Скважинный приводной агрегат, имеющий расположенный в колесе гидравлический двигатель
Данное изобретение относится к скважинному приводному агрегату (11) для ввода в скважину, содержащему: корпус (51) приводного агрегата, рычажное устройство (60), выполненное с возможностью перемещения между убранным положением и выдвинутым положением относительно корпуса приводного агрегата, устройство (41) для приведения в действие рычагов, расположенное в корпусе приводного агрегата и предназначенное для перемещения рычажного устройства между убранным положением и выдвинутым положением, и колесное устройство (90), содержащее неподвижную часть (91) и вращающуюся часть (92). Причем неподвижная часть соединена с рычажным устройством или образует часть рычажного устройства и соединена с вращающейся частью с возможностью вращения. Колесное устройство содержит гидравлический двигатель, содержащий корпус (93) гидравлического двигателя и вращающуюся секцию (84), соединенную с вращающейся частью для вращения части колесного устройства. Также предложена скважинная система, содержащая указанный приводной агрегат и применение указанного приводного агрегата. Технический результат заключается в повышении эффективности скважинного инструмента для перемещения рабочего инструмента вперед во всех частях скважины. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 15 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Данное изобретение относится к скважинному приводному агрегату для ввода в скважину, который содержит корпус приводного агрегата, рычажное устройство, выполненное с возможностью перемещения между убранным положением и выдвинутым положением относительно корпуса приводного агрегата, устройство для приведения в действие рычагов, установленное в корпусе приводного агрегата для перемещения рычажного устройства между убранным положением и выдвинутым положением, и колесное устройство, содержащее неподвижную часть и вращающуюся часть, причем неподвижная часть соединена с рычажным устройством или образует часть рычажного устройства и соединена с вращающейся частью с возможностью вращения. Кроме того, данное изобретение относится к скважинной системе, содержащей вышеупомянутый приводной агрегат, и к применению такого приводного агрегата.
Уровень техники
Инструменты, используемые для работы в скважинах, к самостоятельному погружению не приспособлены. Некоторые инструменты устанавливают впереди гибких длинномерных труб и перемещают их вперед, продвигая трубы по скважине вниз. Другие инструменты погружают в скважину при помощи каротажного кабеля, то есть погружение инструмента осуществляют благодаря силе тяжести. Следовательно, не все инструменты могут перемещаться в скважине, поэтому их необходимо продвигать в скважине вперед при помощи дополнительного инструмента. В частности, это необходимо в горизонтальной части скважины, так как здесь сила тяжести помочь не может.
Для этого были разработаны различные инструменты, в том числе инструмент, работающий на гусеничной ленте. Однако этот инструмент имеет недостаток, заключающийся в том, что он не всегда удерживается в более неровных частях скважины, а в некоторых случаях такой инструмент не может пройти через место, где две трубы скважины сходятся, но не упираются торцами друг в друга, так что между этими трубами имеется зазор. Еще один инструмент имеет колеса, приводимые в движение при помощи роликовой цепи и одного двигателя. Однако если двигатель не может привести в движение все колеса, то продвигаться вперед этот инструмент не способен. Это может иметь место в том случае, когда в скважине имеется препятствие и через это препятствие невозможно переместить одно колесо.
Краткое изложение сущности изобретения
Цель данного изобретения заключается в том, чтобы полностью или частично устранить вышеупомянутые недостатки существующего уровня техники. В частности цель данного изобретения состоит в том, чтобы предложить усовершенствованный скважинный инструмент для перемещения рабочего инструмента вперед во всех частях скважины.
Вышеуказанные цели вместе со многими другими целями, преимуществами и отличительными признаками, которые станут ясными из нижеследующего описания, могут осуществить благодаря предлагаемому скважинному приводному агрегату, предназначенному для ввода в скважину и содержащему:
- корпус приводного агрегата,
- рычажное устройство, выполненное с возможностью перемещения между убранным положением и выдвинутым положением относительно корпуса приводного агрегата,
- устройство для приведения в действие рычагов, расположенное в корпусе приводного агрегата и предназначенное для перемещения рычажного устройства между убранным положением и выдвинутым положением, и
- колесное устройство для продвижения приводного агрегата вперед в скважине, содержащее неподвижную часть и вращающуюся часть, причем неподвижная часть соединена с рычажным устройством или образует часть рычажного устройства и соединена с вращающейся частью с возможностью вращения,
причем колесное устройство содержит гидравлический двигатель, содержащий корпус гидравлического двигателя и вращающуюся секцию, соединенную с вращающейся частью для вращения части колесного устройства.
