CN116480299A - 一种井下轮式牵引器气驱系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及到一种井下轮式牵引器气驱系统，由地面气体压缩机、气体增压泵、气体调节模块、气体回收站、光纤装置、光纤接收模块、地面光纤监控模块、井下阀组控制模块、井下轮式牵引器组成。地面气体压缩机与气体增压泵相连、气体增压泵与气体调节模块相连，气体调节模块通过输送管道A将气体输送至井下轮式牵引器。井下轮式牵引器气驱系统采用光纤传输，光纤装置通过光纤伸入井下轮式牵引器，光纤装置与光纤接收模块相连，地面光纤监控模块与光纤接收模块、气体调节模块信号相连。本发明的优点如下：地面采用气压传动可节省成本、低故障率、能及时接受反馈并调整的优点。
Description
技术领域
本发明涉及石油天然气开发设备领域，特别是一种井下轮式牵引器气驱系统。
背景技术
近些年来，石油与天然气在全球范围内的需求量持续增加，而水平井钻井技术已经作为降低成本、提高产能及实现可采储量增加的最有力技术手段之一。但水平井在测井和修井等作业过程中，经常面临将相关的仪器或工具下放至井底的难题。由于水平井的特殊性，传统依靠重力由缆线悬垂送进的测井及修井技术无法实现向水平井段送进仪器的要求。因此，井下牵引器应运而生。井下牵引器按运动方式可分为轮式牵引器、伸缩式牵引器、履带式牵引器。轮式牵引器结构简单、速度快，所以在石油行业中被广泛使用。经过调研发现，国内外井下轮式牵引器系统通用的驱动方式为电机驱动、液压驱动、电机与液压混合驱动，且井下轮式牵引器提供牵引力较小。电机驱动方式无法提供较大的牵引力；液压驱动能量损失大，传动效率较低，也不适宜作远距离传动；电机与液压混合驱动结构复杂，成本较高。因此，选择合适的驱动方式与提高井下轮式牵引器的适应性是需要解决的难题。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种井下轮式牵引器气驱系统。本发明的目的通过以下技术方案来实现：
井下轮式牵引器气驱系统，由地面气体压缩机、气体增压泵、气体调节模块、气体回收站、光纤装置、光纤接收模块、地面光纤监控模块、井下阀组控制模块、井下轮式牵引器组成；地面气体压缩机与气体增压泵相连、气体增压泵与气体调节模块相连，气体调节模块通过输送管道A将气体输送至井下轮式牵引器；井下轮式牵引器气驱系统采用光纤传输测控信号，光纤装置通过光纤伸入井下轮式牵引器，光纤装置与光纤接收模块相连，地面光纤监控模块与光纤接收模块、气体调节模块信号相连；井下轮式牵引器安装有光纤短节、井下监控模块、井下控制短节、牵引模块。
地面气体压缩机提供高压气源，通过气体增压泵对气体进行增压，气体调节模块可调整输出气体的压力、流量参数。
光纤短节中安装了光发送机、PCM电端机，井下监控模块中安装了井下压力传感器、井下速度传感器、井下位移传感器，三个传感器作为信号源经过PCM电端机、光发送机将信号通过光纤传输到光纤接收模块中，地面光纤监控模块对井下轮式牵引器的压力、速度、位移进行监控。
井下控制短节由储液箱、控制模块、排气口组成，排气口与气体回收站通过输送管道B相连回收气体；牵引模块由液压双向马达、传动机构、驱动臂、驱动轮、支撑臂、支撑调节机构、液压缸组成。
控制模块由气动液体增压泵、溢流阀、三位四通电磁换向阀、二位三通电磁换向阀、可调单向节流阀组成，可调单向节流阀(39)数量为2个；可调单向节流阀B串联二位三通电磁换向阀，可调单向节流阀B、二位三通电磁换向阀并联可调单向节流阀A，上述三阀、溢流阀、三位四通电磁换向阀并联。
气体通过气动液体增压泵的进气口进入气动液体增压泵，从而带动储液箱中液压油进入气动液体增压泵中。
井下阀组控制模块与控制模块信号连接，并可控制其中的阀组的工作状态；二位三通电磁换向阀与液压缸之间形成差动回路；可调单向节流阀安装在液压缸的进出口，起排气节流作用，同时可以调节液压缸伸缩的速度，达到更好的调节作用。
本发明具有以下优点：
(一)井下轮式牵引器气驱系统的地面部分采用地面压缩机与地面气体增压泵在经过气体调节模块的调整后，将气体输送至井下轮式牵引器中，再通过井下轮式牵引器的气动液体增压泵将气压传动转换为液压传动，输入气体通过排气口回收到气体回收站，地面使用气压传动降低成本且反应迅速，具有优秀的工作环境适应性。
(二)井下轮式牵引器气驱系统中的井下轮式牵引器通过地面气体增压泵与气动液体增压泵为系统增压，提高了井下轮式牵引器的牵引力。
