RU2287058C2 - Leverage to provide extension of different appliances through well having smooth and uneven surfaces (variants) - Google Patents
Leverage to provide extension of different appliances through well having smooth and uneven surfaces (variants) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2287058C2 RU2287058C2 RU2003109331/03A RU2003109331A RU2287058C2 RU 2287058 C2 RU2287058 C2 RU 2287058C2 RU 2003109331/03 A RU2003109331/03 A RU 2003109331/03A RU 2003109331 A RU2003109331 A RU 2003109331A RU 2287058 C2 RU2287058 C2 RU 2287058C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- lever
- central
- levers
- centering
- adjacent surface
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Transmission Devices (AREA)
Abstract
Description
Настоящее изобретение, в общем, относится к механизмам для протягивания для использования в скважинах. Конкретнее, настоящее изобретение относится к механизмам, которые способствуют протягиванию в скважинах, имеющих ровные и неровные поверхности, посредством прилаживания или приспособления своей конфигурации в зависимости от очертания внутренней поверхности ствола скважины, обсадных труб или трубы, через которые он движется. Еще конкретнее, настоящее изобретение наиболее применимо в области скважинных протягивающих устройств для перемещения каротажных зондов и эксплуатационных инструментов в искривленных или горизонтальных нефтяных и газовых скважинах или в трубопроводах, где такие инструменты было бы нелегко перемещать под действием силы тяжести.The present invention generally relates to pulling mechanisms for use in wells. More specifically, the present invention relates to mechanisms that facilitate pulling in wells having even and uneven surfaces by adjusting or adjusting their configuration depending on the shape of the inner surface of the wellbore, casing or pipe through which it moves. Even more specifically, the present invention is most applicable in the field of downhole pulling devices for moving logging probes and production tools in curved or horizontal oil and gas wells or in pipelines where such tools would not be easy to move under gravity.
В патенте США №4557327 описывается механизм центратора с роликовым рычагом, который, в основном, выполнен в виде четырехзвенного механизма. Недостатком этого механизма для протягивания является то, что сила, необходимая для его проталкивания через соединения обсадных труб, в несколько раз больше той, которая необходима для шестизвенного механизма, используемого в настоящем изобретении.US Pat. No. 4,557,327 describes a centralizer mechanism with a roller arm, which is generally designed as a four-link mechanism. The disadvantage of this pulling mechanism is that the force required to push it through the casing joints is several times greater than that necessary for the six-link mechanism used in the present invention.
В патенте США №4243099 описывается двухзвенный механизм, имеющий устанавливаемые двигателем рычаги с дугообразными пружинами, обеспечивающими поддержание контакта роликов с поверхностью стенки ствола скважины. В случае использования в устройствах для протягивания ролики этого механизма скважинного инструмента входят в соединения обсадных труб и другие углубления и почти всегда будут захватываться в большинстве соединений обсадных труб.US Pat. No. 4,243,099 describes a two-link mechanism having engine-mounted levers with arcuate springs that maintain contact of the rollers with the surface of the borehole wall. When used in pulling devices, the rollers of this mechanism of the downhole tool are included in the casing joints and other recesses and will almost always be captured in most casing joints.
В патенте США №5358039 описывается механизм центратора, имеющий нецентрированную систему из четырехзвенных механизмов с дугообразными пружинами вокруг них. Эта система не позволит устройствам для протягивания проходить мимо соединений обсадных труб и мест изменения диаметра трубы, обеспечивая одновременно их протягивание.US Pat. No. 5,358,039 describes a centralizer mechanism having an off-center system of four link mechanisms with arcuate springs around them. This system will not allow the pulling devices to pass by the joints of the casing pipes and places where the pipe diameter changes, while simultaneously allowing them to be pulled.
В патенте США №6232773 описывается протягивающее транспортное средство, которое тянет вспомогательное транспортное средство через гибкое соединение. В этом механизме протягивания применяются рычажные устройства в виде четырехзвенных механизмов, но он не обладает преимуществами настоящего изобретения, которое основано на шестизвенном механизме.US Pat. No. 6,232,773 describes a pulling vehicle that pulls an auxiliary vehicle through a flexible joint. In this pull mechanism, lever devices are used in the form of four-link mechanisms, but it does not have the advantages of the present invention, which is based on a six-link mechanism.
В патенте США №5848479 предлагается другой вариант центратора, но он не обладает преимуществами настоящего изобретения.US Pat. No. 5,848,479 proposes another embodiment of a centralizer, but it does not have the advantages of the present invention.
Устройства, описанные в патентах США №5794703, 5184676, также основаны на четырехзвенных рычажных механизмах, которые не обладают преимуществами настоящего изобретения.The devices described in US Pat. Nos. 5,794,703, 5,184,676 are also based on four link linkage mechanisms that do not have the advantages of the present invention.
Техническим результатом настоящего изобретения является создание рычажного механизма, используемого в связи с протягивающим механизмом или в качестве его составной части для усиления тяговой способности протягивающего механизма при наличии отклонений на внутренних поверхностях стенки, оказывающего минимальное сопротивление передвижению вдоль внутренней поверхности ствола скважины или трубопровода и, по существу, согласованного с внутренней конфигурацией ствола скважины, обсадной трубы скважины или трубопровода при перемещении по ним и, таким образом, сохраняющего эффективную тяговую способность при неровной внутренней поверхности и после прохождения неровности на поверхности возвращающегося к заранее определенной конфигурации для ровной внутренней поверхности.The technical result of the present invention is the creation of a lever mechanism used in connection with the pulling mechanism or as part of it to enhance the traction ability of the pulling mechanism in the presence of deviations on the inner surfaces of the wall, providing minimal resistance to movement along the inner surface of the wellbore or pipeline and, essentially consistent with the internal configuration of the wellbore, casing, or pipeline when moving of them, thus retaining effective tractive power at uneven inner surface and after the surface irregularities returning to a predetermined configuration to a flat inner surface.
