專利名稱：防止桿狀構(gòu)件失控落井的保護(hù)裝置及單向鎖緊的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種保護(hù)裝置以及其單向鎖緊方法，尤指一種防止桿狀測(cè)量?jī)x器在井口失控落井的保護(hù)裝置及桿狀構(gòu)件的單向鎖緊方法，該保護(hù)裝置和方法不僅可用于油氣鉆井過(guò)程中，也可用于地質(zhì)勘探、地?zé)峒捌渌叵鹿こ蹄@孔過(guò)程的測(cè)量作業(yè)，對(duì)防止儀器落井、避免事故和經(jīng)濟(jì)損失具有使用價(jià)值。
由于油氣井的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，決定了單點(diǎn)測(cè)斜儀及其他相關(guān)測(cè)量?jī)x器都是細(xì)長(zhǎng)桿結(jié)構(gòu)，即測(cè)量?jī)x器封裝在一個(gè)細(xì)長(zhǎng)管內(nèi)。用單點(diǎn)測(cè)斜儀進(jìn)行測(cè)量的工藝方法如

圖1所示在遠(yuǎn)離鉆機(jī)正面30m以外的地面上有絞車(chē)房23，內(nèi)有絞車(chē)。絞車(chē)滾筒上纏有鋼絲，其長(zhǎng)度大于油井內(nèi)待測(cè)點(diǎn)的深度(可達(dá)幾千米)。鋼絲的一端通過(guò)鉆機(jī)井架上的一個(gè)滑輪21與桿狀單點(diǎn)測(cè)斜儀22上端的吊環(huán)相連。放松鋼絲，單點(diǎn)測(cè)斜儀靠自重下入鉆桿23，座于下部鉆具組合的測(cè)斜接頭內(nèi)。待完成測(cè)量作業(yè)(設(shè)定時(shí)間)后，開(kāi)絞車(chē)上提單點(diǎn)測(cè)斜儀至井口，由操作人員從井口取出儀器。
這樣的操作工藝存在如下問(wèn)題當(dāng)儀器22已達(dá)到井口而絞車(chē)仍快速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，很容易崩斷鋼絲繩，導(dǎo)致儀器從井口落至井底。這種事故在實(shí)際生產(chǎn)中時(shí)有發(fā)生，如深夜測(cè)量、天氣不好、能見(jiàn)度低，操作人員疲勞、配合失誤等原因，均可能造成上述問(wèn)題，其后果是
(1)被迫提前起鉆取出儀器，從而增加一次起下鉆操作，導(dǎo)致數(shù)小時(shí)的工時(shí)損失和高達(dá)上萬(wàn)元的經(jīng)濟(jì)損失；(2)儀器失控落井往往會(huì)損壞儀器，不僅造成數(shù)萬(wàn)元經(jīng)濟(jì)損失，也會(huì)耽誤正常生產(chǎn)。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種桿狀構(gòu)件的單向鎖緊方法，將測(cè)量的桿狀構(gòu)件沿著上大下小的錐狀通道向下放下，再于該錐狀通道內(nèi)設(shè)有至少兩個(gè)以上的滾動(dòng)體，該滾動(dòng)體在該錐狀通道保持向下運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)；當(dāng)桿狀構(gòu)件失去上拉控制，而在自重情況下向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，滾動(dòng)體隨桿狀構(gòu)件沿著錐體通道的錐狀壁面向下滾動(dòng)，當(dāng)滾動(dòng)體之間的距離小于桿狀構(gòu)件的最小外輪廓時(shí)，利用滾動(dòng)體與桿狀構(gòu)件之間摩擦力夾緊桿狀構(gòu)件，阻止桿狀構(gòu)件向下滑落。
所述的錐狀通道具有一定的錐度，測(cè)量桿件軸線與鉛垂線的夾角滿足α＜90-θ°，θ為保護(hù)裝置的母線與軸線的夾角。所述的錐狀通道可由至少由兩個(gè)錐面構(gòu)成斜平面錐臺(tái)式通道。所述的錐狀通道可由圓錐面構(gòu)成。所述的滾動(dòng)體可為球體或圓柱體。