Благодаря тому, что двигатель заключен в корпус гидравлического двигателя, расположенный в колесном устройстве, от применения роликовых или гусеничных цепей можно отказаться. Благодаря применению закрытого корпуса грязь из скважинной текучей среды, в которой продвигается приводной агрегат, не застревает в цепи или гусеничной цепи, тем самым нарушая работу колеса.
В одном из вариантов осуществления данного изобретения приводной агрегат содержит несколько рычажных устройств, каждое из которых одним концом соединено с корпусом приводного агрегата, другим - с колесным устройством.
Так как двигатель расположен прямо в колесе, каждое колесо может перемещать приводной агрегат вперед независимо от других колес приводного агрегата. При проходе мимо препятствия то рычажное устройство, которое расположено ближе всего к препятствию, прижимается к корпусу приводного агрегата, в то время как другие колеса перемещают приводной агрегат вперед. Итак, приводной агрегат способен проходить мимо большинства препятствий в скважине. Кроме того, при прохождении зазора, например зазора между двумя обсадными трубами, колеса, расположенные вне зазора, продвигают приводной агрегат вперед, таким образом приводной агрегат способен продвигаться почти во всех частях скважины.
Благодаря наличию подвижных рычажных устройств, которые могут быть убраны в корпус приводного агрегата, приводной агрегат способен проходить препятствие, как описано выше, и приводной агрегат может продвигаться вперед в скважине, диаметр которой изменяется в больших пределах, чем в случае применения неподвижных рычагов. Если работа выполнена, рычажные устройства убирают в корпус и приводной агрегат извлекают из скважины, вытягивая каротажный кабель, прикрепленный к приводному агрегату.
В одном из вариантов осуществления данного изобретения неподвижная часть и вращающаяся часть могут образовывать корпус гидравлического двигателя.
В другом варианте осуществления колесное устройство может дополнительно содержать планетарную передачу.
В одном из вариантов осуществления изобретения планетарная передача может быть расположена в корпусе гидравлического двигателя.
Колесное устройство также может содержать обод колеса.
Кроме того, вращающаяся секция гидравлического двигателя может быть соединена с центральным зубчатым колесом планетарной передачи.
Вышеупомянутая планетарная передача может быть расположена в корпусе гидравлического двигателя.
Кроме того, для приведения в движение кольцевого зубчатого колеса планетарной передачи центральное зубчатое колесо планетарной зубчатой передачи может приводить в движение несколько сателлитов, соединенных при помощи водила.
В одном из вариантов осуществления изобретения обод колеса может содержать кольцевое зубчатое колесо, благодаря которому сателлиты могут входить в зацепление с ободом колеса и приводить его в движение.
Кроме того, с одного торца обод колеса может быть закрыт при помощи закрывающей детали.
Кроме того, обод колеса может содержать закрывающую деталь.
Кроме того, вышеупомянутая планетарная передача может содержать кольцевое зубчатое колесо, образованное ободом колеса или закрывающей деталью.
Кроме того, вращающаяся секция может содержать первое центральное зубчатое колесо планетарной передачи, приводящее в движение несколько сателлитов, соединенных при помощи водила, соединенного с ободом колеса или содержащегося в ободе колеса, неподвижная часть может содержать кольцевое зубчатое колесо планетарной передачи, а кольцевое зубчатое колесо может входить в зацепление с сателлитами.
Вращающаяся секция гидравлического двигателя может быть соединена с сателлитами, а сателлиты могут приводиться в движение вращающейся секцией.
В одном из вариантов осуществления изобретения неподвижная часть может содержать центральное зубчатое колесо планетарной передачи.
В еще одном варианте осуществления вращающаяся часть может содержать обод колеса и ее могут приводить в движение сателлиты.
Вращающаяся секция гидравлического двигателя может содержать первое центральное зубчатое колесо планетарной передачи, которое может приводить в движение несколько первых сателлитов, соединенных при помощи водила.
Кроме того, водило планетарной передачи может приводить в движение несколько вторых сателлитов и водило может содержать центральное зубчатое колесо, входящее в зацепление со вторыми сателлитами и приводящее их в движение.