Этот технический результат достигается тем, что рычажный механизм для по существу приспособления к конфигурации, по меньшей мере, одной примыкающей поверхности и сохранения соприкосновения с ней содержит центральный рычаг, промежуточный рычаг, расположенный на расстоянии от центрального рычага и приспособленный для соприкосновения с, по меньшей мере, одной примыкающей поверхностью, первый и второй передние рычаги, имеющие, каждый, шарнирное соединение с промежуточным рычагом и линейно подвижное шарнирное соединение с центральным рычагом в местах, расположенных на расстоянии друг от друга, и первый и второй центрирующие рычаги, имеющие, каждый, шарнирное соединение с промежуточным рычагом, при этом первый центрирующий рычаг имеет линейно подвижное шарнирное соединение с центральным рычагом, и второй центрирующий рычаг имеет шарнирное соединение с центральным рычагом.This technical result is achieved in that the linkage mechanism for essentially adapting to the configuration of at least one adjacent surface and maintaining contact with it comprises a central lever, an intermediate lever located at a distance from the central lever and adapted to contact with at least , with one adjacent surface, the first and second front levers, each having a pivot joint with an intermediate lever and a linearly movable pivot joint with a central lever hom in places located at a distance from each other, and the first and second centering levers, each having a hinge connection with an intermediate lever, the first centering lever has a linearly movable hinge connection with the central lever, and the second centering lever has a hinge connection with central lever.
Центральный рычаг может иметь первый и второй концы, и первый и второй передние рычаги имеют, каждый, концы, образующие соединение с соответствующими первым и вторым концами центрального рычага.The central lever may have first and second ends, and the first and second front levers each have ends forming a connection with the respective first and second ends of the central lever.
Рычажный механизм может дополнительно содержать центральный шарнир, образующий шарнирное соединение первого и второго центрирующих рычагов с промежуточным рычагом в среднем месте на нем.The lever mechanism may further comprise a central hinge forming an articulation of the first and second centering levers with the intermediate lever in an average place on it.
Рычажный механизм может дополнительно содержать удлиненную направляющую дорожку, образованную центральным рычагом, при этом линейно подвижные шарнирные соединения первого и второго передних рычагов и первого центрирующего рычага имеют направленное зацепление с удлиненной направляющей дорожкой и являются линейно подвижными на ней для угловой ориентации и позиционирования передних рычагов и центрирующих рычагов.The linkage mechanism may further comprise an elongated guide track formed by the central lever, wherein the linearly movable articulated joints of the first and second front levers and the first centering lever have directional engagement with the elongated guide track and are linearly movable thereon for angular orientation and positioning of the front levers and centering leverage.
Центральный рычаг может иметь первый и второй концы, первый и второй передние рычаги имеют, каждый, концы, образующие соединение с соответствующими первым и вторым концами центрального рычага, и центральный шарнир может образовать шарнирное соединение первого и второго центрирующих рычагов с промежуточным рычагом в среднем месте на нем.The central lever may have first and second ends, the first and second front levers each have ends forming a connection to the respective first and second ends of the central lever, and the central hinge may form an articulation of the first and second centering levers with the intermediate lever in an average position on him.
Центральный рычаг, промежуточный рычаг, первый и второй передние рычаги и центрирующие рычаги могут иметь, каждый, по существу прямую конфигурацию, и шарнирные соединения первого и второго передних рычагов и центрирующих рычагов с центральным рычагом могут быть ориентированы вдоль линии параллельно относительно центрального рычага.The central lever, the intermediate lever, the first and second front levers and the centering levers can each have a substantially direct configuration, and the articulated joints of the first and second front levers and the centering levers with the central lever can be oriented along a line parallel to the central lever.
Указанный технический результат достигается и тем, что рычажный механизм для по существу приспособления к конфигурации, по меньшей мере, одной примыкающей поверхности и сохранения соприкосновения с ней содержит центральный рычаг, промежуточный рычаг, расположенный на расстоянии от центрального рычага для соприкосновения с примыкающей поверхностью и имеющий переменные угловое положение и расстояние относительно центрального рычага под действием силы геометрических изменений, возникающих во время движения промежуточного рычага вдоль примыкающей поверхности, пару передних рычагов, каждый из которых имеет шарнирное соединение с промежуточным рычагом, и линейно подвижное шарнирное соединение с центральным рычагом и принимает положение, ответное на изменения углового положения и расстояния промежуточного рычага относительно центрального рычага, и пару центрирующих рычагов, расположенных между передними рычагами и имеющих шарнирные соединения с промежуточным рычагом и первое и второе шарнирные соединения с центральным рычагом, при этом первое шарнирное соединение является линейно подвижным на центральном рычаге.The specified technical result is achieved by the fact that the linkage mechanism for essentially adapting to the configuration of at least one adjacent surface and to maintain contact with it comprises a central lever, an intermediate lever located at a distance from the central lever for contacting the adjacent surface and having variables angular position and distance relative to the central lever under the action of the force of geometric changes that occur during the movement of the intermediate lever to l an adjacent surface, a pair of front levers, each of which has a hinge connection with an intermediate lever, and a linearly movable hinge connection with a central lever and assumes a position responsive to changes in the angular position and distance of the intermediate lever relative to the central lever, and a pair of centering levers located between front levers and having articulated joints with an intermediate arm and a first and second articulated joints with a central arm, wherein the first articulated joint e is linearly movable on the central lever.
Центральный рычаг может иметь первый и второй концы, передние рычаги имеют, каждый, концы, образующие соединение с соответствующими первым и вторым концами центрального рычага.The central lever may have first and second ends, the front levers each have ends forming a connection with the respective first and second ends of the central lever.
Рычажный механизм может дополнительно содержать центральный шарнир, образующий шарнирные соединения пары центрирующих рычагов с промежуточным рычагом в среднем месте на нем.The linkage mechanism may further comprise a central hinge forming pivot joints of a pair of centering levers with an intermediate lever in an average place on it.
Рычажный механизм может дополнительно содержать удлиненную направляющую дорожку, образованную центральным рычагом, и при этом линейно подвижные шарнирные соединения пары передних рычагов и первое шарнирное соединение пары центрирующих рычагов могут иметь направленное зацепление с удлиненной направляющей дорожкой и являются линейно подвижными на ней для угловой ориентации и позиционирования передних рычагов и центрирующих рычагов.The lever mechanism may further comprise an elongated guide track formed by the central lever, and the linearly movable articulated joints of the pair of front levers and the first articulated joint of the pair of centering levers can be directionally engaged with the elongated guide track and are linearly movable thereon for angular orientation and positioning of the front levers and centering levers.
