RU2179635C1

RU2179635C1 - Gear run in and pull out down-hole logging instruments

Info

Publication number: RU2179635C1
Application number: RU2001102218/03A
Authority: RU
Inventors: З.М. Атнабаев; К.А. Баграмов; чук И.А. Дь; И.А. Дьячук; Д.Н. Репин; Н.Н. Репин; М.М. Хасанов; Е.С. Шаньгин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "ЮганскНИПИнефть"
Priority date: 2001-01-24
Filing date: 2001-01-24
Publication date: 2002-02-20

Abstract

FIELD: geophysics. SUBSTANCE: invention can find use in drives of high-load logging winches. Gear includes drum of winch with logging cable wound on it, adjustable drive of drum with hydraulic pump linked to driving engine, device controlling rotation speed of winch. Drive of drum comes in the form of reduction gear with stepless adjustment of gear ratio linked via differential mechanism and two chain transmissions to both sides of drum of winch. Reduction gear with adjustable gear ratio is manufactured in the form of planetary mechanism carrying input and output central wheels interconnected by pinions. Pinion carrier is fitted with toothed ring engaging gear reversible hydraulic pump whose inlet ducts are linked to oil-filled case of drum and whose outlet ducts are also linked to same case through controlling device made in the form of adjustable throttle. EFFECT: expanded operation range, provision for stepless adjustment of rate of run in and pull out of down-hole logging instruments under high-load conditions with simultaneous simplification of gear and increased functional reliability of it. 1 dwg

Description

Изобретение относится к промысловой геофизике и может быть использовано в приводе высоконагруженных каротажных лебедок. The invention relates to field geophysics and can be used in the drive of highly loaded logging winches.

Известно устройство для спуска и подъема скважинных приборов, содержащее спускоподъемный механизм с приводом, геофизическим кабелем и тормозом, спускоподъемный механизм выполнен в виде гидронасоса, соединенного с гидромотором [1]. A device for lowering and lifting downhole tools, comprising a hoisting mechanism with a drive, a geophysical cable and a brake, a hoisting mechanism is made in the form of a hydraulic pump connected to a hydraulic motor [1].

Недостатком известного устройства является его конструктивная сложность, обусловленная наличием гидронасоса переменной производительности и гидромотора, а также недостаточная надежность. A disadvantage of the known device is its structural complexity, due to the presence of a variable displacement hydraulic pump and a hydraulic motor, as well as insufficient reliability.

Наиболее близким к заявляемому по конструктивным признакам и достигаемому результату является каротажный подъемник, содержащий гидронасос переменной производительности, связанный с регулируемым приводным двигателем и гидромотором, соединенным с барабаном лебедки, усилитель мощности, связанный с шаговым двигателем и системой управления производительностью гидронасоса [2] . The closest to the claimed by design features and the achieved result is a logging hoist containing a variable displacement hydraulic pump connected to an adjustable drive motor and a hydraulic motor connected to the winch drum, a power amplifier connected to a stepper motor and a hydraulic pump performance control system [2].

Недостатком данного устройства, принятого в качестве прототипа является его сложность конструкции и недостаточная надежность, а также недостаточно широкий и ступенчатый диапазон регулирования скорости движения кабеля при работе в высоконагруженном режиме. The disadvantage of this device, adopted as a prototype, is its design complexity and lack of reliability, as well as an insufficiently wide and stepwise range of control of cable speed when operating in high load mode.

Решаемая задача - расширение диапазона и бесступенчатое регулирование скорости спуска и подъема скважинных приборов в высоконагруженном режиме при одновременном упрощении устройства и повышение его надежности. The task to be solved is the expansion of the range and stepless regulation of the speed of descent and ascent of downhole tools in a high-load mode while simplifying the device and increasing its reliability.

