RU2354801C2 - Method for creation of tractive force in well and oilwell tractor (versions) - Google Patents

Method for creation of tractive force in well and oilwell tractor (versions) Download PDF

Info

Publication number
RU2354801C2
RU2354801C2 RU2007102385/03A RU2007102385A RU2354801C2 RU 2354801 C2 RU2354801 C2 RU 2354801C2 RU 2007102385/03 A RU2007102385/03 A RU 2007102385/03A RU 2007102385 A RU2007102385 A RU 2007102385A RU 2354801 C2 RU2354801 C2 RU 2354801C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
well
supports
tractor
walls
wheels
Prior art date
Application number
RU2007102385/03A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2007102385A (en
Inventor
Александр Рафаилович Князев (RU)
Александр Рафаилович Князев
Original Assignee
Александр Рафаилович Князев
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Александр Рафаилович Князев filed Critical Александр Рафаилович Князев
Priority to RU2007102385/03A priority Critical patent/RU2354801C2/en
Publication of RU2007102385A publication Critical patent/RU2007102385A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2354801C2 publication Critical patent/RU2354801C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)
  • Vibration Prevention Devices (AREA)

Abstract

FIELD: oil and gas industry.
SUBSTANCE: invention is related to works in well, namely, to method and versions of device for items transportation, in particular, instruments on cable in horizontal wells. Method for creation of tractive force in well, in which well tractor is used with supports that interact with well walls, and vibration exciter, well tractor body vibrations are created along well, vibrations are sent to wheel and/or lever supports pressed to wheel walls. Supports are arranged so that they prevent displacements of well tractor in direction opposite to required direction of motion in well. Wheel-support well tractor includes body, mechanisms for wheels pressing/release to well walls, wheels pressed to well walls, at least one vibration exciter, at least one unit of elastic mechanical and elastic electric connection to transported devices. Wheels are equipped with mechanisms that block rotation of wheels to the side that does not correspond direction of motion in well. Lever-support well tractor includes body, mechanisms for opening/closure of lever supports and lever supports, at least, one vibration exciter. Lever supports are arranged so that with their one end they are hingedly fixed to body, and with their other end they rest against well walls during opening in spring manner. All supports form sharp angles with body axis - angles of supports opening directed with their tops to one side, or tractor has two sets of supports with opening angles directed with their tops in opposite sides. Tractor also comprises at least one unit of elastic mechanical and elastic electric connection with transported devices.
EFFECT: expansion of technical facilities arsenal for instruments delivery to wells, increased efficiency and reduced technical complexity of well tractors.
4 cl

Description

Изобретение относится к работам в скважинах и может быть использовано для создания силы тяги и перемещения предметов, в частности приборов на кабеле в горизонтальных скважинах.The invention relates to work in wells and can be used to create traction and movement of objects, in particular devices on a cable in horizontal wells.

Горизонтальными называют скважины, у которых хотя бы часть ствола имеет зенитный угол более 60-70°. Для перемещения, например, приборов на кабеле по горизонтальным скважинам используют устройство, называемое скважинным трактором. Скважинный трактор создает силу тяги, опираясь на стенки скважины опорами различной конструкции.Horizontal are called wells in which at least part of the trunk has an anti-aircraft angle of more than 60-70 °. To move, for example, instruments on a cable through horizontal wells, a device called a downhole tractor is used. The downhole tractor generates traction by relying on the walls of the well with supports of various designs.

Известен применяемый в скважинных тракторах способ создания силы тяги в скважинах с помощью колесных опор: колеса прижимают к стенкам скважины и передают на них вращающий момент от осей электродвигателей [1, 2, 3, 4]. Способ не гарантирует создание необходимой силы тяги в скважинах с неровными стенками из-за пробуксовки колес.Known used in downhole tractors is a method of creating traction in wells using wheel bearings: the wheels are pressed against the walls of the well and transmit torque to them from the axes of the electric motors [1, 2, 3, 4]. The method does not guarantee the creation of the necessary traction in wells with uneven walls due to slipping of the wheels.

Известен применяемый в скважинных тракторах способ создания силы тяги с помощью фиксирующих опор, при котором поочередно с помощью опор фиксируют в скважине одну часть трактора, продвигая в это время вдоль ствола другую с помощью специального привода [5, 6, 7]. Недостатком способа является, в частности, техническая сложность выполнения.There is a known method used in downhole tractors to create traction force with the help of fixing supports, in which one part of the tractor is alternately fixed in the well with the help of the supports, while at the same time moving the other part along the shaft using a special drive [5, 6, 7]. The disadvantage of this method is, in particular, the technical complexity of the implementation.

Во всех скважинных тракторах применяют или привод на колеса, или привод на фиксирующие опоры. Из уровня техники не известен способ создания силы тяги в скважинах, в котором вместо привода используют вибрацию.In all downhole tractors, either a wheel drive or a drive for fixing supports is used. The prior art does not know a method of creating traction in wells, in which vibration is used instead of a drive.

Задачей изобретения является разработка вибрационного способа создания силы тяги в скважинах.The objective of the invention is to develop a vibrational method of creating traction in wells.

Задача решается тем, что в заявляемом способе скважинный трактор снабжают вибровозбудителем, создают вибрации корпуса скважинного трактора вдоль скважины, передают вибрации на прижимаемые к стенкам скважины опоры, такие, что они препятствуют смещениям скважинного трактора в направлении, противоположном требуемому направлению движения по скважине.The problem is solved in that in the claimed method, the downhole tractor is provided with a vibration exciter, vibrations of the downhole tractor body are generated along the well, vibrations are transmitted to the supports pressed against the walls of the well, such that they prevent displacement of the downhole tractor in the direction opposite to the desired direction of movement along the well.

Скважинный трактор, в котором сила тяги создается благодаря вибрациям, будем далее называть вибротрактором, опуская для краткости определение «скважинный».A downhole tractor, in which traction is created by vibration, will be called a vibro-tractor, omitting the definition of “downhole” for brevity.