Центральный рычаг, промежуточный рычаг, передние рычаги и центрирующие рычаги могут иметь, каждый, по существу прямую конфигурацию, и шарнирные соединения передних рычагов и центрирующих рычагов с центральным рычагом могут быть ориентированы вдоль линии параллельно относительно центрального рычага.The central lever, the intermediate lever, the front levers and the centering levers may each have a substantially direct configuration, and the articulated joints of the front levers and the centering levers with the central lever can be oriented parallel to the center lever along a line.
Указанный технический результат достигается и тем, что протягивающий механизм для соприкосновения с примыкающей поверхностью содержит корпус протягивающего механизма, определяющий центральный рычаг, множество механизмов для соприкосновения с примыкающей поверхностью, установленных на корпусе протягивающего механизма, радиально от него и с угловым интервалом вокруг него, при этом каждый из механизмов для соприкосновения с примыкающей поверхностью содержит промежуточный рычаг, расположенный на расстоянии относительного корпуса протягивающего механизма и приспособленный для соприкосновения с примыкающей поверхностью, первый и второй передние рычаги, каждый из которых имеет шарнирное соединение с промежуточным рычагом и линейно подвижное шарнирное соединение с корпусом протягивающего механизма в местах, расположенных на расстоянии друг от друга, первый и второй центрирующие рычаги, каждый из которых имеет шарнирное соединение с промежуточным рычагом, при этом первый центрирующий рычаг имеет линейно подвижное шарнирное соединение с корпусом протягивающего механизма, второй центрирующий рычаг имеет шарнирное соединение с корпусом протягивающего механизма, промежуточный рычаг является подвижно реагирующим на противодействующую силу примыкающей поверхности для принятия угловой ориентации относительно корпуса протягивающего механизма и по существу приспособления к примыкающей поверхности.The specified technical result is achieved by the fact that the pulling mechanism for contacting the adjacent surface comprises a pulling mechanism housing defining a central lever, a plurality of contacting mechanisms adjacent to the adjacent surface mounted on the housing of the pulling mechanism radially from it and with an angular spacing around it, while each of the mechanisms for contact with the adjacent surface contains an intermediate lever located at a distance of the relative body the first and second front levers, each of which has a hinge connection with the intermediate lever and a linearly movable hinge connection with the housing of the pulling mechanism in places located at a distance from each other, the first and second centering levers, adapted for contact with an adjacent surface, each of which has a hinge connection with an intermediate lever, while the first centering lever has a linearly movable hinge connection with the housing stretching the fur anism, the second centering lever is articulated to the housing of the pulling mechanism, the intermediate lever is responsive to the opposing force of the abutting surface to adopt an angular orientation relative to the housing of the extrusion mechanism and essentially adapting to the abutting surface.
Протягивающий механизм может дополнительно содержать, по меньшей мере, одно колесико, вращательно установленное на каждом из промежуточных рычагов и расположенное для соприкосновения с примыкающей поверхностью.The pulling mechanism may further comprise at least one wheel rotationally mounted on each of the intermediate levers and located for contact with an adjacent surface.
Корпус протягивающего механизма может образовать, по меньшей мере, одну направляющую линейного движения, линейно подвижные шарнирные соединения могут образовать подвижное соединение передних рычагов и первого центрирующего рычага с, по меньшей мере, одной направляющей линейного движения, и второй центрирующий рычаг имеет неподвижное шарнирное соединение с корпусом протягивающего механизма.The housing of the pulling mechanism can form at least one linear motion guide, the linearly movable articulations can form a movable connection of the front arms and the first centering arm with the at least one linear motion guide, and the second centering arm has a fixed articulation to the housing pulling mechanism.
Каждый из механизмов для соприкосновения с примыкающей поверхностью может являться независимо подвижным под действием противодействующей силы примыкающей поверхности.Each of the mechanisms for contact with the adjacent surface may be independently movable under the action of the opposing force of the adjacent surface.
Протягивающий механизм может дополнительно содержать единственный шарнир, соединяющий первый и второй центрирующие рычаги в середине промежуточного рычага для поворотного движения промежуточного рычага вокруг единственного шарнира.The pulling mechanism may further comprise a single hinge connecting the first and second centering levers in the middle of the intermediate lever for pivoting the intermediate lever around the single hinge.
По меньшей мере, одно колесико может иметь привод от двигателя.At least one wheel may be driven by an engine.
Основные положения настоящего изобретения, в общем, реализуются посредством шестизвенного рычажного механизма, который применяется в связи с протягивающим механизмом для содействия протягивающим механизмам и другим устройствам осуществлять эффективное протягивающее движение как по ровным, так и по неровным внутренним поверхностям. Шестизвенный рычажный механизм согласно настоящему изобретению сконструирован таким образом, что звенья поворачиваются вокруг их соединений для того, чтобы рычажный механизм приспосабливался посредством изменений в своей конфигурации в зависимости от изменений в конфигурации внутренней поверхности, при этом механизм используется, чтобы содействовать тяговой способности систем или ее усилению посредством поддержания эффективного тягового контакта с внутренней поверхностью независимо от изменений в ее конфигурации.The main provisions of the present invention, in General, are implemented through a six-link linkage mechanism, which is used in conjunction with a pulling mechanism to assist the pulling mechanisms and other devices to carry out effective pulling movement on both smooth and uneven internal surfaces. The six-link linkage mechanism according to the present invention is designed so that the links rotate around their joints so that the linkage mechanism is adapted by changes in its configuration depending on changes in the configuration of the inner surface, the mechanism being used to promote the traction ability of the systems or to strengthen it by maintaining effective traction contact with the inner surface regardless of changes in its configuration.
