一种双层八臂推靠器的制作方法

本发明涉及一种用于安装石油勘探仪器的推靠器，尤其涉及一种利用前后双层推靠臂形成井下多角度自稳定支撑结构的八臂推靠器。

背景技术：

随着石油行业的发展，石油开采勘探技术也不断更新，地层取样仪器一直是石油勘探领域中勘探设备的一个重要组成部分，其用于测量当前钻井的各种数据，如倾斜度。而地层取样仪器一般安装在能够随时在井下指定位置支撑停留的推靠器上。

现有的推靠器一般是采用一圈环绕布置在推靠器主基体上可伸展的推靠臂支撑在井下，推靠臂的数量越多支撑越稳定，但数量越多，其复杂性和制作难度也随之上升，因此现有的推靠器一般采用六根推靠臂的结构。

此外，在推动动力方面，现有推靠器一般采用推杆直接推动推靠臂伸缩，液压动力直接作用到推靠臂上，该结构虽然能够提供足够的支撑强度，但是各推靠臂的受力相同，即各推靠臂的伸展同步，该方式下，一旦某根推靠臂提前与井壁接触或是被卡住，则推杆还会继续对其施加硬性推力，这样会导致该推靠臂承受比其它推靠臂更大的推力，在形状不能再调整的情况下，增加了对各连接点的压力，容易损坏。同样，当某根推靠臂收缩过程中被杂物卡住时，推杆还会持续硬性拉动，同样易导致推靠臂损坏。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种利用前后双层推靠臂形成井下多角度自稳定支撑结构的双层八臂推靠器。

特别地，本发明提供一种双层八臂推靠器，包括在内部轴向上设置有中心通道的柱形主基体，在所述主基体的一端安装有高压油腔，以及通过线缆与所述高压油腔连接的电动泵，在所述主基体上相对所述高压油腔一端沿轴向间隔设置有前后两组推靠臂，每组推靠臂均匀分布在所述主基体的外圆周上且前后两组推靠臂在径向上相互错开，每根推靠臂在所述主基体的轴向上形成可转动的平行四边形，在所述主基体位于所述高压油腔的一端设置有分别与每根推靠臂连接的推杆，在所述推杆上套有弹性件，在所述高压油腔内设置有通过挤压所述弹性件而带动所述推杆移动的活塞套。

在本发明的一个实施方式中，所述主基体靠近所述高压油腔的一端设置有供所述活塞套移动的推动腔，且围绕所述中心通道设置有分别容纳每根所述推杆的容纳槽，所述活塞套上设置有分别与每根所述推杆对应的通孔，所述推杆的一端穿过所述通孔后位于所述推动腔内，另一端穿入所述容纳槽后与所述推靠臂活动连接，所述弹性件分别设置在所述推杆位于所述通孔两侧的杆身上。

在本发明的一个实施方式中，所述弹性件为碟簧，在所述推杆上设置有阻挡所述碟簧移动的直径凸起段。

在本发明的一个实施方式中，在所述高压油腔处设置有测量每根所述推杆行程的位移传感器，和测量所述活塞套推力大小的测力传感器。

在本发明的一个实施方式中，所述推靠臂包括依次活动连接的前臂、极板和后臂，连接后的所述前臂与所述后臂平行，且所述前臂相对所述主基体的活动夹角为0～45度，所述极板相对自身轴心线实现左右15度的偏转。

在本发明的一个实施方式中，所述极板朝向井壁的一面为外凸的弧面结构，整体边角为弧形，所述极板与所述前臂连接一端安装有连接管，在所述连接管内安装有与所述极板内部基板连通的极板接头；

在所述主基体上相对每根所述推靠臂分别设置有一个与所述中心通道内部线路连接的线控接头，以及方便与所述线控接头连接的油线转接座；

所述极板接头和所述油线转接座通过内部同时容纳油和线缆的橡胶管线连接，所述前臂上设置有容纳所述橡胶管线的凹槽。

在本发明的一个实施方式中，所述油线转接座包括本体，以及设置在所述本体两端与所述线控接头插接的插座端，和供所述橡胶管线插接的插针端，所述插座端和所述插针端为实现油路通道及多线路独立输送的八芯结构。

在本发明的一个实施方式中，与前组所述推靠臂连接的所述线控接头位于其连接的所述推靠臂的前臂连接点的下游，与所述线控接头连接的所述油线转接座安装后，其所述插针端位于所述前臂连接点的上游；安装后的所述插座端的开口方向与所述主基体垂直，所述插针端的开口方向朝向所述前臂连接点。

