[发明专利]适用于任意斜度套管井的扭杆式井下震源

说明书

技术领域

本发明涉及石油和地质勘探技术领域，具体涉及一种适用于任意斜度套管井的扭杆式井下震源。

背景技术

震源在井间地震技术中起着至关重要的作用，机械脉冲式震源是目前国内外应用较为普遍的六类震源之一，其中最常见的要属重锤式。其工作原理是通过推靠电机将支撑臂牢牢贴合井壁，再由直线电机将重锤提升至高点后释放，由此产生作用于砧座的垂直冲击力，经砧座与支撑臂间的斜面转换为水平径向力，并由此形成辐射能传入地层（见“重锤冲击式井下震源专利号：ZL92224745.5”）。

由于工作状态下支撑臂与砧座的接触部分完全浸泡在井下泥浆介质中，又处在高温高压恶劣环境下，一旦遇到坚硬颗粒物的嵌入或零件自身的磨损变形以及数十吨冲击力等综合因素的作用，接触面就可能出现咬死现象。这种情况一旦发生，就如同在套管井中砸入一枚巨大的钉子，将其牢牢楔在井中，最严重的后果就是直接造成一口井的报废。

虽然该震源后来在局部做了改进，将推靠臂与砧座的接触面由滑动摩擦改成滚动摩擦（见“一种推靠传力装置，专利号：ZL01247024.4”），但其开放式的工作形态没有改变，与生俱来的安全隐患并未得到根除。

此外，由于作用力绝大部分来自重力，随着套管井斜度的增加，能量的衰减加大，当达到一定值时将无法正常设施作业。再者，提升重锤的直线电机也由于自身条件的限制，不仅能耗大（功率8KW左右，要求三相AV380V高压电源），同时也带来整体尺寸的增大（仪器长达5.5米）。

发明内容

本发明提供一种适用于任意斜度套管井的扭杆式井下震源，提高设备可靠性，彻底消除震源可能卡在井下的安全隐患，同时适应了大斜度水平井测井的需求，降低了能耗。

本发明通过以下技术方案实现：

一种适用于任意斜度套管井的扭杆式井下震源，包括外壳、电机、减速器、主动齿轮、从动齿轮、拨杆、底座、挡块、扭杆、摆锤、砧杆、传动杆、拉簧和弹簧偏心器；所述电机、减速器、主动齿轮依次通过所述传动杆连接；所述主动齿轮与所述从动齿轮内啮合；所述从动齿轮和所述底座上对应的部分具有半圆形槽孔，相对形成圆形槽孔，所述拨杆插入圆形槽孔中；所述拨杆具有与底座外缘弧度相对应的弧形缺口；所述拨杆通过所述拉簧与所述底座连接；所述底座与所述扭杆之间通过键连接；所述挡块固定在所述外壳上；所述扭杆穿过摆锤的一端与外壳固定连接，所述摆锤与扭杆固定连接；所述砧杆插入外壳的缺口中与外壳固定连接；所述弹簧偏心器（14）设置在与砧杆（11）相对的一侧，与外壳固定连接。在上述技术方案中，所述扭杆外面空套一扭管，通过花键将扭杆和扭管紧固相连。

在上述技术方案中，所述底座与所述扭杆之间为键连接。

在上述技术方案中，所述扭杆与所述摆锤之间为键连接。

在上述技术方案中，所述扭杆直径为10～12mm，长度为2.5～3.5m。

在上述技术方案中，所述砧杆与外壳之间采用径向和端面密封。

在上述技术方案中，所述挡块安装在外壳内的转接套上，沿外壳轴向可调节位置。

在上述技术方案中，所述电机采用单个直流电机。

在上述技术方案中，所述砧杆具有环槽，与所述外壳的缺口上的环形突起相配合，所述砧杆通过螺栓与所述外壳固定。

在上述技术方案中，所述弹簧偏心器包括两个连接头和弹性钢板，所述连接头与所述外壳固定连接，所述弹性钢板两端分别与所述连接头固定连接。

本发明具有如下特点：

1、可靠性安全性得到极大提升。本发明为全密闭结构，通过外壳将内部结构密封，可以靠弹簧偏心器将砧杆贴住井壁，以弹性接触取代了刚性接触，因此任何情况下都不可能卡死在井中。

2、由于不依赖于重力作为作用力，可用于任意斜度的水平井。

3、由于使用了扭杆，相比于其他弹簧结构其单位体积的变形能最大，因而本发明具有体积小的特点。

4、本发明相对于井壁的施力点只有一处（砧杆处），相比于现有技术中的重锤式震源的三处受力方式，能量的传递更为集中有效

附图说明

图1为本发明实施例提供的适用于任意斜度套管井的扭杆式井下震源结构示意图。

图2为本发明实施例提供的适用于任意斜度套管井的扭杆式井下震源中摆锤未撞击砧杆状态下齿轮与底座、扭杆结构示意图。

图3为本发明实施例提供的适用于任意斜度套管井的扭杆式井下震源中摆锤撞击砧杆状况下齿轮与底座、扭杆结构示意图。

图4为本发明实施例提供的摆锤和砧杆的位置关系示意图。