RU2495222C1

RU2495222C1 - Device to deliver instruments to horizontal well

Info

Publication number: RU2495222C1
Application number: RU2012117626/03A
Authority: RU
Inventors: Михаил Львович Трубников
Original assignee: Михаил Львович Трубников
Priority date: 2012-04-28
Filing date: 2012-04-28
Publication date: 2013-10-10

Abstract

FIELD: mining.

SUBSTANCE: device comprises an outer body in the form of a hollow cylinder, where there is an electric motor with a reducer, geared racks with a geared wheel and a helical pair, and is equipped with fixing units and additional electric motors with a step down reducer and a helical pair. On the upper and lower cylindrical surface of the body there are through windows, and each fixing unit is made in the form of coaxial bushings that cover the outer surface of the body above through windows of the body with the possibility of their mutual axial displacement and is equipped with a platform with fixing elements. On the outer surface of the coaxial bushings there are lever ends fixed hingedly, other ends of which are hingedly fixed on the platform. On the inner walls of support bushings there are transverse partitions, between which there is a compression spring. On one transverse partition there is an additional electric motor, the shaft of which via a helical pair is connected with another transverse partition.

EFFECT: increased reliability, durability and operational safety of a device.

6 dwg

Description

Изобретение относится к области геологии, в частности к бурению горизонтальных и сильнонаклонных нефтяных и газовых скважин и может быть использовано для доставки приборов в горизонтальную скважину.The invention relates to the field of geology, in particular to the drilling of horizontal and strongly deviated oil and gas wells and can be used to deliver devices to a horizontal well.

Известно устройство для доставки приборов в горизонтальную скважину, содержащее цилиндрический корпус, расклинивающие опоры, направляющие опоры и движитель (патент РФ №2175374, кл. Е21В 23/14 от 27.10.2001 г.).A device is known for delivering devices to a horizontal well containing a cylindrical body, wedging supports, guiding bearings and propulsor (RF patent No. 2175374, CL ЕВВ 23/14 from 10.27.2001).

Недостатком данного устройства является относительно низкая эффективность и производительность работы устройства, обусловленные наличием холостого хода в рабочем цикле перемещения устройства.The disadvantage of this device is the relatively low efficiency and productivity of the device, due to the presence of idling in the operating cycle of the movement of the device.

Наиболее близким техническим решением по совокупности существенных признаков является устройство для доставки приборов в горизонтальную скважину, содержащее неподвижный цилиндрический корпус с размещенными в нем электродвигателем с редуктором, винтовой передачей, подвижные корпуса с зубчатыми рейками, в каждом из которых размещены подпружиненные расклинивающие кулачки (патент РФ №2378487, кл. Е21В 23/14 от 10.01.2010 г.).The closest technical solution for the totality of essential features is a device for delivering devices to a horizontal well containing a stationary cylindrical body with an electric motor with a gearbox, a helical gear, movable bodies with gear racks, each of which has spring-loaded proppant cams (RF patent No. 2378487, CL ЕВВ 23/14 dated 01/10/2010).

Недостатком данного устройства является относительно низкая надежность, долговечность и эксплуатационная безопасность устройства.The disadvantage of this device is the relatively low reliability, durability and operational safety of the device.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, заключается в повышении надежности, долговечности и эксплуатационной безопасности устройства.The problem to which the claimed invention is directed, is to increase the reliability, durability and operational safety of the device.

