CN107965285A - 一种轮系传动连续增压式电动液压桥塞坐封工具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种轮系传动连续增压式电动液压桥塞坐封工具,包括上部动力泵送装置、定轴轮系传动机构和下部连续增压装置。电缆连接电机作为该坐封工具的动力源,待下到坐封位置后,电机通过输出轴驱动液压泵,通过液压泵输送高压流体;同时电机通过液压泵中心轴输出端将动力传至传动轴,并经过万向轴带动定轴轮系传动机构啮合传动带动曲轴旋转运动,进而带动连杆上下往复运动,将电机的旋转运动转换为连杆的上下往复运动,从而带动柱塞的上下往复运动。结构合理,安全可靠,可以将小功率油泵的输出压力快速提升到桥塞坐封所需的压力,减少增压行程,在保证实现连续增压效果的同时,保证高效的增压性能,能有效解决传统坐封工具坐封时间长,工作效率低,坐封误差大,使用复杂等问题。
Description
技术领域
本发明涉及井下桥塞坐封工具,特别是一种轮系传动连续增压式电动液压桥塞坐封工具。
背景技术
目前应用在石油压裂、试油地层封闭工艺中的井下桥塞坐封工具,主要有油管传输液压式桥塞坐封工具,电缆传输爆炸式桥塞坐封工具和单纯电动液压式桥塞坐封工具三种。
油管传输液压式桥塞坐封工具需要地面水泵车打压,需要油管柱连通坐封工具,通过管柱将地面液体的压力直接传送到坐封工具,施工过程中需要提下管柱,劳动强度大,作业时间长,工作效率低,且桥塞坐封位置误差大,桥塞容易中途座封。
电缆传输爆炸式桥塞坐封工具工作原理是通过电缆接通点火器引爆药柱产生的爆炸能量推动桥塞坐封工具中心管与工具底部套筒之间产生相对运动,拉断桥塞坐封工具与桥塞相连接的释放环,以达到坐封桥塞的目的。雷管火药爆炸作业方式施工组织难度大、成本高,在运输、使用和保管上也存在一定安全风险。
单纯电动液压式桥塞坐封工具虽可避免使用雷管火药的局限性,但该坐封方式对电机功率要求高,对桥塞坐封中心管的强度要求也高,对于深井或大尺寸套管的桥塞易出现由于电机故障而不能拉断释放环等诸如此类井下事故。
专利(CN 104018797 A)介绍了一种增压式电控液压桥塞投放工具,用于将小功率油泵的输出压力快速提升到桥塞坐封所需的压力,作业时间短,工作效率高。该增压式电控液压桥塞投放工具工作原理主要是由大小活塞在静压差的作用下,带动工作活塞向下移动实现增压功能。该工具采用两级活塞缸并联加工作活塞结构形式,不能确保工作活塞获得持续动力来源,从而实现连续增压的效果,且增压行程较长,增压过程不易调控,内部元件磨损较大,工作寿命较短。
发明内容
本发明的目的在于提供一种轮系传动连续增压式电动液压桥塞坐封工具,在保证实现连续增压效果的同时,增加了定轴轮系,传动机构精密紧凑,具有一定的传动比,实现一定的调速功能,可以降低装置内部元件的磨损,并且保证高效的增压性能。
为了解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:一种轮系传动连续增压式电动液压桥塞坐封工具,包括上部动力泵送装置、定轴轮系传动机构和下部连续增压装置,上部动力泵送装置包括上接头、电机、输出轴、液压泵、储油腔、上部动力装置外筒、传动轴和万向轴,上接头底部形成安装电机的电机筒,电机安装在电机筒中,电机作为动力源连接并驱动液压泵、定轴轮系传动机构和下部连续增压装置,电机连接输出轴,输