CN104632114B - 一种用于斜注水井配水器测调的爬行器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于斜注水井配水器测调的爬行器，包括：中心杆，两端分别与爬行控制电机的外壳及电推杆电机的外壳连接；两个爬行臂，分别通过爬行臂连接轴与中心杆靠近爬行控制电机的一端连接；爬行臂上设置有多个爬行棘轮，爬行棘轮沿注水管柱的轴向并排设置在爬行臂上，相邻两个爬行棘轮之间通过一调节棘轮相互咬合；爬行控制电机，通过爬行电机锥形传动轴、万向传动轴及爬行轮传动轴与爬行臂上靠近爬行控制电机一侧的爬行棘轮连接；电推杆，套设于中心杆外，电推杆的一端与电推杆电机连接，另一端设置有电推杆导锥斜面；自适应弹簧，设置于电推杆电机与电推杆电机的外壳之间，带动电推杆电机沿注水管柱的轴向移动。
Description
技术领域
本发明是关于油田注水技术，具体地，是关于一种用于斜注水井配水器测调的爬行器。
背景技术
目前，在油田中广泛应用的注水分注技术主要有偏心分注技术和同心分注技术。这两种分注工艺技术的核心技术主要是：分层注水管柱工艺技术和注水智能测调联动技术。
其中，分层注水管柱工艺技术的主要设备包括分层注水封隔器、偏心/同心配水器和注水球座等，其原理是利用分层注水封隔器封堵各层位，偏心/同心配水器实现各层地质配注注水量的注入，利用智能联动测调技术实现各层注水水量的调整。
注水智能联动测调技术的主要设备包括：地面控制仪、井下测调仪、可调堵塞器等，井下测调仪和可调堵塞器组成井下智能测调仪器串，该仪器串的起下井筒作业和动力来源是一根φ3.4mm或5.6mm钢丝铠装测调电缆。井下智能测调仪器串的下入过程，主要依靠井下智能测调仪器串自身重量完成下入过程，井下智能测调仪器串的起出过程，主要依靠测调电缆的拉力完成起出过程。在井下智能测调仪器串实际工况条件下，起出、下入井筒并调测水嘴过程中，当井筒管壁上有结蜡现象、结垢现象、因地层周期注水而导致的油层返吐现场、或井斜角较大时，由于电缆的承载力相对较小，导致仪器串的起出或下入作业困难，容易发生仪器井卡、电缆拉断等现象。因此，井筒脏、结蜡、结垢、井斜而造成的测调失败，是目前测调失败的主要技术瓶颈。
发明内容
本发明实施例的主要目的在于提供一种用于斜注水井配水器测调的爬行器，能够更加方便、快捷地将注水井测调仪下入至注水管柱中，且能够适应多种恶劣的注水管柱环境。
为了实现上述目的，本发明实施例提供一种用于斜注水井配水器测调的爬行器，所述的爬行器应用于所述斜注水井的注水管柱中，所述的爬行器包括：爬行控制电机、爬行电机锥形传动轴、万向传动轴、爬行臂连接轴、爬行棘轮、电推杆、爬行轮传动轴、电推杆导锥斜面、中心杆、电推杆电机、自适应弹簧及两个爬行臂，其中，所述中心杆的两端分别与所述爬行控制电机的外壳及所述电推杆电机的外壳连接；所述的两个爬行臂分别通过所述的爬行臂连接轴与所述中心杆靠近所述爬行控制电机的一端连接；所述爬行臂上设置有多个爬行棘轮，所述的爬行棘轮沿所述注水管柱的轴向并排设置在所述的爬行臂上，相邻两个所述的爬行棘轮之间通过一调节棘轮相互咬合；所述的爬行控制电机通过所述的爬行电机锥形传动轴、万向传动轴及爬行轮传动轴与所述爬行臂上靠近所述爬行控制电机一侧的所述爬行棘轮连接；当所述的两个爬行臂处于闭合状态时，所述爬行臂贴合于所述中心杆的外壁；当所述的两个爬行臂处于打开状态时，各所述爬行臂上至少一所述的爬行棘轮与所述注水管柱的内壁接触；所述的电推杆套设于所述中心杆外，所述电推杆的一端与所述的电推杆电机连接，另一端设置有所述的电推杆导锥斜面，当所述电推杆电机驱动所述电推杆向所述爬行臂移动时，所述的电推杆导锥斜面插入所述两个爬行臂的内侧，使所述的两个爬行臂处于所述的打开状态；所述的自适应弹簧设置于所述电推杆电机与所述电推杆电机的外壳之间，且与所述电推杆电机沿所述注水管柱的轴向并排设置，所述自适应弹簧带动所述电推杆电机沿所述注水管柱的轴向移动。