在本发明的一个实施方式中，与后组所述推靠臂连接的所述线控接头位于其连接所述推靠臂的前臂连接点的上游，与所述线控接头连接的所述油线转接座安装后，所述插针端位于所述线控接头和所述前臂连接点之间；所述插座端的开口方向与所述主基体垂直，所述插针端开口方向朝向所述推靠臂的前臂连接点。

在本发明的一个实施方式中，所述橡胶管线包括用于容纳线缆和液压油的橡胶管，以及设置在所述橡胶管两端以分别与所述极板接头和所述油线转接座的插针端插接的匹配接头。

本发明的推靠臂在推靠器上分成前后两组排布，既可以降低制作难度，同时又可以提高支撑强度，通过一端动力即可同时驱动两组推靠臂同步伸缩，控制方便且降低了制造难度。

本发明利用活塞套通过弹性件对推杆施加推力和拉力，使得每根推靠臂受到的力都是弹性可调整的，各推靠臂可以根据自身与井壁的距离自行调整展开角度，使每根推靠臂都能够与井壁抵接，大大提高了推靠器的支撑稳定性。而且采用弹性推力，使得各推靠臂在抵接过程中始终处于弹性状态下，能够根据每根推靠臂与井壁的接触距离和抵接力大小自行调整各自的支撑距离和支撑强度，减少各推靠臂的硬性承受力，增加使用寿命。

附图说明

图1是本发明一个实施方式的多臂推靠器结构示意图；

图2是本发明一个实施方式中后组推靠器的展开示意图；

图3是图1所示多臂推靠器的左视图；

图4是本发明一个实施方式中的活塞套结构示意图；

图5是本发明一个实施方式中油线转接座的安装位置示意图；

图6是本发明一个实施方式中前油线转接座的正面示图；

图7是图6的立体图；

图8是本发明一个实施方式中插座端的八芯结构示意图；

图9是与图8对应的插针端八芯结构示意图；

图10是本发明一个实施方式中后油线转接座的正面示图；

图11是图10的立体图。

具体实施方式

如图1、2所示，本发明一个实施方式提供一种双层八臂推靠器，该多臂推靠器包括一根柱状的主基体1，在主基体1的内部沿轴心设置有中心通道101，中心通道101用于流通液压油和穿行控制线缆，主基体1的一端安装有用于提供高压液压油的高压油腔10，高压油腔10通过线缆和油管与电动泵11连接，电动泵11包括提供动力的双向电机111和实现高压的双向柱塞泵112。

在主基体1上以高压油腔10一端为对照点，沿主基体1的轴向间隔设置前后两组推靠臂201、202，每组推靠臂201、202在主基体1的外圆周上均匀分布，且前后两组推靠臂201、202在径向上相互错开，即每根推靠臂20与井壁的支撑点在轴向上不重合，每根推靠臂20可在主基体1的轴向方向上旋转，实现伸展和收缩，展开后相对主基体1形成平行四边形。

在主基体1靠近高压油腔10的一端设置有分别与每根推靠臂20连接的推杆30，各推杆30围绕中心通道101均匀分布，推杆30分为与前组推靠器201连接的短推杆301和与后组推靠器202连接的长推杆302，短推杆301和长推杆302在主基体1的轴向上间隔设置，在每根推杆30上分别套有弹性件31，在高压油腔10内设置有受高压液压油挤压而同时推动所有推杆30移动的活塞套12，活塞套12靠近推杆30的一端套在中心通道101外，其通过移动过程中对弹性件31的挤压来带动所有推杆30水平移动。

当推靠器放置到井下时，可由地面控制井下的电动泵11工作，电动泵11中的电机111带动柱塞泵112转动，柱塞泵112通过油管113分别与高压油腔10内由活塞套12分成的挤压腔13和收缩腔14连通，双向电机111带动柱塞泵112正反转时分别控制挤压腔13和收缩腔14的液压油驱动活塞套12移动。

