CN104136360A - 用于绞车滚筒的制动系统和方法 - Google Patents

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    • F16D49/00—Brakes with a braking member co-operating with the periphery of a drum, wheel-rim, or the like
    • F16D49/16—Brakes with two brake-blocks

Abstract

本发明提供了用于滚筒绞车系统的制动系统和方法，该滚筒绞车系统具有包括外表面的绞车滚筒和绞车滚筒制动系统。该绞车滚筒制动系统具有第一制动器，该第一制动器具有邻近于该绞车滚筒的第一制动片以及连接于该第一制动片的第一三套圈式棘轮连杆系统。该第一三套圈式棘轮连杆系统是可旋转的，并适于移动第一制动片至相对于该绞车滚筒的外表面的第一位置或第二位置。在第一位置，该第一制动片接触绞车滚筒的外表面，以在其上施加制动力，在第二位置，该第一制动片从绞车滚筒分离。

Description

用于绞车滚筒的制动系统和方法
技术领域
本公开的多个方面涉及电缆操作。更特别地，这些方面涉及用于可以用在钻井情况中的绞车滚筒的制动系统和方法。
背景技术
将滚筒带制动系统安装到绞车滚筒上需要将绞车滚筒在随后的滚筒带制动系统安装之前安装。由于在滚筒带制动系统之前安装绞车滚筒，一个或多个操作者(此后称为“操作者”)需要完成随后的由绞车滚筒的尺寸和结构特征产生的明显受限的空间内的滚筒带制动系统的安装。因此，受限空间使得滚筒带制动系统的安装明显困难、费事且耗时。此外，因为与滚筒带制动系统有关的显著重量，操作者经常经历困难的滚筒带制动系统的安装。进一步地，当将滚筒带制动系统安装到与螺纹滚筒有关的调整螺杆时，操作者经常经历破损问题。
在绞车滚筒与滚筒带制动系统已经使用一段时间之后，在滚筒带制动系统的制动片与绞车滚筒之间的由制动片的磨损产生的空间或间隙必须人工地由操作者确定，这需要操作者亲身感受制动片与绞车滚筒之间的空间或间隙。在亲身感受空间或孔隙且确定制动片与绞车滚筒之间的空间或间隙量之后，操作者必须人工地调整制动片与滚筒带制动系统用以补偿空间或间隙量。一旦完成了制动片的人工调整，操作者必须通过实施制动片与绞车滚筒的性能测试来核实滚筒带制动系统的制动片的性能，这是费时的、昂贵的、且经常不可靠。有时，由于在制动片的表面与绞车滚筒的表面之间发生一个或多个化学反应，滚筒带制动系统的制动片可能粘结到绞车滚筒。而且，滚筒带制动系统的制动片传统上是柔性材料制成的带形式，当在制动片与绞车滚筒的表面之间发生粘结时，该柔性材料经常难于从绞车滚筒去除或分离。
附图说明
本公开的更特别的描述可以参考在所附的附图中说明的实施例而进行，因而本公开的特点和优点能被够详细理解。但是应该注意，所附的附图说明了本公开的一些实施例且因此不应被考虑成限制其保护范围，该公开可以承认其它的同样有效的实施例。
图1说明了具有绞车滚筒制动系统的绞车滚筒系统的示意性剖视图。
图2说明了绞车滚筒制动系统的枢转连杆系统的示意性剖视图。
图3说明了绞车滚筒制动系统的枢转连杆系统的示意性剖视图。
图4说明了具有绞车滚筒制动系统的第一制动器的绞车滚筒系统的第一部分的示意性剖视图。
图5说明了绞车滚筒制动系统的枢转连杆系统的示意性剖视图。
图6说明了具有绞车滚筒制动系统的第一制动器的绞车滚筒系统的第一部分的示意性剖视图。
图7说明了绞车滚筒制动系统的枢转连杆系统的示意性剖视图。
具体实施方式
现在参考附图，其中类似的附图标记表示类似的部件，图1说明了绞车滚筒系统10，其可以具有绞车滚筒12(此后称为“滚筒12”)和用于滚筒12的绞车滚筒制动系统14(此后称为“制动系统14”)。钢丝绳(在图1-7中未示出)可以附连和/或连接到滚筒12。在实施例中，钢丝绳可以例如是电缆线缆802(如图8中示出的)。滚筒12可以按尺寸制作和/或配置用以接收和/或存储钢丝绳的整个长度或者钢丝绳的整个长度的至少一部分。动力源或能量源16(此后称为“动力源16”)可以向滚筒12提供机械动力和/或能量，使得滚筒12可以通过动力源16在顺时针方向上和/或在逆时针方向上旋转。动力源16可以例如是滚筒马达和/或类似物。滚筒12可以通过在顺时针方向上和/或逆时针方向上旋转来释放和/或收回钢丝绳的整个长度或钢丝绳的整个长度的至少一部分。例如，滚筒12可以通过在顺时针方向上和/或逆时针方向上旋转来卷取和/或展开钢丝绳的整个长度或钢丝绳的整个长度的至少一部分。可以激活和/或接合制动系统14用以将制动力施加到滚筒12，这可以降低和/或终止顺时针方向上和/或逆时针方向上的滚筒12的旋转。结果，可以通过制动力来控制、降低和/或终止滚筒12的旋转，该制动力可以通过制动系统14施加到滚筒12。在实施例中，滚筒12的动力源16可以例如是致动器、马达(例如，电机)、发动机(例如，内燃机或柴油机)。本公开不应该被认为受限于滚筒12的动力源16的特定实施例。
