專利名稱：定向或水平井的井下牽引裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是在石油勘探生產(chǎn)測(cè)井領(lǐng)域用于攜帶下井儀器或工具進(jìn)入大斜度定向井或水平井的牽引裝置。
背景技術(shù)：
隨著石油勘探開發(fā)的技術(shù)進(jìn)步每年有大量的定向井或水平井交付生產(chǎn)使用。目前在豎井中測(cè)井，儀器或工具及連接電纜依靠其自身的重力下滑，國(guó)內(nèi)在大斜度定向井或水平井中現(xiàn)時(shí)的方法是采用油管或鉆桿攜帶儀器或工具下井，此種方法費(fèi)時(shí)、費(fèi)力、實(shí)施技術(shù)復(fù)雜且耗資較大。國(guó)外SMARTRACT公司的同類產(chǎn)品(U.S.Patent 5794703)只提供服務(wù)不對(duì)中國(guó)境內(nèi)銷售?！稖y(cè)井技術(shù)》期刊2003年第4期中‘水平井生產(chǎn)測(cè)井技術(shù)應(yīng)用’一文中較為全面的敘述了國(guó)內(nèi)定向井中生產(chǎn)測(cè)井的現(xiàn)狀及方法，同時(shí)簡(jiǎn)介了通過技術(shù)合作應(yīng)用美國(guó)哈里伯頓公司(HALLIBURTON LOGGING SERVICES，INC.)的井下牽引器的情況。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是替代國(guó)內(nèi)現(xiàn)有技術(shù)，提供一種使用方便而且可過油管攜帶下井儀器或工具、使用電纜下井的井下牽引裝置。
本發(fā)明的井下牽引裝置，自上而下主要由置于分段的圓桶狀殼體內(nèi)的磁定位器1、傳感器短節(jié)2、電源及控制部分3、上下兩套完全相同且在徑向互成90°排列的牽引傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(附圖僅給出了一套的圖)相互剛性連接而組成。其中磁定位器1用于套管接箍的深度定位；傳感器短節(jié)2安裝有加速度計(jì)和電纜張力傳感器，用于了解牽引裝置的工作狀態(tài)；電源及控制部分3為牽引裝置提供電源并將磁定位器1和傳感器短節(jié)2內(nèi)的兩個(gè)傳感器的信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換、編碼后實(shí)時(shí)通過單芯或多芯測(cè)井電纜傳送到地面。
參看圖1、圖2、圖3(a)、(b)、(c)、(d)、(e)，所述牽引傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的上部有驅(qū)動(dòng)電機(jī)13且安裝在動(dòng)力外殼20內(nèi)由螺紋壓環(huán)21鎖緊用來驅(qū)動(dòng)定位在軸承23上的圓錐齒輪24；與圓錐齒輪24嚙合并套在銷29上的有兩個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)完全相同的齒輪-鏈輪14和齒輪-鏈輪15，銷29與外殼10采用過盈連接；下部有推靠電機(jī)12并安裝在電機(jī)外殼35內(nèi)且通過連軸節(jié)34與絲杠18連接；動(dòng)力外殼20和電機(jī)外殼35分別采用螺釘22和螺釘33與外殼10固定連接。
驅(qū)動(dòng)輪6和鏈輪19、滾動(dòng)輪8、分別通過銷釘30以及銷釘27與推靠臂4、推靠臂9鉸鏈、推靠臂4和推靠臂9由銷釘7鉸鏈在一起，推靠臂4的另一端分別由鏈輪16、軸套36與過盈連接在外殼10上的銷29鉸鏈，推靠臂9的另一端通過銷釘27與彈簧桿25連接，彈簧桿25上開有一個(gè)長(zhǎng)槽，允許銷釘27在槽內(nèi)滑動(dòng)，用來推動(dòng)安裝于彈簧桿25上的彈簧組26，前述共同構(gòu)成了一個(gè)推靠機(jī)構(gòu)，在牽引傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中參看圖1有兩個(gè)這樣的推靠機(jī)構(gòu)分別依上下且在徑向互成180°排列；兩個(gè)推靠機(jī)構(gòu)之間由銷釘31、銷釘27和內(nèi)連桿28連接，銷釘31同時(shí)還與螺母17連接；驅(qū)動(dòng)輪6的材料采用工具鋼其上開有均布的多個(gè)齒槽，其齒的每一條邊形成一個(gè)負(fù)前角的刃，其角度范圍為5°-15°并經(jīng)淬火處理后與鏈輪19采用氬弧焊焊為一體；牽引裝置下井工作時(shí)，首先給推靠電機(jī)12供電使上下推靠機(jī)構(gòu)完全打開為止，彈簧組26在安裝時(shí)給其一定的壓縮量使其彈力的工作范圍在500N-1700N之間，由于彈簧組26的作用使驅(qū)動(dòng)輪6、滾動(dòng)輪8壓向井壁40；其