CN103114839B - 一种水平井井下单向传动式牵引器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水平井井下单向传动式牵引器，其特征在于主要由缸体(3)、左活塞(5)、楔形齿条(7)、单向传动机构(10)、右活塞(12)、固定块(17)等组成，单向传动机构(10)能够在楔形齿条(7)的作用下，径向张开到一定程度，使安装在其上的滚子(21)紧贴油管或套管内壁，从而将牵引器支撑在油管或套管内壁上，并沿油管或套管内壁运动。本发明的牵引器能够在等直径的油管或套管内平稳、等间隔周期性连续地牵引，能满足水平井井下测井仪器和井下工具通过牵引器的作用而准确到达作业位置的需求，具有结构简单，经济适用，使用方便的特点。

Description

一种水平井井下单向传动式牵引器

技术领域：

本发明涉及一种水平井井下单向传动式牵引器，属石油工程井下作业工具设计技术领域。

背景技术：

目前，水平井技术的应用已越来越广泛。但在水平井的检测及井下作业方面却十分困难。其主要原因是传统的输送方式无法将测井仪器和井下工具输送到水平段的相应位置，水平段越长，相应的输送困难越大。在竖直井和小斜度井中，测井仪器和井下工具可以依靠自身的重力通过缆绳或钢丝绳下放到合适的工作位置，然而在大斜度井和水平井中作业时，情况相对要复杂得多，在垂直井段工具可以依靠自身重力下放，而到了水平段则必须依靠附加牵引力拉动其向前前进。

国内外水平井牵引器多采用往复式牵引和滚轮驱动式的结构，动力部分通常采用电力和液力驱动。其中，往复式牵引器需配置两组以上牵引工具并同步动作；而滚轮驱动式牵引器每组需配置4个滚轮且每个滚轮都有马达直接驱动。这二种牵引器共同的缺点就是结构复杂、操作困难，不能很好满足目前石油勘探开发形势的需要。

发明内容：

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种水平井井下单向传动式牵引器，能满足水平井井下测井仪器和井下工具通过牵引器的作用而准确到达作业位置的需求，具有结构简单，经济适用，使用方便的特点。

本发明是通过如下技术方案来实现上述目的的。

在一种水平井井下单向传动式牵引器的结构中，设置有：左管接头、左堵盖、缸体、左固紧螺母、左活塞、左活塞密封圈、楔形齿条、左压缩弹簧、活动盖板、单向传动机构、右压缩弹簧、右活塞、右活塞密封圈、右固紧螺母、右堵盖、右管接头、固定块、中心轴固定螺母、中心轴、传动齿轮、滚子、销孔弹簧、传动销、弧形槽、环形孔；缸体为圆筒形；在缸体内，安装有楔形齿条；楔形齿条两端为圆柱状，方便与左活塞、右活塞相连接；中间为平板式齿条，一端上下对称且平行；另一端上下对称且呈逐渐向平板式齿条中心聚拢状；在楔形齿条的两侧对称安装有两个单向传动机构；两个上下对称安装在固定块上的单向传动机构中的传动齿轮与楔形齿条相啮合；单向传动机构由中心轴、传动齿轮、滚子组成；传动齿轮通过键连接安装在中心轴上；滚子通过过渡配合连接安装在中心轴上；单向传动机构能够在楔形齿条的作用下，径向张开到一定程度，使安装在其上的滚子紧贴油管或套管内壁，从而将牵引器支撑在油管或套管内壁上，并沿油管或套管内壁运动；在传动齿轮上开有两个对称的销孔，在销孔中安装有销孔弹簧和传动销；在滚子上对称开有两段90°弧度带有斜度的弧形槽；传动齿轮上的传动销对应安装在滚子上的弧形槽内；在楔形齿条的两端，分别安装有左活塞和右活塞；通过左固紧螺母和右固紧螺母将左活塞和右活塞固定在楔形齿条左、右端的台肩处；在左活塞上装有左活塞密封圈，在右活塞上装有右活塞密封圈；由活塞、楔形齿条与缸体组成液压缸，外端的液压介质通过管接头的输入来实现液压传动；在缸体内的中间位置设有一开口处，固定块焊接在缸体开口处，固定块的外表面和缸体的外表面平齐；在固定块上设有上下两个环形孔，单向传动机构中的中心轴通过中心轴固定螺母安装在环形孔内，并可在环形孔内上下移动；而单向传动机构中的滚子安装好之后位于缸体的开口处，传动齿轮与楔形齿条上的齿相啮合；由两个单向传动机构、楔形齿条、固定块和缸体构成支撑驱动机构；两个单向传动机构上下对称安装于楔形齿条的两侧；单向传动机构通过中心轴固定螺母与固定块连接，实现上下的移动；在楔形齿条的轴线方向上，同时在固定块的左右两侧分别安装有左压缩弹簧和右压缩弹簧；在楔形齿条前进的过程中，当左活塞到达碰撞到固定块的位置时，左压缩弹簧起一个缓冲作用，以减弱相互之间的作用力；楔形齿条后退时右压缩弹簧也起同样的作用；在缸体的左端，安装有左堵盖和左管接头，在缸体的右端，安装有右堵盖和右管接头，通过左管接头和右管接头连接液压源。

