CN207598211U - 一种伸缩式井下牵引器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种伸缩式井下牵引器，属石油天然气井下牵引工具技术领域。它由上接头、外壳、涡轮轴、斜盘液压泵、配流器、伸缩油缸和伸缩头构成，外壳内通过对称设置的涡轮轴承安装有涡轮轴；涡轮轴下方的外壳内通过液压泵轴承安装有斜盘液压泵，斜盘液压泵下方的外壳内装有配流器，配流器与斜盘液压泵连通；配流器下方的外壳内依次安装有后卡爪油缸和伸缩油缸，后卡爪油缸和伸缩油缸分别与配流器连通。该牵引器通过配流器控制前、后卡爪油缸及伸缩油缸的伸缩运动。从而实现牵引器向前运动。有效解决了现有牵引器井下摩阻大，下入和取出困难、钻压难于施加的问题；特别适用于修井和完井等作业中牵引连续油管使用。

Description

一种伸缩式井下牵引器

技术领域

本实用新型涉及一种伸缩式井下牵引器，属石油天然气井下牵引工具技术领域。

背景技术

井下牵引器即井下爬行器，也叫井下爬行机构、井下拖拉机、井下牵引机器人、井下水力加压器、井下钻头推进器等，是一种能在井底提供牵引力的井下工具。井下牵引器按其运动原理可分为滚轮爬行式、履带爬行式（链轨式）和抓靠臂伸缩滑动式（步进式）3 种，其中轮式出现最早，伸缩式次之，履带式最晚。牵引爬行器按其能量来源可分为CT 式、电缆式和混合式3 种。对国内而言，国外都采取了严格的技术保密措施，致使国内对井下牵引器的研究还处于刚起步的阶段。目前国内现有牵引器由于设计原因，大多存有结构可靠性差，井下摩阻较大，下入和取出困难、钻压难于施加等缺陷，因此，有必要研发一种结构简单，可有效解决井下摩阻较大，下入和取出困难、钻压难于施加等技术难题的纯液压井下工具牵引器。

发明内容

本实用新型的目的在于：提供一种结构简单，可有效解决现有牵引器井下摩阻大，下入和取出困难、钻压难于施加问题的连续油管牵引器。

本实用新型的技术方案是：

一种伸缩式井下牵引器，它由上接头、外壳、涡轮轴、斜盘液压泵、配流器、伸缩油缸和伸缩头构成，其特征在于：外壳顶部螺纹安装有上接头，上接头下方的外壳内通过对称设置的涡轮轴承安装有涡轮轴；涡轮轴承之间的涡轮轴上设置有涡轮组件，涡轮轴下方的外壳内通过液压泵轴承安装有斜盘液压泵，斜盘液压泵下方的外壳内装有配流器，配流器与斜盘液压泵连通；斜盘液压泵与涡轮轴连接；配流器下方的外壳内依次安装有后卡爪油缸和伸缩油缸，后卡爪油缸和伸缩油缸分别与配流器连通；与后卡爪油缸对应的外壳上安装有后卡爪，后卡爪的一端延伸至外壳外端，后卡爪的另一端与后卡爪油缸滑动连接；外壳下方设置有伸缩头，伸缩头与伸缩油缸的活塞杆连接。

所述的斜盘液压泵由主轴、液压泵斜盘、液压泵配流盘、液压泵缸体、液压泵柱塞、柱塞弹簧、液压泵油箱、出油管、回油管、油箱活塞和油箱弹簧构成，液压泵缸体下方通过液压泵配流盘安装有液压泵油箱，液压泵缸体上通过柱塞弹簧对称状活动安装有液压泵柱塞，液压泵柱塞通过液压泵配流盘与液压泵油箱连通；液压泵柱塞上方通过主轴安装有液压泵斜盘，液压泵斜盘与液压泵柱塞滑动接触连接，主轴与涡轮轴固定连接；液压泵油箱内通过油箱弹簧安装有油箱活塞，油箱活塞的中心部位设置有出油管，出油管的一端与液压泵配流盘连通，出油管的另一端与配流器连通，配流器通过回油管与液压泵油箱连通。

所述的后卡爪油缸的活塞杆端头安装有后锥形推块，后锥形推块上设置有卡槽，与后锥形推块对应的后卡爪端头设置有卡头，后锥形推块和后卡爪之间通过卡槽与卡头的配合滑动连接，后卡爪油缸通过后卡爪缸有杆腔油管和后卡爪缸无杆腔油管与配流器连通。