Конкретно, конструкция относится к каротажным зондам или другим инструментам или устройствам, которые предназначены для перемещения через стволы нефтяных и газовых скважин или через трубы, как, например, обсадные трубы или трубопроводы. Настоящее изобретение может быть использовано в связи со скважинными протягивающими устройствами для обсадных труб для облегчения прохождения протягивающих устройств и перемещаемых ими скважинных инструментов по соединениям обсадных труб, через сужения, места изменения диаметра труб и по другим неровностям на внутренней поверхности стенки в трубах. Шестизвенный рычажный механизм может быть также использован для протягивания в скважинах, не закрепленных обсадными трубами, где плотность и твердость стенок делают возможным его использование. Шестизвенный рычажный механизм лучше, чем другие конструкции, позволяет использовать скважинные протягивающие устройства различных типов, которые в противном случае не могли бы двигаться по неровным поверхностям в стволах скважин с обсадными трубами или без них. Кроме того, шестизвенный рычажный механизм согласно настоящему изобретению пригоден для использования в качестве составной части механизма центратора для нефтепромысловых инструментов, как, например, каротажных зондов, стреляющих перфораторов или других инструментов, которые нуждаются в особом центрированном размещении в стволе скважины.Specifically, the design relates to logging probes or other tools or devices that are designed to move through oil and gas wells or through pipes, such as casing or pipes. The present invention can be used in connection with downhole drawing devices for casing to facilitate the passage of drawing devices and downhole tools moved by them through casing joints, through the constriction, the place of change in the diameter of the pipes and other irregularities on the inner surface of the wall in the pipes. The six-link lever mechanism can also be used for drawing in wells that are not fixed by casing, where the density and hardness of the walls make it possible to use it. The six-link lever mechanism is better than other designs, allows the use of borehole pulling devices of various types, which otherwise could not move on uneven surfaces in the boreholes with or without casing pipes. In addition, the six-link linkage mechanism of the present invention is suitable for use as an integral part of the centralizer mechanism for oilfield tools, such as, for example, logging probes, firing punchers or other tools that require special, centered placement in the wellbore.
Конкретнее, шестизвенный рычажный механизм согласно настоящему изобретению представляет собой сочетание взаимодействующих механических элементов, которые позволяют конструировать механизм или инструмент, который приспосабливает свою конфигурацию к изменениям очертания внутренней поверхности, по которой он движется. Для целей настоящего изобретения эта внутренняя поверхность называется примыкающей поверхностью. Шестизвенный рычажный механизм согласно настоящему изобретению сконструирован таким образом, что в любое время с поверхностью могут соприкасаться только три из звеньев механизма.More specifically, the six-link linkage mechanism of the present invention is a combination of interacting mechanical elements that allow the construction of a mechanism or tool that adapts its configuration to changes in the shape of the inner surface on which it moves. For the purposes of the present invention, this inner surface is called an abutting surface. The six-link linkage mechanism according to the present invention is designed in such a way that only three of the links of the mechanism can touch the surface at any time.
Механизм состоит из шести основных рычагов. Один из рычагов, центральный рычаг, соединен с четырьмя из других рычагов в четырех разных шарнирах. Три из этих четырех рычагов могут поворачиваться вокруг их шарнирных соединений с центральным рычагом и, кроме того, могут передвигаться вдоль центрального рычага. Один из этих четырех рычагов может поворачиваться только вокруг своего шарнирного соединения с центральным рычагом, но не может передвигаться вдоль него. Оставшийся рычаг называется промежуточным рычагом. Промежуточный рычаг соединен с четырьмя рычагами, которые, кроме того, соединены с центральным рычагом. Однако следует учесть, что промежуточный рычаг соединен с этими четырьмя рычагами разным образом. Два рычага из этих четырех рычагов соединены с промежуточным рычагом в двух разных точках, которые расположены вблизи концов промежуточного рычага. Эти два рычага, называемые передними рычагами, могут поворачиваться вокруг их шарнирных соединений с промежуточным рычагом. Два других рычага из ранее упомянутых четырех рычагов соединены с промежуточным рычагом в общей точке; эти два рычага называются центрирующими рычагами. Один из центрирующих рычагов может поворачиваться только вокруг своего шарнирного соединения с центральным рычагом, а другой рычаг может не только поворачиваться, но также может передвигаться в своем шарнирном соединении с центральным рычагом.The mechanism consists of six main levers. One of the levers, the central lever, is connected to four of the other levers in four different hinges. Three of these four levers can rotate around their articulated joints with the central lever and, in addition, can move along the central lever. One of these four levers can only rotate around its articulation with the central lever, but cannot move along it. The remaining lever is called the intermediate lever. The intermediate lever is connected to four levers, which, in addition, are connected to the central lever. However, it should be noted that the intermediate lever is connected to these four levers in different ways. Two levers of these four levers are connected to the intermediate lever at two different points, which are located near the ends of the intermediate lever. These two levers, called front levers, can rotate around their pivot joints with the intermediate lever. Two other levers of the four previously mentioned levers are connected to the intermediate lever at a common point; these two levers are called centering levers. One of the centering levers can only rotate around its articulated joint with the central lever, and the other lever can not only rotate, but can also move in its articulation with the central lever.
Когда центрирующие рычаги поворачиваются вокруг их шарнирных соединений с центральным рычагом, промежуточный рычаг передвигается по направлению к примыкающей поверхности. Для некоторых видов примыкающих поверхностей движение описанных центрирующих рычагов может также привести передние рычаги в соприкосновение с примыкающей поверхностью. После того как промежуточный рычаг соприкоснется с примыкающей поверхностью, сила, прилагаемая вдоль оси центрального рычага, может продвигать весь механизм вдоль примыкающей поверхности с приспособлением его конфигурации к очертанию внутренней поверхности. Его наиболее эффективная конфигурация - это та конфигурация, при которой его промежуточный рычаг расположен параллельно относительно центрального рычага. Когда механизм обращен к неровным примыкающим поверхностям, промежуточный рычаг по существу согласовывается с конфигурацией примыкающей внутренней поверхности, а не ориентирован параллельно относительно центрального рычага. Однако рычажный механизм приспосабливает свою конфигурацию к неровностям внутренней примыкающей поверхности до тех пор, пока он не пройдет эти неровности, и затем промежуточный рычаг возвращается к своей первоначальной ориентации и снова становится параллелен центральному рычагу.When the centering levers rotate around their pivot joints with the central lever, the intermediate lever moves toward the abutting surface. For some types of abutting surfaces, the movement of the described centering arms may also bring the front arms in contact with the abutting surface. After the intermediate lever contacts the adjacent surface, the force applied along the axis of the central lever can advance the entire mechanism along the adjacent surface with the adaptation of its configuration to the outline of the inner surface. Its most efficient configuration is that in which its intermediate arm is parallel to the central arm. When the mechanism faces uneven adjacent surfaces, the intermediate arm is substantially consistent with the configuration of the adjacent inner surface, and is not oriented parallel to the central lever. However, the linkage mechanism adapts its configuration to the irregularities of the inner adjacent surface until it passes these irregularities, and then the intermediate lever returns to its original orientation and again becomes parallel to the central lever.