Поставленная задача решается тем, что устройство для спуска и подъема скважинных приборов содержит барабан лебедки с намотанным на него каротажным кабелем, гидронасос, соединенный с приводным двигателем, регулируемый привод барабана и узел управления скоростью вращения барабана лебедки, при этом гидронасос выполнен шестеренчатым реверсивным, узел управления скоростью вращения барабана лебедки выполнен в виде регулируемого дросселя, а регулируемый привод барабана выполнен в виде размещенного в заполненном маслом корпусе редуктора с бесступенчатым регулированием передаточного числа, выходной вал которого соединен через дифференциальный механизм и две цепные передачи с обеими сторонами барабана лебедки, редуктор с регулированием передаточного числа выполнен в виде планетарного механизма, содержащего входное и выходное центральные колеса, соединенные между собой сателлитами, водило которых снабжено зубчатым венцом, зацепленным шестерней, закрепленной на валу шестеренчатого реверсивного гидронасоса, при этом входные каналы шестеренчатого реверсивного гидронасоса соединены через клапаны с маслонаполненным корпусом привода барабана, с которым через клапаны и регулируемый дроссель соединены выходные каналы шестеренчатого реверсивного гидронасоса. The problem is solved in that the device for lowering and lifting downhole tools includes a winch drum with a logging cable wound on it, a hydraulic pump connected to a drive motor, an adjustable drum drive and a control unit for the speed of rotation of the winch drum, while the hydraulic pump is made of a gear reversible control unit the winch drum rotational speed is made in the form of an adjustable throttle, and the adjustable drum drive is made in the form of a reducer housed in an oil-filled gearbox with stepless gear ratio control, the output shaft of which is connected through a differential mechanism and two chain gears on both sides of the winch drum, the gearbox with gear ratio control is made in the form of a planetary gear containing input and output central wheels interconnected by satellites, the carrier of which is equipped with a ring gear engaged by a gear fixed to the shaft of the gear reversible hydraulic pump, while the input channels of the gear reversible hydraulic pump ca are connected via valves with oil-filled housing of the drum drive, which through valves and an adjustable choke connected in output channels a reversible gear pump.

На чертеже представлена схема устройства. The drawing shows a diagram of the device.

На оси барабана лебедки 1 закреплены две звездочки 2, соединенные цепными передачами с дифференциальным механизмом 3. Дифференциальный механизм 3 соединен с выходным валом 4 регулируемого привода, содержащего корпус 5, заполненный маслом. В корпусе 5 размещены входной вал 6, соединенный с приводным двигателем (не показан), и выходной вал 4. С входным валом 6 жестко связано входное центральное колесо 7, связанное сателлитами 8 с выходным центральным колесом 9. Водило сателлитов 10 снабжено зубчатым венцом 11, зацепленным с шестерней 12, закрепленной на валу шестеренчатого реверсивного гидронасоса 13. Входные каналы 14 шестеренчатого реверсивного гидронасоса 13 через клапаны 15 соединены с маслонаполненным корпусом 5 регулируемого привода барабана. Выходные каналы 16 шестеренчатого реверсивного гидронасоса 13 через клапаны 17 и регулируемый дроссель 18 также связаны с маслонаполненным корпусом 5 регулируемого привода барабана. Two sprockets 2 are fixed on the axis of the winch drum 1, connected by chain transmissions to the differential mechanism 3. The differential mechanism 3 is connected to the output shaft 4 of the adjustable drive, comprising a housing 5 filled with oil. In the housing 5 there is an input shaft 6 connected to a drive motor (not shown), and an output shaft 4. The input central wheel 7 is rigidly connected to the input shaft 6, connected by the satellites 8 to the output central wheel 9. The carrier of the satellites 10 is equipped with a ring gear 11, meshed with the gear 12 mounted on the shaft of the gear reversible hydraulic pump 13. The input channels 14 of the gear reversible hydraulic pump 13 through the valves 15 are connected to the oil-filled housing 5 of the adjustable drum drive. The output channels 16 of the gear reversible hydraulic pump 13 through the valves 17 and the adjustable throttle 18 are also connected to the oil-filled housing 5 of the adjustable drum drive.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

В начальный момент времени регулируемый дроссель 18 полностью открыт, входной вал 6 вращается, передавая вращение через входное центральное колесо 7 и сателлиты 8 на водило сателлитов 10 и через зубчатый венец 11 и шестерню 12 - на вал шестеренчатого реверсивного гидронасоса 13. Шестеренчатый реверсивный гидронасос 13 вращается, перекачивая масло через открытый регулируемый дроссель 18 без сопротивления. Тогда входное центральное колесо 9, а вместе с ней и дифференциальный механизм 3 и барабан лебедки 1 остаются неподвижными. Для того чтобы привести во вращение барабан лебедки 1, необходимо начать плавно закрывать регулируемый дроссель 18. Тогда на валу шестеренчатого реверсивного гидронасоса 13, а вместе с ним и на водиле сателлитов 10 появляется тормозной момент, пропорциональный степени закрытия регулируемого дросселя 18. Это приводит к замедлению скорости вращения водила сателлитов 10, тогда выходное центральное колесо 9 начинает вращаться со скоростью, равной разности скоростей входного вала 6 с входным центральным колесом 7 и водила сателлитов 10. Когда регулируемый дроссель 18 полностью закрыт, водило сателлитов 10 останавливается, передаточное число привода становится равным передаточному числу планетарного механизма, состоящего из входного центрального колеса 7, сателлитов 8 и выходного центрального колеса 9. Таким образом, путем дросселирования потока жидкости на выходе шестеренчатого реверсивного гидронасоса можно плавно (бесступенчато) изменять скорость вращения барабана от нуля до максимального значения. В этом случае шестеренчатый реверсивный гидронасос применяется по новому назначению - в качестве тормозного устройства. At the initial time, the adjustable throttle 18 is fully open, the input shaft 6 rotates, transmitting rotation through the input central wheel 7 and satellites 8 to the carrier of the satellites 10 and through the gear ring 11 and gear 12 to the shaft of the gear reversible hydraulic pump 13. The gear reversible hydraulic pump 13 rotates pumping oil through an open adjustable throttle 18 without resistance. Then the input Central wheel 9, and with it the differential mechanism 3 and the winch drum 1 remain stationary. In order to turn the winch drum 1 into rotation, it is necessary to smoothly close the adjustable throttle 18. Then, the braking torque appears on the shaft of the gear reversible hydraulic pump 13, and with it on the satellite carrier 10, which is proportional to the degree of closure of the adjustable throttle 18. This slows down the rotation speed of the satellite carrier 10, then the output central wheel 9 starts to rotate at a speed equal to the difference of the speeds of the input shaft 6 with the input central wheel 7 and the satellite 10. When the regulation throttle throttle 18 is completely closed, the carrier of the satellites 10 stops, the gear ratio of the drive becomes equal to the gear ratio of the planetary gear consisting of the input central wheel 7, satellites 8 and the output central wheel 9. Thus, by throttling the fluid flow at the output of the gear reversible hydraulic pump (steplessly) change the speed of rotation of the drum from zero to the maximum value. In this case, the gear reversible hydraulic pump is used for a new purpose - as a brake device.

