专利名称：一种井下单向锁定装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及地层勘探技术，尤其涉及一种井下单向锁定装置。
背景技术：
对于低频电磁波压力计直读测试系统来说，在一个新的环境中，无线通讯的建立需要较长的时间。在建立无线通讯后，要求中继接收短节的位置相对固定，不再发生变化， 从而以确保无线通讯的通讯质量。目前，在无线传输过程中，中继接收短节容易发生上下移动，使中继接收短节的位置发生变化，从而容易造成井下无线通讯发生中断。而再次建立无线通讯则需要一定的稳定时间，严重影响了通讯质量和工程进展。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服目前中继接收短节发生上下移动容易导致井下无线通讯中断的缺陷。为了解决上述技术问题，本发明提供了一种井下单向锁定装置，包括扁轴、外套筒、运动套以及锁定块，其中
该扁轴包含较粗的第一部分和较细的第二部分；该第一部分和第二部分之间包含有向外突出的台肩，该台肩上包含有豁口 ；该第二部分的外表面上包含有延伸至该第二部分端面的平面，该台肩以及该第二部分的端面穿过该外套筒伸入该运动套的内部，该第一部分位于该外套筒的外部；
该外套筒的内壁上包含有台肩，顶在该扁轴的该台肩的台阶面上；该外套筒的侧壁上开有窗口，该窗口内侧与轴向平行的一个边缘的一部分加工成斜面；
该运动套沿着轴向设置有凹槽，在该凹槽中沿着轴向分别设置有径向的弹簧孔，该弹簧孔中安放有弹簧；
该锁定块放置在该运动套的该凹槽中，第一端与该运动套不脱离，第二端加工有倒角； 第一表面上分布有径向的盲孔，分别与该运动套上的弹簧孔对应，在弹簧的作用下能够将第二端翘起并伸出该外套筒的窗口之外；第二表面上设置有锁定槽；
该锁定块在该锁定槽的侧面设置有与该外套筒的该斜面配合的导向斜面。优选地，在该扁轴的该台肩的该豁口上，有径向的螺钉孔。优选地，在该扁轴的该第一部分的外表面上，有削平一部分外表面后形成的安装钳口。优选地，该运动套第一端面上包含有径向槽，在距离第一端面一定距离处沿着周向设置有环形槽。优选地，该锁定块的第一端包括压边，靠近第一端设置有垂直于轴向的螺钉孔；该压边通过压环安装在该运动套的环形槽中，该螺钉孔中穿过软质钢丝绳，该软质钢丝绳一端固定在该扁轴的螺钉孔中并穿过该运动套的径向槽；软质钢丝绳另一端穿过该压边固定
3在螺钉孔中，保持该锁定块的第一端与该运动套不脱离。优选地，该装置包括
上接头，一端与该扁轴的第一部分连接，外表面包含顶住该扁轴第一部分端面的台
阶；
上部调整旋转套，套在该扁轴未处于该外套筒中的该第一部分的外部，可调节该外套筒与该上接头的相对位置，并保证该外套筒与该扁轴一起运动。优选地，该扁轴的该第一部分的外表面上包含有削平一部分外表面后形成的安装钳口。优选地，该装置包括
下接头，第一端与该运动套的第二端连接； 下部调整套，用于调整该扁轴与该运动套的位移行程。优选地，该运动套的第二端设置有钳口。与现有技术相比，本发明实施例的井下单向锁定装置，在进行无线通讯过程中能够确保井下中继接收短节的位置不发生变化，从而不会产生由于中继接收短节移动而导致的井下无线通讯的中断，大大提高了无线通讯的质量。本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。图1为本发明实施例的井下单向锁定装置的外形示意图。图2为图1所示实施例B-B剖视图。图3为图1所示实施例中扁轴的外形示意图。图4为图1所示实施例中外套筒的外形示意图。图5为图1所示实施例中运动套的外形示意图。图6为图1所示实施例中锁定块的外形示意图。
