專利名稱：爬行器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在窄長空間內(nèi)連續(xù)爬行進(jìn)退的裝置，該裝置采用被驅(qū)動的凸輪軸的周面上具有一個以上的回旋槽，每一回旋槽內(nèi)分別嵌裝有一個以上的可在回旋槽內(nèi)滑動的支撐腳，凸輪軸的轉(zhuǎn)動可以帶動多排支撐腳依次交替變換支撐腳的支撐位置，從而達(dá)到裝置本身的行進(jìn)或帶動其它裝置的送入。它可用于石油鉆井中水平井水平段的鉆進(jìn)，水平井測量儀器的送入以及在細(xì)長管道內(nèi)管道的疏通、檢測、清潔等。
在目前的水平井鉆進(jìn)中，水平井段鉆進(jìn)是需要對鉆頭施加水平方向的鉆壓，這時由于重力不起作用，只得由鉆頭后的鉆柱施加橫向推力。目前采用的方法是倒置鉆鋌，即將鉆鋌安裝在豎直井段或小斜度井段處，然后用承壓鉆桿聯(lián)接鉆頭與鉆鋌，將鉆鋌的重力傳遞給鉆頭。這種方法由于鉆鋌以下的鉆桿受壓，需使用特制的加厚鉆桿。在水平段中，鉆桿躺在井壁上，推進(jìn)時需克服摩擦阻力，隨著水平段增加，摩阻增大，水平井段的長度受到限制。這對于打短曲率半徑的井來說尤為突出，因為短曲率半徑的水平井的水平段一般使用撓性(柔性)鉆具打出，該鉆具不能承受很大的壓力，所以采用上述方法打短曲率半徑水平井的水平段都很短，一般只在60～130米之內(nèi)。對于水平井水平段測量儀器的送入，目前一般采用泵送法進(jìn)行。即由下井儀器連接在由管接頭連在一起組成的挺桿上，挺桿又與一個推進(jìn)器連接，這個推進(jìn)器將油管柱體積密封。推進(jìn)器懸掛在標(biāo)準(zhǔn)的測井電纜上，所有這些裝置保證電的連通。測井儀、挺桿和扶正器總成首先借助于重力下入油管柱中，當(dāng)該總成的重力不足以使其繼續(xù)下沉?xí)r，為了繼續(xù)把儀器推進(jìn)井下水平段，則需要給挺桿總成上方油管液體加壓，使推進(jìn)器推進(jìn)挺桿頂部，當(dāng)挺桿總成朝井底延伸時，可進(jìn)行井下測井。這種測井方法需要特殊的設(shè)備，即挺桿，推進(jìn)器和壓力設(shè)備，在操作過程中需增加工人的勞動強(qiáng)度，而且在給井下挺桿施加力的時候，要求也比較嚴(yán)格，否則會造成挺桿彎曲的現(xiàn)象。
本發(fā)明的目的在于提供一種管道爬行器，該管道爬行器可以通過輪軸徑向的轉(zhuǎn)動而變?yōu)檠毓芏屋S向的爬行位移，從而帶動井下測量儀器的送入或鉆具的加壓等。
本發(fā)明提供的爬行器是由外殼、凸輪軸和支撐腳構(gòu)成，特征是，被驅(qū)動轉(zhuǎn)動的凸輪軸的周面上具有一個以上封閉的回旋槽，所述每一封閉的回旋槽由左螺旋槽，右螺旋槽和二槽之間的過濾槽構(gòu)成，左螺旋槽的底面距凸輪軸的中心線距離大于右螺旋槽的底面距凸輪軸中心線的距離，每一回旋槽內(nèi)分別嵌裝有一個以上的可滑動地限制在螺旋槽中的支撐腳;
凸輪軸為一中空筒狀，其空心體內(nèi)裝設(shè)有驅(qū)動葉輪，中空凸輪軸通過兩端的軸承裝設(shè)在筒形外殼中，外殼體的一端螺接一接頭，儀凸輪軸在外殼體中軸向固定定位;
支撐腳的兩端具有凸緣，下端凸緣嵌設(shè)在回旋槽中，上端凸緣通過外殼上對應(yīng)的軸向延伸的條形孔中伸出，所述條形孔的長度大于回旋槽的軸向最大行程，所述回旋槽的斷面呈“T”字型，且與兩端具有凸緣的支撐腳相適配;
外殼體的外壁上軸向地設(shè)置有滑軌，滑軌上配裝有軸向滑動的滑塊，滑塊上具有與支撐腳上端凸緣形狀相適配的孔，支撐腳的上端與凸緣套設(shè)在滑塊的孔中;
由電機(jī)驅(qū)動的凸輪軸為實心體，所述回旋槽每兩條相同地平行排列，回旋槽的斷面呈矩形，支撐腳的端頭為具有凸緣的柱體;
支撐腳的伸出端為一頂面具有凹槽的條形塊體，在支撐腳的柱體上，外殼與凸輪軸之間分別套設(shè)有一使支撐腳徑向回縮的彈簧。
