位弹簧，所述复位弹簧上端连接有推杆，所述推杆的活动端铰接于所述冲击臂的下端。
26.有益效果：本发明的一种测井用多向冲击解卡方法及其动力井径仪器，通过各冲击臂多向支撑于井壁上，从而使得整个仪器串居中测量工作，可有效减少因偏心导致的作业时间损失，提高工作效率；通过动力部分、缓冲部分、挂齿解锁部分、转位部分、蓄能部分、冲击部分以及复位部分的联动配合，使得各冲击臂多向多次冲击井壁，从而达到解卡的效果，可有效减少因卡滞导致的作业时间损失，进一步的提高工作效率。
附图说明
27.附图1为多向冲击解卡方法框图；
28.附图2为仪器串本体的外部结构图；
29.附图3为动力及传动部分的传动关系图；
30.附图4为动力及传动部分的部分结构图；
31.附图5为缓冲系统的结构图；
32.附图6为减阻结构的结构图；
33.附图7为挂齿解锁系统的结构图；
34.附图8为转齿的结构图；
35.附图9为挂齿结构的结构图；
36.附图10为转位机构的结构图；
37.附图11为蓄能机构的结构图；
38.附图12为冲击系统的结构图；
39.附图13为复位系统的结构图。
具体实施方式
40.下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
41.如附图1-13所述的一种测井用多向冲击解卡方法及其动力井径仪器，采用动力井径仪器进行测井，具体包括以下步骤：
42.步骤ⅰ，进行第一次冲击：首先由电机3通过丝杆4传动，带动缓冲系统10正转轴向移动，同时由挂齿解锁系统19带动蓄能机构30持续蓄能，所述缓冲系统10移动一端距离后，所述挂齿解锁系统19解锁，所述蓄能机构30瞬间释放，带动冲击臂29-1对井壁进行第一次
冲击；
43.步骤ⅱ，进行第二次冲击：首先由电机3通过丝杆4传动，带动缓冲系统10、挂齿解锁系统19以及转位机构27反转轴向移动，进行挂齿，挂齿后，再正转蓄能，并通过复位系统36收回第一次冲击的冲击臂29-1，蓄能到一定距离后，通过转位机构27使撞击块28顺时针转位，对准下一组冲击臂29-1，转位完成后，重复步骤ⅰ，完成第二次冲击；
44.步骤ⅲ，进行多次冲击：多次重复步骤ⅱ，直到解卡作业完成；
45.步骤ⅳ，停止冲击：按步骤ⅱ进行到转位完成即可。
46.包括仪器串本体1，所述仪器串本体1包括圆柱状的外壳2，所述外壳2两端设置有挂扣2-1用于外接其他测井设备；所述外壳2内部设置有电机3，所述电机3通过第一内支撑件6沿所述外壳2轴向固定，所述电机3的输出轴传动连接于丝杆4；所述丝杆4沿所述外壳2轴向设置，所述丝杆4通过第一固定块5固定于所述第一内支撑件6上，所述第一固定块5上开设有供所述丝杆4穿过的轴向孔，所述丝杆4通过轴承与所述轴向孔配合相对转动，所述丝杆4尾端通过螺纹配合设置有第一移动块7；所述第一移动块7外侧面设置有多个第一限位块8，所述第一内支撑件6上对应设置有供所述第一限位块8滑动的第一轴向槽9；所述第一移动块7通过螺纹配合连接于缓冲系统10，所述缓冲系统10套设于中心轴11上，所述中心轴11沿所述外壳中心轴线设置，所述中心轴11固定于所述第一内支撑件6下端；
47.通过第一固定块防止丝杆轴向移动，保证稳定的传动；通过第一限位块与第一轴向槽配合，限制第一移动块的转动自由度，在此基础上，通过第一移动块与丝杆的螺纹配合，将电极提供的转动动力转换为轴向动力，以满足仪器串的驱动需求；将中心轴固定于所述第一内支撑件下端，作为各部分的移动的导向基础，便于各部分之间的相互配合，使得结构紧凑合理。
48.所述丝杆4上端通过螺帽支撑于所述第一固定块5上端面，所述丝杆4上螺纹配合设置螺母，所述螺母旋紧于所述第一固定块5下端面；所述第一固定块5与所述螺帽及螺母之间皆设置有减阻结构12；如附图6所示，所述减阻结构12包括上垫片12-1及下垫片12-2，所述上垫片12-1及所述下垫片12-2之间设置有滚子组12-3；所述滚子组12-3包括多个圆柱形的滚子12-4，所述滚子12-4环绕于所述丝杆4设置；
49.通过减阻结构将固定块与丝杆和螺母之间的滑动摩擦转变为滚动摩擦，有效的减少了能量的损失，提高了传动的效率。