在一实施例中，上述的爬行器还包括：涨力簧片，所述涨力簧片的一端与所述爬行臂靠近所述电推杆电机的一端连接，所述涨力簧片的另一端与所述电推杆电机的外壳连接。
在一实施例中，上述的爬行器还包括：归位弹簧，所述的归位弹簧贴附于所述的电推杆上，并连接所述的电推杆导锥斜面与所述的电推杆电机的外壳。
在一实施例中，上述的爬行器还包括：过电推杆限位板，所述的过电推杆限位板设置于所述电推杆与所述电推杆电机的连接处，以限制所述电推杆电机向所述爬行臂的移动。
在一实施例中，上述的爬行器还包括：滚轮，所述的滚轮设置于所述爬行臂的内侧，当所述电推杆导锥斜面插入所述爬行臂的内侧时，所述滚轮沿所述电推杆导锥斜面滚动，使所述的爬行臂处于所述打开状态。
在一实施例中，当多个所述爬行器首尾连接设置在所述的注水管柱内时，各个所述爬行器的两个爬行臂所形成的平面之间呈一定角度设置。
在一实施例中，上述的当n个所述爬行器首尾连接设置在所述的注水管柱内时，所述的一定角度为/n度，n为正整数。
在一实施例中，上述的爬行电机锥形传动轴设置于所述爬行控制电机的外壳的一容置空间中，与所述爬行控制电机连接。
本发明实施例的有益效果在于，通过本发明，能够更加容易地进行注水井测调仪器串的起出或下入作业，并且，能够避免由于注水井中井筒脏、结蜡、结垢、井斜而造成的测调失败，提高井下测调作业的效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为根据本发明实施例的用于斜注水井配水器测调的爬行器的结构剖面示意图(一)；
图2A为根据本发明实施例的用于斜注水井配水器测调的爬行器的结构剖面图(一)的局部放大图；
图2B为根据本发明实施例的用于斜注水井配水器测调的爬行器的爬行棘轮5的局部放大的正视图及侧视图；
图3为根据本发明实施例的用于斜注水井配水器测调的爬行器的结构剖面示意图(二)；
图4为根据本发明实施例的用于斜注水井配水器测调的爬行器的结构剖面示意图(三)；
图5为根据本发明实施例的用于斜注水井配水器测调的爬行器沿剖面线A-A的剖面图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供一种用于斜注水井配水器测调的爬行器。以下结合附图对本发明进行详细说明。
本发明实施例提供一种用于斜注水井配水器测调的爬行器，如图1所示，该用于斜注水井配水器测调的爬行器包括：爬行控制电机1、爬行电机锥形传动轴2、万向传动轴3、爬行臂连接轴4、爬行棘轮5、电推杆6、爬行轮传动轴7、电推杆导锥斜面8、中心杆9、电推杆电机10、自适应弹簧11及两个爬行臂12。
中心杆9的两端分别与爬行控制电机1的外壳及电推杆电机10的外壳固定连接，中心杆9与爬行控制电机1的外壳及电推杆电机10的外壳形成一个整体的结构。
在中心杆9与爬行控制电机1的外壳连接的一端，靠近该爬行控制电机1的外壳处，分别通过爬行臂连接轴4连接两个爬行臂12，使得两个爬行臂12可以以该爬行臂连接轴4为轴张开或闭合。两个爬行臂12上均设置有多个爬行棘轮5，爬行棘轮5沿注水管柱19的轴向并排设置在该爬行臂12上，且相邻两个爬行棘轮5之间通过一调节棘轮17相互咬合，使得设置在同一爬行臂12上的多个爬行棘轮5在转动时是顺着同一方向转动。
