一种管道穿越钻井随钻陀螺减震装置和钻井设备的制作方法

1.本发明涉及石油钻井技术领域，具体涉及一种管道穿越钻井随钻陀螺减震装置和钻井设备。


背景技术：

2.有一些需要重入的特殊井，如深井、救援井、储气库封堵井、废弃处理井，需要二次进入原井筒内进行其他作业施工，该类型井对施工参数要求非常精确，按照现有技术通过mwd(随钻测量)、磁导向工具等磁性仪器测得原井轨迹通常会受到井筒或者地层磁性物质的干扰，影响测量结果，导致采集数据与实际井眼轨迹偏差大。陀螺测斜仪可感应地球自转角速度，不受磁干扰，在强磁环境和油套管或钻杆中准确测量井斜和方位，重力高边，陀螺测斜仪自动寻北，无需校北，测量数据为井眼轨迹的真北方位数据，无需校正就可直接使用，把陀螺仪与磁性探管结合集成在一起，是磁干扰环境下判断磁性工具面角受干扰程度的唯一方法，是老井重入以及临井防碰的必要技术手段。通过高精度陀螺对井眼轨迹进行连续多点复测，然后下入磁导向工具将两者测量结果进行对比，不断调整后续定向轨迹参数。
3.进行随钻陀螺测量时大多采用光纤陀螺、机械陀螺和固态陀螺，光纤陀螺，抗震能力较差；陀螺器件尺寸大，测量仪器小型化困难，未来发展趋势为采用先进的机械陀螺、固态陀螺代替光纤陀螺，提高抗震能力，仪器小型化。目前使用陀螺仪进行测量时会采用动力调谐陀螺仪，动力调谐陀螺仪是指通过陀螺转子由两对正交扭杆和平衡环架组成的挠性接头支承的陀螺仪，利用动力效应产生的负弹性力矩，抵消掉弹性扭杆的正弹性力矩，使转子处于无力矩作用的自由转子状态，提高了陀螺仪的精度，动力调谐陀螺仪是一种非液浮、干式弹性支撑、机电性的挠性陀螺。作为技术成熟的刚体转子陀螺仪，其精度范围在0.01
°
/h～1
°
/h之间，动力调谐陀螺仪又简称动调陀螺，具有结构简单、体积小、重量轻、成本低等优点，广泛地应用于航空、航海、导弹、宇宙飞行器、制导与导航系统及油田勘探开发等军事、民用领域中。陀螺在钻井领域中的应用比起飞行领域，在技术上要求更高、产品适应性更强，因为它的工作条件恶劣、特别是震动对陀螺测量精度影响极大，而现有技术在进行钻井测量时使用的随钻陀螺对于减震保护效果不足，容易影响测量结果，并且陀螺仪长时间处于震动中容易导致仪器被震动损坏。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是如何对随钻陀螺减震。
5.本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种管道穿越钻井随钻陀螺减震装置，包括阻尼柱、主减震套筒、陀螺仪筒、副减震套筒、陀螺仪主体和滑动限位机构，
6.所述陀螺仪筒的两端分别滑动设置在所述主减震套筒的下端和所述副减震套筒的上端内，所述阻尼柱可伸缩的设有多个，并分为两组阻尼组，第一组所述阻尼组设置于所述主减震套筒内，且两端分别与所述主减震套筒和所述陀螺仪筒固定连接，第二组所述阻
尼组设置于所述副减震套筒内，且两端分别与所述副减震套筒和所述陀螺仪筒固定连接，
7.所述陀螺仪主体固定于所述陀螺仪筒内，所述滑动限位机构可伸缩，其两端分别与所述主减震套筒和所述副减震套筒的外壁固定连接。
8.本发明的有益效果是：主减震套筒和副减震套筒与陀螺仪筒滑动配合以及阻尼柱的伸缩消耗震动的能量，消减陀螺仪筒的上下震动。同时滑动限位机构保证主减震套筒和副减震套筒在滑动过程中不会分离，保证结构可靠性，且滑动限位机构可同步滑动，不影响减震效果。相比于现有技术的减震效果更好，对陀螺仪主体的保护效果更好，不易损坏陀螺仪。
9.在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
10.进一步，还包括减震海绵，所述减震海绵固定于所述陀螺仪筒内，并包裹在所述陀螺仪主体外侧。
11.采用上述进一步方案的有益效果是：陀螺仪主体周围包裹有减震海绵，增加减震效果，防止横向震动和剩余的细微震动损坏陀螺仪主体。