Источником колебаний корпуса вибротрактора является вибровозбудитель [8, стр.44-45]. Наиболее распространенными являются дебалансные вибровозбудители, в которых для генерации колебаний используют силу инерции, возникающую при вращении неуравновешенного инерционного элемента. Для вибротрактора полезными являются колебания, направленные вдоль оси скважины. Существуют дебалансные вибровозбудители, в которых благодаря использованию нескольких неуравновешенных инерционных элементов, вращающихся синхронно в разные стороны, генерируются колебания, направленные вдоль прямой, - такие вибровозбудители могут быть применены в вибротракторе. Также могут быть применены электромагнитный или электродинамический вибровозбудители [9, стр.507, 257-258]. В электромагнитных вибровозбудителях силы, возбуждающие колебания, создают в результате воздействия переменного во времени магнитного поля на ферромагнитные тела. Например, электромагнитный вибровозбудитель может содержать уложенный в статоре соленоид, через который пропускают переменный ток, и пружинно закрепленный железный сердечник в качестве инерционного элемента, совершающий под действием переменного магнитного поля соленоида поступательно-возвратные движения - вибрации. Статор жестко закреплен в корпусе вибротрактора и вместе с корпусом также вибрирует.The source of vibrations of the vibro-tractor body is the vibration exciter [8, p. 44-45]. The most common are unbalanced vibration exciters, in which the inertia force arising from the rotation of an unbalanced inertial element is used to generate oscillations. For the vibrotractor, oscillations directed along the axis of the well are useful. There are unbalanced vibration exciters in which, thanks to the use of several unbalanced inertial elements rotating synchronously in different directions, oscillations are generated along the straight line - such vibration exciters can be used in a vibration tractor. Can also be applied electromagnetic or electrodynamic vibration exciters [9, p. 507, 257-258]. In electromagnetic vibration exciters, forces that excite oscillations are created as a result of the action of a time-varying magnetic field on ferromagnetic bodies. For example, an electromagnetic vibration exciter may contain a solenoid laid in the stator through which alternating current is passed, and a spring-fixed iron core as an inertial element that performs translational-reverse motions under the action of the alternating magnetic field of the solenoid — vibrations. The stator is rigidly fixed in the vibrotractor housing and also vibrates with the housing.

Для осуществления способа существенно наличие вибровозбудителя, а не его устройство.To implement the method, the presence of a vibration exciter is essential, and not its device.

Технический результат достигается за счет преобразования продольных колебаний корпуса вибротрактора в поступательное движение, т.е. вибротрактор является вибродвижителем [8, стр.47-48]. Сила тяги создается на концах закрепленных на корпусе вибротрактора опор следующим образом. Смещения корпуса вибротрактора, направленные в сторону требуемого направления движения, назовем прямыми смещениями, а смещения, направленные в противоположную сторону, - обратными смещениями. Прямые смещения происходят беспрепятственно. Обратные смещения затруднены действием сил трения со стороны стенок скважины на опоры. Эти силы передаются на корпус вибротрактора. Таким образом, сила тяги вибротрактора создается как средняя по времени сила трения между опорами и стенками скважины.The technical result is achieved by converting the longitudinal vibrations of the vibro-tractor body into translational motion, i.e. the vibrotractor is a vibrating mover [8, p. 47-48]. The traction force is created at the ends of the supports fixed to the vibrotractor body as follows. The displacements of the vibro-tractor body directed towards the desired direction of movement are called direct displacements, and displacements directed in the opposite direction are called reverse displacements. Direct displacements occur unhindered. Reverse displacements are hindered by the action of friction forces from the side of the well walls on the supports. These forces are transmitted to the vibrotractor body. Thus, the traction force of the vibrotractor is created as the time-average friction force between the supports and the walls of the well.

Отличительными признаками способа являются использование вибраций и затрудняющих обратные смещения опор, отсутствие механизмов привода на опоры. Способ упрощает конструкцию и повышает эффективность скважинного трактора.Distinctive features of the method are the use of vibrations and hindering the reverse displacement of the supports, the absence of drive mechanisms on the supports. The method simplifies the design and increases the efficiency of the downhole tractor.

Способ может быть реализован с применением опор различной конструкции, например колесных или рычажных.The method can be implemented using supports of various designs, such as wheeled or lever.

Колесные опоры вибротрактора представляют собой колеса, прижимаемые к стенкам скважины с помощью механизмов, аналогичных тем, которые применяют в известных колесных тракторах. Например, механизм, обеспечивающий прижим колес аналогично [1], может содержать рычаги с колесами, шарнирно присоединенные к корпусу и шарниро же соединенные с рычагами, соединенными с ходовыми гайками. При этом ходовые гайки установлены на ходовых винтах, приводимых во вращение электродвигателем. Вращение ходовых винтов в одну сторону приводит к прижатию колес к стенкам скважины, вращение в другую отодвигает колеса от стенки скважины. Для того чтобы обеспечить прижатие колес в условиях неровных стенок скважины, прижатие должно быть пружинным. Для этого, например, выполняют рычаги, соединенные с ходовыми гайками как пружинное звено [8, стр.354], обладающее подвижностью в продольном направлении.The wheel supports of the vibrotractor are wheels pressed against the walls of the well using mechanisms similar to those used in known wheeled tractors. For example, a mechanism providing clamping of wheels similarly to [1] may contain levers with wheels pivotally attached to the housing and pivotally connected to levers connected to the driving nuts. In this case, the spindle nuts are mounted on the spindles driven into rotation by an electric motor. The rotation of the spindles in one direction leads to the pressing of the wheels to the walls of the borehole, the rotation in the other moves the wheels away from the borehole wall. In order to ensure the pressure of the wheels in uneven borehole walls, the pressure should be spring. For this, for example, levers are connected that are connected to the driving nuts as a spring link [8, p. 354], which has mobility in the longitudinal direction.

Для осуществления способа с помощью колесных опор существенно наличие механизмов прижатия колес, а не их устройство.To implement the method using the wheel supports, the presence of mechanisms for pressing the wheels is essential, and not their device.