出轴输出端连接液压泵,液压泵置于储油腔内,用于为下部连续增压装置供油,储油腔置于上部动力装置外筒中,用于为下部连续增压装置储油,液压泵中心轴输出端连接传动轴,并通过万向轴与定轴轮系传动机构相连接;连续增压装置包括滤砂网、过滤筒、柱塞、柱塞缸、进液阀、排液阀,定轴轮系传动机构输出端与过滤筒输入端连接,过滤筒表面安装有滤砂网,过滤筒通过销钉与柱塞相连接,柱塞内部为空腔,过滤筒内腔与柱塞空腔连通,柱塞内部安装有进液阀,柱塞缸内部下端安装有排液阀,过滤筒和柱塞插在柱塞缸中,过滤筒上加工有多个进液孔,经液压泵输送的部分高压流体通过过滤筒流入柱塞内腔。
所述定轴轮系传动机构是一个内部充满润滑油的密封盒体,密封盒体内部由一组锥形齿轮、一组圆柱齿轮和一个曲轴连杆机构组成,所述一组锥形齿轮包括一个主动锥形齿轮和一个从动锥形齿轮,呈垂直轴间啮合状态;一组圆柱齿轮包括一个主动圆柱大齿轮和一个从动圆柱小齿轮,呈平行轴间外啮合状态,一个曲轴连杆机构包括曲轴和连杆,主动锥形齿轮与万向轴同轴相连,万向轴旋转运动带动主动锥形齿轮旋转运动,主动锥形齿轮与从动锥形齿轮相啮合带动从动锥形齿轮旋转运动;从动锥形齿轮与主动圆柱大齿轮同轴相连,从动锥形齿轮旋转运动带动主动圆柱大齿轮旋转运动;主动圆柱大齿轮与从动圆柱小齿轮在啮合点处外啮合带动从动圆柱小齿轮旋转运动;从动圆柱小齿轮与曲轴同轴相连,带动曲轴旋转运动,带动连杆上下往复运动。进而带动过滤筒和柱塞上下往复运动。
本发明的有益效果是:该轮系传动连续增压式电动液压桥塞坐封工具,结构合理,安全可靠,可以将小功率油泵的输出压力快速提升到桥塞坐封所需的压力,减少增压行程,在保证实现连续增压效果的同时,增加了定轴轮系,传动机构精密紧凑,具有一定的传动比,实现一定的调速功能,柱塞上端安装的过滤筒防止岩屑颗粒的进入,可以降低装置内部元件的磨损,并且保证高效的增压性能,能有效解决传统坐封工具坐封时间长,工作效率低,坐封误差大,使用复杂等问题。
附图说明
图1是本发明的轮系传动连续增压式电动液压桥塞坐封工具结构示意图;
图2是本发明的定轴轮系传动机构示意图。
图中,1-上接头;2-电机筒;3-电机;4-输出轴;5-液压泵;6-储油腔;7-上部动力装置外筒;8-传动轴;9-万向轴;10-定轴轮系传动机构;11-滤砂网;12-过滤筒;13-柱塞;14-柱塞缸;15-进液阀;16-排液阀;10a-主动锥形齿轮;10b-从动锥形齿轮;10c-主动圆柱大齿轮;10d-从动圆柱小齿轮;10e-啮合点;10f-曲轴;10g-连杆。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明的上述发明内容作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于下述实施例。在不分离本发明上述技术思想情况下,根据本领域普通技术知识和惯用手段,做出各种替换和变更,均应包括在本发明的范围内。
