NO326438B1

NO326438B1 - Pulling tool for use in oil and gas wells

Info

Publication number: NO326438B1
Application number: NO20062007A
Authority: NO
Inventors: Per Olav Haughom
Original assignee: Wellbore Solutions As
Priority date: 2006-05-05
Filing date: 2006-05-05
Publication date: 2008-12-08
Also published as: NO20062007L

Abstract

Foreliggende oppfinnelse vedrører et elektromekanisk trekkeverktøy til bruk i olje- og gassbrønner, for eksempel til inspeksjon og vedlikehold av utstyr plassert nede i horisontale brønner. Trekkeverktøyet er satt sammen av moduler (2) som skrues sammen med forbindelser (6). Hver modul er forsynt med et drivhjul (3) forbundet med armen (5) slik at det kan presses mot brønnveggen ved hjelp av hydraulisk kraft fra stempelet (1 6) forbundet ned tannstangen (14) i inngrep med tannhjulet (11) mekanisk tilknyttet vippearmen (5). Fjæren (1 5) sørger for tilbaketrekking når hydraulisk trykk tas av stempelet (16). Kraftoverføringen fra elektromotoren til drivhjulet (3) foretas med mekanisk gir bestående av vinkelgir (19) og (20), samt sylindriske tannhjul (21, 13, 23, 24, 25, 26, 27).The present invention relates to an electromechanical drawing tool for use in oil and gas wells, for example for the inspection and maintenance of equipment located in horizontal wells. The pulling tool is composed of modules (2) which are screwed together with connections (6). Each module is provided with a drive wheel (3) connected to the arm (5) so that it can be pressed against the well wall by hydraulic force from the piston (16) connected down the rack (14) in engagement with the gear (11) mechanically associated with the rocker arm (5). The spring (1 5) provides for retraction when hydraulic pressure is removed by the piston (16). The transmission of power from the electric motor to the drive wheel (3) is carried out with a mechanical gear consisting of angular gears (19) and (20), as well as cylindrical gears (21, 13, 23, 24, 25, 26, 27).

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører et trekkeverktøy til bruk ved inspeksjon og vedlikehold av olje- og gassbrønner. Ved vedlikehold og inspeksjon av lange horisontale brønner, vil det være nødvendig å benytte et trekkeverktøy for å kom-me tilstrekkelig langt inn i brønnen med vedlikeholdsverktøyet som skal utføre de nødvendige vedlikeholdsoperasjoner. Olje- og gassbrønnene utstyres i dag med avansert utstyr for å optimalisere utvinningen. The present invention relates to a pulling tool for use in the inspection and maintenance of oil and gas wells. When maintaining and inspecting long horizontal wells, it will be necessary to use a pulling tool in order to get sufficiently far into the well with the maintenance tool that will carry out the necessary maintenance operations. Oil and gas wells are today equipped with advanced equipment to optimize recovery.

Dette vedlikeholdsutstyret kan for eksempel bestå av ventiler og måleutstyr samt kommunikasjonsutstyr som kommuniserer med overflaten. Behovet for effektivt utstyr til vedlikehold og inspeksjon øker etter hvert som mer avansert utstyr tas i bruk nede i brønnene. I dag anvendes forskjellige typer trekkeverktøy for å utføre disse arbeidsoppgavene. Mest brukte er elektrohydrauliske anordninger der fremdriftsanordningen på trekkeverktøyet drives av hydrauliske motorer tilordnet en pumpeenhet som drives ved hjelp av elektrisk strøm som føres gjennom kabel fra overflaten. This maintenance equipment can, for example, consist of valves and measuring equipment as well as communication equipment that communicates with the surface. The need for efficient equipment for maintenance and inspection increases as more advanced equipment is put into use down in the wells. Today, different types of pulling tools are used to perform these tasks. Most commonly used are electro-hydraulic devices where the propulsion device on the pulling tool is driven by hydraulic motors assigned to a pump unit which is driven by means of electric current which is carried through cable from the surface.

Hydrauliske anordninger som benyttes i olje- eller gassbrønner med høyt trykk og høye temperaturer er kompliserte tekniske innretninger. For å motstå høye interne trykk må hydraulikkanlegget trykkompenseres, i tillegg til at det stilles ekstreme krav til tetninger. Virkningsgraden til de små hydrauliske innretninger som anvendes er også svært lav. Med begrenset effekttilførsel gjennom lange tilførselsledninger blir trekkraften på trekkeverktøyet derved svært begrenset. Hydrauliske motorer i små dimensjoner blir også svært dyre å produsere og ved-likeholde. Hydraulic devices used in oil or gas wells with high pressure and high temperatures are complicated technical devices. In order to withstand high internal pressures, the hydraulic system must be pressure compensated, in addition to extreme demands being placed on seals. The efficiency of the small hydraulic devices used is also very low. With limited power supply through long supply lines, the pulling force on the pulling tool is thereby very limited. Hydraulic motors in small dimensions are also very expensive to manufacture and maintain.