一種防止桿狀構(gòu)件失控落井的保護(hù)裝置，該裝置至少設(shè)有一可通過(guò)桿狀構(gòu)件的錐狀通道，該錐狀通道內(nèi)設(shè)有至少兩個(gè)以上的滾動(dòng)體，該滾動(dòng)體在該錐狀通道保持向下運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)；桿狀構(gòu)件穿過(guò)錐狀通道進(jìn)入井內(nèi)，并由一上拉裝置控制其升降，當(dāng)其失去上拉控制而在自重情況下向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，滾動(dòng)體隨桿狀構(gòu)件沿著錐體通道的錐狀壁面向下滾動(dòng)；滾動(dòng)體至少在位于錐開(kāi)通道的最低端時(shí)，滾動(dòng)體之間的距離小于桿狀構(gòu)件的最小外輪廓，利用滾動(dòng)體與桿狀構(gòu)件之間摩擦力夾緊桿狀構(gòu)件，阻止桿狀構(gòu)件向下滑落。
所述的錐狀通道具有一定的錐度，測(cè)量桿件軸線與鉛垂線的夾角滿足α＜90-θ°，θ為保護(hù)裝置的母線與軸線的夾角。
所述的錐狀通道可為圓錐形通道。所述的錐狀通道至少具有兩個(gè)錐面。所述的滾動(dòng)體可為球體或圓柱體。所述的滾動(dòng)體可由金屬材料或硬質(zhì)、韌性的非金屬材料構(gòu)成。所述的一組以球體構(gòu)成滾動(dòng)體的數(shù)量最佳為3個(gè)。所述的一組球體位于保護(hù)裝置最下位置的共切投影圓小于測(cè)量?jī)x器桿的直徑。小球位于保護(hù)裝置的上半部截面內(nèi)時(shí)，球體的投影圓與測(cè)量桿件和保護(hù)裝置的截面圓間有明顯間隙。
所述的圓柱形的滾動(dòng)體的數(shù)量可與錐面的數(shù)量相對(duì)應(yīng)。所述的兩圓柱形的滾動(dòng)體的對(duì)應(yīng)位置上可設(shè)有可容置鋼絲的凹槽。所述的錐面可為三個(gè)，與之對(duì)應(yīng)的圓柱形的滾動(dòng)體位于保護(hù)裝置最下端至少圓柱體構(gòu)成的圖形的內(nèi)切圓的直徑小于桿狀構(gòu)件的直徑。所述的錐面可為三個(gè)，與之對(duì)應(yīng)的圓柱形的滾動(dòng)體位于上半截面時(shí)，其構(gòu)成的圖形的內(nèi)切圓的直徑大于桿狀構(gòu)件的直徑。
所述的保護(hù)裝置下端可設(shè)有帶凸緣的錐管公螺紋段。所述的保護(hù)裝置上部的內(nèi)孔具有三段制結(jié)構(gòu)的內(nèi)錐面。所述的公螺紋內(nèi)部有一錐面，其上設(shè)有一略大于測(cè)量構(gòu)件直徑的圓孔。所述滾動(dòng)體可由一隔離裝置均勻分布。所述的隔離裝置可為一組隔板，該隔板沿圓周切線布置。所述的隔離裝置可為一保持架。所述的保持架由保持架外筒、保持架內(nèi)筒以及保持架蓋組焊成，該保持架內(nèi)筒與外筒焊接，并兩筒的矩形槽的中線沿徑向?qū)?yīng)；該保持架蓋直徑與內(nèi)筒外徑間隙配合與內(nèi)筒上沿焊接。所述的保持架外筒為薄壁金屬質(zhì)錐狀體，該保持架內(nèi)筒為薄壁金屬質(zhì)柱狀體。所述的保護(hù)裝置上可設(shè)有一蓋板。所述的上拉裝置可為一導(dǎo)向滑輪裝置，該導(dǎo)向滑輪裝置可于保護(hù)裝置上方轉(zhuǎn)動(dòng)。
本發(fā)明的效果是顯著的，在鉆井過(guò)程的測(cè)量中，將本發(fā)明安裝于鉆桿上端，在下入用于測(cè)量的桿狀構(gòu)件至保護(hù)裝置末端后，將滾動(dòng)體置入保護(hù)裝置的通道內(nèi)，可繼續(xù)放入與桿狀構(gòu)件連接的鋼絲至需測(cè)量位置，測(cè)量后，應(yīng)用上拉裝置中的絞車(chē)，將鋼絲連接的桿狀構(gòu)件拉出井口，在實(shí)際生產(chǎn)中，由于深夜測(cè)量、天氣不好、能見(jiàn)度低，操作人員疲勞、配合失誤等原因，當(dāng)儀器已達(dá)到井口而絞車(chē)仍快速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，很