Сверлящий перфоратор-пробоотборник

 

Изобретение относится к геофизической технике, а именно к средствам для перфорации и отбора проб из стенок скважин. Сверлящий перфоратор-пробоотборник включает соединительную кабельную головку, компенсатор давления, корпус с размещенными в нем электродвигателем, двухступенчатым планетарным редуктором и поворотным механизмом. В кожухе вмонтирован гидропривод, прижимной рычаг и выдвигающийся бур. Механизм поворота размещен на полом валу второй ступени планетарного редуктора и расположен в полости, образованной корпусом и кожухом, соединенными подвижно относительно друг друга. Вал второй ступени редуктора на внешней поверхности имеет две подпружиненные в осевом направлении храповые полумуфты. Одна из них выполнена с внутренними шлицами, входящими в зацепление с соответствующими шлицами на внешней поверхности вала. Другая полумуфта имеет радиальные шипы, сопряженные с пазами корпуса подвижно в осевом направлении, а ответные храповые зубья размещены соответственно на заплечиках кожуха и перегородке корпуса. Высота храповых зубьев на перегородке корпуса больше высоты зубьев на заплечиках кожуха. Устройство для перфорации и отбора образцов стенок скважин надежно в работе и способно в одной диаметральной плоскости скважин осуществлять заданное количество циклов сверления или отбора образцов. 2 ил.

Изобретение относится к геофизической технике, а именно к средствам для перфорации и отбора проб из стенок скважины.

Известен скважинный перфоратор-пробоотборник [1] , включающий корпус, узел бура, шарнирный прижимной рычаг, гидропривод, выполненный в виде размещенного в цилиндре поршня, шток которого шарнирно связан с прижимным рычагом и выдвигающимся в радиальном направлении подпружиненным роликом, ось вращения которого наклонна относительно диаметральной плоскости корпуса.

Недостатком данного устройства является то, что его поворот в скважине относительно продольной оси на заданный угол осуществляется только при перемещении в обсадной колонне при надежном, без проскальзывания, контакте выдвижного ролика с поверхностью колонны и во многом зависит от квалификации оператора, наличия отложений в скважине. Использование устройства невозможно в открытом необсаженном стволе скважины.

Известен наиболее близкий по конструкции сверлящий перфоратор [2], спускаемый в скважину на каротажном кабеле, включающий соединительную кабельную головку, корпус с размещенными в нем электродвигателем, двухступенчатым планетарным редуктором, имеющим полый вал второй ступени, механизм поворота, кожух с вмонтированными приводом, прижимным рычагом и выдвигающимся буром. Недостатком данного устройства является его работа в обсаженной скважине в неконтролируемом оператором случайном положении бурового наконечника или сверлa.

Технической задачей настоящего изобретения является создание устройства для перфорации и отбора образцов стенок скважин, надежного в работе и способного в одной точке спуска (диаметральной плоскости скважин) осуществлять заданное количество циклов сверления или отбора образцов.

Поставленная задача решается тем, что предлагаемоe устройствo, включающее соединительную кабельную головку, корпус с размещенными в нем электродвигателем, двухступенчатым планетарным редуктором, имеющим полый вал второй ступени и механизм поворота, кожух с вмонтированными приводом, прижимным рычагом и выдвигающимся буром, содержит компенсатор давления, вмонтированный привод выполнен в виде гидропривода, механизм поворота размещен на полом валу второй ступени планетарного редуктора и расположен в полости, образованной корпусом и кожухом, соединенными подвижно относительно друг друга, корпус имеет перегородку и пазы, полый вал второй ступени планетарного редуктора на внешней поверхности имеет две подпружиненные в осевом направлении храповые полумуфты, причем одна из них выполнена с внутренними шлицами, входящими в зацепление с соответствующими шлицами, выполненными на внешней поверхности полого вала второй ступени планетарного редуктора, а другая полумуфта имеет радиальные шипы, сопряженные с пазами кожуха подвижно в осевом направлении, а ответные храповые зубья размещены соответственно на заплечиках кожуха и перегородке корпуса, при этом высота храповых зубьев на перегородке корпуса больше высоты зубьев на заплечиках кожуха.

Анализ патентной и научно-технической литературы не выявил технических решений с подобной совокупностью существенных признаков.

Реализация поворота кожуха с исполнительным механизмом относительно корпуса на конструктивно заданный определенный угол позволяет выполнять сетку перфорационных отверстий по наиболее выгодной схеме.

В перфораторе-прототипе вал второй ступени планетарного редуктора используется только для размещения сателлитов внутри редуктора.

В заявляемом устройстве вал второй ступени используется как звено кинематической цепи: вал-шлицевая полумуфта-храповые зубья заплечиков кожуха-пазы кожуха-шипы беcшлицевой полумуфты-храповые зубья корпуса. В зависимости от направления вращения вала вышеназванная кинематическая цепь может быть замкнутой или разомкнутой, соответственно корпус и кожух принудительно на величину шага храповой муфты проворачиваются относительно друг друга или неподвижны.

Пружины служат для обеспечения четкого срабатывания храповых зацеплений.

Таким образом, заявляемый перфоратор-пробоотборник обладает новой совокупностью существенных признаков, что позволяет сделать вывод o его соответствии критериям "новизна" и "изобретательский уровень".

