一种地震井下长线缆水温传感器提升助力装置的制作方法

1.本发明是关于地震观测技术领域，特别是关于一种地震井下长线缆水温传感器提升助力装置。


背景技术：

2.水温观测是地震地球物理台网主要观测手段之一，记录观测井水面以下一定深度处的地下水温随时间的变化，研究水温动态变化过程能够很好地反映地震孕育、发生及震后调整状态。地震流体观测井一般深度为几百米甚至达到一千米以上。流体观测井内设有套管，套管一般直径为100mm-200mm，其中一些地震流体观测井采用变径套管。水温传感器安装在流体井中水下一定深度长期观测，通过长线缆连接到设备主机上，将物理量温度信号转换为电信号，进而实现数据的采集、处理、存储和传输。
3.实际水温观测中，水温传感器连接的配套探头线缆具有重量重、直径细等特点。由于水温传感器的安装深度不同，配套的探头线缆长度也会有几百米甚至到一千米以上。以地震流体台站常用的szw型水温仪器为例，探头尺寸为φ30
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690mm，探头线缆长度为1000m时重量可达44kg左右，线缆直径为4mm左右。水温探头在井下长期观测，不可避免发生故障，需要及时对传感器进行更新或维修，以免影响台站观测数据的连续率。
4.然而在提升或下放水温探头操作过程中，存在因井下套管变径或陷入井下淤泥等原因卡住或多水温探头线缆间相互交缠等情况，现有商业化的卷线机等产品难以满足上述需求，且容易造成线缆拉断等情况。因此，目前提升或下放水温传感器及探头线缆大多采用人工方式进行操作，尤其长线缆水温传感器的提升过程难度较大，需要多人协作完成。相比而言，人工提放水温探头方式，虽然可靠性较高，但是耗时费力，与现代高速发展的装备自动化、智能化水平不相符。因此亟需设计一种地震井下长线缆水温传感器提升助力装置。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种地震井下长线缆水温传感器提升助力装置，其能够解决人工提放水温探头方式耗时费力的问题。
6.为实现上述目的，本发明的实施例提供了一种地震井下长线缆水温传感器提升助力装置，包括：
7.抱箍，用于将装置安装在地震流体观测井井口；
8.主体支架，用于为装置提供支撑，所述主体支架包括支撑架、第一固定环和第二固定环，所述第一固定环和第二固定环在支撑架上同心设置，所述第一固定环和第二固定环上安装有多组卡环，多组所述卡环分别用于固定分离多组线缆；
9.导轨，竖直安装在第一固定环和第二固定环之间，所述导轨上依次安装有机器助力机构、手动提升组件以及自锁组件，所述机器助力机构、手动提升组件以及自锁组件上均安装有夹具，所述机器助力组件用于助力线缆的提升，所述手动提升组件用于手动操控进行线缆的提升，所述自锁组件用于线缆提升后的自锁悬停。
10.在本发明的一个或多个实施方式中，所述机器助力机构包括机械臂和第二滑块，所述机械臂的一端与第二滑块相连接，所述第二滑块滑动连接在导轨上，所述机器助力机构中的夹具固定安装在第二滑块上。
11.在本发明的一个或多个实施方式中，所述第二滑块的一端开设有凹槽，所述凹槽内部的顶端安装有第二压力传感器，所述凹槽内部的底端安装有第一压力传感器，所述机械臂的一端固定安装有连接块，所述连接块插接在凹槽的内部。
12.在本发明的一个或多个实施方式中，所述手动提升组件包括第一滑块，所述第一滑块滑动连接在导轨上，所述手动提升组件中的夹具固定安装在第一滑块上。
13.在本发明的一个或多个实施方式中，所述自锁组件包括固定块，所述固定块固定连接在导轨的外部，所述自锁组件中的夹具固定安装在固定块上。