本发明与现有的技术相比，能够在等直径的油管或套管内平稳、等间隔周期性连续地牵引，并且能够提供较大的驱动力，具有结构简单，成本低，可靠性高的特点。

附图说明：

图1为本发明的总体结构示意图。

图2为图1的俯视结构示意图。

图3为本发明的楔形齿条部分的结构示意图。

图4为图3的俯视结构示意图。

图5为图1的A-A断面结构示意图。

图6为本发明的单向传动机构部分的结构示意图。

图7为本发明的单向传动机构中滚子部分的示意图。

图8为本发明的固定块部分的结构示意图。

在图中：1.左管接头、2.左堵盖、3.缸体、4.左固紧螺母、5.左活塞、6.左活塞密封圈、7.楔形齿条、8.左压缩弹簧、9.活动盖板、10.单向传动机构、11.右压缩弹簧、12.右活塞、13.右活塞密封圈、14右固紧螺母、15.右堵盖、16.右管接头、17.固定块、18.中心轴固紧螺母、19.中心轴、20.传动齿轮、21.滚子、22.销孔弹簧、23.传动销、24.弧形槽、25.环形孔。

具体实施方式：

本发明一种水平井井下单向传动式牵引器由左管接头1、左堵盖2、缸体3、左固紧螺母4、左活塞5、左活塞密封圈6、楔形齿条7、左压缩弹簧8、活动盖板9、单向传动机构10、右压缩弹簧11、右活塞12、右活塞密封圈13、右固紧螺母14、右堵盖15、右管接头16、固定块17、中心轴固紧螺母18、中心轴19、传动齿轮20、滚子21、销孔弹簧22、传动销23、弧形槽24、环形孔25组成；左管接头1的右端与左堵盖2的左端通过螺纹连接；左堵盖2的右端与缸体3的左端通过螺纹连接；缸体3为圆筒形；在缸体3的左腔中通过左固紧螺母4对左活塞5和楔形齿条7进行固定，左活塞5与缸体3之间采用左活塞密封圈6进行密封，左活塞密封圈6为O型密封圈；在楔形齿条7的轴线方向上，同时在固定块17的左右两侧分别安装有左压缩弹簧8和右压缩弹簧11；在缸体3的开口处焊接有活动盖板9，两个单向传动机构10上下对称安装在固定块17上，而单向传动机构10中的传动齿轮20与楔形齿条7上的齿相啮合；单向传动机构10中的中心轴19位于固定块17上的环形孔25内，单向传动机构10中的滚子21安装好之后位于缸体3的开口处；单向传动机构10中的传动齿轮20通过键连接安装在中心轴19上；滚子21通过过渡配合连接安装在中心轴19上；在滚子21上对称开有两段90°弧度带有斜度的弧形槽24；在传动齿轮20上开有两个对称的销孔，在销孔中安装有销孔弹簧22和传动销23；传动齿轮20上的传动销23对应安装在滚子21上的弧形槽24内，滚子21与传动齿轮20通过传动销23和销孔弹簧22来实现连接传动；在缸体3的右腔中通过右固紧螺母14对右活塞12和楔形齿条7进行固定，右活塞12与缸体3之间采用右活塞密封圈13进行密封，右活塞密封圈13为O型密封圈；安装组件时，在左活塞5上装上左活塞密封圈6，在右活塞12上装上右活塞密封圈13；在楔形齿条7中间有齿的两端安装左压缩弹簧8和右压缩弹簧11，再在楔形齿条7的两端圆柱处安装左活塞5和右活塞12，分别用左固紧螺母4和右固紧螺母14进行固定；将组装好的部件放入缸体3内，而两个单向传动机构10对称放置于楔形齿条7沿水平方向倾斜齿处，位于左压缩弹簧8和右压缩弹簧11的中间，使单向传动机构10中的滚子21位于缸体3的开口处，单向传动机构10中的中心轴19位于固定块17上的环形孔25内，并用固定螺母18进行定位；在缸体3上的开口处焊接有活动盖板9，用来防止工作状态时外界液体和杂质的侵入，以减少对单向传动机构(10)和楔形齿条(7)的摩损，延长其使用寿命。