当挤压腔13内的液压油压力增大时，推动活塞套12向收缩腔14方向移动，活塞套12在移动过程中挤压各推杆30上的弹性件31，弹性件31则通过弹力间接再推动推杆30向远离高压油腔10一端移动，正常状态下各推靠臂20处于收缩状态并位于主基体1外圆周上的安装槽105内，当推杆30移动时通过与各推靠臂20的连接点对推靠臂20施加推力，使前后两组推靠臂201、202中的每根推靠臂20分别以与主基体1的连接点为支点开始旋转，旋转后的每根推靠臂20离开安装槽105并向远离主基体1的方向展开，直至分别碰到井壁为止。

完成预定的测量目的后，再控制电机111反转并带动柱塞泵112同时反转，此时，收缩腔14内注油而挤压腔13内开始排油，使得活塞套12向高压油腔10一端移动，活塞套12移动时通过弹性件31带动推杆30回缩，使各推靠臂20在推杆30的拉动下也逐步向主基体1方向旋转，直至收缩到主基体1的安装槽105内。

在本实施方式中，活塞套12通过弹性件31对推杆30施加推力和拉力，因此，每根推靠臂20受到的力都是弹性可调整的，如，在某根推靠臂20已经接触到井壁不能继续展开时，该推靠臂20本身的顶死并不能阻止活塞套12的移动，活塞套12还会继续前移以挤压弹性件31，使其它的推靠臂20继续展开，直至所有的推靠臂20都已经接触到井壁或达到弹性件31的挤压极限，在该过程中，对于已经完全接触到井壁的推靠臂20，活塞套12的移动还可进一步挤压该推杆30上弹性件31的压缩量，间接且弹性的加大该推靠臂20对井壁的支撑强度，而不会对该推靠臂20产生直接的硬性挤压。

因此，本实施方式中的各推靠臂20可以根据自身与井壁的距离自行调整展开角度，使每根推靠臂20都能够与井壁抵接，大大提高了推靠器的支撑稳定性。而且采用弹性推力，使得各推靠臂20在抵接过程中始终处于弹性力控制下，能够根据每根推靠臂20与井壁的接触距离和抵接力大小自行调整各自的支撑距离和支撑强度，减少各推靠臂20的硬性损伤，提高使用寿命。

采用前后两组推靠臂201、202的结构，不但可以简化主基体1的制造工序，而且延长的主基体1还可以增加测量距离，同时实现多个测量目的，提高测量精度，减少因移动而导致的测量误差现象。

如图3所示，本实施方式中，每组推靠臂201、202在主基体1的外圆周上相互间隔90度地设置有四根，前后两组推靠臂201、202共八根且在径向上错开45度；而每根推靠臂20相对主基体1的最大倾斜角度为45度，其倾斜方向为与高压油腔10相反的一端。其中的弹性件31可采用弹簧或碟簧。

在本发明的一个实施方式中，为方便推动各推杆30，主基体1在靠近高压油腔10的一端设置有供活塞套12移动的环形推动腔102，推动腔102为围绕中心通道101设置的空腔，使活塞套12能够沿中心通道101的轴向在行程内自由移动，同时为限制各推杆30在径向上的移动，在主基体1的内部围绕中心通道101均匀设置有分别容纳每根推杆30的容纳槽103，每个容纳槽103在长度方向上至少延伸至其连接的推靠臂20连接点处。

如图4所示，为方便推动弹性件31而不影响推杆30，活塞套12的外圆周上设置有径向凸出的活塞环121，活塞环121上与每根推杆30对应的位置设置有通孔122，每根推杆30的一端分别插入对应长度的容纳槽103内与相应的推靠臂20连接，而另一端则位于推动腔102内并插入活塞环121上对应的通孔122中，弹性件31分别套在每根推杆30位于通孔122的两侧(在后续内容中以碟簧代替弹性件来进行说明)，通孔122的直径小于碟簧的直径。

在本实施方式中，活塞套12在推动腔102内移动时，利用活塞环121推动前进方向上的碟簧31，使碟簧31弹性的推动相应的推杆30去旋转连接的推靠臂20。其中为使碟簧31的弹力能够传递至推杆30上，可以在推杆30上设置阻挡碟簧31的直径凸起段32或挡环，其中靠近推靠臂20一端的碟簧31可以仅位于推动腔102内，也可以延伸至容纳槽32内，而靠近高压油腔10一端的碟簧31则位于推动腔102内。当活塞套12向推靠臂20方向移动时，利用活塞环121挤压该方向上的碟簧31来使推杆30带动推靠臂20扩张，当活塞套12向高压油腔10方向移动时，则通过活塞环122挤压该端的碟簧31使推杆30带动推靠臂20收缩。采用双向碟簧31的设计可使推靠臂20在展开和收缩时都能够根据实际情况自行调整伸缩角度，避免某些推靠臂20的卡死而影响其它推靠臂20的展开或收缩，最大程度的提高推靠器的应变能力，减少意外对仪器测量结果的影响。