Для того чтобы колесные опоры, прижимаемые к стенкам скважины, препятствовали обратным смещениям вибротрактора, их снабжают механизмом, блокирующим вращение колес в одну сторону. Примером подходящего механизма является храповой механизм [8, стр.504-505], включающий в простейшем варианте выполнения храповое колесо и подпружиненную собачку. Известно множество разновидностей храповых механизмов. В частности, храповой механизм может быть выполнен в виде втулки с внутренними зубьями и расположенной внутри втулки собачкой. Известны храповые механизмы с несколькими собачками и переменным шагом зубчатого колеса - в этом случае уменьшается угол поворота колеса, при котором блокируется обратное вращение, т.к. при малейшем повороте срабатывает одна из собачек. Известны реверсивные храповые механизмы, т.е. такие, в которых направление вращения переключают, например, используя собачку двустороннего действия.In order for the wheel bearings pressed against the walls of the well to prevent the reverse displacements of the vibrotractor, they are equipped with a mechanism that blocks the rotation of the wheels in one direction. An example of a suitable mechanism is the ratchet mechanism [8, p. 504-505], which includes, in the simplest embodiment, a ratchet wheel and a spring-loaded dog. Many varieties of ratchets are known. In particular, the ratchet mechanism can be made in the form of a sleeve with internal teeth and a dog located inside the sleeve. Known ratchet mechanisms with several dogs and a variable pitch of the gear wheel - in this case, the angle of rotation of the wheel decreases, at which the reverse rotation is blocked, because at the slightest turn one of the dogs is triggered. Reversible ratchet mechanisms are known, i.e. those in which the direction of rotation is switched, for example, using a double-acting dog.

Для осуществления предлагаемого способа с помощью колесных опор существенно наличие механизма, блокирующего вращение колес в одну сторону, а не его устройство.To implement the proposed method using wheel bearings, the presence of a mechanism blocking the rotation of the wheels in one direction, and not its device, is essential.

Рычажные опоры представляют собой шарнирно закрепленные на корпусе рычаги, свободные концы которых пружинно прижимают к стенкам скважины. При обратном смещении между опорой и стенкой скважины возникает сила трения, большая, чем при прямом смещении, т.к. при обратном смещении возникает эффект расклинивания. Эффективность рычажных опор повышают, например, выполняя их концы острыми или зубчатыми. Также для повышения эффективности рычажных опор свободные концы рычагов могут быть изогнутыми так, чтобы обеспечивать контакт со стенкой скважины и расклинивающий эффект при изменении диаметра скважины. Одновременно могут быть применены опоры разной длины и формы. Рычажные опоры могут раскрываться, т.е. прижиматься к стенкам скважины, и складываться, т.е. прижиматься к корпусу вибротрактора. Механизм раскрытия/закрытия рычажных опор может быть выполнен различными способами, например, к опорам могут быть шарнирно присоединены рычаги, соединенные с ходовыми гайками, установленными на ходовых винтах, приводимых во вращение электродвигателем. Пружинность прижатия рычажных опор может быть обеспечена, например, выполнением рычагов, соединенных с опорами и ходовыми гайками, в виде пружинных звеньев [8, стр.354], обладающих подвижностью в продольном направлении. Величина силы прижатия рычажных опор не существенна, так как сопротивление обратным смещениям обеспечивается расклинивающим эффектом.Lever supports are levers pivotally mounted on the housing, the free ends of which are spring-loaded against the walls of the well. With a reverse bias between the support and the borehole wall, a friction force arises that is greater than with a forward bias, because with reverse bias, a wedging effect occurs. The effectiveness of the lever supports increase, for example, making their ends sharp or toothed. Also, to increase the efficiency of the lever supports, the free ends of the levers can be bent so as to provide contact with the wall of the well and a wedging effect when changing the diameter of the well. At the same time, supports of different lengths and shapes can be used. Lever supports can be opened, i.e. cling to the walls of the well, and fold, i.e. press against the vibrotractor body. The mechanism of opening / closing of the lever supports can be performed in various ways, for example, levers connected to the spindle nuts mounted on the spindles driven by the rotation of the electric motor can be pivotally connected to the supports. The spring pressure of the lever supports can be provided, for example, by the implementation of levers connected to supports and running nuts in the form of spring links [8, p. 354], which have mobility in the longitudinal direction. The magnitude of the pressing force of the lever supports is not significant, since resistance to reverse displacements is provided by a wedging effect.

Известен колесно-опорный скважинный трактор [3] (аналог 1), состоящий из модулей, каждый из которых включает электродвигатели, механизмы для выдвижения и прижатия к стенкам скважин колесных опор, механизмы для передачи на колеса вращающего момента. Электродвигатели преобразуют электрическую энергию в механическую работу, при этом сила тяги создается благодаря передаче вращающего момента с оси электродвигателя на колеса. Колесно-опорный скважинный трактор применяют главным образом в обсаженных скважинах, так как не гарантируют создание силы тяги, если стенки скважины неровные, а диаметр скважины изменяется с глубиной.Known wheel-supporting downhole tractor [3] (analog 1), consisting of modules, each of which includes electric motors, mechanisms for extending and pressing wheel supports to the walls of the wells, mechanisms for transmitting torque to the wheels. Electric motors convert electrical energy into mechanical work, while traction is created by transmitting torque from the axis of the electric motor to the wheels. The wheel support tractor is mainly used in cased wells, since it does not guarantee the creation of traction if the walls of the well are uneven and the diameter of the well changes with depth.

Технической задачей заявляемого изобретения является упрощение конструкции и повышение эффективности скважинного трактора путем создания колесно-опорного вибротрактора.The technical task of the invention is to simplify the design and increase the efficiency of the downhole tractor by creating a wheel-supporting vibrotractor.

Технический результат достигается тем, что устройство, колесно-опорный скважинный трактор, включающий корпус, механизмы для прижатия/отжатия колес к стенкам скважины, колеса, прижимаемые к стенкам скважины, содержит, по меньшей мере, один вибровозбудитель, а колеса снабжены механизмами, блокирующими вращение колес в сторону, не соответствующую направлению движения по скважине, а также по меньшей мере один узел упругого механического и эластичного электрического соединения с транспортируемыми устройствами.The technical result is achieved by the fact that the device, a wheel support downhole tractor, including a housing, mechanisms for pressing / squeezing the wheels against the walls of the well, wheels pressed against the walls of the well, contains at least one vibration exciter, and the wheels are equipped with mechanisms that block rotation wheels in a direction that does not correspond to the direction of movement along the well, as well as at least one node of elastic mechanical and elastic electrical connection with transported devices.