US 6.917.176 og US 5.184.676 vedrører elektromagnetiske trekkeverktøy for bruk i rørledninger. US 6,917,176 and US 5,184,676 relate to electromagnetic pulling tools for use in pipelines.

Markedet etterspør i dag mer effektive, driftsikre og billigere løsninger, slik at brønnvedlikehold kan optimaliseres ved at flere vedlikeholdsoperasjoner kan utføres med trekkeverktøy uten bruk av tyngre og svært kostbart utstyr. The market today demands more efficient, reliable and cheaper solutions, so that well maintenance can be optimized by allowing more maintenance operations to be carried out with pulling tools without the use of heavier and very expensive equipment.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer et trekkeverktøy til bruk i olje- og gassbrønner som oppfyller ovennevnte behov. Foreliggende oppfinnelse er sær-preget ved de trekk som er angitt i den karakteriserende delen av vedføyde krav 1. The present invention provides a pulling tool for use in oil and gas wells which fulfills the above-mentioned needs. The present invention is characterized by the features set out in the characterizing part of appended claim 1.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en løsning der trekkeverktøyet hovedsakelig drives fremover med mekaniske eller elektriske komponenter, uten bruk av hydraulikkmotor til fremdriften. Elektromotorer plasseres i hovedstrukturen og kraften overføres til drivhjulene ved hjelp av mekaniske gir. Drivhjulene er plassert på armer som kan vippes ut ved hjelp av hydraulisk eller elektrisk kraft og som presser drivhjul mot borehullsveggen eller eventuelt utforingsrør. Trekke-verktøyet kan settes sammen av moduler i forhold til ønsket trekkraft. The present invention provides a solution where the pulling tool is mainly driven forward with mechanical or electrical components, without the use of a hydraulic motor for propulsion. Electric motors are placed in the main structure and the power is transferred to the drive wheels using mechanical gears. The drive wheels are placed on arms that can be tilted out using hydraulic or electric power and which press the drive wheels against the borehole wall or possibly casing pipe. The pulling tool can be assembled from modules in relation to the desired pulling power.

I det følgende gis en detaljert beskrivelse av et utførelseseksempel av opp-finnelsen og under henvisning til figurene, der In the following, a detailed description of an exemplary embodiment of the invention is given and with reference to the figures, where

Fig. 1 viser trekkeverktøy satt sammen av flere moduler. Fig. 1 shows a pulling tool made up of several modules.

Fig. 2 viser modul bestående sylindrisk hovedstruktur tilordnet vippearm og drivhjul. Fig. 2 shows a module consisting of a cylindrical main structure assigned to a rocker arm and drive wheel.

Fig. 3 viser detalj av vippearm og drivhjul. Fig. 3 shows a detail of rocker arm and drive wheel.

Fig. 4 viser arrangement av utkjøringsmekanisme for vippearmer. Fig. 4 shows the arrangement of the extension mechanism for rocker arms.

Fig. 5 viser arrangement av drivverk fra el. Motor til drivhjulene. Fig. 5 shows the arrangement of drive units from electricity. Motor for the drive wheels.

Trekkeverktøyet 1 blir satt sammen av et antall moduler bestående av hovedstruktur som er utformet som sylindriske strengdeler 2. Hver modul' er forsynt med drivhjul 3 opplagret i vippearmer 5 hengslet med dreibart ledd til sylindrisk strengdel 2. Drivhjulene 3 med tilhørende vippearmer 5 er anordnet slik at drivhjulaksen står 180 grader i forhold til hverandre. Antall moduler som settes sammen til et samlet trekkeverktøy bestemmes av ønsket trekkraft. Trekke-verktøyet tilføres energi og styres gjennom en kabel 32 som strekker seg til overflaten. Styre- og kontrollenhet 4 er plassert bakerst på trekkeverktøyet. Modulene settes sammen med bolteforbindelser 6. The pulling tool 1 is assembled from a number of modules consisting of a main structure which is designed as cylindrical string parts 2. Each module is provided with a drive wheel 3 stored in rocker arms 5 hinged with a rotatable joint to a cylindrical string part 2. The drive wheels 3 with associated rocker arms 5 are arranged as follows that the drive wheel axis is 180 degrees in relation to each other. The number of modules that are put together to form a combined pulling tool is determined by the desired pulling force. The pulling tool is energized and controlled through a cable 32 that extends to the surface. Steering and control unit 4 is located at the back of the pulling tool. The modules are assembled with bolted connections 6.

