[实用新型]一种井下电磁调节减震式弹性扶正装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种石油勘探开发中水平井井下牵引装置或测井仪器用扶正装置，具体涉及一种井下电磁调节减震式弹性扶正装置。

背景技术

随着水平井、大位移井、多底井等钻井技术在石油勘探开发过程中扮演着越来越重要的角色。在石油测井过程中，目前大部分采用钻杆输送井下测井仪器的方式，给水平井测井带来很多不便，且随着井眼条件越来越复杂、井斜角的增大、水平段长度的增长，井下仪器在下入过程中的居中度变得越来越难保证。

在牵引装置和测井仪器下入井内时一般采用扶正器来提高牵引装置和测井仪器在井下的稳定性，减少对套管的磨损以及对装置或仪器自身的损坏，避免牵引装置或测井仪器在井下作业出现卡阻现象，提高测井效率，缩短测井周期。目前，绝大多数的扶正装置或扶正器都是采用单一的依靠螺旋减震弹簧的刚性变形收缩来满足井径变化以及其他井下复杂情况，同时，通常扶正器或扶正装置为了保证在井下作业时，其滚轮持续压紧井壁保证扶正效果，所以在扶正装置在井内螺旋减震弹簧需要具备一定的预压缩量，即弹簧在井下长期处于某一压缩状态。然而，当井下井眼发生连续的变径时，弹簧的持续刚性伸缩难以满足随载荷大小变化下的疲劳强度和稳定性，使用寿命也会在很大程度上收到限制。因此，研制具有结构简单，操作方便的基本前提下，能够根据井下振动和弹性冲击力的大小和频率进行自适应调节并克服或适应井眼复杂条件的扶正装置是井下牵引装置或测井仪器高效、稳定作业的保障。

基于以上分析，本实用新型专利设计了一种井下电磁调节减震式弹性扶正装置，旨在通过电磁控制系统和螺旋减震弹簧的弹性伸缩共同作用以适应井下管径的变化，其中电磁控制系统可以根据减震弹簧的振动和弹性冲击力的大小进行连续的自适应调节，避免扶正装置完全依靠螺旋减震弹簧的刚性伸缩来实现减震，从而提高扶正装置的使用寿命和稳定性，保证扶正效果。

实用新型内容

本实用新型的目的在于为石油与天然气钻井工程领域提供一种井下电磁调节减震式弹性扶正装置。该扶正装置采用四组夹角为90°的扶正臂单元实现扶正作用；并通过电磁控制系统和螺旋减震弹簧的弹性伸缩共同作用以适应井下管径的变化，其中电磁控制系统可以根据 减震弹簧的振动和弹性冲击力的大小进行连续的自适应调节，避免扶正装置完全依靠螺旋减震弹簧的刚性伸缩来实现减震，从而提高扶正装置的使用寿命和稳定性，保证扶正效果；避免扶正装置的疲劳破坏等影响测井仪器在井下的正常作业。

为了达到上述目的，本实用新型采用如下的技术方案：

一种井下电磁调节减震式弹性扶正装置主要由支撑连接机构、电磁控制系统、减震弹性扶正机构组成；支撑连接机构用以支撑该扶正装置的整体结构，并在井下与相匹配的仪器或装置连接，电磁控制系统和减震弹性扶正机构共同作用以适应井下管径的变化，并且可以根据螺旋减震弹簧的振动和弹性冲击力的大小进行连续的自适应调节，避免扶正装置完全依靠螺旋减震弹簧的刚性伸缩来实现减震。

支撑连接机构包括连接头、保护外筒、连接中轴以及引导接头；连接头的上部有外螺纹、内孔及走线斜孔，下部轴向有带内螺纹的深长孔、环形槽，且台阶处有外螺纹与保护外筒的内螺纹连接，径向上有方形空腔，其底部通过走线孔与连接头上部的内孔连通；保护外筒呈圆筒状，一端有内螺纹，另一端有O型密封圈安装槽以及传感器安装孔，内侧有传感器传输电线安装槽；连接中轴为两端有定位轴肩的细长圆轴，两端外螺纹分别与连接头和引导接头连接，起连接支撑作用，下端轴肩的一侧有两组呈90°均布的定位螺纹孔，用以将下支撑滑套锁定在连接中轴上，相邻的两组定位螺纹孔可以根据实际需要进行调节和控制上扶正臂、下扶正臂的张开角，从而适应于不同井径的使用。

电磁控制系统包括总线连接器、集成总线、电子控制器、电动机定位环、线性电动机、传感器、传感器传输电线；电子控制器和线性电动机是电磁控制系统的核心，电子控制器安装在连接头径向的方形空腔内，通过斜孔中的集成总线与安装在上部内孔中的总线连接器连通，同时连通线性电动机；线性电动机实际上是由定子线圈以及运动磁铁组成的直线电动机，安装在支撑连接机构上的线性电动，其定子线圈固定在连接头上，线圈中的电流强度直接由电子控制器控制；传感器用来检测上支撑滑套的加速度和行程，并通过传感器传输电线传输给电子控制器，电子控制器根据传感器所检测上支撑滑套的实际加速度和行程，发出指令精确控制输入线性电动机定子线圈的电流强度，从而控制线性电动机的反方向运动阻尼力和减震力；缓和上支撑滑套和螺旋减震弹簧的冲击和扶正装置的振动。