專利名稱：定向或水平井的井下牽引裝置的制作方法
技術領域：
本發明是在石油勘探生產測井領域用于攜帶下井儀器或工具進入大斜度定向井或水平井的牽引裝置。
背景技術：
隨著石油勘探開發的技術進步每年有大量的定向井或水平井交付生產使用。目前在豎井中測井，儀器或工具及連接電纜依靠其自身的重力下滑，國內在大斜度定向井或水平井中現時的方法是采用油管或鉆桿攜帶儀器或工具下井，此種方法費時、費力、實施技術復雜且耗資較大。國外SMARTRACT公司的同類產品(U.S.Patent 5794703)只提供服務不對中國境內銷售。《測井技術》期刊2003年第4期中‘水平井生產測井技術應用’一文中較為全面的敘述了國內定向井中生產測井的現狀及方法，同時簡介了通過技術合作應用美國哈里伯頓公司(HALLIBURTON LOGGING SERVICES，INC.)的井下牽引器的情況。
發明內容
本發明的目的是替代國內現有技術，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的磁定位器1、傳感器短節2、電源及控制部分3、上下兩套完全相同且在徑向互成90°排列的牽引傳動機構(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2安裝有加速度計和電纜張力傳感器，用于了解牽引裝置的工作狀態；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2內的兩個傳感器的信號經A/D轉換、編碼后實時通過單芯或多芯測井電纜傳送到地面。
參看圖1、圖2、圖3(a)、(b)、(c)、(d)、(e)，所述牽引傳動機構的上部有驅動電機13且安裝在動力外殼20內由螺紋壓環21鎖緊用來驅動定位在軸承23上的圓錐齒輪24；與圓錐齒輪24嚙合并套在銷29上的有兩個結構參數完全相同的齒輪-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12并安裝在電機外殼35內且通過連軸節34與絲杠18連接；動力外殼20和電機外殼35分別采用螺釘22和螺釘33與外殼10固定連接。
驅動輪6和鏈輪19、滾動輪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上開有一個長槽，允許銷釘27在槽內滑動，用來推動安裝于彈簧桿25上的彈簧組26，前述共同構成了一個推靠機構，在牽引傳動機構中參看圖1有兩個這樣的推靠機構分別依上下且在徑向互成180°排列；兩個推靠機構之間由銷釘31、銷釘27和內連桿28連接，銷釘31同時還與螺母17連接；驅動輪6的材料采用工具鋼其上開有均布的多個齒槽，其齒的每一條邊形成一個負前角的刃，其角度范圍為5°-15°并經淬火處理后與鏈輪19采用氬弧焊焊為一體；牽引裝置下井工作時，首先給推靠電機12供電使上下推靠機構完全打開為止，彈簧組26在安裝時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的作用使驅動輪6、滾動輪8壓向井壁40；其次給驅動電機13供電，驅動圓錐齒輪24；與圓錐齒輪24嚙合有兩個結構參數完全相同的齒輪-鏈輪14和齒輪-鏈輪15并由其給出兩個旋向相反的轉動；其中齒輪-鏈輪14的轉動傳遞給下推靠機構，其路徑為鏈條11、鏈輪16、鏈條5、鏈輪19及驅動輪6，齒輪-鏈輪15的轉動傳遞給上推靠機構，其路徑為鏈條37、鏈輪16、鏈條5、鏈輪19及驅動輪6；由于上下驅動輪6的旋向不同，可使牽引裝置以給定的方向移動。所述牽引裝置的主要結構均材料采用高強度的無磁性不銹鋼。
圖1是本發明的牽引裝置結構示意2是牽引傳動機構的機械原理3(a)、(b)、(c)、(d)、(e)是牽引傳動機構的分段剖視4是本發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剖視圖具體實施方式
本發明的實施例為一種外徑￠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英寸的套管井內工作。本發明自上而下主要由置于分段的圓桶狀殼體內的磁定位器1、傳感器短節2、電源及控制部分3、上下兩套完全相同且在徑向互成90°排列的牽引傳動機構(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井儀器的上端并與多個扶正器(實用新型的名稱‘一種過油管的雙輪滾動扶正器’實用新型申請號03262778.5，申請日2003年9月17日)配套使用，扶正器分別安裝在測井儀器的尾部和上部并與本發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扶正器與測井電纜馬籠頭連接。