14.在本发明的一个或多个实施方式中，所述夹具包括直筒、限位座，所述限位座在直筒的内部固定连接有多组，限位座上安装有抱紧组件。
15.在本发明的一个或多个实施方式中，所述抱紧组件包括抱紧杆和弹簧，所述抱紧杆在限位座上活动铰接有多组，所述弹簧固定连接在抱紧杆与直筒之间。
16.在本发明的一个或多个实施方式中，所述弹簧的一端固定连接有橡胶头。
17.在本发明的一个或多个实施方式中，所述导轨的两端分别固定连接有滑动块，所述第一固定环和第二固定环的内部固定连接有横梁，所述导轨两端的滑动块分别滑动连接在第一固定环和第二固定环内部的横梁上。
18.在本发明的一个或多个实施方式中，所述横梁上开设有多组调节螺孔，所述滑动块上开设有通孔，所述通孔的内部贯穿有限位螺栓，所述调节螺孔与限位螺栓之间相匹配。
19.与现有技术相比，根据本发明实施方式具有以下技术效果：
20.本发明通过能够自动调整提升力度的机器助力机构，能够在人手动操作提升或下放水温线缆的过程中进行助力，使得水温探头的提放安全、省时省力，并且水温线缆提升过程中的位置能够灵活调整，便于操作，同时能够固定其他线缆，避免发生缠线，给水温线缆的提放带来了极大的便利。
附图说明
21.图1是根据本发明一实施方式的一种地震井下长线缆水温传感器提升助力装置第一使用状态结构示意图；
22.图2是根据本发明一实施方式的一种地震井下长线缆水温传感器提升助力装置第二使用状态结构示意图；
23.图3是根据本发明一实施方式的一种地震井下长线缆水温传感器提升助力装置的导轨局部爆炸图；
24.图4是根据本发明一实施方式的一种地震井下长线缆水温传感器提升助力装置导轨结构示意图；
25.图5是根据本发明一实施方式的一种地震井下长线缆水温传感器提升助力装置导轨后视图；
26.图6是根据本发明一实施方式的一种地震井下长线缆水温传感器提升助力装置图3中a处放大图；
27.图7是根据本发明一实施方式的一种地震井下长线缆水温传感器提升助力装置图5中b处放大图；
28.图8是根据本发明一实施方式的一种地震井下长线缆水温传感器提升助力装置夹具剖视图；
29.图9是根据本发明一实施方式的一种地震井下长线缆水温传感器提升助力装置夹具俯视图；
30.图10是根据本发明一实施方式的一种地震井下长线缆水温传感器提升助力装置抱箍和支撑架安装结构示意图。
31.主要附图标记说明：
32.1、抱箍；101、组合块；102、组合螺栓；2、支撑架；201、组合板；202、预留螺孔；3、第一固定环；4、第二固定环；5、导轨；6、横梁；7、调节螺孔；8、卡环；9、滑动块；10、摇臂组件；1001、支架；1002、封闭环；1003、柱头；1004、摇臂；11、机械臂；12、控制盒；13、连接块；14、固定块；15、第一滑块；16、夹具；1601、直筒；1602、限位座；1603、抱紧杆；1604、弹簧；1605、橡胶头；17、第二滑块；18、固定板；19、固定螺栓；20、固定螺孔；21、转动轴；22、凹槽；23、第一压力传感器；24、第二压力传感器；25、楔块。
具体实施方式
33.下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
34.除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
35.如图1至图10所示，根据本发明优选实施方式的一种地震井下长线缆水温传感器提升助力装置，包括抱箍1，抱箍1用于将装置安装在地震流体观测井井口。抱箍1为所属领域相关技术人员的公知常识零件，在此不做过多赘述。主体支架用于为装置提供支撑，主体支架包括支撑架2、第一固定环3和第二固定环4。