Поставленная задача решается за счет того, что устройство для доставки приборов в горизонтальную скважину, содержащее внешний корпус в виде полого цилиндра, в котором расположены электродвигатель с редуктором, зубчатые рейки с зубчатым колесом и винтовая пара, снабжено фиксирующими узлами и дополнительными электродвигателями с понижающим редуктором и винтовой парой, на верхней и нижней цилиндрической поверхности корпуса выполнены сквозные окна, а каждый фиксирующий узел выполнен в виде соосных втулок, охватывающих внешнюю поверхность корпуса над сквозными окнами корпуса с возможностью их взаимного осевого перемещения и снабжен платформой с фиксирующими элементами, на внешней поверхности соосных втулок шарнирно закреплены концы рычагов, другие концы которых шарнирно закреплены на платформе, на внутренних стенках соосных втулок закреплены поперечные перегородки, между которыми размещена пружина сжатия, на одной поперечной перегородке закреплен дополнительный электродвигатель, вал которого через винтовую пару соединен с другой поперечной перегородкой.The problem is solved due to the fact that the device for delivering devices to a horizontal well containing an external casing in the form of a hollow cylinder, in which an electric motor with a gearbox, gear racks with a gear wheel and a helical pair are located, is equipped with fixing units and additional electric motors with a reduction gearbox and Through-holes are made on the upper and lower cylindrical surface of the housing through a screw pair, and each fixing unit is made in the form of coaxial bushings covering the outer surface l of the housing over the through windows of the housing with the possibility of their mutual axial movement and is equipped with a platform with locking elements, on the outer surface of the coaxial bushings the ends of the levers are pivotally fixed, the other ends of which are pivotally mounted on the platform, on the inner walls of the coaxial bushings transverse partitions are fixed, between which a spring is placed compression, an additional electric motor is fixed on one transverse baffle, the shaft of which is connected through a screw pair to another transverse baffle.

На фиг.1 представлен общий вид устройства для доставки приборов в горизонтальную скважину, иллюстрирующий его работу.Figure 1 presents a General view of a device for delivering devices to a horizontal well, illustrating its operation.

На фиг.2 представлен общий вид фиксирующего узла в транспортном положении.Figure 2 presents a General view of the locking node in the transport position.

На фиг.3 представлен общий вид фиксирующего узла в рабочем положении.Figure 3 presents a General view of the locking node in the working position.

Устройство для доставки приборов в горизонтальную скважину содержит внешний корпус 1 в виде полого цилиндра. Внутри корпуса расположены электродвигатель 2 с ходовым винтом 3 и ходовой гайкой 4, зубчатые рейки 5, 6 и зубчатое колесо 7. Устройство также снабжено фиксирующими узлами 8, 9, 10, 11 и дополнительными электродвигателями 12 с понижающим редуктором и винтовой парой 13. Каждый фиксирующий узел выполнен в виде соосных втулок 14, 15, охватывающих внешнюю поверхность корпуса 1 над сквозными окнами 16 корпуса, при этом соосные втулки расположены с возможностью их взаимного осевого перемещения. Фиксирующий узел снабжен платформой 17 с фиксирующими элементами 18. На внешней поверхности соосных втулок 14, 15 шарнирно закреплены концы рычагов 19, 20 (шарниры 21), другие концы которых шарнирно закреплены на платформе 17 (шарниры 22). На внутренних стенках соосных втулок закреплены поперечные перегородки 23, 24, между которыми размещена пружина сжатия 25, при этом на поперечной перегородке 23 закреплен дополнительный электродвигатель 12, вал которого через винтовую пару 13 соединен с поперечной перегородкой 24. Шаг винтовой пары выбран таким образом, что исключает самоторможение.A device for delivering devices to a horizontal well comprises an external housing 1 in the form of a hollow cylinder. Inside the housing there is an electric motor 2 with a lead screw 3 and a driving nut 4, gear racks 5, 6 and a gear wheel 7. The device is also equipped with locking units 8, 9, 10, 11 and additional electric motors 12 with a reduction gear and a screw pair 13. Each fixing the node is made in the form of coaxial bushings 14, 15, covering the outer surface of the housing 1 over the through windows 16 of the housing, while the coaxial bushings are arranged with the possibility of their mutual axial movement. The locking unit is equipped with a platform 17 with locking elements 18. On the outer surface of the coaxial bushings 14, 15 the ends of the levers 19, 20 (hinges 21) are pivotally fixed, the other ends of which are pivotally mounted on the platform 17 (hinges 22). On the inner walls of the coaxial bushings, transverse baffles 23, 24 are fixed, between which a compression spring 25 is placed, while an additional electric motor 12 is fixed on the transverse baffle 23, the shaft of which is connected through the screw pair 13 to the transverse baffle 24. The pitch of the screw pair is chosen so that excludes self-braking.