Настоящее изобретение может быть понятно из последующего описания со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых изображено следующее:The present invention can be understood from the following description with reference to the accompanying drawings, in which the following is depicted:
фиг.1 показывает схематическое изображение основных составных частей рычажного механизма согласно настоящему изобретению;figure 1 shows a schematic representation of the main components of the lever mechanism according to the present invention;
фиг.2 - схематическое изображение основных составных частей рычажного механизма согласно изобретению с дополнительными позициями для их обозначения;figure 2 - schematic representation of the main components of the lever mechanism according to the invention with additional positions for their designation;
фиг.3 - схематическое изображение, показывающее относительные положения составных частей рычажного механизма согласно изобретению, когда один из его передних рычагов соприкасается с примыкающей поверхностью;FIG. 3 is a schematic view showing the relative positions of the constituent parts of a linkage according to the invention, when one of its front arms is in contact with an adjacent surface;
фиг.4 - схематическое изображение, показывающее относительные положения составных частей рычажного механизма согласно изобретению, когда он соприкасается с очень неровной примыкающей поверхностью;4 is a schematic diagram showing the relative positions of the constituent parts of a linkage according to the invention when it is in contact with a very uneven adjacent surface;
фиг.5 - схематическое изображение, показывающее относительные положения составных частей рычажного механизма согласно изобретению, когда промежуточный рычаг механизма соприкасается с примыкающей поверхностью;5 is a schematic diagram showing the relative positions of the constituent parts of a linkage according to the invention when the linkage of the linkage is in contact with an adjacent surface;
фиг.6 - схематическое изображение, показывающее рычажный механизм согласно изобретению и иллюстрирующее направления сил и движений, когда промежуточный рычаг механизма соприкасается с примыкающей поверхностью;6 is a schematic diagram showing a linkage mechanism according to the invention and illustrating directions of forces and movements when the intermediate linkage of a mechanism is in contact with an adjacent surface;
фиг.7 - схематическое изображение, показывающее рычажный механизм согласно изобретению сразу после восстановления его конфигурации после прохождения препятствия на примыкающей поверхности;7 is a schematic diagram showing a linkage according to the invention immediately after restoring its configuration after passing an obstacle on an adjacent surface;
фиг.8 - трехмерное изображение варианта выполнения изобретения в виде захватного механизма скважинного протягивающего инструмента.Fig. 8 is a three-dimensional image of an embodiment of the invention in the form of a gripping mechanism of a downhole drawing tool.
На фиг.1 и 2 показан шестизвенный рычажный механизм 1 согласно настоящему изобретению, содержащий два центрирующих рычага 4, 6, имеющих, каждый, верхний и нижний концы, при этом их верхние концы соединены с промежуточным рычагом 12, а их нижние концы - с центральным рычагом 10. Хотя центрирующие рычаги и центральный рычаг могут быть выполнены любой желаемой конфигурации в зависимости от механизма инструмента, с которым они соединены, для целей пояснения они и другие рычаги шестизвенного рычажного механизма показаны в виде удлиненных, по существу прямых элементов. Центрирующий рычаг 6 шарнирно соединен с центральным рычагом 10 и, таким образом, может поворачиваться только относительно центрального рычага 10 вокруг шарнирного соединения 22, имеющего ось поворота, которая прикреплена к центральному рычагу 10 в точке между концами центрального рычага 10. Таким образом, шарнирное соединение 22 здесь называется неподвижным шарнирным соединением, что означает, что ось поворота шарнирного соединения, как полагают, по существу неподвижна относительно как центрирующего рычага 6, так и центрального рычага 10. Центрирующий рычаг 4 своим верхним концом шарнирно соединен с промежуточным рычагом 12 в точке на промежуточном рычаге 12 между его концами и своим нижним концом шарнирно соединен с подвижным или перемещающимся шарнирным соединением 24, которое может линейно передвигаться вдоль центрального рычага 10. Таким образом, центрирующий рычаг 4 может поворачиваться относительно его шарнирного соединения с промежуточным рычагом 12 и, кроме того, может поворачиваться вокруг подвижного или перемещающегося шарнирного соединения 24, которое может передвигаться по существу линейно вдоль центрального рычага 10 со скольжением, качением или направлением, например, направляющей дорожкой или канавкой, которая образована центральным рычагом 10 или выполнена на нем. Перемещающееся шарнирное соединение 24 на нижнем конце центрирующего рычага 4 может также перемещаться, т.е. линейно передвигаться относительно центрального рычага 10 при сохранении определенного взаимного расположения между перемещающимся шарнирным соединением 24 и центральным рычагом 10. Это определенное относительное расположение каждого из упомянутых здесь линейно подвижных, перемещающихся шарнирных соединений обычно будет поддерживаться посредством удлиненной, по существу прямой направляющей дорожки 11, по которой следует перемещающееся шарнирное соединение. Как показано, перемещающееся шарнирное соединение имеет ролики или направляющие колесики, но таковые, как предполагается, не ограничивают пределы настоящего изобретения. Как предполагается, любой механизм, который обеспечивает направление перемещающегося шарнирного соединения во время по существу линейного движения вдоль части центрального рычага 10, охватывается пределами настоящего изобретения. Верхние концы центрирующих рычагов 4, 6 могут поворачиваться относительно промежуточного рычага 12 вокруг неподвижного шарнирного соединения 28, которое расположено между концами промежуточного рычага 12. Верхние концы центрирующих рычагов 4, 6 обычно будут соединены с центральной частью промежуточного рычага 12 посредством единственной оси 9 поворота, которая образует неподвижное шарнирное соединение 28 и обеспечивает поворот верхних концов центрирующих рычагов 4, 6 относительно промежуточной части промежуточного рычага 12. Однако для образования шарнирного соединения верхних концов центрирующих рычагов 4, 6 с промежуточной частью промежуточного рычага 12 может быть использовано любое другое подходящее шарнирное устройство. Передний рычаг 2 шарнирно соединен с одним концом седельного рычага 12 в шарнирном соединении 16, имеющем ось поворота, которая неподвижна относительно одного конца промежуточного рычага 12. Таким образом, передний рычаг 2 может поворачиваться относительно промежуточного рычага 12 в шарнирном соединении 16, но не может линейно передвигаться относительно промежуточного рычага 12. Другой передний рычаг 8 соединен с противоположным концом промежуточного рычага 12 в неподвижном шарнирном соединении 18, имеющем ось поворота, которая неподвижно закреплена на конце промежуточного рычага 12. Такое выполнение соединения позволяет переднему рычагу 8 поворачиваться относительно промежуточного рычага 12 в неподвижном шарнирном соединении 18 и препятствует движению верхнего конца переднего рычага 8 по длине промежуточного рычага 12.Figures 1 and 2 show a six-
