CN105909197B - 一种连续油管滚轮式爬行器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种连续油管滚轮式爬行器，能够将涡轮钻具的扭矩转化为前端工具的钻压，并通过滚轮克服前端钻具产生的反扭矩。其技术方案：中心筒内设置节流筒，中心筒外安装滑套，中心筒设置轴向滑槽，用螺钉连接节流筒和滑套；中心筒上通过支板安装传动箱，轮轴穿过传动箱并在两边设置滚轮；中心筒和传动箱之间设置楔形块，楔形块焊接到滑套端部；涡轮钻具通过分动箱驱动3个传动轴转动，传动轴与轮轴之间锥齿轮传动。本发明通过涡轮钻具扭矩能够通过分动箱放大，从而为前端钻井工具提供更大的轴向钻压并对连续油管产生拖拽力；能够自动无极调节轮轴张开角度，对井径变化适应性强。

Description

一种连续油管滚轮式爬行器

技术领域

本发明涉及一种连续油管滚轮式爬行器，具体应用于油气井连续油管作业，尤其是连续油管测井、钻井、磨削、洗井等作业。

背景技术

连续油管是一根完整的长达数千米的细长管，在陆地上盘在盘管器上，可以整根管柱送入井下；广泛应用于修井、压裂后钻桥塞、落鱼打捞、测井、钻井等作业。连续油管由于其结构连续，起下钻时间短，工作效率是普通钻杆、油管、套管作业的3～5倍。

连续油管挠度过大，只能承受轴向拉力，几乎不能承受扭矩和轴向压力。所以，连续油管在斜井、水平井中作业需要在前端增加一个提供拖拽力的送进装置，称之为爬行器。目前国内外连续油管爬行器主要是蠕动式，蠕动式爬行器包括两套撑杆机构，两套撑杆机构交替支撑在井壁上，同时对油管提供拖拽力。蠕动式爬行器工作不连续，并且对井径变化敏感，通常之能应用于连续油管测井和洗井工作，对于连续油管钻井和磨削适应性不强。

水平井采用常规钻柱钻井作业中，克服水平段钻柱的摩擦力向前推进是一个巨大的问题。目前国内外水平井钻柱送进装置，主要采用的方案是将钻柱前端通过短接分为多段，段与段之间通过节流压差推动。连续油管几乎不能承受轴向压力和扭矩，水平段不能直接加钻压推进，所以上述方案不能用于连续油管作业。

连续油管工作效率具有巨大优势，目前国内外连续油管作业越来越广泛。但是没有成熟的工具，能够在连续油管钻井、磨削等作业中提供有效钻压和扭矩。目前的连续油管磨削作业，只能采用小扭矩、低钻压、高速钻头进行磨削，磨削速度低；连续油管钻井只能适应于直井段，采用前端增加增重工具的方式产生钻压。因此，连续油管钻井、磨削等应用受到限制。

综上所述，研制适应范围广的连续油管送进装置，以及对前端工具提供钻压扭矩的连续油管作业设备具有广阔前景。

发明内容

本发明的目的：为了克服现有爬行器工作不连续以及井径变化适应性差的缺点，同时解决连续油管钻井和磨削作业扭矩钻压低的问题，特提供一种连续油管滚轮式爬行器。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种连续油管滚轮式爬行器，包括中心筒、滑套、节流筒、弹簧挂钩A、弹簧挂钩B、滚轮、传动箱、犁形板、楔形块、支板、传动轴、弹簧座、分动箱、万向节、输入轴、输出轴、联轴器、涡轮钻具、轮轴，中心筒下端锥扣连接弹簧座，弹簧座下端锥扣连接分动箱，分动箱下端锥扣连接涡轮钻具壳体，其特征在于：

节流筒设置于中心筒内，节流筒两端与中心筒之间设置密封圈，节流筒与弹簧座之间设置压缩弹簧，中心筒外安装滑套，中心筒中间位置设置3个纵向槽形孔，螺钉设置在所述槽型孔内，螺钉连接节流筒和滑套；

中心筒外靠近弹簧座位置设置支板并采用焊接方式连接，相邻两块支板平行布置并且在支板之间设置传动箱；楔形块焊接在滑套端部并夹在两块相邻的支板中间，楔形块设置在中心筒和传动箱之间；