具体实施例方式以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。如图1和图2所示，本发明实施例的井下单向锁定装置主要包括扁轴3、外套筒4、 运动套5、压环6、锁定块7以及弹簧8等。如图3所示，扁轴3包含较粗的第一部分31和较细的第二部分32，其中第一部分 31位于扁轴3的第一端，第二部分32位于扁轴3的第二端。在第一部分31和第二部分32 之间，包含有向外突出的台肩33，台肩33上包含有豁口，在该豁口上有径向的螺钉孔34。扁轴3的第一部分31的外表面上，还包含有削平一部分外表面后形成的安装钳口 35。扁轴 3的第二部分32的外表面主要为弧面，其上包含有从中间部位延伸至扁轴3第二端的端面(第二部分的端面)的平面，使得该扁轴3在其第二端的端面上表现为一个圆被截去一个圆弧的扁形端面。扁轴3较细的第二端，从外套筒4的第一端穿入并从第二端穿出后，伸入运动套5 的内部，因此扁轴3的第二部分32，均位于外套筒4以及运动套5的内部。扁轴3的台肩 33位于外套筒4的内部，而第一部分位于外套筒4的外部。外套筒4的内壁上也包含有台肩，与扁轴3的台肩33配合(图中未示出)。扁轴3 的台肩与外套筒4的台肩配合，外套筒4的台肩顶在扁轴3的台阶33的台阶面上。如图4 所示，外套筒4的侧壁上开有窗口 41。窗口 41内侧与轴向平行的一个边缘的一部分加工成斜面(图中未示出)。如图5所示，运动套5第一端面上包含有径向槽51，在距离第一端面一定距离处沿着周向设置有环形槽52，该环形槽52用于安装压环6。运动套5在该环形槽52靠近运动套5第二端的方向上，还沿着轴向设置有凹槽53，在该凹槽53中沿着轴向分别设置有两个径向的弹簧孔M，两个弹簧孔M分别用于安放弹簧8。锁定块7放置在该运动套5的凹槽53中。该凹槽53可以限制锁定块7的轴向移动，但可以在弹簧作用下进行上下小位移运动。扁轴3的第二端(图2所示的右端)插入运动套5第一端面的孔中，由于扁轴3的第二端上包含有平面，因此扁轴3与运动套5之间能够轴向运动而不会发生相对旋转运动。如图6所示，锁定块7的第一端包括压边71，靠近第一端上还设置有垂直于轴向的螺钉孔72。锁定块7的第二端加工有倒角75。该压边71用于插在压环6内，通过压环6 安装在该运动套5的环形槽52中，该螺钉孔72中用于穿过软质钢丝绳，该软质钢丝绳一端固定在扁轴3的螺钉孔34中，并穿过运动套5的径向槽51。软质钢丝绳另一端穿过该压边 71，通过螺钉固定在螺钉孔72中，可保持锁定块7第一端与运动套5不脱离，确保锁定块7 与扁轴3之间的距离处在预设范围之内。运动套5的第一端通过环形槽52安装有压环6，压环6用于压住锁定块7的第一端，确保锁定块7在弹簧8的作用下能够将第二端翘起，使锁定块7能够伸出外套筒4的窗口 41之外，使得此时整个装置的外径大于外套筒4的外径，但又不至于使锁定块7脱离运动套5的凹槽53。锁定块7的第一表面贴在运动套5的外表面，其第一表面上分布有两个径向的盲孔(图中未示出)，分别与运动套5上的两个弹簧孔M —一对应，用于对两个弹簧8进行限位，并安放两个弹簧8的末端。锁定块7的第二表面上设置有锁定槽73，当锁定块7伸出外套筒4时，锁定槽73 能够与井下管串中的固定锁定内环配合，确保单向锁定。锁定块7在该锁定槽73的侧面设置有导向斜面74，该导向斜面74与外套筒4的斜面配合。在锁定块7的运动过程中，外套筒4的斜面与锁定块7的导向斜面74贴紧，迫使锁定块7逐渐进入外套筒4内部或者从外套筒4上的窗口 41中伸出。在弹簧8的作用下，锁定块7在合适的位置可以部分伸出外套筒4的窗口 41，与井下管串的内固定环相锁定，从而能够锁住中继接收短节，使之不能够继续向井下运动。锁定块7在弹簧8的作用下可以从外套筒4上的窗口 41中伸出，使两个锁定块的外径大于套筒的外径。
5