På den sylindriske strengdelen 2 er det anordnet et sidedeksel 7 som er festet med bolteforbindelser 8 til hovedstrukturen. Sidedekselet benyttes til de-montering og montering av drivverk og opplagringer for kraftoverføring mellom elektromotoren 17 og drivhjulene 3. A side cover 7 is arranged on the cylindrical string part 2, which is attached with bolt connections 8 to the main structure. The side cover is used for disassembly and assembly of the drive unit and bearings for power transmission between the electric motor 17 and the drive wheels 3.

Vippearmen 5 er opplagret mot sylindrisk strengdel 2 og sidedekselet 7 gjennom kulelagerforbindelsene 9 og 10. Tetningsflatene 33 går i inngrep med tilsvarende flater på sylindrisk strengdel 2 og sørger for tetning, slik at ikke for-urensning kommer inn til tannhjulsdrevet 13. The rocker arm 5 is supported against the cylindrical string part 2 and the side cover 7 through the ball bearing connections 9 and 10. The sealing surfaces 33 engage with corresponding surfaces on the cylindrical string part 2 and provide a seal, so that no contamination enters the gear drive 13.

Utkjøring av vippearmen 5 tilordnet drivhjulet 3 foretas av et hydraulisk stempel 16 tilordnet en tannstang 14 som går i inngrep mot tannhjulet 11. Når stempelet 16 påvirkes av hydraulisk trykk, vris vippearmen 5 ut og presser drivhjulet mot borehullsveggen. Fjæren 15 sørger for å trekke vippearmen 5 tilbake i inntrekt posisjon når hydraulisk trykk tas av. I inntrukket posisjon flukter driv-hjulspereferien med overflaten på sylindrisk strengdel 2. The rocker arm 5 assigned to the drive wheel 3 is moved out by a hydraulic piston 16 assigned to a rack 14 which engages the gear wheel 11. When the piston 16 is affected by hydraulic pressure, the rocker arm 5 is twisted out and presses the drive wheel against the borehole wall. The spring 15 ensures that the rocker arm 5 is pulled back into the retracted position when hydraulic pressure is removed. In the retracted position, the drive wheel bearing is flush with the surface of cylindrical string part 2.

Kraftoverføringen fra elektromotoren 17 til drivhjulet 3 foretas gjennom mekaniske tannhjulsdrev bestående av vinkelgir og sylindriske tannhjul. Fra elektromotoren 17 overføres kraften først gjennom akslingen 28 opplagret i kulelager 18 til vinkelgir med girhjulene 19 og 20, hvor girhjulene 20 og 21 er opplagret i akslingen 31. The power transmission from the electric motor 17 to the drive wheel 3 is carried out through mechanical gear drives consisting of bevel gears and cylindrical gears. From the electric motor 17, the power is first transmitted through the shaft 28 stored in the ball bearing 18 to the bevel gear with the gear wheels 19 and 20, where the gear wheels 20 and 21 are stored in the shaft 31.

Fra vinkelgirhjulet 20 overføres kraften videre gjennom sylindriske tannhjul 21 til tannhjulet 13, deretter gjennom tannhjulene 23, 24, 25, 26 til sluttdrevet 27 forbundet med drivhjulet 3 som er opplagret i kulelager 29. From the bevel gear wheel 20, the force is transmitted further through cylindrical gears 21 to the gear wheel 13, then through the gears 23, 24, 25, 26 to the final drive 27 connected to the drive wheel 3 which is stored in ball bearing 29.

Claims

1. Pulling tool for use in oil and gas wells, where the pulling tool is assembled from a number of modules consisting of cylindrical string parts (2) assigned to rotatably supported rocker arms (5) where a drive wheel (3) is stored for each rocker arm, where the power transmission from an electric motor (17) to the drive wheel (3) occurs by a mechanical transmission through the shaft (28) to bevel gears (19, 20) and intermediate drive (25, 26) to a final drive (29) which is connected to the drive wheel (3), characterized in that the rocker arm (5) with associated drive wheel (3) is rotatably supported around the center of a gear wheel (11) and can be activated by means of a hydraulic pressure on a piston (16) which is connected to a rack element (14) which is in engagement with the gear (11).

2. Pulling tool according to claim 1, characterized in that a spring (15) is arranged concentrically with the piston (16) which causes the piston (16) to strike back when the hydraulic pressure decreases.