次給驅(qū)動(dòng)電機(jī)13供電，驅(qū)動(dòng)圓錐齒輪24；與圓錐齒輪24嚙合有兩個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)完全相同的齒輪-鏈輪14和齒輪-鏈輪15并由其給出兩個(gè)旋向相反的轉(zhuǎn)動(dòng)；其中齒輪-鏈輪14的轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞給下推靠機(jī)構(gòu)，其路徑為鏈條11、鏈輪16、鏈條5、鏈輪19及驅(qū)動(dòng)輪6，齒輪-鏈輪15的轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞給上推靠機(jī)構(gòu)，其路徑為鏈條37、鏈輪16、鏈條5、鏈輪19及驅(qū)動(dòng)輪6；由于上下驅(qū)動(dòng)輪6的旋向不同，可使?fàn)恳b置以給定的方向移動(dòng)。所述牽引裝置的主要結(jié)構(gòu)均材料采用高強(qiáng)度的無磁性不銹鋼。


圖1是本發(fā)明的牽引裝置結(jié)構(gòu)示意2是牽引傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的機(jī)械原理3(a)、(b)、(c)、(d)、(e)是牽引傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的分段剖視4是本發(fā)明的牽引裝置的橫向剖視5是圖1的B-B剖視6是圖1的C-C剖視圖具體實(shí)施方式
本發(fā)明的實(shí)施例為一種外徑￠54mm的井下牽引裝置可用于最小27/8英寸的油管至最大85/8英寸的套管井內(nèi)工作。本發(fā)明自上而下主要由置于分段的圓桶狀殼體內(nèi)的磁定位器1、傳感器短節(jié)2、電源及控制部分3、上下兩套完全相同且在徑向互成90°排列的牽引傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(附圖1僅給出了一套的圖)相互剛性連接而組成，參看圖1所示的井下牽引裝置通常位于所牽引的測(cè)井儀器的上端并與多個(gè)扶正器(實(shí)用新型的名稱‘一種過油管的雙輪滾動(dòng)扶正器’實(shí)用新型申請(qǐng)?zhí)?3262778.5，申請(qǐng)日2003年9月17日)配套使用，扶正器分別安裝在測(cè)井儀器的尾部和上部并與本發(fā)明的井下牽引裝置的尾部連接，井下牽引裝置的上部通過另一個(gè)扶正器與測(cè)井電纜馬籠頭連接。下井時(shí)首先給推靠電機(jī)12供電，通過連軸節(jié)34驅(qū)動(dòng)絲杠18、螺母17并將推靠電機(jī)12給出的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)由螺母17、內(nèi)連桿28帶動(dòng)上下推靠機(jī)構(gòu)收回，收回的范圍應(yīng)使驅(qū)動(dòng)輪6處于外殼10的外圓以內(nèi)；波紋管32內(nèi)灌注硅油其一端與電機(jī)外殼35密封連接，另一端套在螺母17上構(gòu)成動(dòng)密封用于平衡井下壓力，保證螺母17正常工作；螺母17與波紋管32構(gòu)成配合的表面其粗糙度應(yīng)不低于Ra0.4。當(dāng)牽引裝置通過井下造斜段后，給推靠電機(jī)12反向供電時(shí)，上下推靠機(jī)構(gòu)打開，在無限制的情況下其打開的程度應(yīng)從驅(qū)動(dòng)輪6外惻外圓測(cè)量到外殼10的中心線的距離為105mm-110mm；但在牽引裝置下井的情況下推靠機(jī)構(gòu)的打開程度受限于井徑，當(dāng)驅(qū)動(dòng)輪6靠緊井壁40后，螺母17在推靠電機(jī)12、絲杠18的作用下繼續(xù)運(yùn)動(dòng)直至達(dá)到推靠機(jī)構(gòu)在無限制的情況下的最大張開位置，這期間螺母17的位移量全部用于壓縮彈簧組26，有利于增大驅(qū)動(dòng)輪6作用在井壁40上的正壓力；前述驅(qū)動(dòng)輪6的結(jié)構(gòu)采用外徑45mm、40個(gè)齒槽均布、齒槽夾角為26°，及齒刃的負(fù)前角為13°，齒槽深度可為4mm-5mm。彈簧組26由左右旋的兩個(gè)的彈簧構(gòu)成，用于消除彈簧在壓縮變形時(shí)其本身產(chǎn)生的扭力矩。當(dāng)牽引裝置推靠完成后，給驅(qū)動(dòng)電機(jī)13供電用以驅(qū)動(dòng)上下布置的共四個(gè)驅(qū)動(dòng)輪6轉(zhuǎn)動(dòng)，參看圖4，最終依靠驅(qū)動(dòng)輪6與井壁40間產(chǎn)生的摩擦力使?fàn)恳b置在井下移動(dòng)，電源反向則反向移動(dòng)。牽引裝置的上下兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)13為同步電機(jī)其機(jī)械特性可為轉(zhuǎn)速60r/min、轉(zhuǎn)矩30N·m，這時(shí)牽引裝置可給出的牽引力為2000N-2500N、移動(dòng)速度為9m/min。