(三)井下轮式牵引器气驱系统中的井下轮式牵引器能避免断电或失控时支撑轮无法收回的状况。
附图说明
图1为本发明的结构示意图
图2为本发明的井下轮式牵引器
图3为本发明的整体控制系统
图中：1-地面气体压缩机，2-地面气体增压泵，3-气体调节模块，4-输送管道A，5-输送管道B，6-气体回收站，7-光纤，8-光纤装置，9-光纤接收模块，10-地面光纤监控模块，11-井下阀组控制模块，12-井下轮式牵引器，13-光纤接头，14-光纤短节，15-光发送机，16-PCM电端机，17-井下监控模块，18-井下压力传感器，19-井下速度传感器，20-井下位移传感器，21-井下控制短节，22-储液箱，23-控制模块，24-排气口，25-牵引模块，26-液压双向马达，27-传动机构，28-驱动臂，29-驱动轮，30-支撑臂，31-支撑调节机构，32-液压缸，33-压力平衡模块，34-仪器接头，35-气动液压增压泵，36-溢流阀，37-三位四通电磁换向阀，38-二位三通电磁换向阀，39-可调单向节流阀，39a-可调单向节流阀A，39b-可调单向节流阀B
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述，但本发明的保护范围不局限于以下所述：
由图1-3可知，井下轮式牵引器气驱系统，由地面气体压缩机(1)、气体增压泵(2)、气体调节模块(3)、气体回收站(6)、光纤装置(8)、光纤接收模块(9)、地面光纤监控模块(10)、井下阀组控制模块(11)、井下轮式牵引器(12)组成；井下轮式牵引器(12)由光纤接头(13)、光纤短节(14)、井下监控模块(17)、井下控制短节(21)、牵引模块(25)、压力平衡模块(33)、仪器接头(34)组成；光纤短节(14)中安装了光发送机(15)、PCM电端机(16)，井下监控模块(17)中安装了井下压力传感器(18)、井下速度传感器(19)、井下位移传感器(20)；井下控制短节(21)由储液箱(22)、控制模块(23)、排气口(24)组成；控制模块(23)由气动液体增压泵(35)、溢流阀(36)、三位四通电磁换向阀(37)、二位三通电磁换向阀(38)、可调单向节流阀(39)组成，可调单向节流阀(39)数量为2个,可调单向节流阀B(39b)串联二位三通电磁换向阀(38)，可调单向节流阀B(39b)、二位三通电磁换向阀(38)并联可调单向节流阀A(39a)，上述三阀、溢流阀(36)、三位四通电磁换向阀(37)并联；牵引模块(25)由液压双向马达(26)、传动机构(27)、驱动臂(28)、驱动轮(29)、支撑臂(30)、支撑调节机构(31)、液压缸(32)组成。
地面气体压缩机(1)与气体增压泵(2)相连、气体增压泵(2)与气体调节模块(3)相连，气体调节模块(3)通过输送管道A(4)将气体输送至井下轮式牵引器(12)，地面气体压缩机(1)提供气体，通过气体增压泵(2)对气体进行增压，气体经气体调节模块(3)可调整输出气体的压力等参数；井下轮式牵引器气驱系统采用光纤传输，光纤装置(8)通过光纤(7)伸入井下轮式牵引器(12)，光纤装置(8)与光纤接收模块(9)相连，地面光纤监控模块(10)与光纤接收模块(9)、气体调节模块(3)信号相连，三个传感器作为信号源经过PCM电端机(16)、光发送机(15)将信号通过光纤传输到光纤接收模块(9)中，地面光纤监控模块(10)对井下轮式牵引器(12)的数据进行监控；地面气体压缩机(1)输出的气体通过气动液体增压泵(35)的进气口进入气动液体增压泵(35)，从而带动储液箱(22)中液压油进入气动液体增压泵(35)中，气体从气动液体增压泵(35)的排气口通过输送管道B(5)经过井下轮式牵引器的排气口(24)进入气体回收站(6)完成气体的回收；井下阀组控制模块(11)与控制模块(23)信号连接，并可控制其中的阀组的工作状态；二位三通电磁换向阀(38)与液压缸(32)之间形成差动回路，二位三通电磁换向阀(38)未通电时，液压缸(32)左腔充满液压油，当二位三通电磁换向阀(38)左侧电磁阀得电，液压缸(32)伸出，二位三通电磁换向阀(38)断电，液压缸(32)收回；可调单向节流阀(39)安装在液压缸(32)的进出口，起排气节流作用，同时可以调节液压缸(32)伸缩的速度，达到更好的调节作用。
