CN1605709A - 定向或水平井的井下牵引装置 - Google Patents

Abstract

本发明的井下牵引装置，自上而下主要由磁定位器、传感器短节、电源及控制部分、上下两套完全相同且在径向互成90°排列的牵引传动机构相互连接而组成。所述井下牵引装置可替代国内现有技术，且可使用单芯或多芯测井电缆，用于在水平井段及较大斜度的套管井中牵引生产测井仪器或其它井下工具完成测井或其它井下作业。

Description

定向或水平井的井下牵引装置

技术领域

本发明是在石油勘探生产测井领域用于携带下井仪器或工具进入大斜度定向井或水平井的牵引装置。

背景技术

随着石油勘探开发的技术进步每年有大量的定向井或水平井交付生产使用。目前在竖井中测井，仪器或工具及连接电缆依靠其自身的重力下滑，国内在大斜度定向井或水平井中现时的方法是采用油管或钻杆携带仪器或工具下井，此种方法费时、费力、实施技术复杂且耗资较大。国外SMARTRACT公司的同类产品(U.S.Patent 5794703)只提供服务不对中国境内销售。《测井技术》期刊2003年第4期中‘水平井生产测井技术应用’一文中较为全面的叙述了国内定向井中生产测井的现状及方法，同时简介了通过技术合作应用美国哈里伯顿公司(HALLIBURTON LOGGING SERVICES，INC.)的井下牵引器的情况。

发明内容

本发明的目的是替代国内现有技术，提供一种使用方便而且可过油管携带下井仪器或工具、使用电缆下井的井下牵引装置。

本发明的井下牵引装置，自上而下主要由置于分段的圆桶状壳体内的磁定位器1、传感器短节2、电源及控制部分3、上下两套完全相同且在径向互成90°排列的牵引传动机构(附图仅给出了一套的图)相互刚性连接而组成。其中磁定位器1用于套管接箍的深度定位；传感器短节2安装有加速度计和电缆张力传感器，用于了解牵引装置的工作状态；电源及控制部分3为牵引装置提供电源并将磁定位器1和传感器短节2内的两个传感器的信号经A/D转换、编码后实时通过单芯或多芯测井电缆传送到地面。

参看图1、图2、图3(a)、(b)、(c)、(d)、(e)，所述牵引传动机构的上部有驱动电机13且安装在动力外壳20内由螺纹压环21锁紧用来驱动定位在轴承23上的圆锥齿轮24；与圆锥齿轮24啮合并套在销29上的有两个结构参数完全相同的齿轮-链轮14和齿轮-链轮15，销29与外壳10采用过盈连接；下部有推靠电机12并安装在电机外壳35内且通过连轴节34与丝杠18连接；动力外壳20和电机外壳35分别采用螺钉22和螺钉33与外壳10固定连接。

驱动轮6和链轮19、滚动轮8、分别通过销钉30以及销钉27与推靠臂4、推靠臂9铰链、推靠臂4和推靠臂9由销钉7铰链在一起，推靠臂4的另一端分别由链轮16、轴套36与过盈连接在外壳10上的销29铰链，推靠臂9的另一端通过销钉27与弹簧杆25连接，弹簧杆25上开有一个长槽，允许销钉27在槽内滑动，用来推动安装于弹簧杆25上的弹簧组26，前述共同构成了一个推靠机构，在牵引传动机构中参看图1有两个这样的推靠机构分别依上下且在径向互成180°排列；两个推靠机构之间由销钉31、销钉27和内连杆28连接，销钉31同时还与螺母17连接；驱动轮6的材料采用工具钢其上开有均布的多个齿槽，其齿的每一条边形成一个负前角的刃，其角度范围为5°-15°并经淬火处理后与链轮19采用氩弧焊焊为一体；牵引装置下井工作时，首先给推靠电机12供电使上下推靠机构完全打开为止，弹簧组26在安装时给其一定的压缩量使其弹力的工作范围在500N-1700N之间，由于弹簧组26的作用使驱动轮6、滚动轮8压向井壁40；其次给驱动电机13供电，驱动圆锥齿轮24；与圆锥齿轮24啮合有两个结构参数完全相同的齿轮-链轮14和齿轮-链轮15并由其给出两个旋向相反的转动；其中齿轮-链轮14的转动传递给下推靠机构，其路径为链条11、链轮16、链条5、链轮19及驱动轮6，齿轮-链轮15的转动传递给上推靠机构，其路径为链条37、链轮16、链条5、链轮19及驱动轮6；由于上下驱动轮6的旋向不同，可使牵引装置以给定的方向移动。所述牵引装置的主要结构均材料采用高强度的无磁性不锈钢。