如图2A及图2B所示，爬行控制电机1通过爬行电机锥形传动轴2、万向传动轴3及爬行轮传动轴7与爬行臂12上靠近爬行控制电机1一侧的爬行棘轮5连接。其中，该爬行电机锥形传动轴2设置于该爬行控制电机1的外壳的一容置空间中，该爬行电机锥形传动轴2与爬行控制电机1连接。通过爬行电机锥形传动轴2、万向传动轴3及爬行轮传动轴7之间的传动关系，爬行控制电机1可驱动靠近爬行控制电机1一侧的爬行棘轮5转动。进一步地，由于各爬行棘轮5之间通过调节棘轮17相互咬合，则可实现多个爬行棘轮5同时、同方向转动。
当两个爬行臂12处于闭合状态时，两个爬行臂12均贴合于中心杆9的外壁；当两个爬行臂12处于打开状态时，如图3所示，两个爬行臂12上分别至少有一个爬行棘轮5是与注水管柱19的内壁相接触的。当爬行控制电机1驱动爬行棘轮5转动时，与注水管柱19的内壁相接触的爬行棘轮5的转动可带动本发明实施例的爬行器沿注水管柱19移动。
电推杆6套设于中心杆9外，电推杆6的一端与电推杆电机10连接，另一端设置有电推杆导锥斜面8，通过电推杆电机10可以驱动电推杆6向爬行臂12的方向伸出。当电推杆电机10驱动电推杆6向爬行臂12移动时，电推杆导锥斜面8会插入两个爬行臂12的内侧，且电推杆导锥斜面8会向爬行臂连接轴7的方向继续深入，从而使两个爬行臂12处于打开状态，使得两个爬行臂12上分别至少有一个爬行棘轮5与注水管柱19的内壁相接触，并通过爬行棘轮5的转动带动爬行器在注水管柱19中移动。
自适应弹簧11设置于电推杆电机10与电推杆电机10的外壳之间，且与电推杆电机10沿注水管柱19的轴向并排设置，自适应弹簧11带动电推杆电机10沿注水管柱19的轴向移动。如背景技术中所描述的，实际应用中，注水管柱19中可能会出现多种恶劣的环境，例如：管柱内壁较脏、结蜡、结垢、井斜等，或者由于设置在管柱内壁上的其他井下设备会导致注水管柱19的内径发生变化，例如图4所示的，在注水管柱19的内壁出现有一缩径台阶18(实际应用中，该缩径台阶18可以是例如注水配水器等井下设备)，当爬行臂12碰到该缩径台阶18时，该缩径台阶18使得两个爬行臂12向中心杆9移动闭合，而由于此时电推杆导锥斜面8仍然处于两个爬行臂12的内侧，则需要通过上述的自适应弹簧11发生相应的形变，使得电推杆导锥斜面8、电推杆6及电推杆电机10一起向自适应弹簧11所在的方向移动，从而使两个爬行臂12有一定的空间向中心杆9移动闭合。当闭合到一定的程度时，两个爬行臂12能够带动爬行器通过该缩径台阶18。
进一步地，还可通过设置一涨力簧片13来辅助爬行器通过该缩径台阶18。该涨力簧片13的一端与爬行臂12靠近电推杆电机10的一端连接，涨力簧片13的另一端与电推杆电机10的外壳连接。当两个爬行臂12处于打开状态时，涨力簧片13处于绷紧状态，此时，涨力簧片13可以给两个爬行臂12提供一向中心杆9闭合的力。而当爬行臂12遇到缩径台阶18时，电推杆导锥斜面8在自适应弹簧11的作用下向自适应弹簧11所在的方向移动，并由于涨力簧片13提供的力，使得两个爬行臂12更容易向中心杆9闭合，因此，能够使爬行器更加容易地通过该缩径台阶18。