该制动系统14可以至少具有第一带制动器18(此后称为“第一制动器18”)和/或第二带制动器20(此后称为“第二制动器20”)。第一制动器18和/或第二制动器20(此后总体称为“第一和第二制动器18、20”)可以具有制动片22、上臂24、棘轮连杆系统26(此后称为“连杆系统26”)、下臂28、具有套圈的板29和/或致动器30。能量源或动力源32(此后称“能量源32”)可以提供机械能和/或电能或动力至第一和第二制动器18、20的致动器30。因此，该第一和第二制动器18、20的致动器30可以通过能量源32被激活、致动、接合、终止和/或控制。此外，操作者可以通过能量源32和/或控制器(图中未示出)激活、致动、接合、终止和/或控制第一和第二制动器18、20的致动器30。在实施例中，如图1、4和6所示，该致动器30可以是液压缸34(此后称“缸34”)，其具有位于和/或定位在缸34内的弹簧36和/或活塞37。在实施例中，缸34可以被一种或多种液压流体填充或部分填充，该液压流体可以泵入或泵出缸34，以相应地压缩或释放弹簧36、和/或移动和/或驱动活塞37。可以理解，本发明并不认为限制于第一和第二制动器18、20的致动器30、制动系统14的能量源32和/或缸34的液压流体的特定实施例。
在实施例中，例如，第一和第二制动器18、20中的至少一个可以是绞车滚筒带制动器，其具有制动片22，例如该制动片可以是由至少一种柔性材料制成的带或条。当制动系统14的第一和第二制动器18、20被激活和/或被接合时，制动片22可以将制动力施加和/或应用至滚筒12的外表面35。结果，通过将制动力施加和/或应用至滚筒12的外表面35上，第一和第二制动器18、20的制动片22可以降低和/或控制滚筒12的旋转速度，和/或可以终止滚筒12的旋转。该制动片22的带或条可以由能够将制动力施加和/或应用到滚筒12的外表面35的本领域普通技术人员已知的任何柔性材料制成。本领域技术人员应该理解，可以可选地在使用液压缸的地方使用气动缸。
第一和第二制动器18、20的上臂24可以连接和/或附接制动片22至连杆系统26、下臂28和/或致动器30。第一和第二制动器18、20的下臂28可连接和/或附接制动片22、上臂24和/或连杆系统26至致动器30。第一和第二制动器18、20可以具有杆38，该杆38可以附接和/或连接制动片22、上臂24、连杆系统26和/或下臂28至致动器30。
例如，连杆系统26可以是棘轮机构，例如在图2中所示的具有外套圈50、中间套圈52和/或内套圈54的三套圈棘轮机构。如图1所示，上臂24可以被连接于和/或附接于和/或一体形成于连杆系统26的外套圈50，并且下臂28可以被连接于和/或附接于和/或一体形成于连杆系统26的中间套圈52。在实施例中，连杆系统26可以是具有多于或小于三个棘轮套圈的棘轮机构。
第一和第二制动器18、20的连杆系统26可以是用于第一和第二制动器18、20的枢转点和/或旋转点。第一和第二制动器18、20的制动片22、上臂24和/或下臂28可以相对于连杆系统26在顺时针方向和/或逆时针方向通过连杆系统26移动、移位、枢转和/或旋转。例如，第一制动器18的制动片22、上臂24和/或下臂28可以通过第一制动器18的连杆系统26在顺时针方向旋转。如图4所示，结果，第一制动器18的制动片22可以相对于滚筒12的外表面35向内移动，可以接触和/或邻接滚筒12的外表面35，和/或可以将制动力施加和/或应用至滚筒12的外表面35。此外，第一制动器18的制动片22、上臂24和下臂28可以通过第一制动器18的连杆系统26在逆时针方向枢转和/或旋转。结果，如图6所示，第一制动器18的制动片22可以从滚筒12分离，相对于滚筒12的外表面35向外移动和/或从滚筒12移动离开。
在实施例中，如图2所示，连杆系统26的外套圈50可以具有多于一个的棘爪56(此后称“棘爪56”)，该棘爪56可从外套圈50向内延伸进入外套圈50的内部58。连杆系统26的中间套圈52可以具有多于一个的外棘爪60(此后称“外棘爪60”)和/或多于一个内棘爪62(此后称“内棘爪62”)。中间套圈52的外棘爪60可以从中间套圈52向外延伸进入外套圈50的内部58。中间套圈52的内棘爪62可以从中间套圈52向内延伸进入中间套圈52的内部64。连杆系统26的内套圈54可以具有多于一个的棘爪66(此后称“棘爪66”)，该棘爪66可以从内套圈54向外延伸进入中间套圈52的内部64。本发明公开不应被认为限于外套圈50的棘爪56、中间套圈52的外棘爪60和/或内棘爪62和/或内套圈54的棘爪66的棘爪具体数量。
当外套圈50和/或中间套圈52可以相对彼此在顺时针方向和/或逆时针方向枢转和/或旋转时，外套圈50的棘爪56和中间套圈52的外棘爪60可以尺寸设为且适于彼此相互作用和/或彼此接触、邻接、移动和/或移位。例如，如附图3中邻近外套圈50的内部58中的箭头所示，第一制动器18的中间套圈52可以在顺时针方向旋转，并且中间套圈52的外棘爪60可以与位于外棘爪60之上和/或相对于外棘爪60顺时针的第一制动器18的外套圈50的棘爪56相互作用和/或接触。如附图3中的外套圈50之外的虚线箭头所示，该中间套圈52的外棘爪60可以与外套圈50的棘爪56接触和/或邻接，以及外棘爪60可以在顺时针方向上移动和/或移位棘爪56和外套圈50。结果，如附图4中的箭头所示，第一制动器18的下臂28、上臂24和/或制动片22可在顺时针方向移动，并且制动片22可以接触滚筒12，和/或可以将制动力施加和/或应用在滚筒12的外表面35上。该第二制动器20的连杆系统26可以以类似于第一制动器18的连杆系统26的方式操作；但是，第二制动器20的制动片22的顺时针方向运动可以移动、移位、枢转和/或旋转第二制动器20的上臂24和/或制动片22离开滚筒12。
