一种井下高压密封铰链式连接器的制作方法

1.本发明涉及机械结构以及地球物理与大地观测领域，尤其涉及一种能够适合在深井环境下多种地球物理观测仪器单元之间密封互联的井下高压密封铰链式连接器。


背景技术：

2.在地球物理及大地测量中，经常使用钻孔类仪器，在钻孔内对地震、地磁、地倾斜、地应变等物理量进行测量或观测。测量中，首先在地壳待测部位打孔，再将测试探头下放到待测孔段，使用水泥浇注方式或机械耦合将测量单元与孔壁耦合，地壳岩石的震动、变形或大地倾斜便会传递到测量单元上，达到观测的目的。进入二十一世纪，地球物理观测从单一测量手段向综合观测发展，这样就需要将多种地球物理观测仪器单元集成互连，形成一个整体的综合探头，其长度可达到数米以上。一方面综合探头本身长度的增大，另一方面由于加工机械误差使得多种地球物理观测仪器单元集成互连不可能达到完全在同一轴线，同时钻孔本身也具有一定的弯曲度，因而使得数米长的井下综合探头在下井安装过程中在钻孔中的通过性变差。因此，需要一种能够自适应钻孔的弯曲度并具有高压密封性能的机械连接器，将井下综合探头的不同观测仪器单元互相连接，并能保证其连接的上下不同观测仪器单元的方位角能够准确传递，实现数米长井下综合探头能够顺利安装到观测深度段。