Технический результат обеспечивается тем, что из-за блокировки вращения колес в одну из сторон между колесами и стенками скважины возникает сила трения, которая и является силой тяги, при этом не требуется передачи вращающего момента на колеса. Предполагается большая эффективность в скважинах с неровными стенками по сравнению с аналогом, т.к. прямые смещения колесного скважинного вибротрактора происходят благодаря инерции. Кроме того, упрощается конструкция скважинного трактора.The technical result is ensured by the fact that due to the blocking of the rotation of the wheels on one side between the wheels and the walls of the borehole, a friction force arises, which is the traction force, and it does not require transmission of torque to the wheels. It is assumed that greater efficiency in wells with uneven walls compared to the analogue, because direct displacements of a wheel borehole vibrotractor occur due to inertia. In addition, the design of the downhole tractor is simplified.

Колесно-опорный скважинный вибротрактор может включать механизмы, переключающие направление возможного вращения колес и, соответственно, направление движения трактора по скважине, например реверсивные храповые механизмы.The wheel-supporting well vibrotractor may include mechanisms that switch the direction of possible rotation of the wheels and, accordingly, the direction of movement of the tractor along the well, for example, reversible ratchet mechanisms.

Известен скважинный трактор без колес [7] (аналог 2), в котором тяга обеспечивается с использованием двух способных перемещаться вдоль корпуса секций осесимметрично расположенных фиксирующих опор - по три опоры в каждой секции, при этом поочередно во время движения скважинного трактора опоры одной из секций опираются на стенки скважины и перемещают трактор вдоль скважины, в это время другая секция опор, перемещаясь вдоль трактора, занимает исходное положение. Устройство имеет два электродвигателя, гидравлическую и механическую системы. Электродвигатели преобразуют электрическую энергию в механическую работу, при этом сила тяги создается благодаря механическому приводу, перемещающему секции опор вдоль скважинного трактора. Главным недостатком устройства является его техническая сложность.A well-known tractor without wheels [7] (analogue 2), in which the traction is provided using two axially symmetrically mounted locking legs that can be moved along the section body — three supports in each section, while the supports of one of the sections are supported alternately during the movement of the downhole tractor on the walls of the well and moving the tractor along the well, at this time, another section of the supports, moving along the tractor, takes its initial position. The device has two electric motors, hydraulic and mechanical systems. Electric motors convert electrical energy into mechanical work, and traction is created by a mechanical drive that moves the support sections along the downhole tractor. The main disadvantage of the device is its technical complexity.

Технической задачей заявляемого изобретения является упрощение конструкции и повышение эффективности скважинного трактора путем создания рычажно-опорного вибротрактора.The technical task of the invention is to simplify the design and increase the efficiency of the downhole tractor by creating a lever-supporting vibrotractor.

Технический результат достигается тем, что устройство, рычажно-опорный скважинный трактор, включающий корпус, механизмы для раскрытия/закрытия рычажных опор и рычажные опоры, содержит по меньшей мере один вибровозбудитель, а рычажные опоры выполнены так, что одним концом шарнирно прикреплены к корпусу, а другим при раскрытии пружинно упираются в стенки скважины, при этом все опоры образуют с осью корпуса острые углы - углы раскрытия опор, направленные вершинами в одну сторону, а также по меньшей мере один узел упругого механического и эластичного электрического соединения с транспортируемыми устройствами.The technical result is achieved in that the device, the lever-supporting downhole tractor, including the housing, mechanisms for opening / closing the lever supports and lever supports, contains at least one vibration exciter, and the lever supports are made so that one end is pivotally attached to the body, and when opening, they spring against the walls of the well, while all the supports form sharp angles with the axis of the body — the opening angles of the supports directed by the vertices in one direction, as well as at least one elastic and mechanical unit adic electrical connection with transportable devices.

Технический результат обеспечивается тем, что сила трения между концами опор и стенками скважины зависит от направления смещения: если смещение таково, что сила трения стремится увеличить углы раскрытия опор, то из-за эффекта расклинивания возникает сила трения, большая, чем при смещениях в противоположную сторону. Если концы опор имеют маленькую площадь, то, прижимаясь к стенкам скважины, они позиционируются в неровности, упираются в них. Кроме того, опоры могут быть острыми, зубчатыми, выполненными из твердых материалов и втыкаться в стенки скважины при обратных смещениях. Также опоры могут быть выполнены изогнутыми так, чтобы обеспечивать контакт со стенкой скважины и расклинивающий эффект при изменении диаметра скважины. Таким образом, опоры являются фиксирующими при обратных и скользящими при прямых смещениях. Предполагается большая по сравнению с аналогом эффективность рычажно-опорного вибротрактора в скважинах с неровными стенками и переменного диаметра. Кроме того, упрощается конструкция скважинного трактора.The technical result is ensured by the fact that the friction force between the ends of the supports and the walls of the well depends on the direction of displacement: if the displacement is such that the friction force tends to increase the opening angles of the supports, then due to the wedging effect, friction force is greater than when displaced in the opposite direction . If the ends of the supports have a small area, then, clinging to the walls of the well, they are positioned in irregularities, abut against them. In addition, the supports can be sharp, serrated, made of solid materials and stuck into the walls of the well at reverse displacements. Also, the supports can be made curved so as to provide contact with the wall of the well and a wedging effect when changing the diameter of the well. Thus, the supports are locking at reverse and sliding at forward displacements. It is assumed that, in comparison with the analogue, the efficiency of the lever-support vibrotractor in wells with uneven walls and variable diameter is large. In addition, the design of the downhole tractor is simplified.