附图说明

图1是本发明的牵引装置结构示意图

图2是牵引传动机构的机械原理图

图3(a)、(b)、(c)、(d)、(e)是牵引传动机构的分段剖视图

图4是本发明的牵引装置的横向剖视图

图5是图1的B-B剖视图

图6是图1的C-C剖视图

具体实施方式

本发明的实施例为一种外径￠54mm的井下牵引装置可用于最小27/8英寸的油管至最大85/8英寸的套管井内工作。本发明自上而下主要由置于分段的圆桶状壳体内的磁定位器1、传感器短节2、电源及控制部分3、上下两套完全相同且在径向互成90°排列的牵引传动机构(附图1仅给出了一套的图)相互刚性连接而组成，参看图1所示的井下牵引装置通常位于所牵引的测井仪器的上端并与多个扶正器(实用新型的名称：‘一种过油管的双轮滚动扶正器’实用新型申请号：03262778.5，申请日：2003年9月17日)配套使用，扶正器分别安装在测井仪器的尾部和上部并与本发明的井下牵引装置的尾部连接，井下牵引装置的上部通过另一个扶正器与测井电缆马笼头连接。下井时首先给推靠电机12供电，通过连轴节34驱动丝杠18、螺母17并将推靠电机12给出的旋转运动转换成直线运动由螺母17、内连杆28带动上下推靠机构收回，收回的范围应使驱动轮6处于外壳10的外圆以内；波纹管32内灌注硅油其一端与电机外壳35密封连接，另一端套在螺母17上构成动密封用于平衡井下压力，保证螺母17正常工作；螺母17与波纹管32构成配合的表面其粗糙度应不低于Ra0.4。当牵引装置通过井下造斜段后，给推靠电机12反向供电时，上下推靠机构打开，在无限制的情况下其打开的程度应从驱动轮6外恻外圆测量到外壳10的中心线的距离为105mm-110mm；但在牵引装置下井的情况下推靠机构的打开程度受限于井径，当驱动轮6靠紧井壁40后，螺母17在推靠电机12、丝杠18的作用下继续运动直至达到推靠机构在无限制的情况下的最大张开位置，这期间螺母17的位移量全部用于压缩弹簧组26，有利于增大驱动轮6作用在井壁40上的正压力；前述驱动轮6的结构采用外径45mm、40个齿槽均布、齿槽夹角为26°，及齿刃的负前角为13°，齿槽深度可为4mm-5mm。弹簧组26由左右旋的两个的弹簧构成，用于消除弹簧在压缩变形时其本身产生的扭力矩。当牵引装置推靠完成后，给驱动电机13供电用以驱动上下布置的共四个驱动轮6转动，参看图4，最终依靠驱动轮6与井壁40间产生的摩擦力使牵引装置在井下移动，电源反向则反向移动。牵引装置的上下两个驱动电机13为同步电机其机械特性可为：转速60r/min、转矩30N·m，这时牵引装置可给出的牵引力为2000N-2500N、移动速度为9m/min。

Claims (2)

1.一种井下牵引装置，由自上而下且置于分段的圆桶状壳体内的磁定位器(1)、传感器短节(2)、电源及控制部分(3)、上下两套牵引传动机构相互刚性连接而组成；其特征是，传感器短节(2)内安装有加速度计和电缆张力传感器；上下布置的两套牵引传动机构完全相同且在径向互成90°排列；牵引传动机构的上部有驱动电机(13)安装在动力外壳(20)内、由螺纹压环(21)锁紧用来驱动定位在轴承(23)上的圆锥齿轮(24)、与圆锥齿轮(24)啮合并套在销(29)上的有两个结构参数完全相同的齿轮-链轮(14)和齿轮-链轮(15)、销(29)与外壳(10)连接，下部有安装在电机外壳(35)内的推靠电机(12)且通过连轴节(34)与丝杠(18)连接，动力外壳(20)和电机外壳(35)分别采用螺钉(22)和螺钉(33)与外壳(10)固定连接；牵引传动机构中的驱动轮(6)和链轮(19)、滚动轮(8)、分别通过销钉(30)以及销钉(27)与推靠臂(4)、推靠臂(9)铰链，推靠臂(4)和推靠臂(9)由销钉(7)铰链在一起，推靠臂(4)的另一端分别由链轮(16)、轴套(36)与连接在外壳(10)上的销(29)铰链，推靠臂(9)的另一端通过销钉(27)与弹簧杆(25)连接，弹簧杆(25)上开有一个长槽，允许销钉(27)在槽内滑动，前述共同构成了一个推靠机构，在牵引传动机构中有两个这样的推靠机构分别依上下且在径向互成180°排列；两个推靠机构之间由销钉(31)、销钉(27)和内连杆(28)连接，销钉(31)同时还与位于其下部的螺母(17)连接；当驱动电机(13)驱动圆锥齿轮(24)时，与圆锥齿轮(24)啮合有两个齿轮-链轮(14)和齿轮-链轮(15)并由其给出两个旋向相反的转动，其中齿轮-链轮(14)的转动传递给下推靠机构，其路径为链条(11)、链轮(16)、链条(5)、链轮(19)及驱动轮(6)，齿轮-链轮(15)的转动传递给上推靠机构，其路径为链条(37)、链轮(16)、链条(5)、链轮(19)及驱动轮(6)。

2.根据权利要求1所述的驱动轮(6)，其特征是，所用材料采用工具钢，其园周上开有均布的多个齿槽，其齿的每一条边形成一个负前角的刃，其角度范围可在5°-15°之间，并经淬火处理后与链轮(19)采用氩弧焊焊为一体。

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