所述的伸缩油缸通过伸缩缸有杆腔油管和伸缩缸无杆腔油管与配流器连通。

所述的伸缩头由壳体、前卡爪油缸、前锥形推块和前卡爪构成，壳体内固装有前卡爪油缸，前卡爪油缸的活塞杆端头安装有前锥形推块，前锥形推块上设置有卡槽，与前锥形推块对应的壳体上设置有前卡爪，前卡爪的一端延伸至壳体外端，前卡爪的另一端端头设置有与卡槽对应的卡头，前锥形推块和前卡爪之间通过卡槽与卡头的配合滑动连接。

所述的伸缩油缸的伸缩缸活塞杆内安装有伸缩油管A和伸缩油管B，伸缩油管A的一端通过前卡爪有杆腔油管与配流器连通，伸缩油管A的另一端与前卡爪油缸的上腔体连通，伸缩油管B的一端通过前卡爪无杆腔油管与配流器连通，伸缩油管B的另一端与前卡爪油缸的下腔体连通。

本实用新型的有益效果在于：

该伸缩式井下牵引器工作过程中，通过涡轮州的转动和斜盘液压泵组合将钻井液的能量转化为设备内部液压系统的能量，并通过配流器控制前、后卡爪油缸及伸缩油缸的伸缩运动。从而实现牵引器向前运动。并具有功率大、牵引力强和稳定性好的特点，有效解决了现有牵引器井下摩阻大，下入和取出困难、钻压难于施加的问题；特别适用于修井和完井等作业中牵引连续油管使用。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为图1中的A处放大结构示意图；

图3为图1中的B处放大结构示意图。

图中：1、上接头，2、外壳，3、涡轮轴，4、配流器，5、涡轮轴承，6、涡轮组件，7、液压泵轴承，8、主轴，9、液压泵斜盘，10、液压泵配流盘，11、液压泵缸体，12、液压泵柱塞，13、柱塞弹簧，14、液压泵油箱，15、出油管，16、回油管，17、油箱活塞，18、油箱弹簧，19、后卡爪油缸，20、伸缩油缸，21、后锥形推块，22、后卡爪， 23、后卡爪缸有杆腔油管，24、后卡爪缸无杆腔油管，25、伸缩缸有杆腔油管，26、伸缩缸无杆腔油管，27、壳体，28、前卡爪油缸，29、前锥形推块，30、前卡爪，31、伸缩油管A，32、伸缩油管B，33、前卡爪有杆腔油管，34、前卡爪无杆腔油管，35、出水孔。

具体实施方式

该伸缩式井下牵引器由上接头1、外壳2、涡轮轴3、斜盘液压泵、配流器4、伸缩油缸20和伸缩头构成，外壳2顶部螺纹安装有上接头1，上接头1下方的外壳2内通过对称设置的涡轮轴承5安装有涡轮轴3；涡轮轴承5之间的涡轮轴3上设置有涡轮组件6（包括转子和定子），涡轮轴3下方的外壳2内通过液压泵轴承7安装有斜盘液压泵。斜盘液压泵由主轴8、液压泵斜盘9、液压泵配流盘10、液压泵缸体11、液压泵柱塞12、柱塞弹簧13、液压泵油箱14、出油管15、回油管16、油箱活塞17和油箱弹簧18构成，液压泵缸体11下方通过液压泵配流盘10安装有液压泵油箱14，液压泵缸体11上通过柱塞弹簧13对称状活动安装有液压泵柱塞12，液压泵柱塞12通过液压泵配流盘10与液压泵油箱14连通。

液压泵柱塞12上方通过主轴8安装有液压泵斜盘9，液压泵斜盘9与液压泵柱塞12滑动接触连接，主轴8与涡轮轴3固定连接；液压泵油箱14内通过油箱弹簧18安装有油箱活塞17，油箱活塞17的中心部位设置有出油管15，出油管15的一端与液压泵配流盘10连通。

斜盘液压泵下方的外壳2内装有配流器4（市售），出油管15的另一端与配流器4连通，配流器4通过回油管16与液压泵油箱14连通。配流器4下方的外壳2内依次安装有后卡爪油缸19和伸缩油缸20。后卡爪油缸19的活塞杆端头安装有后锥形推块21，后锥形推块21上设置有卡槽，与后卡爪油缸19对应的外壳2上安装有后卡爪22，后卡爪22的一端延伸至外壳2外端，后卡爪22的另一端与后锥形推块21对应的后卡爪22端头设置有卡头，后锥形推块21和后卡爪22之间通过卡槽与卡头的配合滑动连接，后卡爪油缸19通过后卡爪缸有杆腔油管23和后卡爪缸无杆腔油管24与配流器4连通。