在实施例中，如附图5中的外套圈50的内部58中的箭头所示，第一制动器18的中间套圈52可以在逆时针方向旋转，并且中间套圈52的外棘爪60可以与位于外棘爪60之下和/或相对于外棘爪60逆时针的第二制动器20的外套圈50的棘爪56相互作用。如附图5中的外套圈50之外的虚线箭头所示，该中间套圈52的外棘爪60可以与外套圈50的棘爪56接触和/或邻接，以及外棘爪60可以在逆时针方向上移动和/或移位该棘爪56和该外套圈50。结果，如附图6中的箭头所示，第一制动器18的下臂28、上臂24和/或制动片22可以在逆时针方向上枢转和/或旋转，并且第一制动器18的制动片22和/或上臂24可以在逆时针和离开滚筒12的方向上移动和/或移位。该第二制动器20的连杆系统26可以以类似于第一制动器18的连杆系统26的方式操作；但是，第二制动器20的制动片22的顺时针运动可以从滚筒12分离制动片22，和/或移动第二制动器20的制动片22和/或上臂24离开滚筒12。
当内套圈54和/或中间套圈52可以相对彼此在顺时针方向和/或逆时针方向枢转和/或旋转时，内套圈54的棘爪66和中间套圈52的内棘爪62可以尺寸设为且适于彼此相互作用和/或彼此接触、邻接、移动和/或移位。例如，如图7中的内套圈54之内的虚线箭头所示，第一制动器18的内套圈54可以在逆时针方向上旋转且内套圈54的棘爪66可以与第一制动器18的中间套圈52的内棘爪62相互作用和/或接触。如中间套圈52的内部64中的箭头所示，该内套圈54的棘爪66可以与中间套圈52的内棘爪62接触和/或邻接，以及内套圈54的棘爪66可以在逆时针方向上移动和/或移位该中间套圈52的内棘爪62。结果，如外套圈50的内部58中的虚线箭头所示，中间套圈52和中间套圈52的外棘爪60可以在逆时针方向上移动或旋转。此外，当外棘爪60可在逆时针方向枢转和/或旋转时，中间套圈52的外棘爪60可以接触和/或邻接位于中间套圈52的外棘爪60之下和/或相对于中间套圈52的外棘爪60处于逆时针方向的第一制动器18的外套圈50的棘爪56。结果，如外套圈50之外的箭头所示，中间套圈52的外棘爪60可以在逆时针方向上移动、枢转、旋转和/或移位外套圈50的棘爪56。因此，如附图6的箭头所示，第一制动器18的外套圈50、下臂28、上臂24和/或制动片22可以在逆时针方向和离开滚筒12的方向上移动、枢转、旋转和/或被移位。该第二制动器20的连杆系统26可以以类似于第一制动器18的连杆系统26的方式操作；但是，第二制动器20的制动片22的逆时针运动可以将制动力施加和/应用在滚筒12的外表面35上。
在实施例中，与滚筒12相连的动力源16可以在顺时针方向上和/或逆时针方向上旋转滚筒12，以释放、展开或卷下或回收或卷上钢丝绳的整个长度和/或整个长度的一部分。例如，动力源16可以以第一旋转速度顺时针旋转滚筒12。结果，至少一部分钢丝绳可以从滚筒12展开。可以期望降低滚筒12的旋转速度，降低钢丝绳的展开速率，和/或终止滚筒12的旋转或钢丝绳的展开。制动系统14可以通过例如操作者来激活和/或接合，以通过第一和第二制动器18、20的制动片22将制动力施加至滚筒12的外表面35。结果，滚筒12在顺时针方向上的旋转可以通过第一和第二制动器18、20的制动片22将制动力施加在滚筒12的外表面35上而从第一旋转速度减至第二旋转速度和/或被终止。因此，滚筒12的旋转可以通过第一和第二制动器18、20的制动片22施加的制动力而被控制、降低和/或终止。
在实施例中，能量源32可以激活、驱动和/或接合该第一和第二制动器18、20的致动器30。例如，缸34内的液压流体可以从缸34中移除或泵出，以清空或至少部分清空缸34。结果，位于缸34内的弹簧36和/或活塞37可以膨胀和/或在缸34内向外移动。结果，弹簧36和/或活塞37可以将向外的作用力从缸34内施加和/或应用至杆38上。通过弹簧36和/或活塞37施加的向外的作用力可以向外远离第一和第二制动器18、20的缸34地驱动和/或移动第一和第二制动器18、20的杆38。结果，该杆38可以向外远离第一和第二制动器18、20的缸34和/或相应地在顺时针或逆时针方向上驱动、枢转、旋转和/或移动第一和第二制动器18、20的下臂28。
如附图3和4所示，对于第一制动器18，杆38相对于第一制动器18的致动器30的向外运动，可以在顺时针方向上驱动、枢转、移动和/或旋转下臂28、中间套圈52(该中间套圈52可附接于和/或连接于下臂28)和/或中间套圈52的外棘爪60。该中间套圈52的外棘爪60可以在顺时针方向上移位、移动、枢转和/旋转该外套圈50的棘爪56和该外套圈50(该外套圈50可以连接和/或附接于上臂24)。结果，如附图4所示，下臂28、上臂24和/或第一制动器18的制动片22可以在顺时针方向上枢转或旋转，并且可以接触和/或邻接滚筒12的外表面35，并可将制动力施加在滚筒12的外表面35上。
