一種擺輪式井斜角感應裝置和測斜儀的制作方法

本發明涉及井眼測量，具體的是一種擺輪式井斜角感應裝置，還是一種測斜儀。

背景技術：

1、測斜儀是鉆井工程中必不可缺的工具，主要分為電子式和機械式測斜儀兩種。因井下條件復雜多變，機械測斜儀在面對高溫高壓等惡劣工況時具有更高工作可靠性的優勢。

2、井斜信號感應裝置是機械式測斜儀中的核心部件，其用于感應井斜大小、并將井斜大小轉換為其他信號以傳輸至后續部件模塊直至井斜信號被地面工作人員接收利用。例如，中國專利公開號cn?111101861?a，公開日期2020年5月5日，公開了《一種井斜信號放大器》，其具有的墜砣機構在井斜變化后擺動下壓杠桿機構，使得杠桿機構的壓桿長臂抬起以實現對微小井斜變化的信號感應放大識別。又如中國專利公開號cn1644874a，公開日期2005年7月27日，公開了《一種機械式無線隨鉆測斜儀》，其依賴鐘擺型的泥漿脈沖發生器產生不同數量的泥漿脈沖信號以反應不同大小的井斜參數。

3、上述現有井斜信號感應裝置均為“配重-長桿”的鐘擺型感應裝置，其擺動范圍小，導致井斜測量范圍有局限。

技術實現思路

1、為了解決上述測斜儀測量的傾斜角度范圍小的問題，本發明提供了一種擺輪式井斜角感應裝置和測斜儀，在所述擺輪式井斜角感應裝置內采用了擺輪，使得安裝腔相對轉軸能夠在0°-90°的范圍內傾斜時，均能夠實現擺輪、推桿對閥芯的有效控制，實現0°-90°整個井斜角變化范圍的測量，能夠感應大范圍的井斜信號。

2、本發明實施例解決其技術問題所采用的技術方案是：

3、一種擺輪式井斜角感應裝置，包括安裝筒和調節閥模塊，安裝筒內含有安裝腔，安裝腔內含有擺動輪模塊和第一旋轉軸，擺動輪模塊含有擺輪和推桿，第一旋轉軸穿過擺輪，第一旋轉軸呈水平狀態，擺輪能夠繞第一旋轉軸轉動，調節閥模塊含有閥芯，推桿的一端與擺輪的外周面抵接，推桿的另一端與閥芯連接，當安裝腔相對于豎直方向傾斜的過程中，擺輪受到重力的作用隨著安裝腔的傾斜角度變化而轉動相應的角度，推桿根據擺輪的轉動的角度相應地改變調節閥模塊的開度。

4、一種測斜儀，包括流速檢測裝置和上述的擺輪式井斜角感應裝置，流速檢測裝置與調節閥模塊連接，流速檢測裝置能夠檢測流體流過調節閥模塊內的流速。

5、本發明實施例的有益效果是：

6、1、安裝筒和調節閥模塊獨立設置，安裝腔內部密封、鉆井液或者說泥漿無法流入其中，安裝在安裝腔內的擺動輪模塊不受干擾地工作，以實現在不受水力沖擊的情況下更加穩定靈敏地進行測斜感應操作。

7、2、合理設置安裝腔及擺輪的規格，使得安裝腔相對第一旋轉軸能夠在0°-90°的范圍內傾斜時，均能夠實現擺輪、推桿對閥芯的有效控制，則所述擺輪式井斜角感應裝置能夠實現0°-90°整個井斜角變化范圍的測量，使得所述擺輪式井斜角感應裝置能夠感應大范圍的井斜信號。