Соединение переднего рычага 2 в шарнире 26 может быть как поворотным, так и линейно подвижным относительно центрального рычага 10. Шарнирное соединение 26 является поворотным и перемещающимся соединением, которое позволяет нижнему концу переднего рычага 2 иметь возможность линейного перемещения или движения относительно центрального рычага 10. Нижний конец переднего рычага 8 соединен с концевой частью центрального рычага 10 также посредством поворотного и перемещающегося соединения 20, обеспечивающего, таким образом, как поворотное движение, так и поступательное или линейное движение относительно концевой части центрального рычага 10, с которым он соединен.The connection of the
Все эти элементы или составные части шестизвенного рычажного механизма согласно настоящему изобретению объединены для образования рычажного механизма, который автоматически приспосабливается к общей направленности конфигурации внутренней поверхности ствола скважины, прохода в трубе или разнесенных поверхностей и содействует другим устройствам для эффективного протягивания даже тогда, когда встречаются неровные примыкающие поверхности.All of these elements or components of the six-link linkage mechanism according to the present invention are combined to form a linkage mechanism that automatically adapts to the general orientation of the configuration of the inner surface of the wellbore, passage in the pipe or spaced surfaces and facilitates other devices for efficient pulling even when uneven adjacent surface.
Далее описывается принцип действия шестизвенного рычажного механизма. Если центрирующий рычаг 6 будет поворачиваться вокруг неподвижного шарнирного соединения 22, то его неподвижное шарнирное соединение 28 с промежуточным рычагом 12 будет перемещаться к примыкающей поверхности Т или от нее в зависимости от направления поворотного движения. Когда неподвижное шарнирное соединение 28 располагается на примыкающей поверхности Т или в непосредственной близости от нее, примыкающая поверхность Т препятствует повороту промежуточного рычага 12 вокруг неподвижной оси поворота шарнирного соединения 28. Таким образом, промежуточный рычаг 12 может поворачиваться вокруг неподвижного шарнирного соединения 28 и становиться непараллельным или параллельным относительно центрального рычага, принимая общую ориентацию примыкающей поверхности Т. Эта особенность позволяет шестизвенному рычажному механизму согласно настоящему изобретению легко приспосабливать свою конфигурацию в соответствии с внутренним очертанием примыкающей поверхности и согласовываться с любыми неровностями примыкающей поверхности. Когда устройство, имеющее один или большее число шестизвенных рычажных механизмов согласно настоящему изобретению, будет двигаться вдоль протяженности примыкающей поверхности Т, ориентация промежуточного рычага 12 относительно центрального рычага 10 будет изменяться под действием силы реакции примыкающей поверхности Т, а передние рычаги 2, 8 и центрирующие рычаги 4, 6 в зависимости от обстоятельств будут двигаться поворотно либо как поворотно, так и поступательно относительно центрального рычага 10, чтобы приспосабливаться к изменениям в ориентации промежуточного рычага 12.The following describes the principle of operation of the six-link linkage. If the centering
Когда шестизвенный рычажный механизм, показанный на чертежах, движется по направлению продольной оси примыкающей поверхности, один из передних рычагов 2 или 8 может соприкасаться с примыкающей поверхностью Т, а промежуточный рычаг 12 может не соприкасаться с примыкающей поверхностью Т, как это показано на схематическом изображении на фиг.3. Во время подобного движения рычажного механизма промежуточный рычаг 12 может соприкасаться с примыкающей поверхностью Т, а один из передних рычагов 2 или 8 может также соприкасаться с примыкающей поверхностью Т, как это подтверждается схематическим изображением на фиг.4. Когда любой из передних рычагов 2 или 8 будет соприкасаться с примыкающей поверхностью Т, остальная часть механизма будет изменять свою конфигурацию, толкая промежуточный рычаг 12 и его неподвижное шарнирное соединение 28 по направлению к центральному рычагу 10, пока промежуточный рычаг 12 не будет снова полностью соприкасаться с примыкающей поверхностью т, а передние рычаги 2, 8 не будут больше соприкасаться с примыкающей поверхностью Т.When the six-link linkage mechanism shown in the drawings moves in the direction of the longitudinal axis of the abutting surface, one of the
Схематическое изображение на фиг.3 показывает, как механизм изменяет свою конфигурацию при движении, когда один из его передних рычагов 2, 8 соприкасается с примыкающей поверхностью Т. В случае, показанном на фиг.3, примыкающая поверхность Т относится к типу, встречающемуся в обсаженных скважинах, где примыкающая поверхность Т частично образована соединениями обсадных труб, в которых имеются резкие изменения конфигурации поверхности и которые содержат большие кольцевые зазоры, часто приводящие к тому, что другие протягивающие механизмы перестают протягивать и останавливаются.The schematic image in figure 3 shows how the mechanism changes its configuration when moving, when one of its