36.参图1、图2和图10所示，抱箍1上设置有多组组合块101，组合块101上贯穿有组合螺栓102。支撑架2设置有多组，每组支撑架2的底部均设置有组合板201，组合板201上等间距开设有多组预留螺孔202。其中，组合螺栓102与预留螺孔202之间相匹配，组合块101与组合板201之间通过组合螺栓102锁紧固定。
37.具体的，参图1、图2和图10所示，组合块101与组合板201之间一一对应，在将组合板201与组合块101贴合之后，将组合螺栓102贯穿组合块101拧入对应的预留螺孔202内部，即可将组合块101与组合板201锁紧固定在一起，从而将支撑架2与抱箍1组装固定。由于组合板201上的预留螺孔202等间距开设多组，使支撑架2能够与多个规格的抱箍1组装固定，从而能够根据地震流体观测井井口的大小组装相应规格的抱箍1，使装置能够组装不同规格的抱箍1，通过不同规格的抱箍1以满足在不同大小的地震流体观测井井口均能够安装使用，提高装置的适用性。
38.参图1和图2所示，第一固定环3和第二固定环4在支撑架2上呈上下同心结构设置，方便观测井的线缆传到中间。第一固定环3和第二固定环4上安装有多组卡环8，卡环8为开
口式的结构设计。多组卡环8分别用于固定分离多组线缆，使其他线缆贴边分布，避免线缆提升时出现缠线的情况。
39.参图1和图2所示，导轨5竖直安装在第一固定环3和第二固定环4之间。导轨5的两端分别固定连接有滑动块9，第一固定环3和第二固定环4的内部固定连接有横梁6，导轨5两端的滑动块9分别滑动连接在第一固定环3和第二固定环4内部的横梁6上。横梁6上开设有多组调节螺孔7，多组调节螺孔7呈等间距分布，通过等间距分布的多组调节螺孔7能够满足滑动块9在横梁6上多个位置的限位固定。滑动块9上开设有通孔，通孔的内部贯穿有限位螺栓，调节螺孔7与限位螺栓之间相匹配。
40.具体的，导轨5通过滑动块9滑动连接在第一固定环3和第二固定环4内部的横梁6之间，通过限位螺栓实现锁定。在滑动调节导轨5的过程中，利用限位螺栓可以将导轨5固定在需要的位置处。这样使导轨5的位置能够在第一固定环3和第二固定环4的直径方向上灵活调整，结合调节抱箍1固定在地震流体观测井井口的方位，从而便于控制水温线缆在提升或下放操作过程中的位置。
41.参图3、图8和图9所示，所示，导轨5上依次安装有机器助力机构、手动提升组件以及自锁组件，机器助力机构、手动提升组件以及自锁组件上均安装有夹具16。夹具16包括直筒1601、限位座1602，限位座1602在直筒1601的内部固定连接有多组，限位座1602上安装有抱紧组件。抱紧组件在直筒1601上升过程中能够自动将线缆抱紧，在直筒1601下降过程中将线缆松开。
42.参图8和图9所示，抱紧组件包括抱紧杆1603和弹簧1604，抱紧杆1603在限位座1602上活动铰接有多组，弹簧1604固定连接在抱紧杆1603与直筒1601之间。弹簧1604的一端固定连接有橡胶头1605，橡胶头1605为氟橡胶、硅橡胶材质。在抱紧杆1603对线缆抱紧时，橡胶头1605既能提高抱紧杆1603与线缆之间的摩擦力，使线缆抱紧更为稳固，而且能够对线缆进行保护，防止线缆由于抱紧挤压力度过大出现破损。
43.其中，参图9所示，直筒1601的一端为开口式的设置，线缆能够通过开口自由进出直筒1601的内部，方便线缆的装夹和拆卸。