50.如附图4所示，所述第一内支撑件6上固定设置有第一移动块锁紧装置13，所述第一移动块锁紧装置13，包括固定设置于第一内支撑件6上的滑道13-1，所述滑道13-1内滑动设置滑杆13-2，所述滑杆13-2沿所述丝杆4轴向移动，所述滑杆13-2下端固定于所述第一移动块7上，所述滑杆13-2完全插入所述滑道13-1内时，所述滑杆13-2与所述滑道13-1的下端口通过螺纹配合固定；
51.通过设置第一移动块锁紧装置，作为仪器保护的一种手段，在运输的途中以及不使用的时候，可以通过该装置将第一移动块固定，防止不必要的磨损与磕碰，有效的提高了仪器的使用寿命，节约了成本
52.所述第一移动块7一侧设置有减速缓冲结构14，所述减速缓冲结构14，所述减速缓冲结构14包括上减速件14-1及下减速件14-2，所述上减速件14-1设置于所述第一移动块7移动行程的起始端，所述下减速件14-2设置于所述第一移动块7移动行程的终点端；通过该
减速缓冲结构，使得第一移动块在移动行程的起始端以及终点端都得到有效的减速，防止由于惯性造成的磕碰。
53.所述缓冲系统10包括通过螺纹连接固定于所述第一移动块7上的第一传动杆15，所述第一传动杆15下端设置挤压套16，所述挤压套16外壁贴合于所述外壳2内壁滑动设置；所述挤压套16推动上缓冲件10-1，所述上缓冲件10-1的下端支撑于顶压块17底端的圆盘部分17-1上，所述圆盘部分17-1外壁贴合于所述挤压套16内壁滑动设置；所述上缓冲件10-1套设于所述圆盘部分17-1上方的柱状部分17-2外侧；所述顶压块17套设于所述中心轴11上；
54.所述顶压块17推动所述下缓冲件10-2，所述下缓冲件10-2的下端支撑于卡位块16-1上，所述卡位块16-1通过螺纹连接固定于所述挤压套16的内壁上，所述下缓冲件10-2套设于第二传动杆18顶端外侧，所述第二传动杆18固定于所述顶压块17下方，所述第二传动杆18套设于所述中心轴11上；所述卡位块16-1上设置有供所述第二传动杆18穿过的通孔；
55.所述上缓冲件10-1与所述下缓冲件10-2皆由喇叭状的环形弹性圈两两相对叠加而成；设置上下两组缓冲件，缓冲效果更好，且相互之间分离，能够实现有层次的多级减阻。
56.所述挂齿解锁系统19包括转齿结构20以及挂齿结构21，所述转齿结构20包括固定于所述第二传动杆18上的多级轴套22，所述多级轴套22通过扭力弹簧23连接于转齿24，所述扭力弹簧23与所述转齿皆套设于所述多级轴套22上，所述转齿24相对于所述多级轴套22轴向固定，且所述转齿24相对于所述多级轴套22转动设置；通过设置扭力弹簧，目的是使得转齿被挂齿结构推动转动错位，待所述挂齿结构通过后，转齿能够快速回位，刚好勾住挂齿结构，以达到挂齿的效果。
57.所述转齿24包括套设于所述多级轴套22的转动座24-1，以及环绕于所述转动座24-1设置的多个齿牙24-2，所述齿牙24-2用于挂住所述挂齿结构21；
58.所述转动座24-1的外侧壁上设置有解锁块37，所述解锁块37上端面沿解锁驱动块38下端面移动，所述解锁块37与所述解锁驱动块38的接触面皆为逆时针倾斜向上的弧面，所述解锁驱动块38固定于第二内支撑件32上，所述第二内支撑件32相对于所述外壳2固定设置；
59.通过逆时针倾斜向上的弧面，可以将转齿结构轴向的移动转变为转齿的转动，从而使得齿牙与挂齿结构错位，达到解锁的效果。
60.所述齿牙24-2上端面为平面，有利于更好的勾住挂齿结构，通过解锁的时候不会受到阻碍；所述齿牙24-2下端面为顺时针倾斜向上的弧面，便于挂齿的时候将挂齿结构21施加于弧面上的推力转换为带动转齿转动的推力，从而使转齿转动错位，最终达到挂齿的效果。
61.所述挂齿结构21包括对应于所述齿牙24-2设置的多个挂臂21-1，所述挂臂21-1的末端设置圆柱形的凸块21-2，所述凸块21-2用于勾住所述齿牙24-2，所述挂臂21-1固定于安装轴套25上，所述安装轴套25套设于移动轴套26顶端，且所述安装轴套25相对于所述移动轴套26固定，所述移动轴套26套设于所述第二传动杆18上；所述安装轴套25下端固定连接设置转位机构27，所述转位机构27下端设置有撞击块28，所述撞击块28用于触发所述冲击系统29；所述转位机构27套设于所述移动轴套26上；所述安装轴套25上固定连接所述蓄
能机构30，所述蓄能机构30套设于所述转位机构27外侧；