На схематическом изображении на фиг.4 показано положение, во многом сходное с положением относительно примыкающей поверхности на фиг.3, но представляющее собой типичное положение с более неровной примыкающей поверхностью Т. Она относится к тому типу примыкающей поверхности, имеющейся в стволах скважин, не закрепленных обсадными трубами, и которая может быть вызвана боковым отклонением буровой головки во время бурения или обрушением породы, через которую проходит ствол скважины. Соприкосновение промежуточного рычага 12 с неровной конфигурацией примыкающей поверхности Т будет приводить к тому, что промежуточный рычаг 12 будет принимать общую геометрическую ориентацию примыкающей поверхности Т, при этом промежуточный рычаг 12 будет располагаться непараллельно относительно центрального рычага 10. Когда передние рычаги 2, 8 шестизвенного рычажного механизма перестанут соприкасаться с неровной частью примыкающей поверхности Т, а неподвижное шарнирное соединение 28 между промежуточным рычагом 12 и центрирующими рычагами 4, 6 будет соприкасаться с примыкающей поверхностью Т, то тогда промежуточный рычаг 12 будет возвращаться снова к полному соприкосновению с примыкающей поверхностью Т, таким образом, позволяя рычажному механизму принимать конфигурацию, показанную на фиг.7. Таким образом, шестизвенный рычажный механизм легко приспосабливается к общей ориентации примыкающих поверхностей разных типов и имеет возможность проходить мимо внутренних препятствий, при этом перемещаясь вдоль продольной оси примыкающей поверхности.The schematic representation of FIG. 4 shows a position that is much similar to the position relative to the adjoining surface in FIG. 3, but which is a typical position with a more uneven adjoining surface T. It refers to that type of adjoining surface that is present in wellbores that are not fixed casing, and which may be caused by lateral deviation of the drill head during drilling or collapse of the rock through which the wellbore passes. The contact of the
Далее объясняется, как шестизвенный рычажный механизм согласно настоящему изобретению приспосабливает свою конфигурацию к примыкающей поверхности. Когда шестизвенный рычажный механизм толкают по направлению его центрального рычага 10, а любой из передних рычагов 2 или 8 либо промежуточный рычаг 12 соприкасается с примыкающей поверхностью Т, примыкающая поверхность Т прилагает противодействующую силу к рычагу, который соприкасается с ней. Эта противодействующая сила, прилагаемая примыкающей поверхностью Т к шестизвенному рычажному механизму, заставляет его неподвижное шарнирное соединение 28 на седельном рычаге двигаться по направлению к центральному рычагу 10. На фиг.5 и 6 показано, как сила, прилагаемая вдоль оси центрального рычага 10, заставляет его двигаться в направлении прилагаемой силы. На фиг.6 показано взаимодействие сил в случае, представленном на фиг.5, когда примыкающая поверхность Т соприкасается с промежуточным рычагом 12. На фиг.6 SF обозначает противодействующую силу, которую примыкающая поверхность Т прилагает к промежуточному рычагу 12, а Mov 1 обозначает направление движения механизма под действием толкающей силы, прилагаемой к центральному рычагу 10. Mov 2 обозначает направление движения неподвижного шарнирного соединения 28 к центральному рычагу 10 под действием толкающей силы и противодействующей силы, прилагаемой примыкающей поверхностью Т к промежуточному рычагу 12.The following explains how the six-link linkage according to the present invention adapts its configuration to an adjacent surface. When the six-link lever mechanism is pushed in the direction of its
В большинстве случаев, когда механизм движется в обсаженных скважинах, наиболее часто встречающимся видом препятствий являются пазы, обычно имеющиеся в соединениях обсадных труб, которые соединяют обсадные трубы для образования колонны из этих труб в стволе скважины. В этих случаях расстояние между осями колесиков протягивающего устройства, в котором применяется шестизвенный рычажный механизм, должно быть выбрано равным, по крайней мере, ширине пазов, имеющихся в примыкающей поверхности. Иногда примыкающая поверхность может отличаться резкими изменениями в ее внутреннем диаметре. В нефтяном деле обычно встречаются сужения в сечении обсадных труб вследствие уменьшения сечения в месте расположения переходных муфт или соединителей, которые соединяют обсадные трубы разного диаметра. Для преодоления этих препятствий длина промежуточного рычага 12 должна быть максимально большой в пределах размерных ограничений, налагаемых конструкцией протягивающего устройства или инструмента, в которой используется шестизвенный рычажный механизм.In most cases, when the mechanism moves in cased wells, the most common form of obstruction is the grooves typically found in casing joints that connect the casing to form a string of these pipes in the wellbore. In these cases, the distance between the axles of the wheels of the pulling device, in which the six-link linkage is used, should be chosen equal to at least the width of the grooves in the adjacent surface. Sometimes the abutting surface may differ by sharp changes in its inner diameter. In the oil industry, narrowings are usually found in the section of the casing due to a decrease in the cross section at the location of the adapter sleeves or connectors that connect the casing of different diameters. To overcome these obstacles, the length of the
На фиг.8 показан вариант осуществления настоящего изобретения в виде протягивающего механизма 27, предназначенного для использования в стволах и в скважинной трубе. Такой протягивающий механизм особенно полезен тогда, когда предметы, как, например, каротажные зонды и другие инструменты, необходимо продвигать через сильно изогнутые или горизонтальные участки скважин, где содействующее влияние силы тяжести отсутствует или является минимальным. В показанном варианте выполнения протягивающего механизма 27 различные рычаги и соединения каждого из механизмов для соприкосновения с примыкающей поверхностью обозначены номерами позиций, соответствующими номерам позиций на фиг.2. Вариант выполнения протягивающего механизма, показанный на фиг.8, имеет три шестизвенных рычажных механизма для соприкосновения с примыкающей поверхностью, расположенных вокруг центрального корпуса протягивающего механизма 27 с угловым интервалом в 120 градусов. Центральный корпус механизма 27 несет центральный рычаг или корпус 10 шестизвенного рычажного механизма и множество направляющих или дорожек 11 линейного движения, показанных в виде направляющих пазов и служащих для обеспечения направленного линейного движения перемещающихся шарнирных соединений. Направляющие пазы 11 ориентированы каждый по существу параллельно продольной оси корпуса 10, так что каждый из подвижных шарнирных соединений может линейно перемещаться параллельно продольной оси корпуса 10. Необходимо отметить, что в неподвижном шарнирном соединении 22 имеется короткий направляющий паз для возможности поступательного передвижения на небольшую величину в этом соединении с целью предотвращения заедания механизма.On Fig shows an embodiment of the present invention in the form of a pulling