8、3、此外，所述擺輪式井斜角感應裝置的井斜感應部分和流量調控部分分離，給予了二者更大的設計、選型空間以實現不同性能、款式的測斜儀的制造。

技術特征：

1.一種擺輪式井斜角感應裝置，其特征在于，所述擺輪式井斜角感應裝置包括安裝筒(5)和調節閥模塊(3)，安裝筒(5)內含有安裝腔(501)，安裝腔(501)內含有擺動輪模塊(4)和第一旋轉軸(6)，擺動輪模塊(4)含有擺輪(401)和推桿(403)，第一旋轉軸(6)穿過擺輪(401)，第一旋轉軸(6)呈水平狀態，擺輪(401)能夠繞第一旋轉軸(6)轉動，調節閥模塊(3)含有閥芯(302)，推桿(403)的一端與擺輪(401)的外周面抵接，推桿(403)的另一端與閥芯(302)連接，當安裝腔(501)相對于豎直方向傾斜的過程中，擺輪(401)受到重力的作用隨著安裝腔(501)的傾斜角度變化而轉動相應的角度，推桿(403)根據擺輪(401)的轉動的角度相應地改變調節閥模塊(3)的開度。

2.根據權利要求1所述的擺輪式井斜角感應裝置，其特征在于，當安裝腔(501)相對于豎直方向傾斜的過程中，擺輪(401)轉動的角度與安裝腔(501)傾斜的角度呈正比，調節閥模塊(3)的開度與擺輪(401)轉動的角度呈正比或反比。

3.根據權利要求2所述的擺輪式井斜角感應裝置，其特征在于，安裝筒(5)和調節閥模塊(3)上下設置，擺輪(401)的斷面呈弓形結構，當安裝腔(501)相對于豎直方向傾斜的過程中，調節閥模塊(3)的開度與擺輪(401)轉動的角度呈正比。

4.根據權利要求3所述的擺輪式井斜角感應裝置，其特征在于，擺輪(401)內含有轉軸安裝孔(4011)，第一旋轉軸(6)穿過轉軸安裝孔(4011)，擺輪(401)的外周面含有弦線段(4012)和弧線段(4013)，轉軸安裝孔(4011)位于弧線段(4013)對應的圓心和弦線段(4012)之間，推桿(403)沿安裝筒(5)的軸線方向延伸，推桿(403)的軸線與第一旋轉軸(6)的軸線相交并垂直，推桿(403)的一端與擺輪(401)的外周面的弧線段(4013)抵接。

5.根據權利要求2所述的擺輪式井斜角感應裝置，其特征在于，安裝筒(5)和調節閥模塊(3)下上設置，擺輪(401)的斷面呈水滴結構，當安裝腔(501)相對于豎直方向傾斜的過程中，調節閥模塊(3)的開度與擺輪(401)轉動的角度呈反比。

6.根據權利要求5所述的擺輪式井斜角感應裝置，其特征在于，擺輪(401)內含有轉軸安裝孔(4011)，第一旋轉軸(6)穿過轉軸安裝孔(4011)，擺輪(401)的外周面含有大半圓線段(4014)、直線段(4015)和小半圓線段(4016)，轉軸安裝孔(4011)位于小半圓線段(4016)對應的圓心，推桿(403)沿安裝筒(5)的軸線方向延伸，推桿(403)的軸線偏離第一旋轉軸(6)的軸線，推桿(403)的一端與擺輪(401)的外周面的直線段(4015)和小半圓線段(4016)抵接。

7.根據權利要求1所述的擺輪式井斜角感應裝置，其特征在于，擺動輪模塊(4)還含有偏重部(402)，偏重部(402)與擺輪(401)的外周面或外端面連接；

8.根據權利要求1所述的擺輪式井斜角感應裝置，其特征在于，安裝筒(5)為兩端封閉的筒形結構，推桿(403)穿過安裝筒(5)的一端，調節閥模塊(3)還含有閥座(301)，閥座(301)呈筒形結構，閥座(301)套設于閥芯(302)外，閥座(301)的一端與安裝筒(5)的一端連接，閥座(301)的另一端為入口(304)，閥座(301)的側壁上設置有出口(303)。

9.根據權利要求8所述的擺輪式井斜角感應裝置，其特征在于，閥芯(302)呈一端封閉的筒形結構，閥芯(302)含有依次連接的芯筒(3021)和端板(3022)，芯筒(3021)與閥座(301)密封連接，推桿(403)的另一端與端板(3022)連接固定，端板(3022)上設置有平衡通孔(305)，推桿(403)根據擺輪(401)的轉動的角度沿安裝筒(5)的軸線方向移動相應的距離，并且相應地改變出口(303)的過流面積。