对于第二制动器20，杆38相对于第二制动器20的致动器30的向外运动，可以在逆时针方向上驱动、移动、枢转和/或旋转下臂28、中间套圈52和/或中间套圈52的外棘爪60。该中间套圈52的外棘爪60可以在逆时针方向上驱动、移动、枢转和/或旋转该外套圈50的棘爪56和该外套圈50。结果，下臂28(该下臂可以附接于和/或连接于该中间套圈52)、上臂24(该上臂可以附接于和/或连接于该外套圈50)和/或第二制动器20的制动片22可以在逆时针方向上旋转，并且可以接触或邻接滚筒12的外表面35，和/或可以将制动力施加滚筒12的外表面35上。
通过第一和第二制动器18、20的制动片22施加至滚筒12上的制动力可将滚筒12的旋转速度从第一旋转速度减至第二旋转速度，和/或可以终止滚筒12的旋转。结果，滚筒12的旋转可以通过制动系统14的第一和第二制动器18、20的制动片22施加的制动力而被控制、降低和/或终止。因此，滚筒12的制动可以通过制动系统14的第一和第二制动器18、20施加至滚筒12上的制动力而实现。
在实施例中，在通过制动系统14可将制动力施加在滚筒12上之后，可以期望从滚筒12上解除和/或移除制动力。第一和第二制动器18、20的致动器30的缸34可以由液压流体填充或至少部分填充，这可以在缸34内向内压缩或缩回弹簧36和/或活塞37。通过弹簧36和/或活塞37施加和/或应用在杆38上的向外作用力，可以在缸34由液压流体填充或至少部分填充时降低和/或终止。结果，第一和第二制动器18、20的上臂24和/或制动片22可以远离滚筒12和/或滚筒12的外表面35枢转、旋转和/或移动。可能已施加在滚筒12的外表面35上的来自第一和第二制动器18、20的制动片22的制动力当来自弹簧36和/或活塞37的向外作用力降低和/或终止时可以解除、降低和/或终止。在实施例中，第一和第二制动器18、20的制动片22可以贴在和/或附着和/或邻近于滚筒12，但不施加制动力在滚筒12上。因此，通过由液压流体填充和/或部分填充缸34和/或降低和/或终止通过第一和第二制动器18、20的弹簧36和/或活塞37施加至杆38的向外作用力，通过制动系统14施加至滚筒12的制动力可以移除、减轻、降低和/或终止。
在实施例中，例如，滚筒12可以以第一旋转速度在逆时针方向上旋转，并且卷上或回收一部分钢丝绳，而且制动系统14和/或连杆系统26可以如图1和2相应地所示地处于自由轮或非锁紧结构。例如，在制动系统14可以接合滚筒12之前或之后，制动系统14可以处于自由轮和/或非锁紧结构和/或可以适于便于相对于第一和第二制动器18、20的制动片22的自动磨损调节。第一和第二制动器18、20的制动片22可以在操作和/或使用期间经受表面磨损，这可能是由制动片22一次或多次施加或应用制动力至滚筒12的外表面35而造成的。例如，当制动系统14可以施加制动力至滚筒12时，由于滚筒12的外表面35与制动片22之间的一个或多个摩擦力，制动片22的一部分可以从制动片上移除和/或分离。在实施例中，连杆系统26可提供相对于第一和第二制动器18、20的制动片22的自动磨损调节，这可以便于绞车滚筒系统10的制动系统14的维护。
当制动系统14没有被激活和/或接合至滚筒12时，和/或当制动系统14和/或连杆系统26可能处于自由轮和/或非锁紧结构时，第一和第二制动器18、20的连杆机构26可以构造为和/或适于在外套圈50和中间套圈52之间提供一定的摩擦力。该由连杆机构26提供的在外套圈50和中间套圈52之间的一定的摩擦力可以导致制动片22的重量使得连杆机构26的外套圈50相对于中间套圈52的外棘爪60倾斜。如图1和2的顶部所示，当外套圈50处于倾斜位置时，外套圈50的棘爪56可以位于和/或定位于调节位置68，该调节位置可以位于中间套圈52的两个相邻外棘爪60之间。结果，处于调节位置68的外套圈50的棘爪56可以不邻接于和/或不接触中间套圈52的棘爪60。可以连接和/或附接外套圈50的上臂24可以位于和/或定位于中间套圈52的两个相邻外棘爪60之间的调节位置。结果，如图1所示，第一和第二制动器18、20的上臂24和/或制动片可以定位于、位于、保持于和/或维持于调节位置68，该调节位置可位于中间套圈52的两个相邻外棘爪60之间，并离开滚筒12。通过将第一和第二制动器18、20的上臂24和/或制动片22定位、设置、保持和/或维持在位于中间套圈52的两个相邻外棘爪60之间并远离滚筒12的调节位置68，制动系统14可以自动调节第一和第二制动器18、20的制动片22的磨损。结果，如图1和2所示，当连杆系统26处于自由轮和/或非锁紧机构和/或当外套圈50的棘爪56和/或上臂24位于调节位置28时，在制动片22和滚筒12的外表面35之间会产生、形成和/或维持空间40。
在实施例中，在安装滚筒12和/或制动系统14期间，制动系统14可以早于滚筒12的安装被装配。例如，操作者可以手工地或早于制动系统14的安装装配连杆系统26。在连杆系统26安装期间或之前，外套圈50的棘爪56、中间套圈52的外棘爪60和/或内棘爪62、和/或内套圈54的棘爪66可以手工相对于彼此定位或处于预定位置。在安装制动系统14之后，第一和第二制动器18、20的制动片22和上臂24可以在逆时针和顺时针位置上相应地移动、枢转、旋转和/或定位。结果，第一和第二制动器18、20的制动片22之间的距离可以增加，以在第一和第二制动器18、20的制动片22之间提供安装滚筒12的安装空间。因此，第一和第二制动器18、20的上臂24和制动片22的向外倾斜可以在第一和第二制动器18、20的制动片22之间为滚筒12提供额外的安装空间。