伸缩油缸20通过伸缩缸有杆腔油管25和伸缩缸无杆腔油管26与配流器4连通。

外壳2下方设置有伸缩头，伸缩头由壳体27、前卡爪油缸28、前锥形推块29和前卡爪30构成，壳体27内固装有前卡爪油缸28，前卡爪油缸28的活塞杆端头安装有前锥形推块29，前锥形推块29上设置有卡槽，与前锥形推块29对应的壳体27上设置有前卡爪30，前卡爪30的一端延伸至壳体27外端，前卡爪30的另一端端头设置有与卡槽对应的卡头，前锥形推块29和前卡爪30之间通过卡槽与卡头的配合滑动连接。伸缩头通过壳体27与伸缩油缸20的伸缩缸活塞杆连接。

该伸缩式井下牵引器的伸缩油缸20的活塞杆内安装有伸缩油管A31和伸缩油管B32，伸缩油管A31的一端通过前卡爪有杆腔油管33与配流器4连通，伸缩油管A31的另一端与前卡爪油缸28的上腔体连通，伸缩油管B32的一端通过前卡爪无杆腔油管34与配流器4连通，伸缩油管B32的另一端与前卡爪油缸28的下腔体连通。伸缩头通过壳体27与伸缩油缸20的活塞杆固定连接。伸缩油缸20的活塞杆内安装有伸缩油管A31和伸缩油管B32的目的，是保证伸缩油缸20通过活塞杆带动伸缩头伸缩过程中，前卡爪油缸28始终能保持与配流器4的油路连通，进而保证前卡爪油缸28的正常工作。

该伸缩式井下牵引器工作时，钻井液由上接头1进入，通过涡轮组件6驱动涡轮轴3旋转后，由出水孔35流出。涡轮轴3带动液压泵斜盘9转动，液压泵斜盘9转动时挤压液压泵柱塞12，从而为整个系统提供高压的液压油。这一过程中，液压泵油箱14内的油箱活塞17在油箱弹簧1的推挤作用下向上抬升，可补偿由于液压油箱内液压油体积变化造成的空腔，以利于液压泵柱塞12吸油。泵出的液压油进入配流器4内，配流器4根据各个油缸的压力来自动开启相应的阀门，从而控制各个油缸的动作。具体为：

配流器4通过前卡爪有杆腔油管33、伸缩油管A31向前卡爪油缸28的上油腔打压，前卡爪油缸28的活塞杆带动前锥形推块29下行，从而将前卡爪30挤出并卡住井壁；此时，配流器4通过伸缩缸有杆腔油管25向伸缩油缸20的下油腔打压，推动伸缩油缸20的活塞杆回缩，这一过程中，由于前卡爪油缸28的前卡爪30卡在井壁上，伸缩油缸20的活塞杆回缩过程中带动外壳2整体前行，伸缩油缸20的活塞杆回缩到位后；配流器4通过后卡爪缸有杆腔油管23向后卡爪油缸19的上油腔打压，迫使后卡爪油缸19的活塞杆带动后锥形推块21下行，从而将后卡爪22挤出并卡住井壁。

上述动作完成后，配流器4通过前卡爪无杆腔油管34、伸缩油管B32向前卡爪油缸28的下油腔打压，前卡爪油缸28的活塞杆带动前锥形推块29上行，这一过程中，由于前锥形推块29和前卡爪30之间通过卡槽与卡头的配合滑动连接。前锥形推块29上行过程中带动前卡爪30回缩，由此解除前卡爪30与井壁的卡住状态，前卡爪30回缩到位后，配流器4通过伸缩缸无杆腔油管26向伸缩油缸20的上油腔打压，推动伸缩油缸20的活塞杆下行，由此带动伸缩头前行，伸缩油缸20的活塞杆下行到位后，配流器4通过前卡爪有杆腔油管33、伸缩油管A31向前卡爪油缸28的上油腔打压，前卡爪油缸28的活塞杆带动前锥形推块29下行，从而将前卡爪30挤出并再次卡住井壁；然后，配流器4通过后卡爪缸无杆腔油管24向后卡爪油缸19的下油腔打压，迫使后卡爪油缸19的活塞杆带动后锥形推块21上行，后锥形推块21上行过程中带动后卡爪22回缩，由此解除后卡爪22与井壁的卡住状态。

后卡爪22回缩到位后，配流器4通过伸缩缸有杆腔油管25向伸缩油缸20的下油腔打压，再次推动伸缩油缸20的活塞杆回缩，这一过程中，由于前卡爪油缸28的前卡爪30卡在井壁上，伸缩油缸20的活塞杆回缩过程中带动外壳2再次整体前行，如此循环，通过前卡爪30和后卡爪22的交替伸缩，实现该牵引器在井眼中的蠕动前行。

该伸缩式井下牵引器结构简单，实用性好，具有功率大、牵引力强和稳定性好的特点，有效解决了现有牵引器井下摩阻大，下入和取出困难、钻压难于施加的问题；特别适用于修井和完井等作业中牵引连续油管使用。