12.进一步，还包括连接块、模块筒阻尼柱和模块筒，所述连接块固定于所述主减震套筒的上端，所述连接块的上端滑动设置在所述模块筒的下端内，所述滑动限位机构设有多个，并分为两组限位机构组，第一组所述限位机构组的两端分别与所述主减震套筒和所述副减震套筒的外壁固定连接，第二组所述限位机构组的两端分别与所述模块筒和所述主减震套筒的外壁固定连接，所述模块筒阻尼柱设置于所述模块筒内，所述模块筒阻尼柱可伸缩且两端分别与所述模块筒和所述连接块固定连接。
13.采用上述进一步方案的有益效果是：模块筒内可用于安装电子设备，模块筒以及模块筒阻尼柱的伸缩可消耗震动的能量，保护其内部的设备，第二组所述限位机构组保证模块筒与主减震套筒滑动过程中不分离。
14.进一步，每个所述滑动限位机构包括转动板、连接板、伸缩套筒和滑动杆，所述转动板固定在所述模块筒或所述主减震套筒的外壁上，所述连接板固定在所述主减震套筒或所述副减震套筒的外壁的外壁上，所述伸缩套筒的一端与所述转动板转动连接，所述伸缩套筒的另一端具有滑动孔，所述滑动杆的一端穿过所述滑动孔并滑动设置于所述伸缩套筒内，且所述滑动杆的一端端部设有横截面尺寸大于所述滑动孔的横截面尺寸的滑块，所述滑动杆的另一端与所述连接板可拆卸连接。
15.采用上述进一步方案的有益效果是：伸缩套筒和滑动杆可相对滑动实现伸缩，滑块与滑动孔限位，从而限制伸缩套筒和滑动杆的最大伸长距离，避免脱开。在组装管道穿越钻井随钻陀螺减震装置时，滑动杆的另一端与连接板分离，伸缩套筒和滑动杆一起绕转动板转动抬起，安装完成各个部件后，转动放下伸缩套筒和滑动杆，滑动杆的另一端与连接板固定。安装便捷，使用时结构可靠性高。
16.进一步，每个所述滑动限位机构还包括固定螺栓和固定螺帽，所述固定螺栓的一端穿过所述滑动杆的另一端和所述连接板并与所述固定螺帽可拆卸连接。
17.进一步，每组所述限位机构组包括三个所述滑动限位机构，三个所述滑动限位机构沿所述主减震套筒的周向均匀分布。
18.采用上述进一步方案的有益效果是：主减震套筒受力均匀，移动过程中稳定性高。
19.进一步，还包括安装块、电源接头、第一电线和第二电线，所述安装块固定于所述
主减震套筒的上端，所述连接块的下端与所述安装块螺纹连接，所述安装块上固定设置有所述电源接头，所述模块筒内安装有微处理器系统，所述第一电线的一端与所述微处理器系统连接，另一端穿过所述连接块并与所述电源接头连接，所述第二电线的一端与所述电源接头连接，另一端穿过所述安装块和所述主减震套筒并与所述陀螺仪主体连接。
20.采用上述进一步方案的有益效果是：陀螺仪主体与微处理器系统连接，从而传输数据。
21.进一步，还包括安装板，所述模块筒的上端固定有所述安装板，所述安装板上具有接线口，所述微处理器系统与所述接线口通讯连接。
22.采用上述进一步方案的有益效果是：微处理器系统通过接线口向外部其他设备传输数据。
23.进一步，还包括端头，所述端头固定于所述副减震套筒的下端。
24.采用上述进一步方案的有益效果是：端头起到导向作用，便于副减震套筒下入井内。
25.本发明还提供一种钻井设备，包括所述管道穿越钻井随钻陀螺减震装置。
附图说明
26.图1为本发明管道穿越钻井随钻陀螺减震装置的三维图；
27.图2为本发明管道穿越钻井随钻陀螺减震装置的主视图；
28.图3为本发明管道穿越钻井随钻陀螺减震装置的俯视图；
29.图4为图3的管道穿越钻井随钻陀螺减震装置的a-a向剖视图；
30.图5为图4的管道穿越钻井随钻陀螺减震装置的b处局部放大图；
31.图6为图4的管道穿越钻井随钻陀螺减震装置的c处局部放大图；
32.图7为伸缩套筒和滑动杆连接处的内部结构示意图。
33.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
34.1、主减震套筒；2、陀螺仪筒；3、副减震套筒；4、端头；5、连接块；6、模块筒；7、转动板；8、转动块；9、伸缩套筒；10、滑动杆；11、固定块；12、固定螺栓；13、固定螺帽；14、连接板；15、安装板；16、接线口；17、阻尼柱；18、安装块；19、电源接头；20、陀螺仪接头；21、减震海绵；22、陀螺仪主体；23、安装座；24、模块筒阻尼柱。