下井時首先給推靠電機12供電，通過連軸節34驅動絲杠18、螺母17并將推靠電機12給出的旋轉運動轉換成直線運動由螺母17、內連桿28帶動上下推靠機構收回，收回的范圍應使驅動輪6處于外殼10的外圓以內；波紋管32內灌注硅油其一端與電機外殼35密封連接，另一端套在螺母17上構成動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構成配合的表面其粗糙度應不低于Ra0.4。當牽引裝置通過井下造斜段后，給推靠電機12反向供電時，上下推靠機構打開，在無限制的情況下其打開的程度應從驅動輪6外惻外圓測量到外殼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構的打開程度受限于井徑，當驅動輪6靠緊井壁40后，螺母17在推靠電機12、絲杠18的作用下繼續運動直至達到推靠機構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，有利于增大驅動輪6作用在井壁40上的正壓力；前述驅動輪6的結構采用外徑45mm、40個齒槽均布、齒槽夾角為26°，及齒刃的負前角為13°，齒槽深度可為4mm-5mm。彈簧組26由左右旋的兩個的彈簧構成，用于消除彈簧在壓縮變形時其本身產生的扭力矩。當牽引裝置推靠完成后，給驅動電機13供電用以驅動上下布置的共四個驅動輪6轉動，參看圖4，最終依靠驅動輪6與井壁40間產生的摩擦力使牽引裝置在井下移動，電源反向則反向移動。牽引裝置的上下兩個驅動電機13為同步電機其機械特性可為轉速60r/min、轉矩30N·m，這時牽引裝置可給出的牽引力為2000N-2500N、移動速度為9m/min。
權利要求
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的磁定位器(1)、傳感器短節(2)、電源及控制部分(3)、上下兩套牽引傳動機構相互剛性連接而組成；其特征是，傳感器短節(2)內安裝有加速度計和電纜張力傳感器；上下布置的兩套牽引傳動機構完全相同且在徑向互成90°排列；牽引傳動機構的上部有驅動電機(13)安裝在動力外殼(20)內、由螺紋壓環(21)鎖緊用來驅動定位在軸承(23)上的圓錐齒輪(24)、與圓錐齒輪(24)嚙合并套在銷(29)上的有兩個結構參數完全相同的齒輪-鏈輪(14)和齒輪-鏈輪(15)、銷(29)與外殼(10)連接，下部有安裝在電機外殼(35)內的推靠電機(12)且通過連軸節(34)與絲杠(18)連接，動力外殼(20)和電機外殼(35)分別采用螺釘(22)和螺釘(33)與外殼(10)固定連接；牽引傳動機構中的驅動輪(6)和鏈輪(19)、滾動輪(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)上開有一個長槽，允許銷釘(27)在槽內滑動，前述共同構成了一個推靠機構，在牽引傳動機構中有兩個這樣的推靠機構分別依上下且在徑向互成180°排列；兩個推靠機構之間由銷釘(31)、銷釘(27)和內連桿(28)連接，銷釘(31)同時還與位于其下部的螺母(17)連接；當驅動電機(13)驅動圓錐齒輪(24)時，與圓錐齒輪(24)嚙合有兩個齒輪-鏈輪(14)和齒輪-鏈輪(15)并由其給出兩個旋向相反的轉動，其中齒輪-鏈輪(14)的轉動傳遞給下推靠機構，其路徑為鏈條(11)、鏈輪(16)、鏈條(5)、鏈輪(19)及驅動輪(6)，齒輪-鏈輪(15)的轉動傳遞給上推靠機構，其路徑為鏈條(37)、鏈輪(16)、鏈條(5)、鏈輪(19)及驅動輪(6)。
2.根據權利要求1所述的驅動輪(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齒槽，其齒的每一條邊形成一個負前角的刃，其角度范圍可在5°-15°之間，并經淬火處理后與鏈輪(19)采用氬弧焊焊為一體。
全文摘要
本發明的井下牽引裝置，自上而下主要由磁定位器、傳感器短節、電源及控制部分、上下兩套完全相同且在徑向互成90°排列的牽引傳動機構相互連接而組成。所述井下牽引裝置可替代國內現有技術，且可使用單芯或多芯測井電纜，用于在水平井段及較大斜度的套管井中牽引生產測井儀器或其它井下工具完成測井或其它井下作業。
文檔編號E21B23/00GK1605709SQ20031010580
公開日2005年4月13日 申請日期2003年10月8日 優先權日2003年10月8日
發明者劉凡 申請人:劉凡