На фиг. 1 представлен общий вид заявляемого устройства; на фиг. 2 - схема механизма принудительного поворота.

Устройство состоит из присоединительной кабельной головки 1, компенсатора давления 2, корпуса 3 с размещенными в нем электродвигателем 4, двухступенчатым планетарным редуктором 5, механизмом поворота 6, кожуха 7, в котором смонтированы гидропривод, прижимной рычаг 8 и бур 9. Корпус 3 и кожух 7 подвижно сочленены через подшипники 10 и 11, зафиксированы относительно друг друга в осевом направлении стопорным кольцом 13 и образуют единую полость, герметизированную уплотнением 14. Вал 1-й ступени 15 планетарного редуктора 5 кинематически связан с гидроприводом и буром 9. Вал 2-й ступени 16 выполнен полым, имеет на наружной поверхности шлицы и центрируeтся в кожухе подшипником 17. На шлицах смонтирована храповая полумуфта 18, а ответные храповые зубья 19 выполнены на заплечиках кожуха 7. В осевом направлении храповая полумуфта 18 подпружинена относительно вала 16 пружиной 20.

В торце кожуха 7 выполнены пазы 21, в которых с возможностью осевого перемещения размещены шипы 22 храповой полумуфты 23, а ответные храповые зубья 24 выполнены на перегородке 25 корпуса 3. Полумуфта 23 смонтирована на валу 16 с возможностью свободного вращения и подпружинена в осевом направлении относительно заплечиков кожуха пружиной 26.

Устройство работает следующим образом. При включении хода "вперед" вал 1-й ступени 15 передает вращение буру 9 и приводит в действие гидропривод, который выдвигает прижимной рычаг 8, а затем вращающийся бур 9. Вал 2-й ступени 16 при ходе "вперед" через шлицы передает вращение полумуфте 18, которая проскальзывает относительно храповых зубьев 19. Полумуфта 23, находящаяся в зацеплении с храповыми зубьями 24 и одновременно через шипы 22 и пазы 21 с кожухом 7, фиксирует кожух 7 относительно корпуса 3. После окончания цикла сверления или отбора образца давление в гидроприводе сбрасывают, и вращающийся бур, а затем и прижимной рычаг под действием возвратных пружин отходят в исходное положение внутри кожуха 7. Ход "вперед" выключается.

При включении хода "назад" вал 2-й ступени 16 через шлицы передает вращение храповой полумуфты 18, которая через храповые зубья 19 передает вращение кожуха 7. Последний посредством пазов 21 через сопряженные с ним шипы 22 передает вращение полумуфте 23. При начале работы кинематической цепи "вал 2-й ступени - храповая полумуфта 18 - кожух 7 - полумуфта 23 - зубья полумуфты 23" зубья полумуфты 23 начинают проскальзывать относительно храповых зубьев 24, одновременно перемещая систему "полумуфта 23 - полумуфта 18" в осевом направлении в сторону кожуха 7. В силу того что высота храповых зубьев 24 больше, чем высота храповых зубьев 19, полумуфта 18 выходит из зацепления с храповыми зубьями 19 раньше, чем произойдет полное осевое перемещение системы "полумуфта 23 - полумуфта 18". При размыкании кинематической цепи, указанной выше, поворот кожуха 7 относительно корпуса 3 прекращается. При дальнейшей работе в режиме хода "назад" полумуфта 23 перестает вращаться, проскальзывая торцoм относительно вращающейся полумуфты 18. После кратковременного включения и поворота оси бура относительно корпуса 3 на конструктивно заданный угол хода "назад" выключаются. При очередном включении хода "вперед" цикл сверления повторяется в новом угловом положении бура, при этом угол поворота кожуха 7 относительно корпуса 3 зависит от шага храповой полумуфты 23.

Источники информации 1. N 1472660, опубликовано 1989 г.

2. N 1161700, опубликовано 1985 г.

Формула изобретения

Сверлящий перфоратор-пробоотборник, включающий соединительную кабельную головку, корпус с размещенными в нем электродвигателем, двухступенчатым планетарным редуктором, имеющим полый вал второй ступени, и механизм поворота, кожух с вмонтированными приводом, прижимным рычагом и выдвигающимся буром, отличающийся тем, что он содержит компенсатор давления, вмонтированный привод выполнен в виде гидропривода, механизм поворота размещен на полом валу второй ступени планетарного редуктора и расположен в полости, образованной корпусом и кожухом, соединенными подвижно относительно друг друга, корпус имеет перегородку и пазы, полый вал второй ступени планетарного редуктора на внешней поверхности имеет две подпружиненные в осевом направлении храповые полумуфты, причем одна из них выполнена с внутренними шлицами, входящими в зацепление с соответствующими шлицами, выполненными на внешней поверхности полого вала второй ступени планетарного редуктора, а другая полумуфта имеет радиальные шипы, сопряженные с пазами кожуха подвижно в осевом направлении, а ответные храповые зубья размещены соответственно на заплечиках кожуха и перегородке корпуса, при этом высота храповых зубьев на перегородке корпуса больше высоты зубьев на заплечиках кожуха.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2