具体实施方式
35.以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
36.如图1-图7所示，本实施例提供一种管道穿越钻井随钻陀螺减震装置，包括阻尼柱17、主减震套筒1、陀螺仪筒2、副减震套筒3、陀螺仪主体22和滑动限位机构，
37.所述陀螺仪筒2的两端分别滑动设置在所述主减震套筒1的下端和所述副减震套筒3的上端内，所述阻尼柱17可伸缩的设有多个，并分为两组阻尼组，第一组所述阻尼组设置于所述主减震套筒1内，且两端分别与所述主减震套筒1和所述陀螺仪筒2固定连接，第二组所述阻尼组设置于所述副减震套筒3内，且两端分别与所述副减震套筒3和所述陀螺仪筒2固定连接，
38.所述陀螺仪主体22固定于所述陀螺仪筒2内，所述滑动限位机构可伸缩并可限制自身最大伸长距离，所述滑动限位机构的两端分别与所述主减震套筒1和所述副减震套筒3的外壁固定连接。
39.主减震套筒1和副减震套筒3与陀螺仪筒2滑动配合以及阻尼柱17的伸缩消耗震动的能量，消减陀螺仪筒2的上下震动。同时滑动限位机构保证主减震套筒1和副减震套筒3在滑动过程中不会分离，保证结构可靠性，且滑动限位机构可同步滑动，不影响减震效果。相比于现有技术的减震效果更好，对陀螺仪主体22的保护效果更好，不易损坏陀螺仪。
40.其中，每组阻尼组包括至少一个可伸缩的所述阻尼柱17，两组阻尼组的阻尼柱17数量可以相同或者不同，较为优选的是，每组阻尼组包括至少三个可伸缩的所述阻尼柱17。
41.优选的，阻尼柱17的行程与滑动限位机构的行程相匹配，两者可以同步滑动。
42.在上述方案的基础上，还包括减震海绵21，所述减震海绵21固定于所述陀螺仪筒2内，并包裹在所述陀螺仪主体22外侧。
43.陀螺仪主体22周围包裹有减震海绵21，增加减震效果，防止横向震动和剩余的细微震动损坏陀螺仪主体22。
44.具体的，陀螺仪主体22的四周侧壁、顶壁和底壁均被减震海绵21包裹，从而避免各个方向的震动。
45.在上述方案的基础上，还包括连接块5、模块筒阻尼柱24和模块筒6，所述连接块5固定于所述主减震套筒1的上端，所述连接块5的上端滑动设置在所述模块筒6的下端内，所述滑动限位机构设有多个，并分为两组限位机构组，第一组所述限位机构组的两端分别与所述主减震套筒1和所述副减震套筒3的外壁固定连接，第二组所述限位机构组的两端分别与所述模块筒6和所述主减震套筒1的外壁固定连接，所述模块筒阻尼柱24设置于所述模块筒6内，所述模块筒阻尼柱24可伸缩且两端分别与所述模块筒6和所述连接块5固定连接。
46.模块筒6内可用于安装电子设备，模块筒6以及模块筒阻尼柱24的伸缩可消耗震动的能量，保护其内部的设备，第二组所述限位机构组保证模块筒6与主减震套筒1滑动过程中不分离。
47.在上述方案的基础上，每个所述滑动限位机构包括转动板7、连接板14、伸缩套筒9和滑动杆10，所述转动板7固定在所述模块筒6或所述主减震套筒1的外壁上，所述连接板14固定在所述主减震套筒1或所述副减震套筒3的外壁的外壁上，所述伸缩套筒9的一端与所述转动板7转动连接，所述伸缩套筒9的另一端具有滑动孔，所述滑动杆10的一端穿过所述滑动孔并滑动设置于所述伸缩套筒9内，且所述滑动杆10的一端端部设有横截面尺寸大于所述滑动孔的横截面尺寸的滑块，所述滑动杆10的另一端与所述连接板14可拆卸连接。
48.伸缩套筒9和滑动杆10可相对滑动实现伸缩，如图7所示，滑块与滑动孔限位，从而限制伸缩套筒9和滑动杆10的最大伸长距离，避免脱开。在组装管道穿越钻井随钻陀螺减震装置时，滑动杆10的另一端与连接板14分离，伸缩套筒9和滑动杆10一起绕转动板7转动抬起，安装完成各个部件后，转动放下伸缩套筒9和滑动杆10，滑动杆10的另一端与连接板14固定。安装便捷，使用时结构可靠性高。