容易崩斷鋼絲繩，但由于本發(fā)明的存在，在儀器上拉失控后，儀器下落過(guò)程中，由于置于裝置中設(shè)的滾動(dòng)體的自身的重力以及桿狀測(cè)量?jī)x器與滾動(dòng)體之間的摩擦力的作用，使?jié)L動(dòng)體在上大下小的錐狀通道的一位置單向鎖緊測(cè)量?jī)x器，避免儀器從井口落至井底，造成被迫提前起鉆取出儀器，增加一次起下鉆操作，導(dǎo)致數(shù)小時(shí)的工時(shí)損失和高達(dá)上萬(wàn)元的經(jīng)濟(jì)損失；以及儀器失控落井將儀器損壞，而造成數(shù)萬(wàn)元的經(jīng)濟(jì)損失并延誤正常生產(chǎn)。
圖2a為本發(fā)明單向鎖緊方法示意圖。
圖2b為本發(fā)明單向鎖緊方法示意圖。
圖2c為本發(fā)明單向鎖緊方法示意圖。
圖3為本發(fā)明的保護(hù)裝置的局部剖視圖。
圖4為本發(fā)明的保護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)特征圖。
圖5為本發(fā)明的保持架的結(jié)構(gòu)圖。
圖6為本發(fā)明的上拉裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖7為本發(fā)明的第2種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖。
圖8a為本實(shí)用新型的第3種實(shí)施例使用狀態(tài)的一種結(jié)構(gòu)圖。
圖8b為本實(shí)用新型的第3種實(shí)施例使用狀態(tài)的另一種結(jié)構(gòu)圖。
在本實(shí)施例中，可如圖2a所示，使用本裝置可將測(cè)量的桿狀構(gòu)件2沿著上大下小的錐狀通道1向下放下，再于該錐狀通道1內(nèi)設(shè)有至少兩個(gè)以上的滾動(dòng)體3，該滾動(dòng)體3在該錐狀通道保持向下運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)；當(dāng)桿狀構(gòu)件2失去上拉控制，而在自重情況下向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，滾動(dòng)體3隨桿狀構(gòu)件沿著錐狀通道1的錐狀壁面向下滾動(dòng)，當(dāng)滾動(dòng)體3之間的距離小于桿狀構(gòu)件2的最小外輪廓時(shí)，利用滾動(dòng)體3與桿狀構(gòu)件2之間摩擦力夾緊桿狀構(gòu)件，阻止桿狀構(gòu)件2向下滑落，即可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的桿狀構(gòu)件的單向鎖緊。
本發(fā)明所述的桿狀構(gòu)件單向鎖緊的方法，再如圖2a所示，該測(cè)量的桿狀構(gòu)件2可采用一圓桿，保護(hù)裝置可為一呈圓臺(tái)狀內(nèi)表面的容器，其底部有圓孔，測(cè)量桿件從其中穿過(guò)，在本實(shí)施例中，該錐狀通道1可由圓錐面構(gòu)成，該錐狀通道具有一定的錐度。本方法適用于測(cè)量桿件軸線與鉛垂線的夾角滿足α＜90-θ°的情況，θ為保護(hù)裝置的母線與軸線的夾角，即桿件2處于鉛垂位置至接近水平位置而須單向鎖緊的場(chǎng)合。
本實(shí)施例中，該滾動(dòng)體3可為圓球，其數(shù)量為N(N＞1)，N可為3個(gè)；測(cè)量?jī)x器可為圓桿。