1.本实用新型涉及页岩气开发领域，特别涉及一种页岩气管道爬行机器人。
背景技术：2.作为油气工业设备，水平井页岩气管道爬行机器人可以装备不同测井仪器进入长水平井段完成井下环境采样及检测，其优秀表现得到社会广泛认可。页岩气的勘探开采进程中，岩样取心是关键环节。工程人员使用取心技术获取地下岩层的岩心样品，测试地下岩石储层的岩性、物性等性质，可获得所钻井段岩石层性质的有效数据，有利于提升页岩气钻井成功率，实现高效率开发，降低钻完井费用。
3.旋转式井壁取心技术是一种新式岩样取心方式，其拥有井下作业便利、效率高、花费少等优势，为页岩气储层的低成本、高效勘探开采提供了新的岩样取心方式。页岩气长管道钻进式井壁取心机器人集成了井下页岩气管道爬行机器人和钻进式井壁取心仪二者的全部功能，具备井下自主爬行、智能定位、大直径取心、密闭储心等能力，解决了页岩气长管道岩样取心困难问题。
4.页岩气管道爬行机器人带动取心设备进入水平井后，取心机器人需要停止并保持固定状态，以便取心仪器能够顺利完成取心过程，这就需要通过一个可以锁紧的机构对取心机器人进行轴向锁定，保持当前位置固定，有利于取心动作的顺利进行。
技术实现要素：5.本实用新型旨在针对上述问题，提出一种页岩气管道爬行机器人。
6.本实用新型的技术方案在于：
7.一种页岩气管道爬行机器人，包括一本体，所述本体内设有取芯仪器；所述取芯仪器的两端均依次连接有推靠单元、爬行单元及扶正单元，对称设置于本体内取芯仪器两端；
8.其中，所述爬行单元包括机架，所述机架内包括依次连接的爬行电机、行星减速器、联轴器及锥齿轮副；还包括行星爬行轮，所述行星爬行轮一端通过爬行臂连接至锥齿轮副，另一端通过支撑臂连接至机架；
9.所述扶正单元包括依次连接的扶正液压缸及调整臂及压缩弹簧；所述压缩弹簧具有活动端及固定端；所述固定端预定于本体内壁，活动端与调整臂连接；
10.所述调整臂包括扶正轮，所述扶正轮一端设有第一扶正臂，另一端设有第二扶正臂，所述扶正轮通过第一扶正臂连接至扶正液压缸，通过第二扶正臂连接至压缩弹簧的活动端；第一扶正臂及第二扶正臂沿径向辐射设置且与页岩气管道爬行机器人的轴向呈夹角；调整臂不少于2组；
11.所述推靠单元包括依次连接的推靠液压缸及锁紧轮；所述锁紧轮一端通过推靠臂活动连接至推靠液压缸的输出轴上，另一端通过推靠臂固定连接至本体内壁。
12.所述爬行臂为空心结构，其内部设有链条；行星爬行轮一端通过链条连接至锥齿轮副。
13.所述扶正液压缸设有一活塞端，活塞端连接有推板，第一扶正臂连接至推板。
14.所述推板为圆形板，该圆形板的外圆周上设有铰链孔，所述第一扶正臂连接至铰链孔。
15.所述推靠单元与爬行单元之间通过转向节连接。
16.所述第一扶正臂、第二扶正臂及扶正轮的数量相同且均≥2。
17.本实用新型的技术效果在于：
18.（1）针对现有页岩气管道爬行机器人负载能力不足问题，本实用新型优化爬行单元结构设计，解决页岩气长管道取芯爬行机器人高负载能力的驱动问题；
19.（2）由于机器人需要固定在某个定点钻取岩芯，要求页岩气管道爬行机器人在到达预定井段后能够固定，完成取芯功能，本实用新型涉及一种具有自锁功能的推靠单元，能把页岩气管道爬行机器人固定在井壁一侧，从而完成取芯动作；
20.（3）本实用新型通过转向节增加爬行机器人的过弯能力。
附图说明
21.图1为本实用新型页岩气管道爬行机器人的结构示意图。
22.图2为本实用新型扶正单元的结构示意图。
23.图3为本实用新型爬行单元的结构示意图。
24.图4为本实用新型推靠单元的结构示意图。
25.附图标记: 1、扶正单元；2、爬行单元；3、转向节；4、推靠单元；5、取芯仪器；2.1、爬行电机；2.2、行星减速器；2.3、联轴器；2.4、链条；2.5、锥齿轮副；2.6、爬行臂；2.7、行星爬行轮；2.8、支撑臂；2.9、机架；1.1、扶正液压缸；1.2、第一扶正臂；1.3、扶正轮；1.4、压缩弹簧；1.5、第二扶正臂；1.6、推板；1.7、活塞端；4.1、推靠液压缸；4.2、推靠臂；4.3、锁紧轮。