传动箱靠近中心筒一侧设置犁形板，所述犁形板为圆弧形金属板，犁形板与楔形块直接接触；传动箱上安装弹簧挂钩B，滑套在传动箱对应位置安装弹簧挂钩A并采用螺纹连接，用拉伸弹簧连接弹簧挂钩A和弹簧挂钩B；

分动箱设置过流孔，所述过流孔连通分动箱上下中心流道；分动箱中间位置设置输入轴，所述输入轴通过联轴器与涡轮钻具旋转轴连接，输出轴向上伸出分动箱，输出轴与输入轴之间设置齿轮传动，输出轴端部与传动轴之间通过万向节连接；传动轴另一端伸入传动箱内，传动轴与轮轴相互垂直，传动轴和轮轴之间通过锥齿轮传动，轮轴贯穿传动箱并在两边分别安装滚轮。

本发明具有的有益效果是：1、本发明通过液力产生一个轴向拖拽力或者对前端钻具产生轴向压力，工作连续，与常规蠕动式爬行器相比送进速度更快；2、本发明滚轮张开角度可以自动无极调节，对井径变化适应性强。

附图说明

图1为本发明的结构简图。

图2为本发明图1的A-A轴向剖视图。

图3为本发明图1的B-B轴向剖视图。

图4为本发明轮轴、传动轴安装原理图。

图5为本发明图4的剖视图。

图6为本发明所述中心筒和滑套装配原理图。

图中：1.中心筒；2.滑套；3.节流筒；4.弹簧挂钩A；5.拉伸弹簧；6.弹簧挂钩B；7.滚轮；8.传动箱；9.犁形板；10.楔形块；11.支板；12.压缩弹簧；13传动轴；14.弹簧座；15.后端盖；16.隔板；17.后齿轮箱；18.前齿轮箱；19.前端盖；20.万向节；21.输出轴；22.大齿轮；23.小齿轮；24.行星轮架；25.外齿圈；26.行星轮；27.太阳轮；28.输入轴；29.联轴器；30.涡轮钻具旋转轴；31.涡轮钻具壳体；32.轮轴。

具体实施方式

本发明不受下述实施实例的限制，可以根据本发明的技术方案和实际情况来确定具体的实施方式。下面结合图1～6对本发明作以下描述。上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图1的布局方向来确定的。

中心筒1下端锥扣连接弹簧座14，弹簧座14下端锥扣连接分动箱，分动箱下端锥扣连接涡轮钻具壳体31。

节流筒3设置于中心筒1内，节流筒3两端与中心筒1之间设置密封圈，节流筒3与弹簧座14之间设置压缩弹簧12，中心筒1外安装滑套2，中心筒1中间位置设置3个纵向槽形孔，螺钉设置在所述槽型孔内，螺钉连接节流筒3和滑套2。

中心筒1外靠近弹簧座14位置设置支板11并采用焊接方式连接，相邻两块支板11平行布置并且在支板11之间设置传动箱8，轮轴32贯穿传动箱8并在两边分别安装滚轮7。楔形块10焊接在滑套2端部并夹在两块相邻的支板11中间，楔形块10设置在中心筒1和传动箱8中间，楔形块10轴向移动可以改变中心筒1和传动箱8的相对位置。

传动箱8靠近中心筒1一侧设置犁形板9，所述犁形板9为圆弧形金属板，犁行板与楔形块10直接接触。传动箱8上安装弹簧挂钩B6，滑套2在传动箱8对应位置安装弹簧挂钩A4并采用螺纹连接，用拉伸弹簧5连接弹簧挂钩A4和弹簧挂钩B6。

分动箱包括后端盖15、隔板16、后齿轮箱17、前齿轮箱18和前端盖19。分动箱各个部件之间接触位置设置密封垫片并且在边缘位置设置螺栓孔，用螺栓连接后端盖15和前端盖19。分动箱设置过流孔，所述过流孔连通分动箱上下中心流道。

分动箱中间位置设置输入轴28，所述输入轴28通过联轴器29与涡轮钻具旋转轴30连接，3个输出轴21向上伸出分动箱，输出轴21与输入轴28之间设置齿轮传动，输出轴21端部与传动轴13之间通过万向节20连接。传动轴13另一端伸入传动箱8内，传动轴13与轮轴32相互垂直，传动轴13和轮轴32之间通过锥齿轮传动。