依據(jù)本發(fā)明的原理，當(dāng)圓桿按圖示箭頭方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，如圖2c所示，小球狀滾動(dòng)體3在桿所加摩擦力作用下由下上移至較大直徑部位即位于保護(hù)裝置的上半部橫截面內(nèi)時(shí)，小球的投影圓與保護(hù)裝置以及測(cè)量桿狀構(gòu)件之間的截面圓間有明顯間隙，這可保證測(cè)量?jī)x器在正方向運(yùn)動(dòng)時(shí)順利通過(guò)而不被卡死；如圖2b所示，當(dāng)圓桿2欲向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，小球狀滾動(dòng)體3在其自重和桿所加摩擦力的作用下滾向錐狀通道的小端方向某一部位，即小球狀滾動(dòng)體3位于保護(hù)裝置底部時(shí)，小球投影間的共切圓直徑明顯小于圓桿的外徑，這可保證桿狀測(cè)量?jī)x器反向運(yùn)動(dòng)時(shí)可被牢固鎖死，不發(fā)生逆向運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明單向鎖緊的目的。
該方法可廣泛用于需要單向鎖緊的多種場(chǎng)合，尤以在桿件處于鉛垂?fàn)顟B(tài)(α＝0)時(shí)效果最佳。
本發(fā)明所述的保護(hù)裝置至少設(shè)有一可通過(guò)桿狀構(gòu)件的錐狀通道1，該錐狀通道1內(nèi)設(shè)有至少兩個(gè)以上的滾動(dòng)體3，該滾動(dòng)體3在該錐狀通道1保持向下運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)；桿狀構(gòu)件2穿過(guò)錐狀通道1進(jìn)入井內(nèi)，并由一上拉裝置4控制其升降，當(dāng)其失去上拉控制而在自重情況下向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，滾動(dòng)體3隨桿狀構(gòu)件2沿著錐體通道1的錐狀壁面向下滾動(dòng)；滾動(dòng)體3至少在位于錐狀通道1的最低端時(shí)，當(dāng)該滾動(dòng)體為球體時(shí)，球體3之間的距離小于桿狀構(gòu)件2的最小外輪廓，利用滾動(dòng)體3與桿狀構(gòu)件2之間摩擦力夾緊桿狀構(gòu)件，阻止桿狀構(gòu)件2向下滑落。
保護(hù)裝置的錐狀通道1有一定的錐度，可用其母線與軸線的夾角θ表征。θ角的取值有一定的范圍，它是保護(hù)裝置的小端直徑、桿狀測(cè)量構(gòu)件的外徑、小球直徑、各構(gòu)件材料和加工光潔度、保護(hù)裝置的軸力和自重、潤(rùn)滑狀況等多個(gè)因素的函數(shù)，設(shè)計(jì)時(shí)依計(jì)算選取。
如圖3所示，為防止儀器落井保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)示意圖，該保護(hù)裝置的下端為一帶有凸緣的錐管公螺紋段11，用以和井口的鉆桿接頭母扣相接，凸緣座在鉆桿接頭端面上；該公螺紋段內(nèi)部有一錐面，其上是一圓孔，直徑略大于測(cè)量桿件的外徑，以保證測(cè)量?jī)x器順利通過(guò)。本實(shí)施例中，該錐狀通道1可為圓錐狀，圓錐面對(duì)測(cè)量?jī)x器上提時(shí)具有導(dǎo)向作用。保護(hù)裝置的上部的內(nèi)孔車(chē)削成具有三段制結(jié)構(gòu)的內(nèi)錐面，自底面向上，圓錐面母線與鉛垂線的夾角依次為θ和大于θ，可如圖4所示，其中依次取θ、3θ和2θ，θ角的確定可如上述方法中介紹。保護(hù)裝置上部外側(cè)是可將蓋板固定在保護(hù)裝置上端內(nèi)圓錐面上。
滾動(dòng)體3的材料可選金屬材料或硬質(zhì)、韌性的非金屬材料，如尼龍、橡膠等，其最佳選擇為耐油硬橡膠。在本實(shí)施例中，滾動(dòng)體可為球體，小球直徑的選擇與儀器桿直徑、重量有關(guān)，并影響θ角的選擇，其結(jié)果應(yīng)保證當(dāng)小球位于最下位時(shí)所組成的共切投影圓明顯小于儀器桿直徑，以實(shí)現(xiàn)儀器桿靠自重下落時(shí)可被牢固鎖緊。