權(quán)利要求
1.一種井下牽引裝置，由自上而下且置于分段的圓桶狀殼體內(nèi)的磁定位器(1)、傳感器短節(jié)(2)、電源及控制部分(3)、上下兩套牽引傳動(dòng)機(jī)構(gòu)相互剛性連接而組成；其特征是，傳感器短節(jié)(2)內(nèi)安裝有加速度計(jì)和電纜張力傳感器；上下布置的兩套牽引傳動(dòng)機(jī)構(gòu)完全相同且在徑向互成90°排列；牽引傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的上部有驅(qū)動(dòng)電機(jī)(13)安裝在動(dòng)力外殼(20)內(nèi)、由螺紋壓環(huán)(21)鎖緊用來驅(qū)動(dòng)定位在軸承(23)上的圓錐齒輪(24)、與圓錐齒輪(24)嚙合并套在銷(29)上的有兩個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)完全相同的齒輪-鏈輪(14)和齒輪-鏈輪(15)、銷(29)與外殼(10)連接，下部有安裝在電機(jī)外殼(35)內(nèi)的推靠電機(jī)(12)且通過連軸節(jié)(34)與絲杠(18)連接，動(dòng)力外殼(20)和電機(jī)外殼(35)分別采用螺釘(22)和螺釘(33)與外殼(10)固定連接；牽引傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的驅(qū)動(dòng)輪(6)和鏈輪(19)、滾動(dòng)輪(8)、分別通過銷釘(30)以及銷釘(27)與推靠臂(4)、推靠臂(9)鉸鏈，推靠臂(4)和推靠臂(9)由銷釘(7)鉸鏈在一起，推靠臂(4)的另一端分別由鏈輪(16)、軸套(36)與連接在外殼(10)上的銷(29)鉸鏈，推靠臂(9)的另一端通過銷釘(27)與彈簧桿(25)連接，彈簧桿(25)上開有一個(gè)長(zhǎng)槽，允許銷釘(27)在槽內(nèi)滑動(dòng)，前述共同構(gòu)成了一個(gè)推靠機(jī)構(gòu)，在牽引傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中有兩個(gè)這樣的推靠機(jī)構(gòu)分別依上下且在徑向互成180°排列；兩個(gè)推靠機(jī)構(gòu)之間由銷釘(31)、銷釘(27)和內(nèi)連桿(28)連接，銷釘(31)同時(shí)還與位于其下部的螺母(17)連接；當(dāng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)(13)驅(qū)動(dòng)圓錐齒輪(24)時(shí)，與圓錐齒輪(24)嚙合有兩個(gè)齒輪-鏈輪(14)和齒輪-鏈輪(15)并由其給出兩個(gè)旋向相反的轉(zhuǎn)動(dòng)，其中齒輪-鏈輪(14)的轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞給下推靠機(jī)構(gòu)，其路徑為鏈條(11)、鏈輪(16)、鏈條(5)、鏈輪(19)及驅(qū)動(dòng)輪(6)，齒輪-鏈輪(15)的轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞給上推靠機(jī)構(gòu)，其路徑為鏈條(37)、鏈輪(16)、鏈條(5)、鏈輪(19)及驅(qū)動(dòng)輪(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)輪(6)，其特征是，所用材料采用工具鋼，其園周上開有均布的多個(gè)齒槽，其齒的每一條邊形成一個(gè)負(fù)前角的刃，其角度范圍可在5°-15°之間，并經(jīng)淬火處理后與鏈輪(19)采用氬弧焊焊為一體。
全文摘要
本發(fā)明的井下牽引裝置，自上而下主要由磁定位器、傳感器短節(jié)、電源及控制部分、上下兩套完全相同且在徑向互成90°排列的牽引傳動(dòng)機(jī)構(gòu)相互連接而組成。所述井下牽引裝置可替代國(guó)內(nèi)現(xiàn)有技術(shù)，且可使用單芯或多芯測(cè)井電纜，用于在水平井段及較大斜度的套管井中牽引生產(chǎn)測(cè)井儀器或其它井下工具完成測(cè)井或其它井下作業(yè)。
文檔編號(hào)E21B23/00GK1605709SQ20031010580
公開日2005年4月13日 申請(qǐng)日期2003年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月8日
發(fā)明者劉凡 申請(qǐng)人:劉凡