如图1、2所示,本发明的轮系传动连续增压式电动液压桥塞坐封工具,包括上部动力泵送装置、定轴轮系传动机构和下部连续增压装置,上部动力泵送装置包括上接头1、电机3、输出轴4、液压泵5、储油腔6、上部动力装置外筒7、传动轴8和万向轴9,上接头1底部形成安装电机3的电机筒2,电机3安装在电机筒2中,电机3作为动力源连接并驱动液压泵5、定轴轮系传动机构10和下部连续增压装置,电机3连接输出轴4,输出轴4输出端连接液压泵5,液压泵5置于储油腔6内,用于为下部连续增压装置供油,储油腔6置于上部动力装置外筒7中,用于为下部连续增压装置储油,液压泵5中心轴输出端连接传动轴8,并通过万向轴9与定轴轮系传动机构10相连接;连续增压装置包括滤砂网11、过滤筒12、柱塞13、柱塞缸14、进液阀15、排液阀16,定轴轮系传动机构输出端与过滤筒12输入端连接,过滤筒12表面安装有滤砂网11,过滤筒12通过销钉与柱塞13相连接,柱塞13内部为空腔,过滤筒12内腔与柱塞13空腔连通,柱塞13内部安装有进液阀15,柱塞缸14内部下端安装有排液阀16,过滤筒12和柱塞13插在柱塞缸14中,过滤筒12上加工有多个进液孔,经液压泵5输送的部分高压流体通过过滤筒12流入柱塞13内腔。
所述定轴轮系传动机构10是一个内部充满润滑油的密封盒体,密封盒体内部由一组锥形齿轮、一组圆柱齿轮和一个曲轴连杆机构组成,所述一组锥形齿轮包括一个主动锥形齿轮10a和一个从动锥形齿轮10b,呈垂直轴间啮合状态;一组圆柱齿轮包括一个主动圆柱大齿轮10c和一个从动圆柱小齿轮10d,呈平行轴间外啮合状态,一个曲轴连杆机构包括曲轴10f和连杆10g,主动锥形齿轮10a与万向轴9同轴相连,万向轴9旋转运动带动主动锥形齿轮10a旋转运动,主动锥形齿轮10a与从动锥形齿轮10b相啮合带动从动锥形齿轮10b旋转运动;从动锥形齿轮10b与主动圆柱大齿轮10c同轴相连,从动锥形齿轮10b旋转运动带动主动圆柱大齿轮10c旋转运动;主动圆柱大齿轮10c与从动圆柱小齿轮10d在啮合点10e处外啮合带动从动圆柱小齿轮10d旋转运动;从动圆柱小齿轮10d与曲轴10f同轴相连,带动曲轴10f旋转运动,带动连杆10g上下往复运动。进而带动过滤筒12和柱塞13上下往复运动。
具体地说,整个坐封工具通过上接头1与电缆连接下入井内,电缆连接电机3作为该坐封工具的动力源。待下到坐封位置后,通过电缆接通电源启动电机3通过输出轴4驱动液压泵5,通过液压泵5输送高压流体;同时电机3通过液压泵5中心轴右侧输出端将动力传至传动轴8,并经过万向轴9带动定轴轮系传动机构10内部主动锥形齿轮10a旋转运动。
定轴轮系传动机构10内部所述主动锥形齿轮10a与万向轴9同轴相连,万向轴9旋转运动带动主动锥形齿轮10a旋转运动,主动锥形齿轮10a与从动锥形齿轮10b相啮合带动从动锥形齿轮10b旋转运动;从动锥形齿轮10b与主动圆柱大齿轮10c同轴相连,从动锥形齿轮10b旋转运动带动主动圆柱大齿轮10c旋转运动;主动圆柱大齿轮10c与从动圆柱小齿轮10d在啮合点10e处外啮合带动从动圆柱小齿轮10d旋转运动;从动圆柱小齿轮10d与曲轴10f同轴相连,带动曲轴10f旋转运动,进而带动连杆10g上下往复运动。随着曲轴10f旋转运动,带动连杆10g上下往复运动,将电机3的旋转运动转换为连杆10g的上下往复运动,进而带动过滤筒12和柱塞13上下往复运动。由于柱塞13的往复运动,柱塞13对柱塞缸14内的高压流体持续增压,增压流体呈脉冲式流动,从而实现对流入柱塞缸14内部高压流体连续增压的目的。