該保護(hù)裝置可設(shè)有一種隔離裝置，在本實(shí)施例中為一保持架13，如圖5所示，用以使?jié)L動(dòng)體可在錐狀內(nèi)腔里均勻的間隔設(shè)置，該保持架可由保持架外筒131、保持架內(nèi)筒132和保持架蓋133組焊而成。該保持架外筒131可為一薄壁金屬質(zhì)錐形結(jié)構(gòu)，其底部即小端設(shè)有一圓孔，錐面上有N個(gè)均布的矩形槽(本例N＝3)，其下沿距底部距離大于底面厚度，其寬度小于小球的外徑，作用在于對(duì)小球進(jìn)行周向隔離并定位，保持架內(nèi)筒132是一個(gè)薄壁金屬質(zhì)圓柱筒，筒壁上加工有N個(gè)(此例N＝3)均布的矩形孔，其上、下不開(kāi)通，距上、下端面有幾毫米距離，矩形寬度小于圓球直徑，但須保證N個(gè)小球在下位時(shí)能抱死儀器桿。保持架內(nèi)筒132穿過(guò)保持架外筒的底部圓孔幾毫米，兩件焊接，要求兩件的矩形槽中線沿徑向?qū)?yīng)，保持架蓋133可為一開(kāi)口圓金屬板，中心開(kāi)有圓通孔，其直徑與內(nèi)筒外徑公稱尺寸相同(間隙配合)并與內(nèi)筒上沿焊接。保持架蓋133外圓可車(chē)有坡口倒角，其錐度與本體上部?jī)?nèi)錐面相配。保持架蓋133上均布有N個(gè)(本例N＝3)長(zhǎng)圓孔，其圓弧直徑略大于小球直徑，板下側(cè)的長(zhǎng)孔內(nèi)沿兩側(cè)焊有隔板，沿圓周切線布置，其作用在于對(duì)保持架進(jìn)行限位。保護(hù)裝置蓋板圓板中心設(shè)有通孔，其直徑略大于保持架內(nèi)筒外徑；板下側(cè)沿圓周均布焊有N個(gè)(本例N＝3)橫隔板，組焊時(shí)要求保護(hù)裝置的長(zhǎng)圓孔、保護(hù)裝置和保持架的矩形孔的中線相互對(duì)應(yīng)。該保持架13保持了小球的均勻分布，因此保證了小球工作時(shí)的幾何位置和整個(gè)工作性能。
在本實(shí)施例中，為了使小球在錐狀通道內(nèi)均勻分布，也可在錐狀通道內(nèi)直接裝設(shè)有隔板，并且該隔板均勻設(shè)置與錐狀通道內(nèi)。
本發(fā)明的上拉裝置4至少可由導(dǎo)向滑輪組構(gòu)成，如圖6所示，該導(dǎo)向滑輪41的沿圓中心通孔外的一圓周上均布有若干通螺孔，滑輪外沿加工有導(dǎo)線槽42，槽底為圓弧。上拉裝置4中可設(shè)有一滑輪支承板43，其上部鏜有圓孔支承滑輪軸；板端有一大孔安裝帶孔銷(xiāo)，有一小孔安裝圓柱銷(xiāo)。板下端邊沿為直線和圓弧，板上端大孔上方有一小孔，可裝入鋼絲卡。鋼絲卡的作用在于防止絞車(chē)鋼絲飛出，起保護(hù)作用?；嗇S兩端車(chē)有螺紋。該上拉裝置4可以上述元件組裝后，焊在保護(hù)裝置上部。
本實(shí)施例中，在安裝該保護(hù)裝置時(shí)，將保護(hù)裝置的蓋板拆除，再將保護(hù)裝置連同保持架裝入鉆桿上端的母扣，旋轉(zhuǎn)定位，使上拉裝置中心平面對(duì)準(zhǔn)絞車(chē)房和井架上的滑輪，由于上拉裝置4可于其上轉(zhuǎn)動(dòng)，將上拉裝置4扳向外側(cè)，使保護(hù)裝置上方無(wú)障礙，再將鋼絲放在滑輪槽內(nèi)，再裝上鋼絲卡，并將鋼絲固定于儀器桿上端的環(huán)內(nèi)，將儀器桿穿過(guò)蓋板組件與保持架的內(nèi)孔逐步下放，儀器桿進(jìn)入保護(hù)裝置下端內(nèi)錐孔以下時(shí)，放入小球，蓋上蓋板固定；最后將上拉裝置4扳回，并定位，放開(kāi)絞車(chē)，正常下入，儀器入井。
在使用本發(fā)明時(shí)，將所述的保護(hù)裝置裝設(shè)在鉆桿上，按照測(cè)量的順序?qū)y(cè)量圓桿下入井下，如前述方法介紹，該裝置不影響下入儀器的操作；起出儀器桿時(shí)，由于小球3在摩擦力作用下處于內(nèi)錐面較大直徑段，該裝置允許儀器桿順利上升，不會(huì)發(fā)生卡阻；當(dāng)發(fā)生意外事故鋼絲繩崩斷而儀器桿將下落時(shí)，由于小球投影間的共切圓直徑明顯小于圓桿的外徑，這可保證桿狀測(cè)量?jī)x器反向運(yùn)動(dòng)時(shí)可被牢固鎖死，不發(fā)生逆向運(yùn)動(dòng)，小球在自重和儀器桿摩擦力作用下迅速卡住儀器桿，不會(huì)造成失控落井。