本发明的实施例在装配时，运动套5通过压环6压住锁定块7，一起安装在外套筒 4内部，运动套5、锁定块7可以与外套筒4、扁轴3发生相对运动。当运动套5的凹槽53与外套筒4的窗口 41重合时，在弹簧8的作用下，锁定块7可以部分地从窗口 41伸出外套筒 4，锁定块7上的锁定槽73与井下管串内固定环卡紧，使中继接收短节不再继续运动。如图1所示，本发明的实施例中还包括上接头1以及上部调整旋转套2，上接头1 的第一端通过螺纹与中继接收短节相连接，第二端通过外螺纹与扁轴3第一端的内螺纹连接，上接头1的外表面还包含台阶，顶住扁轴3第一端的端面。扁轴3上的安装钳口 35方便了扁轴3与上接头1之间的安装。上部调整旋转套2套在扁轴3的未处于外套筒4中的第一部分31的外部，其第一端也顶在上接头1的台阶面上。上部调整旋转套2可调节外套筒4与上接头1的相对位置，使外套筒4的台肩能够顶住扁轴3的台肩面，同时方便上接头 1、扁轴3以及外套筒4的装配。而且，通过对上部调整旋转套2进行调节，外套筒4内部的台肩与扁轴3的台肩贴紧，保证外套筒4与扁轴3 —起运动。如图1所示，本发明的实施例中还包括下接头10以及下部调整套9，下接头10第一端与运动套5第二端通过螺纹连接，其中，下接头10第一端设置有外螺纹，运动套5的第二端设置有相应的内螺纹。通过该下接头10，本发明的实施例可与配重杆相连接。如图5所示，在设计过程中，通过更改下部调整套9的长度，可以调整扁轴3与运动套5之间的位移行程，确保在扁轴3与运动套5之间相对运动过程中，扁轴3的较细的第二部分32插入运动套5的内孔，使调整套9的下端面与下接头10的上台肩相碰撞时，第二部分32插入运动套5的内孔最深，运动位移最小；当运动套5的台肩55与下部调整套9的第一端的端面(上端面)碰撞时，扁轴3的第二部分32插入运动套5的中心孔距离最短，运动位移最大。运动套5的第二端还设置有钳口 56，在下接头10第一端与运动套5第二端连接后可增加扭矩。本发明的实施例在使用时，其在与中继接收短节连接之前，调整运动套5与扁轴3 的相对位置，使锁定块7在弹簧8的作用下能够从外套筒4的窗口 41处自由伸出和压回。 之后，通过上接头1使本发明的实施例与中继接收短节相连接，下部通过下接头10与仪器配重杆相连接。在现场施工过程中，单芯电缆与中继接收短节相连接，配重杆在重力作用下，拖动锁定装置、中继接收短节、电缆顺着钻杆中心的贯通孔向下运动，在贯通孔的内径的作用下，锁定块7被压缩到与贯通孔内经一致；当仪器下到目标深度时，此处钻杆内部安装有一个锁定环，其内径比贯通孔内径小，比锁定装置的外套筒4的外直径大。当锁定块7的第二端到达锁定环上端位置时，第二端上的倒角75进入锁定环内径，锁定块7被压缩，当锁定块 7上的锁定槽73与锁定环位置相重合时，锁定块7在弹簧8的作用下，锁定块7上的锁定槽 73刚好卡在锁定环上，阻止中继接收短节继续向井下运动。当完成作业后，单芯电缆带动中继接收短节向上运动，中继接收短节通过上接头1 带动扁轴3、外套筒4向上运动；而此时，锁定块7仍然卡在管串锁定环上，锁定块7、运动套 5、下接头10及其所连接配重杆不能够随扁轴3、外套筒4 一起向上运动。当外套筒4向上运动时，其斜面压迫锁定块7，锁定块7的导向斜面74在外套筒4的斜面压迫下，逐渐缩回到外套筒4的内部，从而顺利从锁定环内部解锁。
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通过本发明实施例的锁定装置，可以使得中继接收短节的位置能够固定在试油管串的目标位置，大大提高了无线通讯的通讯质量。而且在通讯过程在中，可以放松单芯电缆，中继接收短节的位置也不会发生变化。在完成相关作业之后，本发明实施例的锁定装置在单芯电缆的拉力作用下可以迅速解锁，把中继接收短节提出井口，方便现场施工。虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化， 但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