具体实施方式
26.实施例1
27.一种页岩气管道爬行机器人，包括一本体，所述本体内设有取芯仪器5；所述取芯仪器5的两端均依次连接有推靠单元4、爬行单元2及扶正单元1，对称设置于本体内取芯仪器5两端；
28.其中，所述爬行单元2包括机架2.9，所述机架2.9内包括依次连接的爬行电机2.1、行星减速器2.2、联轴器2.3及锥齿轮副2.5；还包括行星爬行轮2.7，所述行星爬行轮2.7一端通过爬行臂2.6连接至锥齿轮副2.5，另一端通过支撑臂2.8连接至机架2.9；
29.爬行臂2.6作为页岩气管道爬行机器人的主要结构，一方面可以作为传动机构，把锥齿轮副2.5的动力传递到行星爬行轮2.7上；另一方面，爬行臂2.6作为伸出部分，装配行星爬行轮2.7，与支撑臂2.8相互配合，完成爬行轮的压紧工作。支撑臂2.8作为页岩气管道爬行机器人的支撑调节机构，可以对运动状态进行微调，达到页岩气管道爬行机器人所需要的预压力。本实用新型选择行星齿轮作为主要动力传动方案，再搭配锥齿轮副2.5可以改变传动方向的特点，完成整体传动方案的设计工作。
30.所述扶正单元1包括依次连接的扶正液压缸1.1及调整臂及压缩弹簧1.4；所述压缩弹簧1.4具有活动端及固定端；所述固定端预定于本体内壁，活动端与调整臂连接；所述
调整臂包括扶正轮1.3，所述扶正轮1.3一端设有第一扶正臂1.2，另一端设有第二扶正臂1.5，所述扶正轮1.3通过第一扶正臂1.2连接至扶正液压缸1.1，通过第二扶正臂1.5连接至压缩弹簧1.4的活动端；第一扶正臂1.2及第二扶正臂1.5沿径向辐射设置且与页岩气管道爬行机器人的轴向呈夹角；调整臂不少于2组；
31.本实用新型页岩气管道爬行机器人需要带动取芯仪器5进入井下完成取芯工作，页岩气管道爬行机器人必须在取芯时紧靠井壁一侧，所以扶正单元1需要有动力控制，在下入竖直井和曲率井状态正常使用，在取芯工作时控制扶正单元1收回，使推靠臂4.2能够推靠机器人紧贴于井壁一侧完成取芯动作。因此，扶正单元1一端采用压缩弹簧1.4进行连接，另一端采用扶正液压缸1.1控制，在需要扶正单元1时弹出，在不需要扶正单元1时控制收回，完成其他动作；
32.扶正单元1需要克服页岩气管道爬行机器人总重与所取岩芯质量相加的总和，扶正单元1设置两组，分别布置于取芯仪器5两侧，选取扶正液压缸1.1为扶正臂提供动力，能够提供更加稳定的扶正力。扶正液压缸1.1作用仅为在页岩气管道爬行机器人到达工作位置，需要收回扶正单元1以便取芯仪器5能够正常工作，所以此扶正液压缸1.1只需要液压推力和压缩弹簧1.4的弹力平衡，而液压拉力仅需要能够完成第一扶正臂1.2及第二扶正臂1.5的收回工作；
33.扶正单元1是页岩气管道爬行机器人在井下工作时能保持中轴线位置，合理规避井下障碍的有效机构，在通过竖直井和曲率井时，为页岩气管道爬行机器人设置扶正单元1可以有效避免页岩气管道爬行机器人受到外部因素的影响，避免页岩气管道爬行机器人出现卡阻和弯折现象。
34.所述推靠单元4包括依次连接的推靠液压缸4.1及锁紧轮4.3；所述锁紧轮4.3一端通过推靠臂4.2活动连接至推靠液压缸4.1的输出轴上，另一端通过推靠臂4.2固定连接至本体内壁。驱动力由推靠液压缸4.1提供，利用曲柄滑块机构原理建立推靠单元4，在轴向推力的运动下推出推靠臂4.2，压靠在井壁上。为了保证机构能稳定取芯钻压带来的机器震动，推靠单元4不能使用弹簧减震。
35.本实用新型的工作原理为：
36.本实用新型通过扶正单元1提供扶正力以保证页岩气管道爬行机器人的运动姿态；爬行单元2由行星爬行轮2.7提供驱动力带动整体前进，行星爬行轮2.7呈对称布置，可以有效规避障碍物；在取芯仪器5进行工作前，推靠单元4负责将页岩气管道爬行机器人推靠到井壁一侧进行固定；页岩气管道爬行机器人在爬行过程中推靠单元4处于收缩状态存储于本体内。