Для реверсирования вращения барабана лебедки 1 достаточно изменить направление вращения входного вала 6. Тогда шестеренчатый реверсивный гидронасос 13 начинает вращаться в обратном направлении, направление движения масла поменяется на противоположное. Клапаны 15 и 17 направляют поток жидкости к регулируемому дросселю 18, остальные процессы также меняют направление на противоположное и барабан лебедки 1 вращается в обратную сторону. To reverse the rotation of the winch drum 1, it is enough to change the direction of rotation of the input shaft 6. Then the gear reversible hydraulic pump 13 starts to rotate in the opposite direction, the direction of oil movement will be reversed. Valves 15 and 17 direct the fluid flow to the adjustable throttle 18, other processes also change direction and the winch drum 1 rotates in the opposite direction.

Необходимость передачи вращения на обе стороны барабана лебедки 1 с помощью цепных передач и дифференциального механизма 3 обусловлена тем, что при большой нагрузке на барабане становится значительной величина усилия осевого скручивания, что может привести к его разрушению. The need to transfer rotation to both sides of the winch drum 1 using chain gears and a differential mechanism 3 is due to the fact that with a large load on the drum, the axial torsion force becomes significant, which can lead to its destruction.

По сравнению с известными устройствами аналогичного назначения предлагаемое техническое решение обладает следующими преимуществами:
- простотой конструкции и повышенной надежностью;
- повышенной нагрузочной способностью;
- плавностью бесступенчатого регулирования скорости вращения барабана лебедки при расширении диапазона регулирования скорости спуска и подъема скважинных приборов;
- небольшими габаритами и массой устройства;
- универсальностью, позволяющей использовать ее для различных типов подъемников.Compared with known devices of a similar purpose, the proposed technical solution has the following advantages:
- simplicity of design and increased reliability;
- increased load capacity;
- the smoothness of stepless control of the winch drum rotation speed while expanding the range of regulation of the speed of descent and ascent of downhole tools;
- small dimensions and weight of the device;
- versatility, allowing it to be used for various types of lifts.

Источники информации
1. Авторское свидетельство SU 1800013, Е 21 В 47/00, БИ 9, 1993.Sources of information
1. Copyright certificate SU 1800013, E 21 B 47/00, BI 9, 1993.

2. Авторское свидетельство SU 1654557, Е 21 В 47/00, БИ 21, 1991. 2. Copyright certificate SU 1654557, Е 21 В 47/00, BI 21, 1991.

Claims

A device for lowering and lifting downhole tools, comprising a winch drum with a logging cable wound around it, a hydraulic pump connected to a drive motor, an adjustable drum drive and a winch drum rotation speed control unit, characterized in that the hydraulic pump is gear-reversed, the drum rotation speed control unit the winch is made in the form of an adjustable throttle, and the adjustable drum drive is in the form of a gearbox housed in an oil-filled gearbox with stepless regulation gear ratio, the output shaft of which is connected through a differential mechanism and two chain transmissions to both sides of the winch drum, the gearbox with gear ratio adjustment is made in the form of a planetary gear containing input and output central wheels connected by satellites, the carrier of which is equipped with a gear ring, engaged with a gear fixed to the shaft of the gear reversible hydraulic pump, while the input channels of the gear reversible hydraulic pump are connected through valves with an oil-filled drum drive housing, to which output channels of a gear reversible hydraulic pump are connected through valves and an adjustable throttle.