在取出桿狀測(cè)量構(gòu)件時(shí)，由于測(cè)量構(gòu)件與圓柱體之間的摩擦力，使圓柱體向上滾動(dòng)，該錐狀通道1上大下小，故桿狀測(cè)量構(gòu)件可順利向上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)發(fā)生意外故障，上拉裝置4失控使該桿狀測(cè)量構(gòu)件2反向運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩圓柱形滾動(dòng)體在自身重力以及其與測(cè)量桿件之間的摩擦力作用下，沿著錐面向下滾動(dòng)，該圓柱體至少位于保護(hù)裝置最下端時(shí)，利用圓柱形滾動(dòng)體與桿狀構(gòu)件之間摩擦力夾緊桿狀構(gòu)件，阻止桿狀構(gòu)件向下滑落，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。
本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)以及原理與實(shí)施例1相一致，在此不再贅述。實(shí)施例3本實(shí)施例中，保護(hù)裝置所設(shè)的錐狀通道1可設(shè)有三個(gè)錐面，如圖8a及圖8b所示，設(shè)于保護(hù)裝置內(nèi)錐狀通道內(nèi)的滾動(dòng)體可為球體或圓柱體，本實(shí)施例中，該錐狀通道1呈三棱臺(tái)狀，滾動(dòng)體3為圓柱體，圓柱形滾動(dòng)體3為三個(gè)，該滾動(dòng)體3分別設(shè)于該錐狀通道的每個(gè)錐面上，在使用本發(fā)明時(shí)，桿狀測(cè)量構(gòu)件由上拉裝置4的拉動(dòng)向上提起時(shí)，該滾動(dòng)體3位于保護(hù)裝置的上半截面時(shí)，三圓柱體構(gòu)成的圖形的內(nèi)切圓的直徑大于等于該桿狀構(gòu)件2的直徑，由該測(cè)量構(gòu)件與圓柱體之間的摩擦力作用，這可保證測(cè)量?jī)x器在正方向運(yùn)動(dòng)時(shí)順利通過(guò)而不被卡死。
當(dāng)發(fā)生意外故障，上拉裝置4失控使該桿狀測(cè)量構(gòu)件2反向運(yùn)動(dòng)時(shí)，三個(gè)圓柱形滾動(dòng)體3在自身重力以及其與測(cè)量桿件之間的摩擦力作用下，沿著錐面1向下滾動(dòng)，該圓柱體至少位于保護(hù)裝置最下端時(shí)，三圓柱體構(gòu)成的圖形的內(nèi)切圓的直徑小于桿狀構(gòu)件的直徑，利用圓柱形滾動(dòng)體與桿狀構(gòu)件之間摩擦力夾緊桿狀構(gòu)件，阻止桿狀構(gòu)件向下滑落，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。
在本實(shí)施例中，所述的滾動(dòng)體之間可設(shè)有隔板使圓柱形滾動(dòng)體均勻設(shè)置于該錐面上。
本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)以及原理與實(shí)施例1相一致，在此不再贅述。
權(quán)利要求
1.一種桿狀構(gòu)件的單向鎖緊方法，其特征在于，將測(cè)量的桿狀構(gòu)件沿著上大下小的錐狀通道向下放下，再于該錐狀通道內(nèi)設(shè)有至少兩個(gè)以上的滾動(dòng)體，該滾動(dòng)體在該錐狀通道保持向下運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)；當(dāng)桿狀構(gòu)件失去上拉控制，而在自重情況下向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，滾動(dòng)體隨桿狀構(gòu)件沿著錐體通道的錐狀壁面向下滾動(dòng)，當(dāng)滾動(dòng)體之間的距離小于桿狀構(gòu)件的最小外輪廓時(shí)，利用滾動(dòng)體與桿狀構(gòu)件之間摩擦力夾緊桿狀構(gòu)件，阻止桿狀構(gòu)件向下滑落。
2.如權(quán)利要求1所述的一種桿狀構(gòu)件的單向鎖緊方法，其特征在于所述的錐狀通道具有一定的錐度，測(cè)量桿件軸線與鉛垂線的夾角滿足α＜90-θ°，θ為保護(hù)裝置的母線與軸線的夾角。