44.具体的，需要从地震井中提升起来的线缆通过开口进入直筒1601内部，并调整线缆在直筒1601内部的位置，使线缆位于多组抱紧杆1603之间。在直筒1601上移的过程中，抱紧杆1603受到与线缆的摩擦力会以铰接轴为中心向下转动，多组抱紧杆1603同时向下转动会同时挤压线缆，将线缆抱紧固定在中间。在直筒1601下移的过程中，抱紧杆1603受到与线缆的摩擦力会以铰接轴为中心向上转动，多组抱紧杆1603同时向上转动会将抱紧的线缆松开。
45.这样使得夹具16能够实现线缆的自动抱紧和松开。夹具16上移时自动将线缆抱紧，使线缆跟随夹具16上升。夹具16下移时自动将线缆松开，使线缆不会跟随夹具16下降。这样通过夹具16的上下移动即可自动提升线缆。
46.参图9所示，夹具16的开口处还安装有楔块25，楔块25通过螺栓固定安装在开口处。其中楔块25的一端插接在开口的内部。通过安装楔块25，能够封闭夹具16上的开口，使夹具16形成一个封闭的整体。提高夹具16自身的结构强度，使夹具16受力均匀，不易发生变形，确保稳定可靠的使用。
47.参图3和图4所示，机器助力组件用于助力线缆的提升。机器助力机构包括机械臂
11和第二滑块17，机械臂11固定安装在导轨5顶部的滑动块9上，机械臂11的一端与第二滑块17相连接。第二滑块17滑动连接在导轨5上，机器助力机构中的夹具16固定安装在第二滑块17上。
48.具体的，机械臂11为伸缩气缸，机械臂11能够竖直推拉第二滑块17，使第二滑块17在导轨5上自动升降。通过第二滑块17上的夹具16能够在升降过程中提升线缆，从而给人手动操作提升线缆进行助力。
49.参图5和图7所示，第二滑块17的一端开设有凹槽22，凹槽22内部的顶端安装有第二压力传感器24，凹槽22内部的底端安装有第一压力传感器23，机械臂11的一端固定安装有连接块13，连接块13插接在凹槽22的内部。机械臂11的一侧固定安装有控制盒12，第一压力传感器23和第二压力传感器24均与控制盒12电性连接。
50.具体的，当机械臂11伸缩的过程中，其一端的连接块13带动第二滑块17进行升降。上升时，连接块13会挤压凹槽22内部顶端的第二压力传感器24，第二压力传感器24受到连接块13向上的挤压作用力即为机械臂11提升线缆的作用力。通过第二压力传感器24实时监测机械臂11提升线缆的作用力，当提升线缆的作用力过大时，表明线缆提升过程中受阻，此时第二压力传感器24会向控制盒12发送预警信号，控制盒12控制机械臂11停止工作，以防线缆被拉断。
51.下降时，连接块13会挤压凹槽22内部底端的第一压力传感器23，第一压力传感器23受到连接块13向下的挤压作用力即为机械臂11下放线缆的作用力。通过第一压力传感器23实时监测机械臂11下放线缆的作用力，当下放线缆的作用力过大时，表明线缆下放过程中受阻，此时第一压力传感器23会向控制盒12发送预警信号，控制盒12控制机械臂11停止工作，以防线缆被拉断。
52.参图3和图4所示，手动提升组件用于手动操控进行线缆的提升。手动提升组件包括第一滑块15，第一滑块15滑动连接在导轨5上，手动提升组件中的夹具16固定安装在第一滑块15上。
53.参图3～5所示，导轨5和第一滑块15之间设置有摇臂组件10，通过摇臂组件10方便手动操控第一滑块15进行升降，从而便于手动操作进行线缆的提升，可操作性较强。
54.参图3～5所示，摇臂组件10包括支架1001、封闭环1002、柱头1003和摇臂1004，支架1001焊接固定在导轨5的一侧，封闭环1002焊接固定在第一滑块15的一端，摇臂1004与支架1001活动铰接，柱头1003焊接固定在摇臂1004的一端，且柱头1003插入封闭环1002内部。