井下轮式牵引器气驱系统，将该系统中的井下轮式牵引器(12)放入井中，当井下轮式牵引器(12)下端进入水平井中,启动地面气体压缩机(1)，气体通过地面气体增压泵(2)增压后再经过气体调节模块(3)的调整后，输出的气体通过输送管道A(4)输送至井下轮式牵引器(12)内，通过气动液体增压泵(35)将气压驱动转变为井下轮式牵引器(12)内部的液压传动，井下轮式牵引器(12)中的气体通过输送管道B(5)经由井下轮式牵引器(12)中的排气口(24)回收至气体回收站(6)中，可实现气体的循环利用。井下阀组控制模块(11)控制二位三通电磁换向阀(38)的电磁铁得电，二位三通电磁换向阀(38)开始工作，液压缸(32)的活塞伸出推动支撑调节机构(31)做直线运动，带动支撑臂(30)展开，驱动轮(29)紧贴水平井套管内壁，在液压传动的作用下前进。液压双向马达(26)可以通过三位四通电磁换向阀(37)改变旋转方向，液压双向马达(26)反向旋转可收回井下轮式牵引器(12)。在井下轮式牵引器(12)在水平井的运动过程中，井下压力传感器(18)、井下速度传感器(19)、井下位移传感器(20)作为信号源经过PCM电端机(16)、光发送机(15)将信号通过光纤传输到光纤接收模块(9)中，地面光纤监控模块(10)对井下轮式牵引器(12)的数据进行监控。
Claims (7)
1.一种井下轮式牵引器气驱系统，由地面气体压缩机(1)、气体增压泵(2)、气体调节模块(3)、气体回收站(6)、光纤装置(8)、光纤接收模块(9)、地面光纤监控模块(10)、井下阀组控制模块(11)、井下轮式牵引器(12)组成，其特征在于：所述地面气体压缩机(1)与气体增压泵(2)相连、气体增压泵(2)与气体调节模块(3)相连，气体调节模块(3)通过输送管道A(4)将气体输送至井下轮式牵引器(12)；井下轮式牵引器气驱系统采用光纤传输测控信号，光纤装置(8)通过光纤(7)伸入井下轮式牵引器(12)，光纤装置(8)与光纤接收模块(9)相连，地面光纤监控模块(10)与光纤接收模块(9)、气体调节模块(3)信号相连；井下轮式牵引器(12)安装有光纤短节(14)、井下监控模块(17)、井下控制短节(21)、牵引模块(25)。
2.根据权利要求1所述的一种井下轮式牵引器气驱系统，其特征在于：所述地面气体压缩机(1)提供高压气源，通过气体增压泵(2)对气体进行增压，气体调节模块(3)可调整输出气体的压力、流量参数。
3.根据权利要求1所述的一种井下轮式牵引器气驱系统，其特征在于：所述光纤短节(14)中安装了光发送机(15)、PCM电端机(16)，井下监控模块(17)中安装了井下压力传感器(18)、井下速度传感器(19)、井下位移传感器(20)，三个传感器作为信号源经过PCM电端机(16)、光发送机(15)将信号通过光纤传输到光纤接收模块(9)中，地面光纤监控模块(10)对井下轮式牵引器(12)的压力、速度、位移进行监控。
4.根据权利要求1所述的一种井下轮式牵引器气驱系统，其特征在于：所述井下控制短节(21)由储液箱(22)、控制模块(23)、排气口(24)组成，排气口(24)与气体回收站(6)通过输送管道B(5)相连回收气体；牵引模块(25)由液压双向马达(26)、传动机构(27)、驱动臂(28)、驱动轮(29)、支撑臂(30)、支撑调节机构(31)、液压缸(32)组成。
5.根据权利要求4所述的一种井下轮式牵引器气驱系统，其特征在于：所述控制模块(23)由气动液体增压泵(35)、溢流阀(36)、三位四通电磁换向阀(37)、二位三通电磁换向阀(38)、可调单向节流阀(39)组成，可调单向节流阀(39)数量为2个；可调单向节流阀B(39b)串联二位三通电磁换向阀(38)，可调单向节流阀B(39b)、二位三通电磁换向阀(38)并联可调单向节流阀A(39a)，上述三阀、溢流阀(36)、三位四通电磁换向阀(37)并联。
6.根据权利要求5所述的一种井下轮式牵引器气驱系统，其特征在于：气体通过气动液体增压泵(35)的进气口进入气动液体增压泵(35)，从而带动储液箱(22)中液压油进入气动液体增压泵(35)中。
7.根据权利要求5所述的一种井下轮式牵引器气驱系统，其特征在于：所述井下阀组控制模块(11)与控制模块(23)信号连接，并可控制其中的阀组的工作状态；二位三通电磁换向阀(38)与液压缸(32)之间形成差动回路；可调单向节流阀(39)安装在液压缸(32)的进出口，起排气节流作用，同时可以调节液压缸(32)伸缩的速度，达到更好的调节作用。
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