Фиксирующие узлы 8, 9, 10 и 11 кинематически связаны между собой попарно через штоки 25, 26 с зубчатыми рейками 5, 6, которые соединены с соответствующими поперечными перегородками 23, 24. Фиксирующие элементы 18 выполнены в виде асимметричных насечек, обеспечивающих минимальное сцепление со стенками обсадной колонны при движении фиксирующих узлов вперед (на фиг.1 - слева на право) и максимальное сцепление - в обратном направлении.The fixing nodes 8, 9, 10 and 11 are kinematically coupled together in pairs through rods 25, 26 with gear racks 5, 6, which are connected to the respective transverse partitions 23, 24. The fixing elements 18 are made in the form of asymmetric notches that provide minimal adhesion to the walls casing string when the locking nodes move forward (in Fig. 1, from left to right) and maximum traction in the opposite direction.

Устройство для доставки приборов в горизонтальную скважину работает следующим образом.A device for delivering devices to a horizontal well works as follows.

Устройство доставляется в скважину в транспортном положении (Фиг.1). В этом положении соосные втулки 14 и 15 фиксирующего узла раздвинуты, фиксирующая платформа 17 прижата к корпусу, фиксирующий узел имеет минимальный внешний размер. После доставки в скважину фиксирующий узел переводятся в рабочее положение: дополнительные электродвигатели 12 приводятся во вращение, приводится в действие винтовая пара 13, поперечные перегородки 23 и 24 с соосными втулками 14 и 15 сводятся, сжимается пружина 25, рычаги 19 и 20 раскладываются, фиксирующие платформы 17 отводятся от корпуса устройства, оставаясь параллельными ему, и прижимаются к стенкам скважины. В дальнейшем электродвигатели 12 находятся в заторможенном состоянии, а их обмотки остаются под током. Таким образом, соосные втулки 14 и 15 не фиксируются жестко, а остаются под действием механизма «электродвигатель - редуктор - винтовая пара», определяющего прижимное усилие фиксирующей платформы к стенке скважины. При этом электродвигатели 12 фиксирующих узлов заторможены, поэтому отбора ими мощности от источника электропитания не происходит.The device is delivered to the well in the transport position (Figure 1). In this position, the coaxial bushings 14 and 15 of the locking assembly are apart, the locking platform 17 is pressed against the housing, the locking assembly has a minimum external size. After delivery to the well, the locking unit is put into operation: additional electric motors 12 are rotated, a screw pair 13 is actuated, the transverse partitions 23 and 24 with the coaxial bushings 14 and 15 are reduced, the spring 25 is compressed, the levers 19 and 20 are expanded, the fixing platforms 17 are removed from the device body, remaining parallel to it, and pressed against the walls of the well. Subsequently, the electric motors 12 are in a braked state, and their windings remain under current. Thus, the coaxial bushings 14 and 15 are not fixed rigidly, but remain under the action of the “electric motor - gearbox - screw pair" mechanism, which determines the clamping force of the fixing platform to the well wall. At the same time, the electric motors 12 of the fixing nodes are inhibited, therefore, they do not select power from the power source.