在本发明的一个实施方式中，为获取当前推靠臂20的状态，可在高压油腔10处设置测量每根推杆30移动距离的位移传感器33，根据位移传感器33测量的推杆30移动距离，即可计算出每根推靠臂20当前打开的角度大小，然后进一步计算出井下当前位置处的直径，还可判断出某根推靠臂20是否出现伸展异常。

此外在高压腔体10处还可设置测量活塞套12推力大小的测力传感器34，测力传感器34通过测量活塞套12的移动距离来确定当前活塞套12施加至推靠臂20上的推力大小，可确定当前推靠器20的支撑强度。

本实施方式中涉及的推靠臂20结构，可以采用现有技术中已有的推靠臂结构，此外还可以采用如下的结构：

推靠臂20由依次活动连接的前臂21、极板22和后臂23组成，其中前臂21和后臂23的未连接端分别与主基体1活动连接，前臂21与后臂23的长度相同且相互平行，极板22始终保持与主基体1平行，当推靠臂20张开时形成平行四边形形状。本实施方式中，前臂21和后臂23相对主基体1的旋转角度为0～45度，即推靠臂20在推杆30推动下最大张开角度为45度，形成一个倾斜的平行四边形。

为方便推杆30移动，每根推杆30可通过一根连杆35与推靠臂20活动连接，连杆35同样位于容纳槽103内，连杆35可以微调推杆30传递的动力方向，避免与前臂21连动时卡死。

为方便推杆30推动前臂21旋转，前臂21与主基体1的连接端处可设置延长的拐角211，拐角211相对前臂21有一个夹角，连杆35的连接点位于拐角211上；当推杆30带动连杆35移动时，会推动前臂21的拐角211一端以前臂21与主基体1的前臂连接点212为支点进行旋转，从而使前臂21带动极板22、后臂23同步转动。

本实施方式中的推靠臂20只有前臂21为驱动臂，而后臂23采用被动旋转结构。

在本发明的一个实施方式中，为方便极板22与井壁接触，与前臂21和后臂23连接后的极板22相对轴线可左右倾斜一定角度，同时朝向井壁的一面设置为外凸的弧面结构，而极板22整体的边角也设置为弧形；当极板22与井壁接触后，可根据井壁的凹凸状态使弧面自动调整接触角度，以与井壁形成更稳定的支撑状态，进而提高支撑效果。本实施方式中，极板22相对轴线的左右倾斜的角度为正负15度。

在本发明的一个实施方式中，由于极板22中一般安装有相应的测量电路板，为方便传输极板22内部的测量信号，可以在极板22与前臂21或后臂23的连接端处设置相应的连线接头221，来将内部的信号线引出，以下以连线接头221设置在靠近前臂21一端为例，说明极板22内线路与主基体1线路的连接方式：

在极板22的端部安装用于和前臂21连接的空心连接管222，与极板22内电路板上的引线连接的极板接头221安装在连接管222内，极板接头221的开口方向朝向前臂21方向。

主基体1的中心通道101内穿有传递信号的线缆，在主基体1的侧壁上相对每根推靠臂20分别设置有一个与中心通道101内部线缆连接的线控接头104，同时设置一个延长线控接头104连接点的油线转接座40，油线转接座40用于将线控接头104延长，使其能够根据主基体1的结构和安装空间调整与极板22的连接位置。

如图5所示，极板接头221需要随极板22的展开而同步移动，因此将其与油线转接座40连接时，连接的线路既要能够随极板22位置变化而同步移动，同时还需要具备一定的弯折性能；本实施方式采用由橡胶管制成的橡胶管线24来连接极板接头221和油线转接座40，橡胶管本身具备一定的弹性可以任意弯折，橡胶管内部用于流通液压油并同时穿线缆；在橡胶管的两端分别设置与极板接头221和油线转接座40相匹配的插接接头241，形成一根实现双头连接的橡胶管线24；为方便布线，在前臂21上设置有轴向凹槽或通道，橡胶管线24布置在凹槽或通道中，可随推靠臂20的收缩同时收纳至主基体1内，其两端的匹配接头241伸出前臂21后分别与极板接头221和油线转接座40插接。