Claims (6)

1.一种伸缩式井下牵引器，它由上接头（1）、外壳（2）、涡轮轴（3）、斜盘液压泵、配流器（4）、伸缩油缸（20）和伸缩头构成，其特征在于：外壳（2）顶部螺纹安装有上接头（1），上接头（1）下方的外壳（2）内通过对称设置的涡轮轴承（5）安装有涡轮轴（3）；涡轮轴承（5）之间的涡轮轴（3）上设置有涡轮组件（6），涡轮轴（3）下方的外壳（2）内通过液压泵轴承（7）安装有斜盘液压泵，斜盘液压泵下方的外壳（2）内装有配流器（4），配流器（4）与斜盘液压泵连通；斜盘液压泵与涡轮轴（3）连接；配流器（4）下方的外壳（2）内依次安装有后卡爪油缸（19）和伸缩油缸（20），后卡爪油缸（19）和伸缩油缸（20）分别与配流器（4）连通；与后卡爪油缸（19）对应的外壳（2）上安装有后卡爪（22），后卡爪（22）的一端延伸至外壳（2）外端，后卡爪（22）的另一端与后卡爪油缸（19）滑动连接；外壳（2）下方设置有伸缩头，伸缩头与伸缩油缸（20）的活塞杆连接。

2.根据权利要求1所述的一种伸缩式井下牵引器，其特征在于：所述的斜盘液压泵由主轴（8）、液压泵斜盘（9）、液压泵配流盘（10）、液压泵缸体（11）、液压泵柱塞（12）、柱塞弹簧（13）、液压泵油箱（14）、出油管（15）、回油管（16）、油箱活塞（17）和油箱弹簧（18）构成，液压泵缸体（11）下方通过液压泵配流盘（10）安装有液压泵油箱（14），液压泵缸体（11）上通过柱塞弹簧（13）对称状活动安装有液压泵柱塞（12），液压泵柱塞（12）通过液压泵配流盘（10）与液压泵油箱（14）连通；液压泵柱塞（12）上方通过主轴（8）安装有液压泵斜盘（9），液压泵斜盘（9）与液压泵柱塞（12）滑动接触连接，主轴（8）与涡轮轴（3）固定连接；液压泵油箱（14）内通过油箱弹簧（18）安装有油箱活塞（17），油箱活塞（17）的中心部位设置有出油管（15），出油管（15）的一端与液压泵配流盘（10）连通，出油管（15）的另一端与配流器（4）连通，配流器（4）通过回油管（16）与液压泵油箱（14）连通。

3.根据权利要求1所述的一种伸缩式井下牵引器，其特征在于：所述的后卡爪油缸（19）的活塞杆端头安装有后锥形推块（21），后锥形推块（21）上设置有卡槽，与后锥形推块（21）对应的后卡爪（22）端头设置有卡头，后锥形推块（21）和后卡爪（22）之间通过卡槽与卡头的配合滑动连接，后卡爪油缸（19）通过后卡爪缸有杆腔油管（23）和后卡爪缸无杆腔油管（24）与配流器（4）连通。

4.根据权利要求1所述的一种伸缩式井下牵引器，其特征在于：所述的伸缩油缸（20）通过伸缩缸有杆腔油管（25）和伸缩缸无杆腔油管（26）与配流器（4）连通。

5.根据权利要求1所述的一种伸缩式井下牵引器，其特征在于：所述的伸缩头由壳体（27）、前卡爪油缸（28）、前锥形推块（29）和前卡爪（30）构成，壳体（27）内固装有前卡爪油缸（28），前卡爪油缸（28）的活塞杆端头安装有前锥形推块（29），前锥形推块（29）上设置有卡槽，与前锥形推块（29）对应的壳体（27）上设置有前卡爪（30），前卡爪（30）的一端延伸至壳体（27）外端，前卡爪（30）的另一端端头设置有与卡槽对应的卡头，前锥形推块（29）和前卡爪（30）之间通过卡槽与卡头的配合滑动连接，伸缩头通过壳体（27）与伸缩油缸（20）的伸缩缸活塞杆连接。

6.根据权利要求5所述的一种伸缩式井下牵引器，其特征在于：所述的伸缩油缸（20）的伸缩缸活塞杆内安装有伸缩油管A（31）和伸缩油管B（32），伸缩油管A（31）的一端通过前卡爪有杆腔油管（33）与配流器（4）连通，伸缩油管A（31）的另一端与前卡爪油缸（28）的上腔体连通，伸缩油管B（32）的一端通过前卡爪无杆腔油管（34）与配流器（4）连通，伸缩油管B（32）的另一端与前卡爪油缸（28）的下腔体连通。