Для того, чтобы рычажно-опорный вибротрактор создавал силу тяги как в сужениях, так и в расширениях скважины, он может содержать опоры разной длины: в сужениях к стенке скважины под оптимальным углом прижимаются и обеспечивают тягу короткие, а в расширениях - длинные опоры.In order for the lever-support vibrotractor to create traction force both in the constrictions and in the extensions of the well, it can contain supports of different lengths: in the constrictions, they are pressed at the optimal angle to the wall of the well and provide traction short, and in extensions, long supports.

Рычажно-опорный вибротрактор может иметь два набора опор, отличающихся направлением углов раскрытия. В этом случае можно переключать направление силы тяги вибротрактора и направление движения по скважине, раскрывая опоры только одного из наборов.The lever-supporting vibrotractor may have two sets of supports, differing in the direction of the opening angles. In this case, you can switch the direction of the traction force of the vibrotractor and the direction of movement along the well, revealing the supports of only one of the sets.

Как колесно-опорный, так и рычажно-опорный вибротракторы должны передавать силу тяги на транспортируемое устройство, но не передавать вибрации. Для этого в состав вибротрактора включают упругое механическое соединение, например пружинный виброизолятор, который обеспечивает передачу силы тяги и одновременно изоляцию транспортируемого устройства от вибраций, в то же время давая возможность корпусу вибротрактора совершать вибрации. Эластичное электрическое соединение обеспечивает передачу электрической энергии и сигналов управления и может быть осуществлено, например, с помощью кабеля, имеющего достаточную "слабину".Both wheel-supporting and lever-supporting vibrotractors must transmit traction to the transported device, but not transmit vibration. For this, the vibrotractor includes an elastic mechanical connection, for example, a spring vibration isolator, which provides transmission of traction and isolation of the transported device from vibrations, while at the same time allowing the vibrotractor body to vibrate. The elastic electrical connection provides the transmission of electrical energy and control signals and can be carried out, for example, using a cable having sufficient "slack".

Между вибротрактором и транспортируемым прибором может дополнительно располагаться демпфер колебаний в виде массивного тела с упругим механическим и эластичным электрическим соединением.Between the vibrotractor and the transported device, an vibration damper in the form of a massive body with an elastic mechanical and elastic electrical connection can additionally be located.

Вибротрактор может содержать в своем составе не один, а несколько не обязательно одинаковых блоков, описанных выше, в том числе колесно-опорные блоки и рычажно-опорные блоки, упругомеханически и электрически соединенные между собой непосредственно или через транспортируемые приборы.The vibrotractor may contain not one, but several not necessarily the same blocks described above, including wheel support blocks and lever support blocks, elastomechanically and electrically interconnected directly or via transportable devices.

Изобретение поясняется ниже с помощью схематично изображенных на прилагаемых чертежах примеров выполнения.The invention is explained below using schematically depicted in the accompanying drawings examples of implementation.

На чертежах представлено:The drawings show:

фиг.1: принципиальная схема - пример реализации колесно-опорного вибротрактора;figure 1: schematic diagram - an example implementation of a wheel-supporting vibrotractor;

фиг.2: принципиальная схема - пример реализации рычажно-опорного вибротрактора;figure 2: schematic diagram - an example implementation of the lever-supporting vibrotractor;

фиг.3: принципиальная схема - пример реализации механизма для складывания рычажных опор.figure 3: schematic diagram - an example implementation of a mechanism for folding lever supports.

На фиг.1 изображено: корпус вибротрактора 1, вибровозбудитель V, электродвигатель D, ходовой винт 2, ходовая гайка 3, шарнирные соединения А, В, С, рычаг 4 с пружинным звеном 5, рычаг 6, колесо 7 с храповым механизмом 8, электромеханический разъем 9 с пружиной 10. Не показан кабель, идущий от электромеханического разъема 9 к корпусу вибротрактора. Не обозначены элементы, симметрично расположенные относительно оси вибротрактора к обозначенным, но при описании одного элемента будем иметь в виду и симметричный ему. При спуске/подъеме в скважину ось колеса 7 находится в положении В' (ось второго колеса находится в положении В"), ходовой винт 2 занимает крайнее левое положение (не показано). Плоскости колес смещены относительно друг друга, поэтому колеса не мешают друг другу в сложенном состоянии. Для создания силы тяги двигатель D вращает ходовой винт 2, при этом перемещается ходовая гайка 3, и благодаря рычагам 4 и 6 колесо 7 прижимается к стенке скважины. Вибровозбудитель V создает продольные вибрации корпуса 1 и закрепленных на нем элементов. При смещениях, вызванных вибрацией, на колесо 7, прижатое к стенке скважины, действует сила, стремящаяся его повернуть вокруг оси В. В соответствии с чертежом колесо 7 свободно вращается против часовой стрелки, но не может повернуться по часовой стрелке из-за действия храпового механизма 8. Таким образом, при вибрациях со стороны стенок скважины возникает сила трения F, направленная вправо. На фиг.1 для упрощения чертежа показана только одна пара колесных опор. Как правило, используют не менее двух пар колесных опор. Сумма сил трения, действующих на все имеющиеся в составе вибротрактора опоры, и является силой тяги вибротрактора. Сила тяги передается через пружину 10 и электромеханический разъем 9 на транспортируемое устройство.Figure 1 shows: the body of the vibration tractor 1, the exciter V, the motor D, the lead screw 2, the lead nut 3, the swivel joints A, B, C, the lever 4 with a spring link 5, the lever 6, the wheel 7 with a ratchet mechanism 8, electromechanical connector 9 with spring 10. The cable coming from the electromechanical connector 9 to the vibro-tractor housing is not shown. The elements that are symmetrically located relative to the axis of the vibrotractor to those indicated are not marked, but when describing one element, we will keep in mind the symmetrical one. During the descent / ascent into the well, the axis of the wheel 7 is in position B '(the axis of the second wheel is in position B "), the spindle 2 occupies the leftmost position (not shown). The planes of the wheels are offset relative to each other, so the wheels do not interfere with each other In order to create traction, engine D rotates the spindle 2, the spindle nut 3 moves, and thanks to the levers 4 and 6, the wheel 7 is pressed against the borehole wall. Vibration exciter V creates longitudinal vibrations of the housing 1 and the elements attached to it. , caused by vibration, the force on the wheel 7 pressed against the borehole wall tends to rotate around axis B. According to the drawing, the wheel 7 rotates freely counterclockwise, but cannot rotate clockwise due to the ratchet mechanism 8. Thus Thus, when vibrations from the side of the walls of the borehole arise, the friction force F directed to the right appears in Fig. 1, to simplify the drawing, only one pair of wheel supports is shown. As a rule, at least two pairs of wheel supports are used. The sum of the friction forces acting on all the supports that are part of the vibrotractor is the traction force of the vibrotractor. The traction force is transmitted through the spring 10 and the electromechanical connector 9 to the transported device.