每个极板22内部、橡胶管线24内部及连接的油线转接座40内都充有液压油，三者的液压油通过橡胶管线24连通。本实施方式中，每个推靠臂20内的液压油路与主基体1上中心通道101内的液压油相互隔离，橡胶管线24两端的匹配接头241与相插接的极板接头221和油线转接座241的结构相匹配，能够保证线缆和油路的完全输送。

在上述部件内充液压油可以提高各部件内部的抗压性，减少部件本身的重量和降低壁厚。

油线转接座40本身相当于是一个延长插座，通过延长线控接头104的连接点，使与橡胶管线24的连接位置能够调整至尽量减小自身弯折角度的位置，避免连接后的橡胶管线24弯折角度过大而导致内部线路或油路断开。

此外，由于在主基体1的前端(靠近高压油腔10一端)设置有八根推杆30，导致主基体1前端的设计空间非常紧凑，无法容纳更多的结构，因此采用油线转接座40的配合结构后，还可以在主基体1上更合适的位置设置线控接头104，大大降低主基体1的制造难度。

如图6、7所示，在本发明的一个实施方式中，提供一种具体的油线转接座40结构，该油线转接座40包括本体41，分别设置在本体41的两端与线控接头104插接的插座端42，和供橡胶管线24插接的插针端43，本体41为块状弧形，在主基体1上设置有容纳本体41的凹槽，当本体41卡入凹槽内后可使主基体1保持圆柱形，本体41卡入凹槽内后可采用螺栓进行固定。

如图8、9所示，其中插座端42和插针端43分别为包括油路接口421和线路接口422、423在内的八芯结构，其中油路接口421为一个，而线路接吕则是用于连接不同的线缆，如电缆422和信号线缆423。在本体41内，设置有连通插针端43和插座端42上油路接口421的油路，而线路接口422、423的连接线缆同样由油路中穿过。插针端43相对插座端42仅是将油路接口421和线路接口422、423换成了插针形状，功能和结构相同。

本体41安装在主基体1上后，插座端42和插针端43分别位于主基体1内，可在安装过程中直接与主基体1上的线控接头104和橡胶管线24的接头241形成插接状态。

在本实施方式中，连接前组推靠臂201和后组推靠臂202的油线转接座40基本结构相同，但根据各自的安装位置不同在细节上两者存在一些区别，以下分别以用于前组推靠臂201和后组推靠臂202中的油线转接座40进行说明：

如图6、7所示，与前组推靠臂201对应的线控接头104设置在该推靠臂20的前臂连接点212的下游，以避开主基体1前端分布的推杆30，与该线控接头104连接的油线转接座40安装后(以下称为前油线转接座401)，插座端42垂直地插在线控接头104上，本体41越过前臂连接点212使插针端43延伸至此前臂连接点212的上游，安装后的插针端43的开口方向朝向此前臂连接点212且与主基体1平行(与另一端的插座端42相对)。由该前臂21处引下的橡胶管线24的匹配接头241绕过前臂连接点212后与插针端43插接。

该结构中，前油线转接座401将位于前臂连接点212下游的线控接头104连接点移至前臂连接点212的上游，当此推靠臂20相对主基体1旋转时，橡胶管线24只在0～45度范围内弯折，不会对内部的油路和线路造成影响。避免橡胶管线24直接与线控接头104连接时，橡胶管线24的弯折角度超过90度，导致内部油路和线路断开的现象。

如图10、11所示，与后组推靠臂20对应的线控接头104，设置在相应连接推靠臂20的上游，即该推靠臂20的前臂连接点212上游，而转接该线控接头104的油线转接座40也安装在该推靠臂20的上游(以下称为后油线转接座402)，后油线转接座402与线控接头104插接的插座端42位于远离该推靠臂20的一端，插座端42垂直与线控接头104插接，而插针端43位于插座端42和该推靠臂20的前臂连接点212之间，插针端43的开口水平朝向前臂连接点212(与另一端的插座端42相背)，由前臂21处伸出的橡胶管线24的接头241水平进入主基体1后与插针端43插接。该结构同样可以防止橡胶管线24弯折过度而阻断内部油路和线路。

前组和后组推靠臂20的油路，分别至前油线转接座401和后油线转接座402的插座端42为止，即在线控接头104处断开，仅保持油线转接座40、橡胶管线24、极板22之间的油路畅通。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。