缸体3内腔安装完成之后，对固定块17和缸体3的衔接处进行焊接；最后在缸体3的左端安装左堵盖2、左管接头1，在缸体3的右端安装右堵盖15、右管接头16，使其与外界的液压装置相连接。

牵引器入井初始状态时，单向传动机构10位于楔形齿条7的楔形顶端位置，单向传动机构10中的滚子21不与油管或者套管接触；当左端的液压缸进液时，楔形齿条7前行，驱动传动齿轮20旋转，同时单向传动机构10受楔形齿条7的作用产生径向张开，当传动齿轮20与楔形齿条7的平行部位接触后，单向传动机构10中的滚子21则压紧油管或者套管内壁，传动齿轮20的旋转通过传动销23的作用带动滚子21转动，从而驱动牵引器前行；当右端的液压缸进液时，楔形齿条7后退，驱动传动齿轮20反向旋转，由于带有斜度的弧形槽24的作用，传动齿轮20的旋转不能通过传动销23来带动滚子21转动，因此，此时的滚子21不旋转，使得牵引器在原地静止不动；而单向传动机构10中的传动齿轮20回到初始位置。

通过左右液压缸两端交替进液，使得牵引器间隔周期性地牵引前行。

Claims (3)

1.一种水平井井下单向传动式牵引器，由左管接头(1)、左堵盖(2)、缸体(3)、左固紧螺母(4)、活动盖板(9)、右固紧螺母(14)、右堵盖(15)、右管接头(16)、中心轴固定螺母(18)组成；其特征在于在其结构中设置有左活塞(5)、左活塞密封圈(6)、楔形齿条(7)、左压缩弹簧(8)、单向传动机构(10)、右压缩弹簧(11)、右活塞(12)、右活塞密封圈(13)、固定块(17)、销孔弹簧(22)、传动销(23)、弧形槽(24)、环形孔(25)；单向传动机构(10)由中心轴(19)、传动齿轮(20)、滚子(21)组成；缸体(3)为圆筒形；在缸体(3)内，安装有楔形齿条(7)；楔形齿条(7)两端为圆柱状，与左活塞(5)、右活塞(12)相连接；楔形齿条(7)的中间为平板式齿条，楔形齿条(7)的一端上下对称且平行；楔形齿条(7)的另一端上下对称且呈逐渐向平板式齿条中心聚拢状；在楔形齿条(7)的两侧对称安装有两个单向传动机构(10)；两个上下对称安装在固定块(17)上的单向传动机构(10)中的传动齿轮(20)与楔形齿条(7)相啮合；在传动齿轮(20)上开有两个对称的销孔，在销孔中安装有销孔弹簧(22)和传动销(23)；在滚子(21)上对称开有两段90°弧度带有斜度的弧形槽(24)；传动齿轮(20)上的传动销(23)对应安装在滚子(21)上的弧形槽(24)内；在楔形齿条(7)的两端，分别安装有左活塞(5)和右活塞(12)；通过左固紧螺母(4)和右固紧螺母(14)将左活塞(5)和右活塞(12)固定在楔形齿条(7)左、右端的台肩处；在左活塞(5)上装有左活塞密封圈(6)，在右活塞(12)上装有右活塞密封圈(13)；在缸体(3)内的中间位置设有一开口处，固定块(17)焊接在缸体的所述开口处，固定块(17)的外表面和缸体(3)的外表面平齐；在固定块(17)上设有上下两个环形孔(25)，单向传动机构(10)中的中心轴(19)通过中心轴固定螺母(18)安装在环形孔(25)内，并可在环形孔(25)内上下移动；单向传动机构(10)中的滚子(21)安装好之后位于缸体(3)的开口处，传动齿轮(20)与楔形齿条(7)上的齿相啮合；由两个单向传动机构(10)、楔形齿条(7)、固定块(17)和缸体(3)构成支撑驱动机构；两个单向传动机构(10)上下对称安装于楔形齿条(7)的两侧；单向传动机构(10)通过中心轴固定螺母(18)与固定块(17)连接，实现上下的移动；在楔形齿条(7)的轴线方向上，同时在固定块(17)的左右两侧分别安装有左压缩弹簧(8)和右压缩弹簧(11)；在缸体(3)的左端，安装有左堵盖(2)和左管接头(1)，在缸体(3)的右端，安装有右堵盖(15)和右管接头(16)。

2.根据权利要求1所述的一种水平井井下单向传动式牵引器，其特征在于传动齿轮(20)通过键连接安装在中心轴(19)上；滚子(21)通过过渡配合连接安装在中心轴(19)上。

3.根据权利要求2所述的一种水平井井下单向传动式牵引器，其特征在于左活塞密封圈(6)和右活塞密封圈(13)为O型密封圈。