55.具体的，摇臂1004的一端固定连接有手柄，通过手柄方便按压摇臂1004的一端，使摇臂1004以与支架1001的铰接轴为中心转动。此时摇臂1004一端的柱头1003会撬动封闭环1002进行升降，通过上下往复提压摇臂1004即可使第一滑块15在导轨5上竖直升降。第一滑块15上的夹具16会在升降过程中提升线缆，从而进行手动操作提升水温线缆。
56.值得注意的是，摇臂1004支架1001与摇臂1004支架1001的铰接点与手柄之间的距离较长，与柱头1003之间的距离较短，从而使摇臂1004能够利用杠杆原理撬动第一滑块15进行升降，更为省力。
57.参图3～5所示，自锁组件用于线缆提升后的自锁悬停。自锁组件包括固定块14，固定块14固定连接在导轨5的外部，自锁组件中的夹具16固定安装在固定块14上。
58.具体的，在机器助力组件和手动提升组件配合进行水温线缆提升过程中，当两组
升降的夹具16同时下降的过程中，此时线缆就会失去固定，通过设置一组固定不动的夹具16，使两组升降的夹具16同时松开线缆之后，通过固定不动的夹具16能够对线缆进行抱紧，防止线缆在提升过程中出现下滑，确保线缆提升的顺利进行。
59.另一方面，参图3和图6所示，固定块14、第一滑块15和第二滑块17上均转动连接有转动轴21，转动轴21上固定连接有固定板18，夹具16与固定板18固定连接，夹具16和固定板18能够以转动轴21为中心转动调整。固定板18上贯穿有固定螺栓19，固定块14、第一滑块15和第二滑块17上均开设有两组固定螺孔20，固定螺栓19与固定螺孔20之间相匹配。
60.其中，固定块14、第一滑块15和第二滑块17上的两组固定螺孔20上下对称设置，固定螺栓19能够分别拧入两组固定螺孔20实现对固定板18的固定。
61.具体的，向上提升水温线缆时，固定板18上的固定螺栓19拧入上方的固定螺孔20内部。此时夹具16向上移动抱紧线缆，向下移动松开线缆，用于提升线缆。当下放水温线缆时，拧出固定螺栓19，并向下转动夹具16和固定板18，使夹具16和固定板18转动180
°
，再将固定板18上的固定螺栓19拧入下放的固定螺孔20内部。使固定块14、第一滑块15和第二滑块17上的夹具16都完成180
°
转动，并固定住后，此时夹具16向上移动松开线缆，向下移动抱紧线缆，用于下放线缆。这样使用方式更为多样，不但能够助力提升线缆，还能助力下放线缆。
62.使用时，通过抱箍1将本装置安装在地震流体观测井井口的套管上，然后将需要提升的线缆依次放入固定块14、第一滑块15和第二滑块17上的夹具16内部，并将其余线缆卡接固定在卡环8内部，使其余线缆贴边。
63.接着，通过摇臂组件10手动操控第一滑块15在导轨5上往复竖直升降，第一滑块15上的夹具16会竖直提升线缆，从而进行手动操作提升线缆，与此同时，启动机械臂11，机械臂11驱动第二滑块17在导轨5上往复竖直升降，第二滑块17上的夹具16也会竖直提升线缆，从而给手动操作提升线缆进行助力。
64.线缆的提升力：f＝f1+f2，其中f1为人工的拉力，f2为机器提供的拉力，f＝mg-fo，mg为线缆的重力，在提升和下放过程中，会动态变化；fo为线缆和探头在水中的浮力，和线缆入水深度有关。在实际操作过程中，只需满足手动操作的提升力加上机器助力的总值不小于mg-fo即可。
65.本发明通过能够自动调整提升力度的机器助力机构，能够在人手动操作提升或下放水温线缆的过程中进行助力，使得水温探头的提放安全、省时省力，并且水温线缆提升过程中的位置能够灵活调整，便于操作，同时能够固定其他线缆，避免发生缠线，给水温线缆的提放带来了极大的便利。
66.前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