37.实施例2
38.在实施例12的基础上，还包括：
39.所述爬行臂2.6为空心结构，其内部设有链条2.4；行星爬行轮2.7一端通过链条2.4连接至锥齿轮副2.5。
40.实施例3
41.在实施例2的基础上，还包括：
42.所述扶正液压缸1.1设有一活塞端1.7，活塞端1.7连接有推板1.6，第一扶正臂1.2连接至推板1.6。所述推板1.6为圆形板，该圆形板的外圆周上设有铰链孔，所述第一扶正臂
1.2连接至铰链孔。
43.实施例4
44.在实施例3的基础上，还包括：
45.所述推靠单元4与爬行单元2之间通过转向节3连接。所述第一扶正臂1.2、第二扶正臂1.5及扶正轮1.3的数量相同且均≥2。转向节3能够增大过弯能力，有效防止页岩气管道爬行机器人出现卡阻现象。
技术特征：1.一种页岩气管道爬行机器人，包括一本体，所述本体内设有取芯仪器(5)；其特征在于：所述取芯仪器(5)的两端均依次连接有推靠单元(4)、爬行单元(2)及扶正单元(1)，对称设置于本体内取芯仪器(5)两端；其中，所述爬行单元(2)包括机架(2.9)，所述机架(2.9)内包括依次连接的爬行电机(2.1)、行星减速器(2.2)、联轴器(2.3)及锥齿轮副(2.5)；还包括行星爬行轮(2.7)，所述行星爬行轮(2.7)一端通过爬行臂(2.6)连接至锥齿轮副(2.5)，另一端通过支撑臂(2.8)连接至机架(2.9)；所述扶正单元(1)包括依次连接的扶正液压缸(1.1)及调整臂及压缩弹簧(1.4)；所述压缩弹簧(1.4)具有活动端及固定端；所述固定端预定于本体内壁，活动端与调整臂连接；所述调整臂包括扶正轮(1.3)，所述扶正轮(1.3)一端设有第一扶正臂(1.2)，另一端设有第二扶正臂(1.5)，所述扶正轮(1.3)通过第一扶正臂(1.2)连接至扶正液压缸(1.1)，通过第二扶正臂(1.5)连接至压缩弹簧(1.4)的活动端；第一扶正臂(1.2)及第二扶正臂(1.5)沿径向辐射设置且与页岩气管道爬行机器人的轴向呈夹角；调整臂不少于2组；所述推靠单元(4)包括依次连接的推靠液压缸(4.1)及锁紧轮(4.3)；所述锁紧轮(4.3)一端通过推靠臂(4.2)活动连接至推靠液压缸(4.1)的输出轴上，另一端通过推靠臂(4.2)固定连接至本体内壁。2.根据权利要求1所述页岩气管道爬行机器人，其特征在于：所述爬行臂(2.6)为空心结构，其内部设有链条(2.4)；行星爬行轮(2.7)一端通过链条(2.4)连接至锥齿轮副(2.5)。3.根据权利要求2所述页岩气管道爬行机器人，其特征在于：所述扶正液压缸(1.1)设有一活塞端(1.7)，活塞端(1.7)连接有推板(1.6)，第一扶正臂(1.2)连接至推板(1.6)。4.根据权利要求3所述页岩气管道爬行机器人，其特征在于：所述推板(1.6)为圆形板，该圆形板的外圆周上设有铰链孔，所述第一扶正臂(1.2)连接至铰链孔。5.根据权利要求4所述页岩气管道爬行机器人，其特征在于：所述推靠单元(4)与爬行单元(2)之间通过转向节(3)连接。6.根据权利要求5所述页岩气管道爬行机器人，其特征在于：所述第一扶正臂(1.2)、第二扶正臂(1.5)及扶正轮(1.3)的数量相同且均≥2。
技术总结本实用新型涉及页岩气开发领域，特别涉及一种页岩气管道爬行机器人。一种页岩气管道爬行机器人，包括一本体，所述本体内设有取芯仪器；所述取芯仪器的两端均依次连接有推靠单元、爬行单元及扶正单元，对称设置于本体内取芯仪器两端。本实用新型针对现有页岩气管道爬行机器人负载能力不足问题，本实用新型优化爬行单元结构设计，解决页岩气长管道取芯爬行机器人高负载能力的驱动问题。器人高负载能力的驱动问题。器人高负载能力的驱动问题。
技术研发人员：薛培 赵海博 高潮 尹锦涛 张建锋 郭超 孙建博 刘刚 祁攀文 王晖
受保护的技术使用者：陕西延长石油（集团）有限责任公司
技术研发日：2022.08.17
技术公布日：2022/12/1