當(dāng)被驅(qū)動的凸輪軸旋轉(zhuǎn)時，例如中空筒狀的凸輪軸被泥漿沖動而旋轉(zhuǎn)，或以輪軸通過電機(jī)來驅(qū)動實心體的凸輪軸旋轉(zhuǎn)時，位處左螺旋槽內(nèi)的支撐腳由于該螺旋槽的底面推頂而向外伸出，而位處右螺旋槽內(nèi)的支撐腳由于右螺旋槽的螺旋內(nèi)側(cè)面限制而向里縮回，伸出的支撐腳頂持井壁或管壁上，由于該頂持的支撐腳的限制而對左螺旋槽螺旋側(cè)面的反作用力，迫使凸輪軸連同外殼作軸向的移動，因而使得爬行器本身向前行進(jìn)。螺旋槽內(nèi)的支撐腳依次地將行進(jìn)后的支撐腳縮回，將進(jìn)行前方的支撐腳依次伸出推卡，從而使得爬行器連續(xù)向前爬行。
該發(fā)明的優(yōu)點是可以在狹長的管道內(nèi)靠自身的旋轉(zhuǎn)力而變?yōu)樗蕉蔚南蚯斑\動，克服了已有技術(shù)中水平井段的鉆進(jìn)是靠鉆挺的重力，測壓需靠泵壓而向前推動。該裝置在水平管道內(nèi)行進(jìn)時，會產(chǎn)生向前的作用力，作用在鉆頭上，這樣就不需倒置鉆鋌，鉆桿的大部分為受拉狀態(tài)(安全)，水平井段理論上可以無限長。由于該裝置的結(jié)構(gòu)，如同人抬腿行進(jìn)，這樣就可以跨躍小的障礙，為了在更復(fù)雜的地形下行走，在每一封閉的回旋槽內(nèi)，設(shè)多個支撐腳，以便在本體翻轉(zhuǎn)時仍可以行走，此外，采用該裝置，送進(jìn)500米水平段的井下儀器只需2小時左右，而采用泵送法的操作程序送入儀器，至少需要12小時以上。
現(xiàn)結(jié)合本發(fā)明的附圖及實施例詳細(xì)說明發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)。


圖1為本發(fā)明提出的爬行器原理的示意簡圖，以縱向表示;
圖2為圖1的原理示意簡圖，以橫向表示;
圖3為本發(fā)明實施例之一，其動力源為井下泥漿循環(huán)的鉆井管道爬行器;
圖4為本發(fā)明實施例之二的剖面示意圖，其動力源為電動機(jī)帶動的井下管道爬行器;
圖5為本發(fā)明爬行器凸輪軸外觀示意圖;
圖5a為圖5A-A的斷面圖;
圖5b為圖5B-B的斷面圖;
圖5c為圖5C-C的斷面圖。
請參閱圖3，該圖為本發(fā)明實施例之一的剖面示意圖。中空凸輪軸1通過兩端的軸承7裝設(shè)在筒形外殼體2中，外殼體2的一端螺接一接頭9使凸輪軸1在外殼體2中軸向固定定位。凸輪軸1的中空部內(nèi)裝有驅(qū)動葉輪8，在泥漿流沖擊下可使凸輪軸1轉(zhuǎn)動。凸輪軸1的周面上具有三條回旋槽，該回旋槽10(見圖5及圖5a、圖5b、圖5c)的槽斷面形狀為“T”形，且由左螺旋槽部分51和右螺旋槽部分52以及上述兩部分的過渡槽53組成。左螺旋槽部分51占周向約240°，右螺旋槽部分52及過渡部分53占周向約120°，左螺旋槽部分51的底面距凸輪軸中心線的距離大于右螺旋槽部分52的底面距凸輪軸中心線的距離。所述左右螺旋槽兩部分的底面及側(cè)面以適當(dāng)過渡面53過渡。所述三條回旋槽布置成依次周向錯位120°。每個回旋槽10中嵌裝有6個支撐腳4(見圖2)，該支撐腳4為扁桿狀。其二端具有凸緣，支撐腳嵌裝入回旋槽一端的剖面形狀與回旋槽斷面的形狀相適配。支撐腳4另一端由外殼體2上的對應(yīng)的軸向延伸的條形孔14中伸出，條形孔14的長度大于回旋槽10的軸向最大行程，為了支撐腳4徑向移動的導(dǎo)向扶正，在外殼體2的外壁上軸向地設(shè)置有滑軌15，滑軌15上配裝有可在滑軌15上軸向滑動的滑塊16?；瑝K16具有與支撐腳4上端即伸出端凸緣形狀相適配的孔12，支撐腳4上端即伸出端與凸緣套設(shè)有滑塊16的孔中。
