一种旋转式井壁取芯器的钻头旋转和推芯装置的制作方法

本发明涉及石油井开采领域，具体是一种旋转式井壁取芯器的钻头旋转和推芯装置。

背景技术：

旋转式井壁取芯器是一种在石油井下通过旋转空心钻头获得岩心的设备，驱动钻头旋转是设备最关键的技术环节，旋转式井壁取芯器一次下井取出很多颗岩心，所以，每次取到的岩心都要从空心钻头推出去，保存在仪器的储芯筒中，把岩心从钻头里推出的结构称推芯装置，所以，推芯装置也是设备的重要组成部分。

目前公知的用来驱动取芯钻头旋转的方式有液压马达式、齿轮传动式、链轮传动式、实心软轴传动式和电机直接驱动式，每种方式各有利弊。其中，结构最简单的属电机直接驱动式，不需要传动链，电机直接驱动钻头旋转，但其致命缺点是受空间限制，电机体积小，功率小，动力不足，取芯成功率低。其余方式，如液压马达式，是将电机机械能先转换成液压能，再将液压能转换成机械能，需要液压油管道、泵、阀、马达等复杂零部件；齿轮传动式不是简单的齿轮传动结构，采用多个直齿轮和锥齿轮多级传递后最终驱动钻头旋转；链轮传动式也是多级齿轮传动加上链轮传动；实心软轴传动式是软轴驱动锥齿轮、着齿轮驱动钻头传动；如果把齿轮、链轮暴露在泥浆中，引起搅动泥浆功率损失，如果密封起来，需要做旋转动密封，结构复杂，故障率高，难维修。这都为人们的使用带来了不便。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种旋转式井壁取芯器的钻头旋转和推芯装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种旋转式井壁取芯器的钻头旋转和推芯装置，包括电机、齿轮装置、空心软轴、钻头装置和推芯装置相连，所述推芯装置包括推芯缸和推芯活塞杆，电机与齿轮装置相连，齿轮装置上安装有空心轴并且空心轴延伸出齿轮装置之外，推芯活塞杆的一端安装在推芯缸内，推芯活塞杆的另一端悬浮在空心轴内，空心软轴的一端与钻头装置相连，空心软轴的另一端与联轴器固定，联轴器滑动套装在空心轴外部并且空心软轴相对于空心轴进行轴向滑动。

作为本发明进一步的方案：联轴器和空心轴之间设置有防转机构。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本装置设计合理，结构简单，采用空心软轴直至与钻头装置相连，不再通过其他传动方式传递动力，传动环节少，传动效率高，动力强，方便维修并且工作故障少，使用效果好。

附图说明

图1为旋转式井壁取芯器的钻头旋转和推芯装置取岩芯时的结构示意图。

图2为旋转式井壁取芯器的钻头旋转和推芯装置推出岩芯时的结构示意图。

其中：1-电机，2-推芯缸，3-推芯活塞杆，4-齿轮装置，5-空心轴，6-联轴器，7-空心软轴，8-钻头装置。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

请参阅图1-2，一种旋转式井壁取芯器的钻头旋转和推芯装置，包括电机1、齿轮装置4、空心软轴7、钻头装置8和推芯装置，所述推芯装置包括推芯缸2和推芯活塞杆3，电机1与齿轮装置4相连，齿轮装置4上安装有空心轴5并且空心轴5延伸出齿轮装置4之外，推芯活塞杆3的一端安装在推芯缸2内，推芯活塞杆3的另一端悬浮在空心轴5内，空心软轴7的一端与钻头装置8相连，空心软轴7的另一端与联轴器6固定，联轴器6滑动套装在空心轴5外部并且空心软轴7相对于空心轴5进行轴向滑动。联轴器6和空心轴5之间设置有防转机构。

所述旋转式井壁取芯器的钻头旋转和推芯装置的工作流程，具体步骤如下：

步骤一，钻取岩芯时，推芯缸带动推芯活塞杆收回到推芯缸内，电机带动齿轮装置转动，齿轮装置带动空心轴旋转，由于联轴器滑动套装在空心轴上并且联轴器和空心轴之间设置有防转机构，空心轴的旋转传递给空心软轴，进一步传递给钻头装置上的钻头，钻取岩芯，联轴器可以在空心轴上移动，使得钻头进出地层过程中空心软轴不被拉伸和压缩；

步骤二，推出岩芯时，钻头带着岩芯从地层退出并且翻转，推芯活塞杆伸出并且穿过空心轴、空心软轴和钻头装置，推芯活塞杆将取到的岩芯推出钻头，保存在仪器中，准备再取下一颗岩芯时，推芯活塞杆缩回到推芯缸中，不影响空心软轴和钻头装置的曲线运动。

本发明的工作原理是：空心轴可以是空心电机轴或者常规取芯电机通过机械传动方式传递给另一空心轴，二者都在本专利保护范围；联轴器和空心轴之间设置有防转机构，联轴器和空心轴不是固定连接，联轴器可以在空心轴上滑动，使得空心软轴不被拉伸和压缩；推芯活塞杆在空心软轴的内孔中伸出或缩回，推芯活塞杆伸出可以把钻头中的岩芯推到装置的储芯筒中。

本装置中采用了电机、齿轮装置和空心轴的结构带动空心软轴，如果电机本身采用空心结构，则该装置无需齿轮装置和空心轴，推芯活塞杆的另一端悬浮在电机的空心结构处即可，这种方式也可以实现。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种旋转式井壁取芯器的钻头旋转和推芯装置，包括电机、齿轮装置、空心软轴、钻头装置和推芯装置，所述推芯装置包括推芯缸和推芯活塞杆，电机与齿轮装置相连，齿轮装置上安装有空心轴并且空心轴延伸出齿轮装置之外，推芯活塞杆的一端安装在推芯缸内，推芯活塞杆的另一端悬浮在空心轴内，空心软轴的一端与钻头装置相连，空心软轴的另一端与联轴器固定，联轴器滑动套装在空心轴外部并且空心软轴相对于空心轴进行轴向滑动。本发明还公布了该装置的工作流程。本装置设计合理，结构简单，采用空心软轴直接与钻头装置相连，不再通过其他传动方式传递动力，传动环节少，传动效率高，动力强，方便维修并且工作故障少，使用效果好。

技术研发人员：卢晓丽;刘中敏;聂兴斌;赵刚年;李金钊
受保护的技术使用者：西安同兴石油设备技术有限公司
技术研发日：2017.03.28
技术公布日：2017.07.21