62.圆柱形的凸块在挂齿的过程中更加顺滑；通过安装轴套作为传动件，使得转位机构以及蓄能机构能跟随挂齿解锁系统同步动作，具体表现为，解锁过程中能够继续蓄能，知道解锁完成释放能量，能够将冲击力最大化；完成一次冲击后，下一次冲击蓄能过程中，转位机构完成转位，各部件工作时间合理的相互叠加，有效的提高了工作效率；蓄能机构与转位机构叠加套设，又互补干扰，使得结构紧凑，以缩短仪器串的长度，避免过长造成的刚性降低的缺陷。
63.所述挂臂21-1沿第二轴向槽31滑动设置，所述第二轴向槽31沿所述中心轴11轴向设置，所述第二轴向槽31开设于所述第二内支撑件32上；通过挂臂与第二轴向槽限制使得，挂齿结构，只能沿轴向移动，避免转齿结构与挂齿结构发生相对转动而无法完成挂齿。
64.所述转位机构27包括上转位轴套27-1、下转位轴套27-2以及多个转位挡销27-3，所述上转位轴套27-1固定连接于所述安装轴套25，所述上转位轴套27-1上对应于多个所述转位挡销27-3开设多个第三轴向槽27-4，所述转位挡销27-3滑动于所述第三轴向槽27-4内，所述转位挡销27-3固定于第二固定块33上，所述第二固定块33相对于所述外壳2固定；所述下转位轴套27-2下端与所述移动轴套26下端之间设置有弹簧；
65.所述上转位轴套27-1与所述下转位轴套27-2的接触端皆环绕设置多个转位面27-5，所述转位面27-5为顺时针倾斜向上的弧面，且所述上转位轴套27-1的下端口于所述下转位轴套27-2刚好啮合；
66.冲击过程中，上转位轴套由安装轴套带动沿轴向移动，接触到下转位轴套，再移动一端距离，使得两者端口刚好啮合，此时上转位轴套推动下转位轴套轴向移动，使得下转位轴套下端与移动轴套之间的弹簧压缩；在第二次冲击蓄能过程中，上转位轴套由安装轴套带动沿轴向正转轴向移动，下转位轴套也在弹簧推力的作用下跟随上转位轴套轴向移动，直到转位挡销挡住下转位轴套，所述下转位轴套与所述上转位轴套轴脱离，此时下转位轴套的转位面顶端与转位挡销接触，由于弹簧还未恢复原长，任具有推力，所以弹簧推动下转位轴套继续上移，使得转位面贴合于转位挡销移动，从而导致下转位轴套顺时针转动，使得撞击块对准到下一冲击臂，实现转位。
67.所述蓄能机构30包括固定于所述安装轴套25上的蓄能拉杆34，所述蓄能拉杆34沿所述中心轴11轴向移动，所述蓄能拉杆34底端为圆盘状的托块34-1，所述托块34-1与所述第二固定块33之间设置有蓄能弹簧；
68.利用安装轴套传递动力，带动蓄能拉杆沿正转轴向移动，使得托块相对于第二固定块逐渐靠近，压缩蓄能弹簧，达到蓄能的效果。
69.所述冲击系统29包括多个冲击臂29-1，多个所述冲击臂29-1环绕于所述外壳2外壁多向设置，所述外壳2上设置有供所述冲击臂29-1收纳的容置槽29-2；所述冲击臂29-1活动端对应于供所述撞击块28撞击的出口设置，所述冲击臂29-1的另一端铰接于所述复位系统36；所述冲击臂29-1包括相互铰接的两段，所述铰接处设置有滚轮29-3；
70.通过设置容置槽，能够更好收纳冲击臂，在运输的过程中可通过安全销进行固定，能够更好的保护冲击臂；采用相互铰接的两段式结构，当活动端受到剧烈冲击后，铰接处便会迅速弯折，向外击处，能产生较好的冲击效果，设置滚轮目的在于，其一，由于滚轮表面材质大多为橡胶，具有一定的缓冲效果，且磨损更换成本较低；其二，当将冲击臂作为支撑臂
支撑于井壁上时，通过滚轮能够有助于仪器串在井内的移动。
71.所述复位系统36包括对应于多个所述冲击臂29-1设置的多个复位单元36-1，所述复位单元36-1的壳体通过销钉固定于所述外壳2上，所述复位单元36-1壳体内设置有复位弹簧36-2，所述复位弹簧36-2上端连接有推杆36-3，所述推杆的活动端铰接于所述冲击臂29-1的下端；
72.通过弹簧作为复位的结构安装于仪器串的末端，达到复位效果的同时，还具有一定的缓冲效果。
73.以上描述仅为本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明上述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也同样视为本发明的保护范围。