所述爬行器的工作狀況請再配合圖1、圖2所示。當(dāng)流動的泥漿沖擊凸輪軸1的中腔孔內(nèi)的葉輪8，凸輪軸1即在外殼2中旋轉(zhuǎn)，嵌設(shè)限制在各回旋槽10中的支撐腳4將相對各回旋槽10產(chǎn)生相對運動，由于各回旋槽10的底面直徑不同，各支撐腳4則全被徑向推出或拉縮，而因各回旋槽具有左、右螺旋部分，因此支撐腳4同時會形成與滑塊16一起的軸向移動，又由于伸出的支撐腳4的伸出端插入井壁面，而不能軸向位移，因此，回旋槽的左螺旋部分51的側(cè)面將受到來自支撐腳4的作用力而使凸輪軸1連同外殼2一起軸向移動。位處右螺旋部分外52處的支撐腳4則被徑向拉縮而離開推頂?shù)木?，隨之當(dāng)左螺旋部分51位處該支撐腳4處時，該支撐腳4又被徑向推出而卡在井壁上，這樣依次螺旋形地一個個撥除和卡設(shè)支撐腳4于井壁，凸輪軸1及其外殼2則由于卡設(shè)支撐腳的反作用力而軸向位移，達(dá)到行進(jìn)的目的。
請參閱圖4，該圖為本發(fā)明的第二個實施例，與第一個實施例不同之處是，所述凸輪軸44為實心體，實心體由電機(jī)直接驅(qū)動或用電機(jī)通過軟軸驅(qū)動，凸輪軸44上回旋槽的斷面呈矩形，在該實施例中，凸輪軸上具有6條回旋槽，每兩條回旋槽分別相同地平行排列，支撐腳42插入回旋槽的部分為二平行的端頭具有凸緣的柱體，支撐腳的伸出端為一頂面具有凹槽的條形塊體43，在支撐腳42的柱體上，于外殼45與凸輪軸44之間分別套設(shè)有一使支撐腳徑向回縮的彈簧41。
權(quán)利要求
1.一種爬行器，其特征在于該爬行器包含有外殼、凸輪軸和支撐腳，被驅(qū)動轉(zhuǎn)動的凸輪軸的周面上具有一個以上封閉的回旋槽，所述每一封閉的回旋槽由左螺旋槽，右螺旋槽和二槽之間的過濾槽構(gòu)成，左螺旋槽的底面距凸輪軸的中心線距離大于右螺旋槽的底面距凸輪軸中心線的距離，每一回旋槽內(nèi)分別嵌裝有一個以上的可滑動地限制在回旋槽中的支撐腳。
2.根據(jù)權(quán)處要求1所述的爬行器，其特征在于凸輪軸為一中空筒狀，其空心體內(nèi)裝設(shè)有驅(qū)動葉輪，中空凸輪軸通過兩端的軸承裝設(shè)在筒形外殼中，外殼體的一端螺接一接頭，儀凸輪軸在外殼體中軸向固定定位。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的爬行器，其特征在于支撐腳的兩端具有凸緣，下端凸緣嵌設(shè)在回旋槽中，上端凸緣通過外殼上對應(yīng)的軸向延伸的條形孔中伸出，所述條形孔的長度大于回旋槽的軸向最大行程，所述回旋槽的斷面呈“T”字型，且與兩端具有凸緣的支撐腳相適配。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的爬行器，其特征在于外殼體的外壁上軸向地設(shè)置有滑軌，滑軌上配裝有軸向滑動的滑塊，滑塊上具有與支撐腳上端凸緣形狀相適配的孔，支撐腳的上端與凸緣套設(shè)在滑塊的孔中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的爬行器，其特征在于由電機(jī)驅(qū)動的凸輪軸為實心體，所述回旋槽每兩條相同地平行排列，回旋槽的斷面呈矩形，支撐腳的端頭為具有凸緣的柱體。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的爬行器，其特征在于支撐腳的伸出端為一頂面具有凹槽的條形塊體，在支撐腳的柱體上，外殼與凸輪軸之間分別套設(shè)有一使支撐腳徑向回縮的彈簧。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在窄長空間內(nèi)連續(xù)爬行進(jìn)退的裝置，該裝置采用被驅(qū)動的凸輪軸的周面上具有一個以上的回旋槽，每一回旋槽內(nèi)分別嵌裝有一個以上的可在回旋槽內(nèi)滑動的支撐腳，凸輪軸的轉(zhuǎn)動可以帶動多排支撐腳依次交替變換支撐腳的支撐位置，從而達(dá)到裝置本身的行進(jìn)或帶動其它裝置的送入。它可用于石油鉆井中水平井水平段的鉆進(jìn)，水平井測量儀器的送入以及在細(xì)長管道內(nèi)管道的疏通、檢測、清潔等。
文檔編號E21B23/00GK1067475SQ9110358
公開日1992年12月30日 申請日期1991年6月3日 優(yōu)先權(quán)日1991年6月3日
發(fā)明者陳浩 申請人:石油勘探開發(fā)科學(xué)研究院鉆井工藝研究所