技术特征：
1.一种地震井下长线缆水温传感器提升助力装置，其特征在于，包括：抱箍，用于将装置安装在地震流体观测井井口；主体支架，用于为装置提供支撑，所述主体支架包括支撑架、第一固定环和第二固定环，所述第一固定环和第二固定环在支撑架上同心设置，所述第一固定环和第二固定环上安装有多组卡环，多组所述卡环分别用于固定分离多组线缆；导轨，竖直安装在第一固定环和第二固定环之间，所述导轨上依次安装有机器助力机构、手动提升组件以及自锁组件，所述机器助力机构、手动提升组件以及自锁组件上均安装有夹具，所述机器助力组件用于助力线缆的提升，所述手动提升组件用于手动操控进行线缆的提升，所述自锁组件用于线缆提升后的自锁悬停。2.如权利要求1所述的一种地震井下长线缆水温传感器提升助力装置，其特征在于，所述机器助力机构包括机械臂和第二滑块，所述机械臂的一端与第二滑块相连接，所述第二滑块滑动连接在导轨上，所述机器助力机构中的夹具固定安装在第二滑块上。3.如权利要求2所述的一种地震井下长线缆水温传感器提升助力装置，其特征在于，所述第二滑块的一端开设有凹槽，所述凹槽内部的顶端安装有第二压力传感器，所述凹槽内部的底端安装有第一压力传感器，所述机械臂的一端固定安装有连接块，所述连接块插接在凹槽的内部。4.如权利要求1所述的一种地震井下长线缆水温传感器提升助力装置，其特征在于，所述手动提升组件包括第一滑块，所述第一滑块滑动连接在导轨上，所述手动提升组件中的夹具固定安装在第一滑块上。5.如权利要求1所述的一种地震井下长线缆水温传感器提升助力装置，其特征在于，所述自锁组件包括固定块，所述固定块固定连接在导轨的外部，所述自锁组件中的夹具固定安装在固定块上。6.如权利要求1所述的一种地震井下长线缆水温传感器提升助力装置，其特征在于，所述夹具包括直筒、限位座，所述限位座在直筒的内部固定连接有多组，限位座上安装有抱紧组件。7.如权利要求6所述的一种地震井下长线缆水温传感器提升助力装置，其特征在于，所述抱紧组件包括抱紧杆和弹簧，所述抱紧杆在限位座上活动铰接有多组，所述弹簧固定连接在抱紧杆与直筒之间。8.如权利要求7所述的一种地震井下长线缆水温传感器提升助力装置，其特征在于，所述弹簧的一端固定连接有橡胶头。9.如权利要求1所述的一种地震井下长线缆水温传感器提升助力装置，其特征在于，所述导轨的两端分别固定连接有滑动块，所述第一固定环和第二固定环的内部固定连接有横梁，所述导轨两端的滑动块分别滑动连接在第一固定环和第二固定环内部的横梁上。10.如权利要求9所述的一种地震井下长线缆水温传感器提升助力装置，其特征在于，所述横梁上开设有多组调节螺孔，所述滑动块上开设有通孔，所述通孔的内部贯穿有限位螺栓，所述调节螺孔与限位螺栓之间相匹配。

技术总结
本发明公开了一种地震井下长线缆水温传感器提升助力装置，关于地震观测技术领域，包括抱箍，用于将装置安装在地震流体观测井井口；主体支架用于为装置提供支撑，所述主体支架包括支撑架、第一固定环和第二固定环，所述第一固定环和第二固定环在支撑架上同心设置，所述第一固定环和第二固定环上安装有多组卡环，多组所述卡环分别用于固定分离多组线缆。本发明通过能够自动调整提升力度的机器助力机构，能够在人手动操作提升或下放水温线缆的过程中进行助力，使得水温探头的提放安全、省时省力，并且水温线缆提升过程中的位置能够灵活调整，便于操作，同时能够固定其他线缆，避免发生缠线，给水温线缆的提放带来了极大的便利。利。利。


技术研发人员：张敏 张扬 宫杰 何奕成 王恒知 瞿旻 单菡 王佳
受保护的技术使用者：江苏省地震局
技术研发日：2023.06.12
技术公布日：2023/9/14