具体实施时，还可设置一归位弹簧14，来实现与涨力簧片13相似的功能，辅助爬行器通过该缩径台阶18。归位弹簧14贴附于电推杆6上，并连接电推杆导锥斜面8与电推杆电机10的外壳。当电推杆导锥斜面8插入两个爬行臂12的内侧时，归位弹簧14处于拉伸状态，此时，归位弹簧14可以给电推杆导锥斜面8提供一向电推杆电机10移动的拉力。而当爬行臂12遇到缩径台阶18时，电推杆导锥斜面8在自适应弹簧11的作用下向电推杆电机10所在的方向移动，并由于归位弹簧14提供的拉力，使得电推杆导锥斜面8更容易向电推杆电机10移动，使两个爬行臂12更容易向中心杆9闭合，因此，能够使爬行器更加容易地通过该缩径台阶18。
在一实施例中，如图5所示，本发明实施例的爬行器还设置有过电推杆限位板15，过电推杆限位板15设置于电推杆6与电推杆电机10的连接处，用以限制电推杆电机10向爬行臂12的移动。电推杆6与电推杆电机10连接的一端并不是一个完整的空心圆柱体，而是相互之间具有一定间隙的截面为圆弧状的四条竖杆，四条竖杆穿过过电推杆限位板15与电推杆电机10连接。而电推杆6在位于电推杆电机10的外壳与电推杆导锥斜面8中间的部分仍为完整的空心圆柱体，套设在中心杆9上。
为了减小电推杆导锥斜面8插入两个爬行臂12内侧时，与爬行臂12内侧之间的摩擦，本发明实施例的爬行器还设置有滚轮16，一个或多个滚轮16分别设置在两个爬行臂12的内侧。当电推杆导锥斜面8插入爬行臂12的内侧时，滚轮16沿电推杆导锥斜面8滚动，使爬行臂12沿着电推杆导锥斜面8的移动逐渐打开，处于上述的打开状态。
在实际的井下作业中，可根据注水管柱19的长度和不同的井下作业需求设置一个或多个本发明实施例的爬行器。当设置多个爬行器时，各爬行器彼此之间首尾相连、且沿注水管柱19的轴向并排设置，并在先下入注水管柱19的一端设置一井下设备(例如：注水测调仪)，从而形成注水测调管柱串。并且，多个爬行器的两个爬行臂12所处的平面之间并不重合，而是呈一定角度设置，从而保证注水测调管柱串在注水管柱19中移动时，各方向上由爬行器的爬行臂12所提供的力均衡，以提高注水测调管柱串移动的稳定性。具体地，当n个爬行器首尾连接设置在注水管柱19内时，各个爬行器的两爬行臂12所处的平面之间所形成的角度(夹角)为360/2n度，n为正整数。例如：当两个爬行器首尾连接设置在注水管柱19内时，两个爬行器的两爬行臂12所处的平面之间所形成的角度(夹角)为90度，即该两个平面相互垂直；当3个爬行器首尾连接设置在注水管柱19内时，各个爬行器的两爬行臂12所处的平面之间所形成的角度(夹角)为60度，以此类推。此处所描述为各个爬行器的两爬行臂12所处的平面之间所形成的角度相等的情况，在实际应用中，由于实际工况或条件的限制，可能并不能实现各平面之间的夹角完全相等，可能会有一定角度的误差，但这种误差是允许的，并不影响本发明实施例的爬行器的实际应用。
综上所述，通过本发明实施例的用于斜注水井配水器测调的爬行器，能够更加容易地进行注水井测调仪器串的起出或下入作业，并且，能够避免由于注水井中井筒脏、结蜡、结垢、井斜而造成的测调失败，提高井下测调作业的效率。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，比如ROM/RAM、磁碟、光盘等。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种用于斜注水井配水器测调的爬行器，包含有爬行控制电机(1)，其特征在于，所述的爬行器应用于所述斜注水井的注水管柱(19)中，所述的爬行器包括：爬行电机锥形传动轴(2)、万向传动轴(3)、爬行臂连接轴(4)、爬行棘轮(5)、电推杆(6)、爬行轮传动轴(7)、电推杆导锥斜面(8)、中心杆(9)、电推杆电机(10)、自适应弹簧(11)及两个爬行臂(12)，其中，