В процессе перемещения усилие от ходового электродвигателя 2 через редуктор, ходовой винт 3 и ходовую гайку 4 передается на фиксирующий узел 8 и связанный с ним штоком с зубчатой рейкой элемент 11. Далее через закрепленное на корпусе 1 зубчатое колесо 7 усилие передается на шток с зубчатой рейкой 5 и фиксирующие элементы 9 и 10. На первом этапе рабочего движения при правом вращении электродвигателя 2 внутренняя группа фиксирующих узлов движется относительно корпуса 1 вперед, а внешняя группа - в обратном направлении. Так как насечки фиксирующих элементов 18 платформы 17 асимметричны, сцепление фиксирующих элементов внешней группы со стенками колонны минимально, а внутренней группы - велико. В результате этого фиксирующие элементы внешней группы вступают в зацепление со стенками колонны, за счет саморасклинивающего эффекта (эффект наступает вследствие того, что рычаги 19 и 20 имеют различную длину) плотно прижимаются к стенкам колонны и фиксируются. На этом этапе фиксирующие узлы внешней группы относительно стенок колонны неподвижны, корпус 1 перемещается относительно неподвижных фиксирующих узлов вперед, обеспечивая необходимое тянущее усилие, а элементы внутренней группы перемещаются вперед относительно корпуса 1, их платформы скользят по стенкам колонны. На втором этапе рабочего движения электродвигатель 1 включается в реверсном направлении и цикл повторяется с тем отличием, что неподвижной становится внутренняя группа фиксирующих узлов, а внешняя группа перемещается вперед. Для перевода устройства в транспортное положение достаточно обесточить цепи электропитания. В этом случае соосные втулки 14 и 15, фиксирующих узлов под действием пружины 25 разведутся, и платформы 17 будут прижаты к корпусу устройства.In the process of moving, the force from the driving motor 2 through the gearbox, the driving screw 3 and the driving nut 4 is transmitted to the fixing unit 8 and the element 11 connected to it by the rod with the gear rack. Next, the force is transmitted to the rod with the gear rack through the gear wheel 7 mounted on the housing 1. 5 and the locking elements 9 and 10. At the first stage of the working movement with the right rotation of the electric motor 2, the internal group of locking nodes moves forward relative to the housing 1, and the external group in the opposite direction. Since the notches of the fixing elements 18 of the platform 17 are asymmetric, the adhesion of the fixing elements of the outer group to the walls of the column is minimal, and the inner group is large. As a result of this, the fixing elements of the external group mesh with the walls of the column due to the self-wedging effect (the effect occurs due to the fact that the levers 19 and 20 have different lengths) tightly pressed against the walls of the column and are fixed. At this stage, the fixing nodes of the outer group relative to the walls of the column are stationary, the housing 1 is moved relative to the fixed locking nodes forward, providing the necessary pulling force, and the elements of the inner group are moved forward relative to the housing 1, their platforms slide along the walls of the column. At the second stage of the working movement, the electric motor 1 is turned on in the reverse direction and the cycle is repeated with the difference that the internal group of the fixing units becomes stationary, and the external group moves forward. To transfer the device to the transport position, it is enough to disconnect the power supply circuits. In this case, the coaxial bushings 14 and 15 of the fixing nodes are divorced by the action of the spring 25, and the platforms 17 will be pressed against the device body.

Данное устройство позволяет повысить надежность, долговечность и эксплуатационную безопасность в работе.This device allows to increase reliability, durability and operational safety in operation.

Claims

A device for delivering devices to a horizontal well containing an outer casing in the form of a hollow cylinder in which an electric motor with a gearbox, gear racks with a gear wheel and a helical pair are located, characterized in that it is equipped with fixing units and additional electric motors with a reduction gearbox and a screw pair, through windows are made on the upper and lower cylindrical surfaces of the housing, and each fixing unit is made in the form of coaxial bushings covering the outer surface of the housing above the through with housing windows with the possibility of their mutual axial movement, and is equipped with a platform with locking elements, on the outer surface of the coaxial bushings the ends of the levers are pivotally fixed, the other ends of which are pivotally mounted on the platform, the transverse partitions are fixed on the inner walls of the support bushings, between which a compression spring is placed, an additional electric motor is located on one transverse partition, the shaft of which is connected to another transverse partition through a screw pair.