过滤筒12上加工有多个进液孔,经液压泵5输送的部分高压流体可以通过过滤筒12流入柱塞13内腔。柱塞13内部安装有进液阀15,柱塞缸14内部下端安装有排液阀16,当柱塞13上行时,进液阀15打开,柱塞缸14内排液阀16关闭,高压流体进入柱塞缸14内;当柱塞13下行时,进液阀15关闭,柱塞缸14内排液阀16打开,柱塞13对柱塞缸14内高压流体加压,即完成一次增压过程。由于柱塞13的往复运动,柱塞13对柱塞缸14内的高压流体持续增压,增压流体呈脉冲式流动,推动压缩桥塞胶筒进而发生轴向压缩径向膨胀,实现桥塞的坐封。
综上所述,本发明的内容并不局限在上述的实施例中,相同领域内的有识之士可以在本发明的技术指导思想之内可以轻易提出其他的实施例,但这种实施例都包括在本发明的范围之内。
Claims (2)
1.一种轮系传动连续增压式电动液压桥塞坐封工具,其特征在于,包括上部动力泵送装置、定轴轮系传动机构和下部连续增压装置,上部动力泵送装置包括上接头(1)、电机(3)、输出轴(4)、液压泵(5)、储油腔(6)、上部动力装置外筒(7)、传动轴(8)和万向轴(9),上接头(1)底部形成安装电机(3)的电机筒(2),电机(3)安装在电机筒(2)中,电机(3)作为动力源连接并驱动液压泵(5)、定轴轮系传动机构(10)和下部连续增压装置,电机(3)连接输出轴(4),输出轴(4)输出端连接液压泵(5),液压泵(5)置于储油腔(6)内,用于为下部连续增压装置供油,储油腔(6)置于上部动力装置外筒(7)中,用于为下部连续增压装置储油,液压泵(5)中心轴输出端连接传动轴(8),并通过万向轴(9)与定轴轮系传动机构(10)相连接;连续增压装置包括滤砂网(11)、过滤筒(12)、柱塞(13)、柱塞缸(14)、进液阀(15)、排液阀(16),定轴轮系传动机构输出端与过滤筒(12)输入端连接,过滤筒(12)表面安装有滤砂网(11),过滤筒(12)通过销钉与柱塞(13)相连接,柱塞(13)内部为空腔,过滤筒(12)内腔与柱塞(13)空腔连通,柱塞(13)内部安装有进液阀(15),柱塞缸(14)内部下端安装有排液阀(16),过滤筒(12)和柱塞(13)插在柱塞缸(14)中,过滤筒(12)上加工有多个进液孔,经液压泵(5)输送的部分高压流体通过过滤筒(12)流入柱塞(13)内腔。
2.根据权利要求1所述轮系传动连续增压式电动液压桥塞坐封工具,其特征在于,所述定轴轮系传动机构(10)是一个内部充满润滑油的密封盒体,密封盒体内部由一组锥形齿轮、一组圆柱齿轮和一个曲轴连杆机构组成,所述一组锥形齿轮包括一个主动锥形齿轮(10a)和一个从动锥形齿轮(10b),呈垂直轴间啮合状态;一组圆柱齿轮包括一个主动圆柱大齿轮(10c)和一个从动圆柱小齿轮(10d),呈平行轴间外啮合状态,一个曲轴连杆机构包括曲轴(10f)和连杆(10g),主动锥形齿轮(10a)与万向轴(9)同轴相连,万向轴(9)旋转运动带动主动锥形齿轮(10a)旋转运动,主动锥形齿轮(10a)与从动锥形齿轮(10b)相啮合带动从动锥形齿轮(10b)旋转运动;从动锥形齿轮(10b)与主动圆柱大齿轮(10c)同轴相连,从动锥形齿轮(10b)旋转运动带动主动圆柱大齿轮(10c)旋转运动;主动圆柱大齿轮(10c)与从动圆柱小齿轮(10d)在啮合点(10e)处外啮合带动从动圆柱小齿轮(10d)旋转运动;从动圆柱小齿轮(10d)与曲轴(10f)同轴相连,带动曲轴(10f)旋转运动,带动连杆(10g)上下往复运动。进而带动过滤筒(12)和柱塞(13)上下往复运动。
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