在实施例中，在第一和第二制动器18、20的制动片22可能已经将制动力施加至滚筒12且制动片22的制动力可能已经由连杆系统26、弹簧36和/或活塞37解除后，例如，由于在制动片22和滚筒12的外表面35之间的一个或多个摩擦力，制动片22或制动片22的至少一部分可能贴在或保持在滚筒12的外表面35上。例如，该一个或多个摩擦力可以由制动片22和外表面35之间的静态力引起，或可能由发生在制动片22和外表面35之间的一个或多个化学反应导致的力引起。液压缸34的弹簧36和/或活塞37可以相对于缸34向内压缩、驱动和/或移动。结果，例如，内套圈54可以对于第一制动器18逆时针方向上(如图7中在内套圈54中的虚线箭头所示)，以及对于第二制动器20在顺时针方向上移动、枢转和/或旋转。例如，第一制动器18的内套圈54的逆时针移动可以在逆时针方向上移动中间套圈52的内棘爪62和/或外棘爪60、中间套圈52、外套圈50的棘爪56和/或外套圈50(如图7中中间套圈52的内部64之内的箭头所示、外套圈50的内部58之内的虚线箭头和/或外套圈50之外的箭头所示)。第一制动器18的外套圈50的逆时针移动可以在逆时针方向上移位、移动、枢转和/或旋转第一制动器18的上臂24和/或制动片22。结果，如图6所示，第一制动器18的制动片22可以被逆时针移位、移动、枢转和/或旋转和/或远离滚筒12和/或从滚筒12的外表面35移除。本公开不应被认为受限于制动片22与滚筒12的外表面35之间的摩擦力的特定的实施例。
对于第二制动器20的连杆系统26，内套圈50、中间套圈52和/或外套圈50可以在顺时针方向上被移位、移动、枢转和/或旋转。第二制动器20的外套圈50的顺时针移动可以在顺时针方向上移位、移动、枢转和/或旋转第二制动器20的上臂24和/或制动片22。结果，第二制动器20的制动片22可以被顺时针移位、移动、枢转和/或旋转和/或远离滚筒12和/或从滚筒12的外表面35移除。因此，第一制动器18的制动片22的逆时针移动和/或第二制动器20的制动片22的顺时针移动可以降低、阻止和/或终止在第一和第二制动器18、20的制动片22与滚筒12的外表面35之间的可能由一个或多个摩擦力引起的一个或多个贴合和/或保持情况。
在实施例中，具有滚筒12和制动系统14的绞车滚筒系统10可以阻止或降低众多事件，借此，操作者人工地实施和/或执行一个或多个关于第一和第二制动器18、20的制动片22的制动调节。当制动系统14可以处于自由轮和/或解锁构造时(参见图1和图2)，增加量的空气可以被提供和/或可以接触滚筒12的外表面35和/或第一和第二制动器18、20的制动片22，这可以在滚筒12的外表面35和/或制动片22处提供较低的温度。较低温度的结果是，制动片22与外表面35之间的一个或多个摩擦力可以被降低和/或终止。在滚筒12的外表面35与第一和第二制动器18、20的制动片22之间的贴合和/或保持情况发生期间，第一和第二制动器18、20的连杆系统26可以使操作者免于必须人工地从滚筒12的外表面35释放第一和第二制动器18、20的制动片22。而且，第一和第二制动器18、20的上臂24和制动片22的向外倾斜可以提供安装空间，以有利于高效的和及时的安装和/或改变绞车滚筒系统10的滚筒12。
在实施例中，可以利用绞车滚筒系统10拖拉、升起和/或传送钢丝绳和/或可以附连到和/或连接到钢丝绳的一个或多个部件。可以在一个或多个工业中利用绞车滚筒系统10，例如农业、汽车业、建筑业、海运业、采矿业、运动业、戏剧/娱乐业、石油业和/或类似工业。应该理解的是，可以在任何工业中利用绞车滚筒系统10拖拉、升起和/或传送钢丝绳和/或本领域普通技术人员已知的连接和/或附连到钢丝绳的一个或多个部件。
在实施例中，如图8所示，电缆线缆绞车滚筒系统800(此后称为“绞车滚筒系统800”)可以包括电缆线缆绞车滚筒12、包括第一和第二制动器18、20的制动系统14、以及缠绕或存储在滚筒之上的电缆线缆802(此后称为“电缆802”)。具有电缆线缆802的绞车滚筒系统800可以例如用在一个或多个电缆油井应用中。如图8所示，绞车滚筒系统800可以局部布置和/或定位在临近于和/或紧邻于具有井眼804的井场系统803。
一旦相对于和/或临近或贴近于井场系统803处的井眼804局部布置和/或定位，电缆802可以连接到例如一对滑轮806，该滑轮可以将电缆802从绞车滚筒系统800的滚筒12引导到井眼804中。电缆802的一端可以连接到至少一个井下部件808(此后称为“井下部件808”)。结果，绞车滚筒系统可以将电缆802和/或井下部件808传送和/或布置在井场系统803的井眼804中。井下部件808可以是能够在井眼804中和/或在井场系统803处的一个或多个油井操作期间使用的本领域普通技术人员已知的任何井下部件。
电缆802可以适于和/或配置为在地表812与井下部件808之间提供数字信号、数据、信息和/或指令和/或电力或电能的单向的或双向的通信。结果，井下部件808可以从地表812通过电缆802接收数字信号、数据、信息和/或指令和/或电力或电能。而且，井下部件808可以通过电缆808向地表传送和发送一个或多个数字信号、数据、信息、和/或指令。应该理解，电缆808可以是能够在地表812与井下部件808之间提供单向的或双向的通信的本领域普通技术人员已知的任何电缆。本公开不应受限于可以通过电缆802传送和/或通信的一个或多个数字信号、数据、信息、和/或指令和/或电力或电能的特定的实施例。