技术实现要素：

3.本发明为了解决现有技术中的缺陷，提出了一种井下高压密封铰链式连接器。
4.本发明的一种井下高压密封铰链式连接器，用于多种地球物理观测仪器单元之间密封互连，包括：
5.上部连接头和下部连接头，所述上部连接头用于和上部观测仪器单元连接，所述下部连接头用于和下部观测仪器单元连接；
6.球头，其上端与所述上部连接头密封连接，下端通过柔性连接管与所述下部连接头连接，所述上部连接头、球头、柔性连接管和下部连接头依次连接后在内部形成一导线通道；以及
7.支撑结构，用于支撑所述球头，包括上部法兰盘、中间法兰盘、下部法兰盘、多根上部连接杆及多根下部连接杆，所述上部法兰盘通过所述多根下部连接杆穿过所述中间法兰盘与所述上部法兰盘连接，所述上部法兰盘与所述中间法兰盘通过所述多根上部连接杆连接，所述上部法兰盘的端面与所述中间法兰盘的端面均设有弧面，从而与设置于所述上部法兰盘和所述中间法兰盘之间的所述球头保持弧度配合。
8.优选地，所述多根下部连接杆的数量为4根，在法兰盘的边缘每隔90度布置1根下部连接杆。
9.优选地，所述下部连接杆的两端通过固定螺母进行固定。
10.优选地，所述多根上部连接杆的数量为4根，在法兰盘的边缘每隔90
°
布置1根上部连接杆，并且在法兰盘的周向每根所述上部连接杆与每根所述下部连接杆间隔45
°
。
11.优选地，所述每根上部连接杆上设置有调节外筒。
12.优选地，所述上部连接杆的两端通过固定螺母进行固定。
13.优选地，所述导线通道用于供连接所述上部观测仪器单元与所述下部观测仪器单元的导线通过。
14.优选地，所述下部法兰盘与所述下部连接头密封连接。
15.本发明具有如下有益效果：
16.本发明的井下高压密封铰链式连接器，可以实现井下综合探头观测单元的机械互连，并能够实现井下综合探头观测单元自适应钻孔的弯曲度，保证相互连接的上下观测单元的方位角能够准确传递，同时具有高压密封性能，实现数米长井下综合探头观测单元能够顺利安装到观测深度段。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
18.图1为本发明实施例的一种井下高压密封铰链式连接器的纵剖面示意图。
19.图2为本发明实施例的一种井下高压密封铰链式连接器的纵剖面示意图，其中图2的剖面与图1的剖面成45
°
。
具体实施方式
20.以下将结合说明书附图对本发明的实施方式予以说明。需要说明的是，本说明书中所涉及的实施方式不是穷尽的，不代表本发明的唯一实施方式。以下相应的实施例只是为了清楚的说明本发明专利的发明内容，并非对对其实施方式的限定。对于该领域的普通技术人员来说，在该等实施例说明的基础上还可以做出不同形式的变化和改动，凡是属于本发明的技术构思和发明内容并且显而易见的变化或变动也在本发明的保护范围之内。
21.如图1-2所示，本发明的优选实施例的一种井下高压密封铰链式连接器，用于多种地球物理观测仪器单元之间密封互连，包括：上部连接头1、下部连接头11、球头4、柔性连接管9以及支撑结构。下面对各部件进行详细说明。
22.上部连接头1位于井下高压密封铰链式连接器的最上端，用于和上部观测仪器单元(未图示)连接，所述下部连接头11位于井下高压密封铰链式连接器的最下端，用于和下部观测仪器单元(未图示)连接。应注意的是，这里提及的上部观测仪器单元、下部观测仪器单元均为由多种地球物理观测仪器单元集成互联形成的综合探头中的一个或一部分仪器单元。
23.球头4，其上端与所述上部连接头1密封连接并达到水平面内不能旋转，下端通过柔性连接管9与所述下部连接头11密封连接并达到水平面内不能旋转。优选地，密封方式可采用 o型圈密封技术，属于公知技术，这里不再赘述。所述上部连接头1、球头4、柔性连接管9 和下部连接头11依次连接后在内部形成一导线通道7。所述导线通道7用于供连接所述上部观测仪器单元与所述下部观测仪器单元的导线(电缆)通过，从而使得上部观测仪器单元
与下部观测仪器单元能够形成电气连接。柔性连接管9能够使得球头4可偏离井下高压密封铰链式连接器的轴向自由转动，同时具有自密封性能。
24.本发明的井下高压密封铰链式连接器的优选实施例中，支撑结构用于支撑所述球头4。优选地，该支撑结构包括上部法兰盘2、中间法兰盘6、下部法兰盘10、多根上部连接杆5 及多根下部连接杆8。所述下部法兰盘10通过所述多根下部连接杆8穿过所述中间法兰盘6 与所述上部法兰盘2连接。并且所述下部法兰盘10与所述下部连接头11密封连接且在连接后水平面内不能旋转，中间法兰盘6位于球头4的下方位置，上部法兰盘2位于球头4的上方位置。在一个优选的实施例中，所述多根下部连接杆8的数量为4根，在法兰盘的边缘每隔90度布置1根下部连接杆8。也即，分别在上部法兰盘2、中间法兰盘6、下部法兰盘10 的边缘均匀地布置4个通孔，每个通孔在法兰盘的周向间隔90
°
，由4根下部连接杆8穿过。进而，所述下部连接杆8的两端通过第一固定螺母13进行固定，即下部连接杆8伸出上部法兰盘2的一端(上端)以及伸出下部法兰盘10的一端(下端)分别通过第一固定螺母13 锁紧固定。
25.此外，所述上部法兰盘2与所述中间法兰盘6还通过所述多根上部连接杆5连接。在一个优选的实施例中，所述多根上部连接杆5的数量为4根，在法兰盘的边缘每隔90
°
布置1 根上部连接杆5，并且在法兰盘的周向每根所述上部连接杆5与每根所述下部连接杆8间隔 45
°
。也即，分别在上部法兰盘2、中间法兰盘6的边缘均匀地布置4个通孔，每个通孔在法兰盘的周向间隔90
°
，由4根上部连接杆5穿过。也就是说，在法兰盘的周向上，上部连接杆5与下部连接杆8间隔设置，间隔角度为45
°
。进而，所述上部连接杆5的两端通过第二固定螺母12进行固定，即上部连接杆5伸出上部法兰盘2的一端(上端)以及伸出中间法兰盘6的一端(下端)分别通过第二固定螺母12锁紧固定。
26.在优选的实施例中，所述每根上部连接杆5上还设置有调节外筒3。该调节外筒3为中空筒状，套设于上部连接杆5上，并位于上部法兰盘2、中间法兰盘6之间，起到限定上部法兰盘2与中间法兰盘6之间距离的作用，这样可以保证球头4与上部法兰盘2、中间法兰盘6之间的适当的弧度配合。
27.在本发明的每个优选实施例中，所述上部法兰盘2的端面与所述中间法兰盘6的端面均设有弧面，从而与设置于所述上部法兰盘2和所述中间法兰盘6之间的所述球头4保持弧度配合。也即，上部法兰盘2的下端面设有弧面，与球头4的上部球面部分弧度配合，中间法兰盘6的上端面设有弧面，与球头4的下部球面部分弧度配合。
28.通过上述这样的结构，球头4能够被支撑于上部连接头1和下部连接头2之间，并且球头4 能够实现偏离井下高压密封铰链式连接器的轴向小角度自由转动，从而使得井下高压密封铰链式连接器的上部(球头以上部分)以及下部(球头以下部分)能够在球头位置实现小角度的弯折，从而能够使得通过本发明的井下高压密封铰链式连接器连接的上部观测仪器单元与所述下部观测仪器单元在下井安装过程中在钻孔中自适应钻孔的弯曲度，实现数米长井下综合探头能够顺利安装到观测深度段。在优选的实施例中，根据井下综合探头总体长度可以利用1个以上本发明的井下高压密封铰链式连接器。
29.此外，本发明中，所述多根下部连接杆8与上部法兰盘2、下部法兰盘10的通孔采用紧密配合，能够确保上部连接头1与下部连接头11绕井下高压密封铰链式连接器的轴向不发生转动，从而，通过本发明的井下高压密封铰链式连接器连接的上下不同观测仪器单元的方位角能够准确传递。
30.以及，本发明中，上部连接头1与球头4之间、球头4与柔性连接管9之间、柔性连接管9与下部连接头11之间的连接均采用密封连接，优选地采用o型圈密封技术，从而本发明的井下高压密封铰链式连接器可实现高压密封性能。
31.显然，本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围。