Следует иметь в виду, что этот конкретный вариант осуществления изобретения не преследует цель каким-либо образом ограничить пределы настоящего изобретения. Возможно также применение вариантов осуществления изобретения, имеющих меньшее или большее число механизмов для соприкосновения с примыкающей поверхностью. В показанном варианте осуществления изобретения промежуточные рычаги 12 каждого из шестизвенных рычажных механизмов содержат колесико 25, которое установлено для соединения с примыкающей поверхностью. Это колесико может быть простым вращающимся элементом, который установлен для вращения в неподвижном шарнирном соединении 28, соединяющем центрирующие рычаги 4, 6 с промежуточным рычагом 12. С другой стороны, колесико 25 может быть ходовым колесиком, которое приводится во вращение любым подходящим способом, например, посредством приводного двигателя. В другом варианте осуществления изобретения колесики могут быть на обоих концах промежуточного рычага 12, чтобы способствовать перемещению промежуточного рычага 12 при движении в соприкосновении с примыкающей поверхностью.It should be borne in mind that this particular embodiment of the invention is not intended to limit the scope of the present invention in any way. It is also possible to use embodiments of the invention having fewer or more mechanisms for contacting an adjacent surface. In the shown embodiment, the
Важно подчеркнуть, что размеры передних рычагов 2, 8 и промежуточного рычага 12 и положение неподвижного шарнирного соединения 28 на промежуточном рычаге 12 определяют внешнюю силу, которая необходима для продвижения механизма в направлении продольной оси примыкающей поверхности. В общих чертах, отношение между длиной L1 переднего рычага 2 и длиной L2 центрирующего рычага 4 определяет величину внешней силы, необходимой для проталкивания механизма вдоль любой данной примыкающей поверхности. Другим отношением, которое определяет действие этого механизма, является отношение расстояния между соединениями 16 и 28, обозначаемого как L4, к расстоянию между соединением 28 и соединением 18, обозначаемому как L5. Наилучшая способность по преодолению препятствий, например, достигается тогда, когда отношение L1/L2 является максимальным, а отношение L4/L5 - минимальным.It is important to emphasize that the dimensions of the
Хотя изобретение допускает различные модификации и альтернативные формы, конкретные варианты осуществления изобретения показаны на чертежах в качестве примера и подробно описаны здесь. Однако следует учесть, что приведенное здесь описание конкретных вариантов осуществления изобретения не преследует цель ограничить изобретение конкретными описанными вариантами, а, наоборот, изобретение действительно охватывает все модификации, эквиваленты и альтернативы, находящиеся в пределах изобретения, как они определены в прилагаемой формуле изобретения.Although the invention is subject to various modifications and alternative forms, specific embodiments of the invention are shown in the drawings by way of example and are described in detail herein. However, it should be noted that the description of specific embodiments of the invention given here is not intended to limit the invention to the specific described options, but rather, the invention does cover all modifications, equivalents, and alternatives that are within the scope of the invention as defined in the attached claims.
Claims (17)
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US36938502P | 2002-04-02 | 2002-04-02 | |
| US60/369,385 | 2002-04-02 | ||
| US10/354,227 | 2003-01-29 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2003109331A RU2003109331A (en) | 2004-11-20 |
| RU2287058C2 true RU2287058C2 (en) | 2006-11-10 |
Family
ID=37500908
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2003109331/03A RU2287058C2 (en) | 2002-04-02 | 2003-04-01 | Leverage to provide extension of different appliances through well having smooth and uneven surfaces (variants) |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2287058C2 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU168314U1 (en) * | 2016-01-28 | 2017-01-30 | Николай Иванович Филин | DEVICE FOR RESEARCHING WELL WALLS |
| CN107620603A (en) * | 2017-09-26 | 2018-01-23 | 中国矿业大学 | A kind of novel slurry filling anchor pole with steel loop bar |
| RU2742922C1 (en) * | 2020-07-13 | 2021-02-11 | Общество с ограниченной ответственностью "Л-Петро" | Lever device for delivery of instruments and equipment to horizontal wells and its fixation unit |
| WO2022015206A1 (en) * | 2020-07-13 | 2022-01-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Л-Петро" | Device and method for conveying tools into horizontal wells |
-
2003
- 2003-04-01 RU RU2003109331/03A patent/RU2287058C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU168314U1 (en) * | 2016-01-28 | 2017-01-30 | Николай Иванович Филин | DEVICE FOR RESEARCHING WELL WALLS |
| CN107620603A (en) * | 2017-09-26 | 2018-01-23 | 中国矿业大学 | A kind of novel slurry filling anchor pole with steel loop bar |
| CN107620603B (en) * | 2017-09-26 | 2023-09-22 | 中国矿业大学 | Novel grouting anchor rod with steel loop bar |
| RU2742922C1 (en) * | 2020-07-13 | 2021-02-11 | Общество с ограниченной ответственностью "Л-Петро" | Lever device for delivery of instruments and equipment to horizontal wells and its fixation unit |
| WO2022015206A1 (en) * | 2020-07-13 | 2022-01-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Л-Петро" | Device and method for conveying tools into horizontal wells |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1350917B1 (en) | Mechanism that assists tractoring on uniform and non-uniform surfaces | |
| EP1344893B1 (en) | Constant force actuator | |
| CA2582909C (en) | Constant force actuator | |
| AU2008225242B2 (en) | Wireline tractor device | |
| US4442908A (en) | Tool for drilling curved sections of well holes | |
| AU2004257928B2 (en) | Open hole tractor with tracks | |
| USRE39970E1 (en) | Downhole adjustable bent housing for directional drilling | |
| US10060211B2 (en) | Rotational anchoring of drill tool components | |
| RU2005118422A (en) | METHOD FOR FORMING A WINDOW IN A CASING PIPE | |
| MX2013012985A (en) | Downhole shifting tool. | |
| MX2014005227A (en) | Well access tools. | |
| RU2287058C2 (en) | Leverage to provide extension of different appliances through well having smooth and uneven surfaces (variants) | |
| US20020050410A1 (en) | Directional well drilling | |
| RU2299969C2 (en) | Executive mechanism acting with constant force | |
| CA3078462A1 (en) | Device for centring and/or pulling a tool in a pipeline | |
| WO2023043316A1 (en) | A well tool with an angle orienting feature | |
| CA2438358A1 (en) | A deflection joint |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190402 |