所述中心杆(9)的两端分别与所述爬行控制电机(1)的外壳及所述电推杆电机(10)的外壳连接；
所述的两个爬行臂(12)分别通过所述的爬行臂连接轴(4)与所述中心杆(9)靠近所述爬行控制电机(1)的一端连接；所述爬行臂(12)上设置有多个爬行棘轮(5)，所述的爬行棘轮(5)沿所述注水管柱(19)的轴向并排设置在所述的爬行臂(12)上，相邻两个所述的爬行棘轮(5)之间通过一调节棘轮(17)相互咬合；
所述的爬行控制电机(1)通过所述的爬行电机锥形传动轴(2)、万向传动轴(3)及爬行轮传动轴(7)与所述爬行臂(12)上靠近所述爬行控制电机(1)一侧的所述爬行棘轮(5)连接；
当所述的两个爬行臂(12)处于闭合状态时，所述爬行臂(12)贴合于所述中心杆(9)的外壁；当所述的两个爬行臂(12)处于打开状态时，各所述爬行臂(12)上至少一所述的爬行棘轮(5)与所述注水管柱(19)的内壁接触；
所述的电推杆(6)套设于所述中心杆(9)外，所述电推杆(6)的一端与所述的电推杆电机(10)连接，另一端设置有所述的电推杆导锥斜面(8)，当所述电推杆电机(10)驱动所述电推杆(6)向所述爬行臂(12)移动时，所述的电推杆导锥斜面(8)插入所述两个爬行臂(12)的内侧，使所述的两个爬行臂(12)处于所述的打开状态；
所述的自适应弹簧(11)设置于所述电推杆电机(10)与所述电推杆电机(10)的外壳之间，且与所述电推杆电机(10)沿所述注水管柱(19)的轴向并排设置，所述自适应弹簧(11)带动所述电推杆电机(10)沿所述注水管柱(19)的轴向移动。
2.根据权利要求1所述的用于斜注水井配水器测调的爬行器，其特征在于，所述的爬行器还包括：涨力簧片(13)，所述涨力簧片(13)的一端与所述爬行臂(12)靠近所述电推杆电机(10)的一端连接，所述涨力簧片(13)的另一端与所述电推杆电机(10)的外壳连接。
3.根据权利要求2所述的用于斜注水井配水器测调的爬行器，其特征在于，所述的爬行器还包括：归位弹簧(14)，所述的归位弹簧(14)贴附于所述的电推杆(6)上，并连接所述的电推杆导锥斜面(8)与所述的电推杆电机(10)的外壳。
4.根据权利要求3所述的用于斜注水井配水器测调的爬行器，其特征在于，所述的爬行器还包括：过电推杆限位板(15)，所述的过电推杆限位板(15)设置于所述电推杆(6)与所述电推杆电机(10)的连接处，以限制所述电推杆电机(10)向所述爬行臂(12)的移动。
5.根据权利要求4所述的用于斜注水井配水器测调的爬行器，其特征在于，所述的爬行器还包括：滚轮(16)，所述的滚轮(16)设置于所述爬行臂(12)的内侧，当所述电推杆导锥斜面(8)插入所述爬行臂(12)的内侧时，所述滚轮(16)沿所述电推杆导锥斜面(8)滚动，使所述的爬行臂(12)处于所述打开状态。
6.根据权利要求5所述的用于斜注水井配水器测调的爬行器，其特征在于，当多个所述爬行器首尾连接设置在所述的注水管柱(19)内时，各个所述爬行器的两个爬行臂(12)所形成的平面之间呈一定角度设置。
7.根据权利要求6所述的用于斜注水井配水器测调的爬行器，其特征在于，当n个所述爬行器首尾连接设置在所述的注水管柱(19)内时，所述的一定角度为360/2n度，n为正整数。
8.根据权利要求7所述的用于斜注水井配水器测调的爬行器，其特征在于，所述的爬行电机锥形传动轴(2)设置于所述爬行控制电机(1)的外壳的一容置空间中，与所述爬行控制电机(1)连接。
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