3.如權(quán)利要求1所述的一種桿狀構(gòu)件的單向鎖緊方法，其特征在于所述的錐狀通道可由至少由兩個(gè)錐面構(gòu)成錐臺(tái)式通道。
4.如權(quán)利要求1所述的一種桿狀構(gòu)件的單向鎖緊方法，其特征在于所述的錐狀通道可由圓錐面構(gòu)成。
5.如權(quán)利要求1所述的一種桿狀構(gòu)件的單向鎖緊方法，其特征在于所述的滾動(dòng)體可為球體或圓柱體。
6.一種防止桿狀構(gòu)件失控落井的保護(hù)裝置，其特征在于，該裝置至少設(shè)有一可通過(guò)桿狀構(gòu)件的錐狀通道，該錐狀通道內(nèi)設(shè)有至少兩個(gè)以上的滾動(dòng)體，該滾動(dòng)體在該錐狀通道保持向下運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)；桿狀構(gòu)件穿過(guò)錐狀通道進(jìn)入井內(nèi)，并由一上拉裝置控制其升降，當(dāng)其失去上拉控制而在自重情況下向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，滾動(dòng)體隨桿狀構(gòu)件沿著錐體通道的錐狀壁面向下滾動(dòng)；滾動(dòng)體至少在位于錐開(kāi)通道的最低端時(shí)，滾動(dòng)體之間的距離小于桿狀構(gòu)件的最小外輪廓，利用滾動(dòng)體與桿狀構(gòu)件之間摩擦力夾緊桿狀構(gòu)件，阻止桿狀構(gòu)件向下滑落。
7.如權(quán)利要求6所述的一種防止桿狀構(gòu)件失控落井的保護(hù)裝置，其特征在于所述的錐狀通道具有一定的錐度，測(cè)量桿件軸線與鉛垂線的夾角滿足α＜90-θ°，θ為保護(hù)裝置的母線與軸線的夾角。
8.如權(quán)利要求6所述的一種防止桿狀構(gòu)件失控落井的保護(hù)裝置，其特征在于所述的錐狀通道可為圓錐形通道。
9.如權(quán)利要求6所述的一種防止桿狀構(gòu)件失控落井的保護(hù)裝置，其特征在于所述的錐狀通道至少具有兩個(gè)錐面。
10.如權(quán)利要求6所述的一種防止桿狀構(gòu)件失控落井的保護(hù)裝置，其特征在于所述的滾動(dòng)體可為球體或圓柱體。
11.如權(quán)利要求10所述的一種防止桿狀構(gòu)件失控落井的保護(hù)裝置，其特征在于所述的滾動(dòng)體可由金屬材料或硬質(zhì)、韌性的非金屬材料構(gòu)成。
12.如權(quán)利要求8所述的一種防止桿狀構(gòu)件失控落井的保護(hù)裝置，其特征在于所述的一組以球體構(gòu)成滾動(dòng)體的數(shù)量最佳為3個(gè)。
13.如權(quán)利要求12所述的一種防止桿狀構(gòu)件失控落井的保護(hù)裝置，其特征在于所述的一組球體位于保護(hù)裝置最下位置的共切投影圓小于測(cè)量?jī)x器桿的直徑。
14.如權(quán)利要求12所述的一種防止桿狀構(gòu)件失控落井的保護(hù)裝置，其特征在于小球位于保護(hù)裝置的上半部截面內(nèi)時(shí)，球體的投影圓與測(cè)量桿件和保護(hù)裝置的截面圓間有明顯間隙。
15.如權(quán)利要求9所述的一種防止桿狀構(gòu)件失控落井的保護(hù)裝置，其特征在于所述的圓柱形的滾動(dòng)體的數(shù)量可與錐面的數(shù)量相對(duì)應(yīng)。
16.如權(quán)利要求15所述的一種防止桿狀構(gòu)件失控落井的保護(hù)裝置，其特征在于所述的兩圓柱形的滾動(dòng)體的對(duì)應(yīng)位置上可設(shè)有可容置鋼絲的凹槽。
17.如權(quán)利要求15所述的一種防止桿狀構(gòu)件失控落井的保護(hù)裝置，其特征在于所述的錐面可為三個(gè)，與之對(duì)應(yīng)的圓柱形的滾動(dòng)體位于保護(hù)裝置最下端至少圓柱體構(gòu)成的圖形的內(nèi)切圓的直徑小于桿狀構(gòu)件的直徑。