На фиг.2 изображено: корпус вибротрактора 1, вибровозбудитель V, электродвигатель D, ходовой винт 2, ходовая гайка 3, шарнирные соединения А, Е, С, рычаг 4 с пружинным звеном 5, рычаг 6, башмак рычажной опоры 11, электромеханический разъем 9 с пружиной 10. Не показан кабель, идущий от электромеханического разъема 9 к корпусу вибротрактора. Не обозначены элементы, симметрично расположенные относительно оси вибротрактора к обозначенным, но при описании одного элемента будем иметь в виду и симметричный ему. При спуске/подъеме в скважину рычажные опоры находятся в сложенном положении: шарнирное соединение Е занимает положение Е', ходовой винт 2 занимает крайнее левое положение (не показано). Плоскости рычажных опор смещены относительно друг друга, поэтому не мешают друг другу в сложенном состоянии. Для создания силы тяги двигатель D вращает ходовой винт 2, при этом перемещается ходовая гайка 3, и благодаря рычагам 4 и 6 башмак рычажной опоры 11 прижимается к стенке скважины. Вибровозбудитель V создает продольные вибрации корпуса 1 и закрепленных на нем элементов. При смещениях вправо, вызванных вибрацией, башмак 11 проскальзывает по стенке скважины, так как пружинное звено 5 не создает значительного прижима. При смещениях влево возникает расклинивающий эффект и большая, чем при смещениях вправо, сила трения между башмаком и стенкой скважины. Таким образом, при вибрациях со стороны стенок скважины возникает сила трения F, направленная вправо. На фиг.2 для упрощения чертежа показана только одна пара опор. Целесообразно использовать большее число опор для гарантированного создания силы F. Сумма сил трения, действующих на все имеющиеся в составе вибротрактора опоры, и является силой тяги вибротрактора. Сила тяги передается через пружину 10 и электромеханический разъем 9 на транспортируемое устройство.Figure 2 shows: the body of the vibration tractor 1, the exciter V, the electric motor D, the lead screw 2, the lead nut 3, the swivel joints A, E, C, the lever 4 with the spring link 5, the lever 6, the shoe of the lever support 11, the electromechanical connector 9 with spring 10. Not shown cable coming from the electromechanical connector 9 to the body of the vibrotractor. The elements that are symmetrically located relative to the axis of the vibrotractor to those indicated are not marked, but when describing one element, we will keep in mind the symmetrical one. When lowering / raising into the well, the lever supports are in the folded position: the swivel joint E is in the E position, the spindle 2 is in the leftmost position (not shown). The plane of the lever supports are offset relative to each other, therefore, do not interfere with each other when folded. To create a traction force, the engine D rotates the lead screw 2, while the lead nut 3 moves, and thanks to the levers 4 and 6, the shoe of the lever support 11 is pressed against the borehole wall. The vibration exciter V creates longitudinal vibrations of the housing 1 and the elements attached to it. With displacements to the right caused by vibration, the shoe 11 slides along the wall of the well, since the spring link 5 does not create a significant pressure. With displacements to the left, a wedging effect occurs and a greater friction force between the shoe and the wall of the well than with displacements to the right. Thus, with vibrations from the side of the borehole walls, a frictional force F arises to the right. In figure 2, to simplify the drawing, only one pair of supports is shown. It is advisable to use a larger number of supports for guaranteed creation of force F. The sum of the friction forces acting on all the supports that are part of the vibrotractor is the traction force of the vibrotractor. The traction force is transmitted through the spring 10 and the electromechanical connector 9 to the transported device.

На фиг.3 изображено: рычажные опоры 12, оси крепления опор О, Р, Q и Н, фигурная рейка R, линия, обозначающая край корпуса вибротрактора MN. Ввиду симметрии чертежа на нижней его части обозначения не проставлены. Рычажные опоры 12 подпружинены (не показано) и под действием пружин стремятся раскрыться, т.е. занять положение, показанное на чертеже. Фигурная рейка R может перемещаться только вдоль оси вибротрактора, например, с помощью соединенной с рейкой ходовой муфты (не показано), приводимой в движение ходовым винтом (не показано). При спуске/подъеме вибротрактора в скважину рейку R сдвигают вправо на половину расстояния между соседними осями опор по отношению к положению, показанному на чертеже. При этом опоры 12 поворачиваются так, что их длинные концы уходят за край корпуса вибротрактора MN. Для приведения опор 12 в рабочее положение рейку смещают влево, в положение, показанное на чертеже. В этом положении концы опор взаимодействуют со стенками скважины и при вибрации создают силу тяги F.Figure 3 shows: the lever supports 12, the axis of attachment of the supports O, P, Q and H, a curved rail R, a line indicating the edge of the housing of the vibrotractor MN. Due to the symmetry of the drawing, notation is not indicated on its lower part. The lever supports 12 are spring-loaded (not shown) and, under the action of the springs, tend to open, i.e. occupy the position shown in the drawing. The curved rail R can only be moved along the axis of the vibrotractor, for example, by means of a running clutch (not shown) connected to the rail, driven by a lead screw (not shown). During the descent / ascent of the vibrotractor into the well, the rail R is shifted to the right by half the distance between the adjacent axes of the supports with respect to the position shown in the drawing. In this case, the supports 12 are rotated so that their long ends extend beyond the edge of the housing of the vibrotractor MN. To bring the supports 12 to the working position, the rail is shifted to the left, to the position shown in the drawing. In this position, the ends of the supports interact with the walls of the well and, when vibrated, create a traction force F.