在实施例中，井场系统803可以是在岸的或离岸的井场系统，借以可以使用用于绞车滚筒系统的本制动系统和方法。井眼804可以在地下地层810中通过熟知方式的旋转钻井而形成。
井下部件808可以是例如钻柱，例如悬挂在井眼804内的测井工具钻柱。井场系统803可以用作实例性系统，其中，可以包含本制动系统和方法，但是本领域普通技术人员将理解，本制动系统和方法可以用在任何井下应用中，例如井眼804的测井、地层评估、钻井、采样、储层测试、完井或废弃。在实施例中，井下部件808可以包括井底钻具组件和/或可以联接到和/或连接到钻柱的下端的钻头。
在实施例中，井下部件808可适于和/或配置为探测、收集和/或测量有关与井眼804和/或地层810相关的一个或多个特征和/或特性的一个或多个测量值。井下部件808可以是例如工具、动力源、线圈、天线、电极、传感器、或者本领域普通技术人员已知的其他井下部件。例如，井下部件808可以是一个或多个工具、传感器、或用于收集关于与地层810和/或井眼804相关的一个或多个特征和/或特性的一个或多个测量值的其它装置。井下部件808可以安装在例如钻铤中，如本领域中已知的，和/或可以包含一个或多个已知类型的遥感勘测、勘探或者测量工具，例如随钻测井工具(此后称为“LWD工具”)、随钻测量工具(此后称为“MWD工具”)、近钻头工具、钻头上工具、和/或电缆可配置的工具(此后称为“电缆工具”)。
LWD工具可以包括用于测量、处理和存储信息，以及用于与地面设备通信的能力。此外，LWD工具可以包括一个或多个测量地层特征和/或特性的如下类型的测井装置：电阻率测量装置、定向电阻率测量装置、声波测量装置、核测量装置、核磁共振测量装置、压力测量装置、地震测量装置、成像装置、地层采样装置、自然伽玛射线装置、密度和光电指数装置、中子孔隙度装置、以及井眼测径装置。应该理解的是，井下部件808可以是本领域普通技术人员已知的任何LWD工具。
MWD工具可以包括用于测量井眼803和/或地层810的特征和/或特性的一个或多个装置和/或传感器。MWD工具可包括一个或多个如下类型的测量装置：钻压测量装置、扭矩测量装置、振动测量装置、冲击测量装置、粘滑测量装置、方向测量装置、倾角测量装置、自然伽玛射线装置、定向勘测装置、工具面装置、井眼压力装置、以及温度装置。MWD工具可以探测、收集和/或记录关于地层810处和/或地层810周围的条件的数据和/或信息。应该理解的是，井下部件可以是本领域普通技术人员已知的任何MWD工具。
电缆工具可以是本领域普通技术人员已知的通常由电缆802传送的工具。例如，电缆工具可以是用于采样或测量地层810的特征和/或特性的测井工具，例如伽马辐射测量、核测量、密度测量、电阻率测量和/或孔隙度测量。在实施例中，井下部件808可以是用于在完成钻井之后采掘储层流体的完井工具。应该理解的是，井下部件可以是本领域普通技术人员已知的任何电缆工具。
在一个实施例中，井下部件808可以是或者可以包括一个或多个发射器、接收器和/或传感器(此后称为“传感器”)，其可以安装在一个或多个钻铤内和/或所述一个或多个钻铤的一个或多个壁内。应该理解的是，井下部件808可以包括任何数量的传感器和/或传感器可以是本领域普通技术人员已知的任何传感器。
在实施例中，井下部件808可以包括可以探测、收集、记录和/或存储与井场803和/或地层810的操作有关的数据的传感器。例如，可以提供井下部件808的传感器用以测量参数，例如立管压力、悬重、深度、表面扭矩、转速以及类似参数。井下部件808的传感器可以探测、收集、记录和/或存储可以被探测、收集、记录和/或存储的本领域普通技术人员已知的任何数据。
在实施例中，可以在界面中提供井下部件808的传感器，用以测量各种井眼参数，例如温度、压力(立管和/或泥浆)、泥浆流动、噪声、振动和/或钻井力学(即扭矩、重量、加速度和/或管道旋转)。井下部件808的传感器还可以连接到模拟前端用于信号调节，和/或连接到处理器用于处理和/或分析数据。井下部件808的传感器还可以用于执行诊断。诊断可以用于在钻柱上定位故障，测量噪声和/或与钻柱相关的特征，以及执行井场803的其它诊断。
井下部件808的传感器可以检测、收集和/或记录与地层阻力相关的数据，例如，在不同发射器间隔和频率下的衰减和相移阻力，钻头处的阻力和/或深度方向阻力。井下部件808的传感器可以检测、收集和/或记录与地层慢度相关的数据，例如，受压慢度和剪切慢度。此外，井下部件808的传感器可以检测、收集和/或记录地层图像，例如，井眼密度图像和/或井眼阻力图像。而且，井下部件808的传感器可以检测、收集和/或记录与地层压力和/或地层流体样品相关的数据。而且，井下部件808的传感器可以检测、收集和记录与伽马射线总量、伽马射线谱和/或伽马射线方位角相关的数据。井下部件808的传感器还可以检测、收集和/或记录与地层测径器相关的数据，例如，超声波方位角测径器和/或密度测径器。应该理解，通过井下部件808的传感器检测、收集、记录和/或存储的数据和/或信息可以是本领域普通技术人员已知的任何数据和/或信息。