18.如權(quán)利要求15所述的一種防止桿狀構(gòu)件失控落井的保護(hù)裝置，其特征在于所述的錐面可為三個(gè)，與之對(duì)應(yīng)的圓柱形的滾動(dòng)體位于上半截面時(shí)，其構(gòu)成的圖形的內(nèi)切圓的直徑大于桿狀構(gòu)件的直徑。
19.如權(quán)利要求6所述的一種防止桿狀構(gòu)件失控落井的保護(hù)裝置，其特征在于所述的保護(hù)裝置下端可設(shè)有帶凸緣的錐管公螺紋段。
20.如權(quán)利要求6所述的一種防止桿狀構(gòu)件失控落井的保護(hù)裝置，其特征在于所述的保護(hù)裝置上部的內(nèi)孔具有三段制結(jié)構(gòu)的內(nèi)錐面。
21.如權(quán)利要求19所述的一種防止桿狀構(gòu)件失控落井的保護(hù)裝置，其特征在于所述的公螺紋內(nèi)部有一錐面，其上設(shè)有一略大于測(cè)量構(gòu)件直徑的圓孔。
22.如權(quán)利要求6所述的一種防止桿狀構(gòu)件失控落井的保護(hù)裝置，其特征在于所述滾動(dòng)體可由一隔離裝置均勻分布。
23.如權(quán)利要求22所述的一種防止桿狀構(gòu)件失控落井的保護(hù)裝置，其特征在于所述的隔離裝置可為一組隔板，該隔板沿圓周切線布置。
24.如權(quán)利要求22所述的一種防止桿狀構(gòu)件失控落井的保護(hù)裝置，其特征在于所述的隔離裝置可為一保持架。
25.如權(quán)利要求24所述的一種防止桿狀構(gòu)件失控落井的保護(hù)裝置，其特征在于所述的保持架由保持架外筒、保持架內(nèi)筒以及保持架蓋組焊成，該保持架內(nèi)筒與外筒焊接，并兩筒的矩形槽的中線沿徑向?qū)?yīng)；該保持架蓋直徑與內(nèi)筒外徑間隙配合與內(nèi)筒上沿焊接。
26.如權(quán)利要求25所述的一種防止桿狀構(gòu)件失控落井的保護(hù)裝置，其特征在于所述的保持架外筒為薄壁金屬質(zhì)錐狀體，該保持架內(nèi)筒為薄壁金屬質(zhì)柱狀體。
27.如權(quán)利要求6所述的一種防止桿狀構(gòu)件失控落井的保護(hù)裝置，其特征在于所述的保護(hù)裝置上可設(shè)有一蓋板。
28.如權(quán)利要求6所述的一種防止桿狀構(gòu)件失控落井的保護(hù)裝置，其特征在于所述的上拉裝置可為一導(dǎo)向滑輪裝置，該導(dǎo)向滑輪裝置設(shè)于保護(hù)裝置上方。
全文摘要
一種桿狀構(gòu)件的單向鎖緊方法，將測(cè)量的桿狀構(gòu)件沿著上大下小的錐狀通道向下放下，再于該錐狀通道內(nèi)設(shè)有至少兩個(gè)以上的滾動(dòng)體，該滾動(dòng)體在該錐狀通道保持向下運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)；當(dāng)桿狀構(gòu)件失去上拉控制，而在自重情況下向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，滾動(dòng)體隨桿狀構(gòu)件沿著錐體通道的錐狀壁面向下滾動(dòng)，當(dāng)滾動(dòng)體之間的距離小于桿狀構(gòu)件的最小外輪廓時(shí)，利用滾動(dòng)體與桿狀構(gòu)件之間摩擦力夾緊桿狀構(gòu)件，阻止桿狀構(gòu)件向下滑落，該保護(hù)裝置和方法不僅可用于油氣鉆井過(guò)程中，也可用于地質(zhì)勘探、地?zé)峒捌渌叵鹿こ蹄@孔過(guò)程的測(cè)量作業(yè)，對(duì)防止儀器落井、避免事故和經(jīng)濟(jì)損失具有使用價(jià)值。
文檔編號(hào)E21B47/01GK1474031SQ02126039
公開(kāi)日2004年2月11日 申請(qǐng)日期2002年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月9日
發(fā)明者蘇義腦, 張潤(rùn)香 申請(qǐng)人:中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院鉆井工藝研究所, 中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院鉆井工藝研究