Источники информацииInformation sources

1. Патент РФ RU 2236549 С2.1. RF patent RU 2236549 C2.

2. Доставщик скважинный ДС-2 (ДС-3). Система доставки геофизических приборов в горизонтальные участки скважин. НПО «Тарис», www.taris.rn.2. Downhole deliveryman DS-2 (DS-3). A system for delivering geophysical instruments to horizontal sections of wells. NGO Taris, www.taris.rn.

3. Downhole Tractor (MDT). Sondex. www.sondex.com.3. Downhole Tractor (MDT). Sondex. www.sondex.com.

4. Патент США US 6,273,189 B1.4. US patent US 6,273,189 B1.

5. Патент РФ RU 2175374 C1.5. RF patent RU 2175374 C1.

6. Патент США US 5,794,703.6. US patent US 5,794,703.

7. Alden M., Arif F., Billingham M., Gronnerod, N., Harvey, S., Richards, M. and West, C., "Advancing Downhole Conveyance", Schlumberger Oilfield Rewiew, Vol.16, No. 3, p.30-43.7. Alden M., Arif F., Billingham M., Gronnerod, N., Harvey, S., Richards, M. and West, C., "Advancing Downhole Conveyance", Schlumberger Oilfield Rewiew, Vol.16, No. 3, p.30-43.

8. Крайнев А.Ф. Словарь-справочник по механизмам. M.: Машиностроение, 1987.8. Krainev A.F. Dictionary reference to mechanisms. M .: Engineering, 1987.

9. Вибрации в технике: Справочник. В 6-ти т. - M.: Машиностроение, 1981. - т.4. Вибрационные процессы и машины. / Под ред. Э.Э.Лавендела. 1981. 509 с.9. Vibration in technology: a reference. In 6 volumes - M .: Mechanical Engineering, 1981. - Volume 4. Vibration processes and machines. / Ed. E.E. Lavendela. 1981. 509 p.

Claims (4)

1. Способ создания силы тяги в скважине, при котором используют скважинный трактор с опорами, взаимодействующими со стенками скважины, отличающийся тем, что скважинный трактор снабжают вибровозбудителем, создают выбрации корпуса скважинного трактора вдоль скважины, передают вибрации на прижимаемые к стенкам скважины колесные и/или рычажные опоры, при этом опоры выполняют такими, что они препятствуют смещениям скважинного трактора в направлении, противоположном требуемому направлению движения по скважине.1. A method of generating traction in a well, in which a downhole tractor is used with supports interacting with the walls of the well, characterized in that the downhole tractor is equipped with a vibration exciter, the body of the downhole tractor is created along the well, vibrations are transmitted to the wheel and / or pressed against the walls of the well lever supports, while the supports are such that they prevent the displacement of the downhole tractor in the direction opposite to the desired direction of movement along the well. 2. Колесно-опорный скважинный трактор, включающий корпус, механизмы для прижатия/отжатия колес к стенкам скважины, колеса, прижимаемые к стенкам скважины, отличающийся тем, что содержит, по меньшей мере, один вибровозбудитель, а колеса снабжены механизмами, блокирующими вращение колес в сторону, не соответствующую направлению движения по скважине, а также, по меньшей мере, один узел упругого механического и эластичного электрического соединения с транспортируемыми устройствами.2. Wheel-supporting downhole tractor, comprising a housing, mechanisms for pressing / pressing wheels against the walls of the well, wheels pressed against the walls of the well, characterized in that it contains at least one vibration exciter, and the wheels are equipped with mechanisms that block the rotation of the wheels in a side that does not correspond to the direction of movement along the well, as well as at least one node of an elastic mechanical and elastic electrical connection with transported devices. 3. Колесно-опорный скважинный трактор по п.2, отличающийся тем, что имеет механизмы переключения направления вращения колес.3. Wheel support well tractor according to claim 2, characterized in that it has mechanisms for switching the direction of rotation of the wheels. 4. Рычажно-опорный скважинный трактор, включающий корпус, механизмы для раскрытия/закрытия рычажных опор и рычажные опоры, отличающийся тем, что содержит, по меньшей мере, один вибровозбудитель, а рычажные опоры выполнены так, что одним концом шарнирно прикреплены к корпусу, а другим при раскрытии пружинно упираются в стенки скважины, при этом все опоры образуют с осью корпуса острые углы - углы раскрытия опор, направленные вершинами в одну сторону, или трактор имеет два набора опор с углами раскрытия, направленными вершинами в противоположные стороны, а также, по меньшей мере, один узел упругого механического и эластичного электрического соединения с транспортируемыми устройствами. 4. Lever-supporting downhole tractor, comprising a housing, mechanisms for opening / closing the lever supports and lever supports, characterized in that it contains at least one vibration exciter, and the lever supports are made so that one end is pivotally attached to the body, and when opening, they spring against the walls of the well, while all the supports form sharp angles with the axis of the body — the opening angles of the supports directed by the vertices in one direction, or the tractor has two sets of supports with the opening angles directed by the vertices in the opposite direction s side, as well as at least one elastic mechanical assembly and electrical connection to a flexible transportable devices.
RU2007102385/03A 2007-01-22 2007-01-22 Method for creation of tractive force in well and oilwell tractor (versions) RU2354801C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007102385/03A RU2354801C2 (en) 2007-01-22 2007-01-22 Method for creation of tractive force in well and oilwell tractor (versions)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007102385/03A RU2354801C2 (en) 2007-01-22 2007-01-22 Method for creation of tractive force in well and oilwell tractor (versions)

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007102385A RU2007102385A (en) 2008-07-27
RU2354801C2 true RU2354801C2 (en) 2009-05-10

Family

ID=39810599

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007102385/03A RU2354801C2 (en) 2007-01-22 2007-01-22 Method for creation of tractive force in well and oilwell tractor (versions)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2354801C2 (en)