井下部件808可包括、可包含或可集成一个或多个电源。例如，电源可以是发电涡轮机和/或马达、发电机、电容器、电池、充电电池、从地表812延伸至井眼804的陆线。在实施例中，井下部件808可本身是电源，或电源可以位于和/或连接到钻柱。电源可生成以及可产生电力或电能，以通过钻柱分配，和/或可以为井下部件808供电。应该理解的是，电源可以是本领域普通技术人员已知的任何其他电能产生源。
本公开不应被认为受限于用于井下部件808的工具的特定实施例。尽管上面进行了井下部件808的描述，但本领域普通技术人员应理解，本发明公开不应该被认为仅限于钻井应用。应该理解的是，井下部件808可以包括任何数量和任何形式的本领域普通技术人员已知的井下部件。
在实施例中，如图8所示，滚筒绞车系统800可以通过电缆808将井下部件808传送和/或卷放到井眼804中。例如，动力源16可以在顺时针方向上旋转滚筒12(如图8中位于滚筒12内的顺时针箭头所示)，滚筒12可以释放电缆802的整个长度或至少整个长度的一部分，且该井下部件808可以下放和/或向下传送至井眼804(如图8中向下箭头所示)中。制动系统14的第一和第二制动器18、20的致动器30可以被能量源32激活和/或接合。结果，第一和第二制动器18、20的制动片22可以将制动力施加到滚筒12的外表面35，滚筒12的旋转可以通过制动力降低和/或终止，且井下部件808到井眼804中的向下移动可以被终止。结果，井下部件808可以定位和/或布置在井眼804内的第一位置814处。
在实施例中，滚筒12可以随后例如在顺时针方向上旋转，用以将井下部件808进一步向下下放到井眼804中，使得井下部件808定位和/或布置在井眼804内的第二位置816处。在实施例中，滚筒12可以例如在逆时针方向上旋转(如图8的滚筒12内的逆时针箭头所示出的)。结果，滚筒12可以从井眼804卷取和/或向上回收井下部件808(如图8中向上箭头所示出的)。在实施例中，可以激活制动系统14，制动系统14的第一和第二制动器18、20的制动片22可以向滚筒12的外表面35施加制动力且滚筒12的顺时针旋转可以由制动片22施加的制动力来终止。结果，井下部件808可以从井眼804中拉出(在图中未示出)或者可以定位和/或布置在井眼804内的第三位置818处。
当希望降低滚筒12的旋转速度和/或终止滚筒12的旋转时，可以施加第一和第二制动器18、20的制动片22的制动力。结果，制动系统14可以控制、降低和/或终止滚筒12的旋转，使得井下部件808可以定位和/或布置在井眼804内的任何位置，例如，第一位置814、第二位置816和/或第三位置818(此后总体称为“第一、第二和第三位置814、816、818”)。例如，当定位在第一、第二和第三位置814、816、818中的至少一个时，井下部件808可以探测、收集和/或测量关于井眼804和/或地层810的一个或多个测量值、数据和/或信息。该探测、收集和/或测量的测量值、数据和/或信息可以从井下部件808通过电缆812传送和/或通信到地表812。本公开不应受限于井眼804内的井下部件808的第一、第二和第三位置814、816、818的特定的实施例。
在一个实施例中，公开了一种滚筒绞车系统，包括：具有外表面的绞车滚筒；以及绞车滚筒制动系统，该绞车滚筒制动系统包括具有第一制动片的第一制动器、具有第二制动片的第二制动器和连接在该第一制动片和第二制动片之一上的至少一个棘轮连杆系统，其中，该绞车滚筒位于第一制动器的第一制动片和第二制动器的第二制动片之间，该至少一个棘轮连杆系统是可旋转的，并且构造为能移动第一制动片和第二制动片之一至第一位置和第二位置之一，其中，在第一位置，该第一制动片和第二制动片之一接触绞车滚筒的外表面，以在其上施加制动力，在第二位置，第一制动片和第二制动片之一从绞车滚筒分离。
在另一个实施例中，公开了一种滚筒绞车系统，包括：具有外表面的绞车滚筒；以及绞车滚筒制动系统，所述绞车滚筒制动系统包括第一制动器，所述第一制动器具有第一制动片以及连接于第一制动片的第一三套圈式棘轮连杆系统，所述第一制动片邻近于绞车滚筒，其中，该第一三套圈式棘轮连杆系统构造为能旋转并适于相对于绞车滚筒的外表面移动第一制动片至第一位置和第二位置中的至少一个，其中，在第一位置，该第一制动片接触绞车滚筒的外表面以在其上施加制动力，在第二位置，该第一制动片与绞车滚筒分离。
一种用于安装和制动绞车滚筒的方法包括：提供具有第一制动器和第二制动器的绞车滚筒制动系统，其中，该第一制动器包括第一制动片和连接于该第一制动片的第一棘轮连杆系统，并且第二制动器包括第二制动片和连接于该第二制动片的第二棘轮连杆系统；在位于第一和第二制动片之间的空间安装绞车滚筒，其中该绞车滚筒具有邻近于该第一和第二制动片的外表面，该绞车滚筒可以以第一旋转速度旋转；以及相对于绞车滚筒向内移动第一和第二制动片，以将制动力施加在该绞车滚筒。
将理解的是各种上文公开的和其它的特征和功能或者其变型可以可期望地结合到多种其它不同的系统和应用中。而且，其中各种目前不可预见的或不可预期的替换、修改、变型、或改进可以由本领域技术人员随后做出，且仍旨在包含在如下的权利要求书中。

Claims (20)

1.一种滚筒绞车系统，包括：
具有外表面的绞车滚筒；以及
绞车滚筒制动系统，所述绞车滚筒制动系统包括具有第一制动片的第一制动器、具有第二制动片的第二制动器和连接到所述第一制动片和第二制动片中的一个的至少一个棘轮连杆系统，