权利要求
1.一种井下单向锁定装置，包括扁轴、外套筒、运动套以及锁定块，其中该扁轴包含较粗的第一部分和较细的第二部分；该第一部分和第二部分之间包含有向外突出的台肩，该台肩上包含有豁口 ；该第二部分的外表面上包含有延伸至该第二部分端面的平面，该台肩以及该第二部分的端面穿过该外套筒伸入该运动套的内部，该第一部分位于该外套筒的外部；该外套筒的内壁上包含有台肩，顶在该扁轴的该台肩的台阶面上；该外套筒的侧壁上开有窗口，该窗口内侧与轴向平行的一个边缘的一部分加工成斜面；该运动套沿着轴向设置有凹槽，在该凹槽中沿着轴向分别设置有径向的弹簧孔，该弹簧孔中安放有弹簧；该锁定块放置在该运动套的该凹槽中，第一端与该运动套不脱离，第二端加工有倒角； 第一表面上分布有径向的盲孔，与该运动套上的弹簧孔对应，在弹簧的作用下能够将第二端翘起并伸出该外套筒的窗口之外；第二表面上设置有锁定槽；该锁定块在该锁定槽的侧面设置有与该外套筒的该斜面配合的导向斜面。
2.根据权利要求1所述的井下单向锁定装置，其中 在该扁轴的该台肩的该豁口上，有径向的螺钉孔。
3.根据权利要求1所述的井下单向锁定装置，其中在该扁轴的该第一部分的外表面上，有削平一部分外表面后形成的安装钳口。
4.根据权利要求1所述的井下单向锁定装置，其中该运动套第一端面上包含有径向槽，在距离第一端面一定距离处沿着周向设置有环形槽。
5.根据权利要求4所述的井下单向锁定装置，其中该锁定块的第一端包括压边，靠近第一端设置有垂直于轴向的螺钉孔；该压边通过压环安装在该运动套的环形槽中，该螺钉孔中穿过软质钢丝绳，该软质钢丝绳一端固定在该扁轴的螺钉孔中并穿过该运动套的径向槽；软质钢丝绳另一端穿过该压边固定在螺钉孔中，保持该锁定块的第一端与该运动套不脱离。
6.根据权利要求1所述的井下单向锁定装置，其中，该装置包括上接头，一端与该扁轴的第一部分连接，外表面包含顶住该扁轴第一部分端面的台阶；上部调整旋转套，套在该扁轴未处于该外套筒中的该第一部分的外部，可调节该外套筒与该上接头的相对位置，并保证该外套筒与该扁轴一起运动。
7.根据权利要求6所述的井下单向锁定装置，其中该扁轴的该第一部分的外表面上包含有削平一部分外表面后形成的安装钳口。
8.根据权利要求1所述的井下单向锁定装置，其中，该装置包括 下接头，第一端与该运动套的第二端连接；下部调整套，用于调整该扁轴与该运动套的位移行程。
9.根据权利要求8所述的井下单向锁定装置，其中 该运动套的第二端设置有钳口。
全文摘要
本发明公开了一种井下单向锁定装置，克服中继接收短节容易导致井下无线通讯中断的缺陷，该装置中扁轴包含较粗的第一部分和较细的第二部分，两部分之间包含有向外突出的台肩；第二部分的外表面上包含有延伸至第二部分端面的平面，台肩及第二部分穿过外套筒伸入运动套的内部；外套筒的侧壁上开有窗口；运动套沿轴向设置有凹槽，凹槽中设置有弹簧孔，其中安放有弹簧；锁定块放置在运动套的凹槽中一端与运动套不脱离，第一表面上分布有盲孔与运动套上的弹簧孔对应，第二表面上设置有锁定槽；锁定块在锁定槽的侧面设置有与外套筒的斜面配合的导向斜面。本发明不会产生由于中继接收短节移动而导致的井下无线通讯的中断，大大提高了无线通讯的质量。
文档编号E21B47/06GK102425408SQ201210002968
公开日2012年4月25日 申请日期2012年1月6日 优先权日2012年1月6日
发明者田志宾 申请人:中国海洋石油总公司, 中海油田服务股份有限公司