49.在其中一个具体的实施例中，还包括转动块8和固定块11，伸缩套筒9的一端与转动块8固定连接，转动块8与转动板7转动连接；滑动杆10的另一端与固定块11固定连接，固定块11与连接板14可拆卸连接。
50.在上述方案的基础上，每个所述滑动限位机构还包括固定螺栓12和固定螺帽13，所述固定螺栓12的一端穿过所述滑动杆10的另一端和所述连接板14并与所述固定螺帽13可拆卸连接。
51.在上述方案的基础上，每组所述限位机构组包括三个所述滑动限位机构，三个所述滑动限位机构沿所述主减震套筒1的周向均匀分布。
52.主减震套筒1受力均匀，移动过程中稳定性高。
53.在上述方案的基础上，还包括安装块18、电源接头19、第一电线和第二电线，所述安装块18固定于所述主减震套筒1的上端，所述连接块5的下端敞口并与所述安装块18螺纹连接，所述安装块18上固定设置有所述电源接头19，所述模块筒6内安装有微处理器系统，所述第一电线的一端与所述微处理器系统连接，另一端穿过所述连接块5并与所述电源接头19连接，所述第二电线的一端与所述电源接头19连接，另一端穿过所述安装块18和所述主减震套筒1并与所述陀螺仪主体22连接。
54.陀螺仪主体22与微处理器系统连接，从而传输数据。
55.在其中一个具体的实施例中，如图5所示，还包括安装座23，安装座23固定在连接块5上，其上端敞口并用于安装限位模块筒阻尼柱24的下端。
56.在其中一个具体的实施例中，如图6所示，还包括陀螺仪接头20，陀螺仪接头20与陀螺仪主体22通讯连接并引出陀螺仪筒2，第二电线的另一端与陀螺仪接头20通讯连接。
57.在上述方案的基础上，还包括安装板15，所述模块筒6的上端固定有所述安装板15，所述安装板15上具有接线口16，所述微处理器系统与所述接线口16通讯连接。
58.微处理器系统通过接线口16向外部其他设备传输数据。
59.在上述方案的基础上，还包括端头4，所述端头4固定于所述副减震套筒3的下端。
60.端头4起到导向作用，便于副减震套筒3下入井内。优选的，端头4为倒置的梯台形。
61.管道穿越钻井随钻陀螺减震装置组装过程为：先将陀螺仪筒2安装在主减震套筒1的阻尼柱17底端，随后将陀螺仪主体22安装在陀螺仪筒2的减震海绵21内，将陀螺仪接头20伸出陀螺仪筒2，通过主减震套筒1内部空余空间布线连接，随后将副减震套筒3的阻尼柱17顶端与陀螺仪筒2连接固定，副减震套筒3滑动安装在陀螺仪筒2下端。再将模块筒6通过安装块18安装在主减震套筒1顶端(安装块18与连接块5通过螺纹拧紧)，并将模块筒6内部设备与电源接头19连接，最后放下各个伸缩套筒9和滑动杆10，将滑动杆10通过固定螺栓12和固定螺帽13固定在连接板14上。组装完成的本装置通过接线口16与外部设备连接即可使用，当发生震动时，主减震套筒1和副减震套筒3内部的阻尼柱17会同步进行伸缩，从而吸收震动的能量，陀螺仪筒2随着阻尼柱17的伸缩在主减震套筒1中上下滑动，同时内部的减震海绵21吸收剩余震动，减少传递至陀螺仪主体22的震动，保护陀螺仪主体22。
62.本实施例还提供一种钻井设备，包括所述管道穿越钻井随钻陀螺减震装置。
63.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
64.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者
隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
65.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
66.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
67.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
68.以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。