其中，所述绞车滚筒位于第一制动器的第一制动片与第二制动器的第二制动片之间，所述至少一个棘轮连杆系统是可旋转的，并且被构造为能将第一制动片和第二制动片中的一个移动至第一位置和第二位置中的一个处，其中，在第一位置，所述第一制动片和第二制动片中的所述一个接触绞车滚筒的外表面，以在所述外表面上施加制动力，在第二位置，第一制动片和第二制动片中的所述一个从绞车滚筒分离。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个棘轮连杆系统包括：第一棘轮连杆系统，其被构造为能旋转并连接于第一制动器的第一制动片；以及第二棘轮连杆系统，其被构造为能旋转并连接于第二制动器的第二制动片。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个棘轮连杆系统是三套圈式棘轮系统。
4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述三套圈式棘轮系统包括内套圈、中间套圈和外套圈，所述外套圈连接于第一制动器的第一制动片和第二制动器的第二制动片中的所述一个。
5.根据权利要求4所述的系统，进一步包括：
连接于所述至少一个棘轮连杆系统的致动器，其被构造为能旋转三套圈式棘轮系统的至少一个套圈，其中，所述致动器连接于中间套圈。
6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述致动器是液压缸。
7.一种滚筒绞车系统，包括：
具有外表面的绞车滚筒；以及
绞车滚筒制动系统，所述绞车滚筒制动系统包括第一制动器，所述第一制动器具有第一制动片以及连接于第一制动片的第一三套圈式棘轮连杆系统，所述第一制动片邻近于绞车滚筒，
其中，所述第一三套圈式棘轮连杆系统被构造为能旋转并适于将第一制动片相对于绞车滚筒的外表面移动到第一位置和第二位置中的至少一个处，其中，在第一位置，所述第一制动片接触绞车滚筒的外表面，以在所述外表面上施加制动力，在第二位置，所述第一制动片从绞车滚筒分离。
8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述制动系统进一步包括：
第二制动器，其具有第二制动片和连接至第二制动片的第二三套圈式棘轮连杆系统，其中，所述绞车滚筒位于第一制动器的第一制动片和第二制动器的第二制动片之间。
9.根据权利要求7所述的系统，进一步包括：
连接于所述第一三套圈式棘轮连杆系统的致动器，其被构造为能旋转所述三套圈式棘轮系统的至少一个套圈。
10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述致动器是液压缸。
11.根据权利要求9所述的系统，其中，所述第一三套圈式棘轮连杆系统包括内套圈、中间套圈和外套圈，所述外套圈连接于第一制动器的第一制动片，中间套圈连接至致动器。
12.一种用于安装和制动绞车滚筒的方法，所述方法包括：
提供具有第一制动器和第二制动器的绞车滚筒制动系统，其中，所述第一制动器包括第一制动片和连接于所述第一制动片的第一棘轮连杆系统，第二制动器包括第二制动片和连接于所述第二制动片的第二棘轮连杆系统；
将绞车滚筒安装在第一和第二制动片之间的空间中，其中，所述绞车滚筒具有邻近于所述第一和第二制动片的外表面，所述绞车滚筒能够以第一旋转速度旋转；以及
相对于绞车滚筒向内移动第一和第二制动片，以将制动力施加在所述绞车滚筒上。
13.根据权利要求12所述的方法，进一步包括：
旋转第一和第二棘轮连杆系统，使得所述第一和第二制动片相对彼此向外倾斜，以在第一和第二制动片之间提供安装绞车滚筒的空间。
14.根据权利要求12所述的方法，进一步包括：
将制动力施加在绞车滚筒上，所述绞车滚筒正以第一旋转速度旋转，通过使第一和第二制动片接触所述绞车滚筒的外表面，使得所述制动力将绞车滚筒的旋转从第一旋转速度降至第二旋转速度和/或终止绞车滚筒旋转。
15.根据权利要求12所述的方法，进一步包括：
旋转第一和第二棘轮连杆系统，使得所述第一和第二制动片相对于所述绞车滚筒向内移动，并接触所述绞车滚筒的外表面，以将制动力施加在绞车滚筒上。
16.根据权利要求12所述的方法，进一步包括：
旋转第一和第二棘轮连杆系统，使得所述第一和第二制动片相对于所述绞车滚筒向外移动，并从所述绞车滚筒的外表面分离。
17.根据权利要求12所述的方法，其中，所述第一棘轮连杆系统和第二棘轮连杆系统中的至少一个包括具有内套圈、中间套圈和外套圈的三套圈式棘轮系统，其中，所述外套圈连接于第一制动器的第一制动片或第二制动器的第二制动片。
18.根据权利要求17所述的方法，进一步包括以下之一：
通过连接到中间套圈的致动器旋转中间套圈而使外套圈旋转以相对于绞车滚筒的外表面向内和/或向外移动第一制动片和第二制动片中的至少一个；以及
旋转内套圈，使得中间套圈和外套圈旋转，以相对于所述绞车滚筒的外表面向外地移动第一制动片和第二制动片中的至少一个。
19.根据权利要求12所述的方法，其中，所述绞车滚筒是使电缆线缆缠绕在绞车滚筒上的电缆线缆绞车滚筒。
20.根据权利要求19所述的方法，进一步包括：
将所述电缆线缆和连接至电缆线缆的井下部件从绞车滚筒布置到井场系统的井眼中。
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