10.根據權利要求8所述的擺輪式井斜角感應裝置，其特征在于，安裝筒(5)的另一端外依次連接有縱軸偏重平臺(8)和第二旋轉軸(7)，第二旋轉軸(7)的軸線與安裝筒(5)的軸線重合，縱軸偏重平臺(8)含有沿第二旋轉軸(7)的周向分布的第一徑向偏重部(801)和第二徑向偏重部(802)，第二徑向偏重部(802)大于第一徑向偏重部(801)的重量，縱軸偏重平臺(8)能夠依靠重力使安裝筒(5)繞第二旋轉軸(7)轉動，并使第一旋轉軸(6)呈水平狀態。

11.一種測斜儀，其特征在于，所述測斜儀包括流速檢測裝置(10)和權利要求1所述的擺輪式井斜角感應裝置，流速檢測裝置(10)與調節閥模塊(3)連接，流速檢測裝置(10)能夠檢測流體流過調節閥模塊(3)內的流速。

12.根據權利要求11所述的測斜儀，其特征在于，流速檢測裝置(10)含有內外套設的芯筒(1005)和外殼(1004)，芯筒(1005)內含有軸向內流道(2)，軸向內流道(2)內含有水力渦輪(1001)，軸向內流道(2)與調節閥模塊(3)的入口(304)連通，水力渦輪(1001)與芯筒(1005)連接固定，外殼(1004)的外表面含有環形外凸緣(1006)，環形外凸緣(1006)內設有軸向過流通孔(1003)，芯筒(1005)外設置有擋塊(1002)，擋塊(1002)與環形外凸緣(1006)層疊連接，擋塊(1002)能夠遮擋軸向過流通孔(1003)，在芯筒(1005)相對于外殼(1004)轉動的過程中，擋塊(1002)能夠周期性地改變軸向過流通孔(1003)的過流面積。

13.根據權利要求11所述的測斜儀，其特征在于，外殼(1004)含有沿軸向依次間隔設置的第一殼體(10041)和第二殼體(10042)，芯筒(1005)含有沿軸向依次連接的第一內筒(10051)和第二內筒(10052)，第一內筒(10051)套設于第一殼體(10041)內，第一內筒(10051)和第一殼體(10041)之間連接有第一軸承，第二內筒(10052)套設于第二殼體(10042)內，第二內筒(10052)與第二殼體(10042)之間連接有第二軸承，第二內筒(10052)的一端插接于第一內筒(10051)的一端內，水力渦輪(1001)固定于第二內筒(10052)的一端內，第一殼體(10041)的一端與調節閥模塊(3)連接，第一殼體(10041)的另一端朝向第二殼體(10042)的一端，環形外凸緣(1006)位于第二殼體(10042)的一端外，擋塊(1002)位于第一殼體(10041)和第二殼體(10042)之間。

技術總結
本發明公開了一種擺輪式井斜角感應裝置和測斜儀，屬于井眼測量技術領域，為了解決現有測斜儀測量的傾斜角度范圍小的問題，所述擺輪式井斜角感應裝置包括安裝筒(5)和調節閥模塊(3)，安裝筒(5)內含有擺動輪模塊(4)，當安裝腔(501)相對于豎直方向傾斜的過程中，擺輪(401)受到重力的作用隨著安裝腔(501)的傾斜角度變化而轉動相應的角度，推桿(403)根據擺輪(401)的轉動的角度相應地改變調節閥模塊(3)的開度。安裝腔相對轉軸能夠在0°?90°的范圍內傾斜時，均能夠實現擺輪、推桿對閥芯的有效控制，實現0°?90°整個井斜角變化范圍的測量，能夠感應大范圍的井斜信號。

技術研發人員：王慶,黃洪春,紀國棟,李文哲,汪海閣,劉偉,張佳偉,孟鐾橋,陳暢暢,于金平
受保護的技術使用者：中國石油天然氣集團有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/3/13