前齿轮箱18为圆盘形，前齿轮箱18中心位置设置沉孔并安装外齿圈25，太阳轮27设置在前齿轮箱18中间位置，太阳轮27和外齿圈25之间均匀分布3个行星齿轮，3个行星齿轮中心位置连接行星轮架24，行星轮架24中间设置伸出轴，所述伸出轴穿过后齿轮箱17中心孔伸入后齿轮箱17内并在端部安装小齿轮23。输入轴28从前齿轮箱18中心位置伸入前齿轮箱18内并与太阳轮27用键槽方式连接，输入轴28另一端通过联轴器29与涡轮钻具旋转轴30连接。

后齿轮箱17为圆盘形，后齿轮箱17中心位置安装小齿轮23，小齿轮23周围均匀分布3个大齿轮22，大齿轮22安装到输出轴21上，输出轴21一端通过轴承安装到后齿轮箱17上，输出轴21另一端穿过隔板16和后端盖15伸出分动箱外，输出轴21通过万向节20与传动轴13连接。

隔板16设置在后端盖15和后齿轮箱17之间，隔板16封闭大齿轮22和小齿轮23，防止泥浆影响齿轮传动。前齿轮箱18、隔板16和后齿轮箱17在安装齿轮的空余位置设置3个轴向过流孔，所述过流孔连通分动箱上下中心流道。

前端盖19整体为圆盘形，所述圆盘边缘位置设置凸台，所述凸台与前齿轮箱18连接。前端盖19中心设置圆筒，所述圆筒与涡轮钻具壳体31之间采用锥扣连接。

后端盖15整体为圆盘形，所述圆盘边缘位置设置凸台，所述凸台与隔板16连接。后端盖15中心设置圆筒，所述圆筒与弹簧座14之间采用锥扣连接。后端盖15在输出轴21对应位置设置3个孔，输出轴21从所述孔内穿过并伸出后端盖15。

本发明的原理是：

本发明所述机构上端通过连续油管接头与连续油管连接，涡轮钻具驱动输入轴28旋转，输入轴28的扭矩和转速通过分动箱传递给3个传动轴13。节流筒3在节流压差作用下向下运动，通过滑套2和楔形块10将传动箱8往外顶，使得滚轮7压紧在井壁或者套管壁上。滚轮7向前滚动对下部钻具产生轴向压力并对后端连续油管产生拖拽力。滚轮7与井壁或者套管壁接触并克服前端钻具等工具产生的反扭矩。停止工作时候，压缩弹簧12使得滑套2回位，滑套2和传动箱8之间的拉伸弹簧5收拢传动箱8和滚轮7，方便起钻。

Claims (1)

1.一种连续油管滚轮式爬行器，包括中心筒、滑套、节流筒、弹簧挂钩A、弹簧挂钩B、滚轮、传动箱、犁形板、楔形块、支板、传动轴、弹簧座、分动箱、万向节、输入轴、输出轴、联轴器、涡轮钻具、轮轴，中心筒下端锥扣连接弹簧座，弹簧座下端锥扣连接分动箱，分动箱下端锥扣连接涡轮钻具壳体，其特征在于：

节流筒设置于中心筒内，节流筒两端与中心筒之间设置密封圈，节流筒与弹簧座之间设置压缩弹簧，中心筒外安装滑套，中心筒中间位置设置3个纵向槽形孔，螺钉设置在所述纵向槽形 孔内，螺钉连接节流筒和滑套；

中心筒外靠近弹簧座位置设置支板并采用焊接方式连接，相邻两块支板平行布置并且在支板之间设置传动箱；楔形块焊接在滑套端部并夹在两块相邻的支板中间，楔形块设置在中心筒和传动箱之间；

传动箱靠近中心筒一侧设置犁形板，所述犁形板为圆弧形金属板，犁形板与楔形块直接接触；传动箱上安装弹簧挂钩B，滑套在与传动箱对应的位置安装弹簧挂钩A并采用螺纹连接，用拉伸弹簧连接弹簧挂钩A和弹簧挂钩B；

分动箱设置过流孔，所述过流孔连通分动箱上下中心流道；分动箱中间位置设置输入轴，所述输入轴通过联轴器与涡轮钻具旋转轴连接，输出轴向上伸出分动箱，输出轴与输入轴之间设置齿轮传动，输出轴端部与传动轴之间通过万向节连接；传动轴另一端伸入传动箱内，传动轴与轮轴相互垂直，传动轴和轮轴之间通过锥齿轮传动，轮轴贯穿传动箱并在两边分别安装滚轮。