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2531407C2 (en) * 2011-08-19 2014-10-20 Везерфорд/Лэм, Инк. Downhole device, downhole system and method for wellbore treatment
RU2586358C2 (en) * 2010-11-24 2016-06-10 Веллтек А/С Well system containing wireless module
RU2592001C2 (en) * 2010-11-26 2016-07-20 Веллтек А/С Component of downhole punch
CN105952403A (en) * 2016-06-27 2016-09-21 清华大学 Oil well cable tractor
RU2598955C2 (en) * 2011-03-30 2016-10-10 Веллтек А/С Modular downhole tool
RU2599819C2 (en) * 2011-03-30 2016-10-20 Веллтек А/С Lever assembly
RU2605106C2 (en) * 2011-03-30 2016-12-20 Веллтек А/С Hydraulic assembly
RU2616050C2 (en) * 2012-02-28 2017-04-12 Вест Продакшен Текнолоджи Ас Feeding device for downhole tool and method of downhole tool axial feed
RU2627049C2 (en) * 2011-03-30 2017-08-03 Веллтек А/С Panel for maintenance
RU185927U1 (en) * 2018-06-04 2018-12-25 Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Альметьевский государственный нефтяной институт" DEVICE FOR DRILLING LONG HORIZONTAL WELLS
RU2745496C1 (en) * 2020-11-03 2021-03-25 Общество с ограниченной ответственностью «Л-Петро» Method for controlling the motion of the wheeled device for delivery of instruments and equipment to horizontal areas of cased wells
RU2766073C1 (en) * 2021-07-07 2022-02-07 Акционерное общество "СЕЙСТЕХ" Downhole electromagnetic tractor

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
КРАЙНЕВ А.Ф. Словарь-справочник по механизмам. - М.: Машиностроение, 1987, с.44-48, 354-505. Вибрации в технике. Справочник. - М.: Машиностроение, 1981, т.4. Вибрационные процессы и машины./ Под ред. Э.Э.Лавендела, 1981, с.228, 229, 256-259, 268-271. *
Проспект фирмы SONDEX. Скважинный трактор (MDT), 09.2006 Alden М. и др. "Advancing Downhole Conveyance", Schlumberger Oilfild Rewiew, Autumn 2004, vol.16, №3, p.30-43. *

Cited By (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9957789B2 (en) 2010-11-24 2018-05-01 Welltec A/S Downhole system having a wireless unit
RU2586358C2 (en) * 2010-11-24 2016-06-10 Веллтек А/С Well system containing wireless module
US9976368B2 (en) 2010-11-26 2018-05-22 Welltec A/S Downhole punch component
RU2592001C2 (en) * 2010-11-26 2016-07-20 Веллтек А/С Component of downhole punch
RU2627049C2 (en) * 2011-03-30 2017-08-03 Веллтек А/С Panel for maintenance
US9708873B2 (en) 2011-03-30 2017-07-18 Welltec A/S Hydraulic assembly
RU2599819C2 (en) * 2011-03-30 2016-10-20 Веллтек А/С Lever assembly
US9512688B2 (en) 2011-03-30 2016-12-06 Welltec A/S Arm assembly
US9518437B2 (en) 2011-03-30 2016-12-13 Welltec A/S Modular downhole tool
RU2605106C2 (en) * 2011-03-30 2016-12-20 Веллтек А/С Hydraulic assembly
RU2598955C2 (en) * 2011-03-30 2016-10-10 Веллтек А/С Modular downhole tool
RU2531407C2 (en) * 2011-08-19 2014-10-20 Везерфорд/Лэм, Инк. Downhole device, downhole system and method for wellbore treatment
US9080420B2 (en) 2011-08-19 2015-07-14 Weatherford Technology Holdings, Llc Multiple shift sliding sleeve
RU2616050C2 (en) * 2012-02-28 2017-04-12 Вест Продакшен Текнолоджи Ас Feeding device for downhole tool and method of downhole tool axial feed
CN105952403A (en) * 2016-06-27 2016-09-21 清华大学 Oil well cable tractor
CN105952403B (en) * 2016-06-27 2018-10-02 清华大学 Oil well cable tractor
RU185927U1 (en) * 2018-06-04 2018-12-25 Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Альметьевский государственный нефтяной институт" DEVICE FOR DRILLING LONG HORIZONTAL WELLS
RU2745496C1 (en) * 2020-11-03 2021-03-25 Общество с ограниченной ответственностью «Л-Петро» Method for controlling the motion of the wheeled device for delivery of instruments and equipment to horizontal areas of cased wells
RU2766073C1 (en) * 2021-07-07 2022-02-07 Акционерное общество "СЕЙСТЕХ" Downhole electromagnetic tractor

Also Published As

Publication number Publication date
RU2007102385A (en) 2008-07-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2354801C2 (en) Method for creation of tractive force in well and oilwell tractor (versions)
KR101494931B1 (en) Magnetic hammer
AU2012226479B2 (en) Mechanical force generator for a downhole excitation apparatus
US4805727A (en) Down hole periodic seismic generator
CY1105505T1 (en) DRIVEN STRUCTURED DRILLING COMPLEX
CN101795826B (en) Hand-held power tool with a handle vibration-damped by compensating means
CN107208714A (en) Hawser drive system with magneto-rheological fluid clutch apparatus
US5234056A (en) Sonic method and apparatus for freeing a stuck drill string
Liu et al. A novel double bevel support structure for downhole robot
JPH0354211B2 (en)
US10364605B2 (en) Rotary percussive device
DE602004030871D1 (en) Vibration damping device for a power tool and power tool with such a device
JP2007319954A (en) Movable shaft driving device and robot device
JP4208244B2 (en) Automatic running robot with hairy body as propulsion means
Li et al. Design and analysis of an active helical drive downhole tractor
US3339646A (en) Sonic driving system for bendable lines
KR101201415B1 (en) Actuator using movable pulley
KR101717158B1 (en) Joint Assembly Having Linear-Driving Inducing Yoke
US3291228A (en) Sonic techniques and apparatus for earth boring
DK2772606T3 (en) Drive device and method of operating a drive device
US20080105081A1 (en) Linear Displacement Devices
Yujia et al. Design and analysis of an active helical drive downhole tractor
US793319A (en) Hand rock-drill.
SU1745538A1 (en) Impact tool
KR20130036496A (en) Apparatus for providing rotatory force by magnetic