Кроме того, вторые сателлиты могут быть соединены при помощи второго водила, являющегося деталью вращающейся части для вращения части колесного устройства.
В одном из вариантов осуществления изобретения второе водило может быть соединено с вращающейся частью колесного устройства или являться частью вращающейся части.
Вращающаяся часть может содержать кольцевое зубчатое колесо планетарной передачи, входящее в зацепление с первыми сателлитами и вторыми сателлитами.
Кроме того, рычажное устройство может содержать рычаг привода колеса, а рычаг привода колеса может содержать каналы для текучей среды, предназначенные для подачи текучей среды через неподвижную часть к гидравлическому двигателю и от гидравлического двигателя.
Кроме того, блок гидроцилиндров может содержать каналы для текучей среды, расположенные на одной линии с каналами для текучей среды в рычаге привода колеса так, что текучая среда из рычага привода колеса может проходить в цилиндры блока гидроцилиндров.
Кроме того, предлагаемый скважинный приводной агрегат может содержать насос для подачи текучей среды в гидравлический двигатель.
В одном из вариантов осуществления данного изобретения гидравлический двигатель может представлять собой радиально-поршневой гидродвигатель.
Вышеупомянутый гидравлический двигатель может содержать кулачковую шайбу, соединенную с деталью неподвижной части колесного устройства или образующую эту деталь.
Кроме того, вращающаяся секция может представлять собой блок гидроцилиндров.
Кроме того, гидравлический двигатель может содержать поршни, установленные подвижно в цилиндрах блока гидроцилиндров.
Кроме того, приводной агрегат, содержащий несколько рычажных устройств, может иметь продольную осевую линию, а рычажные устройства могут быть соединены с корпусом приводного агрегата так, что они расположены на некотором расстоянии от осевой линии и противоположной стороны осевой линии. Если имеется по меньшей мере три рычажных устройства, их устанавливают зигзагообразно в плоскости вдоль осевой линии.
Кроме того, приводной агрегат может быть соединен с каротажным кабелем, а рычажные устройства могут выступать из корпуса приводного агрегата под углом менее 90° относительно продольной оси приводного агрегата. Относительно каротажного кабеля рычажные устройства могут быть обращены назад.
Кроме того, данное изобретение относится к скважинной системе, содержащей приводной агрегат и рабочий инструмент, соединенный с этим приводным агрегатом для перемещения вперед в колодце или скважине.
Рабочий инструмент может представлять собой толкающее устройство, ключевой инструмент, фрезерный инструмент, бурильный инструмент, каротажный прибор и т.д.
Кроме того, данное изобретение относится к применению предлагаемого приводного агрегата в колодце или скважине для перемещения в скважине самого приводного агрегата и/или рабочего инструмента.
Краткое описание чертежей
Ниже изобретение и многие его преимущества описываются более подробно и со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых для примера показаны некоторые неограничивающие варианты осуществления изобретения. На чертежах изображено следующее.
Фиг.1 представляет собой изображение скважинного инструмента, например, приводного агрегата, расположенного в скважине.
Фиг.2 представляет собой изображение колеса, установленного на рычаге привода колеса.
Фиг.3 представляет собой изображение устройства для приведения в действие рычагов.
Фиг.4A представляет собой разрез колеса.
Фиг.4B представляет собой другой разрез колеса, показанного на фиг.4A.
Фиг.5A представляет собой разрез еще одного варианта осуществления колеса.
Фиг.5B представляет собой другой разрез колеса, показанного на фиг.5A.
Фиг.6A представляет собой разрез еще одного варианта осуществления колеса.
Фиг.6B представляет собой разрез еще одного варианта осуществления колеса.
Фиг.7 представляет собой изображение скважинной системы.
Фиг.8 представляет собой разрез детали другого варианта осуществления колеса.
Фиг.9 представляет собой разрез другого варианта осуществления колеса.
Фиг.10 представляет собой разрез еще одного варианта осуществления колеса, содержащего двойную зубчатую передачу.
Фиг.11 представляет собой разрез еще одного варианта осуществления колеса.
Фиг.12 представляет собой другой частичный разрез гидравлического двигателя, расположенного в колесе.
Все чертежи весьма схематичны и не обязательно выполнены в масштабе. На этих чертежах показаны только те детали, которые необходимы для пояснения изобретения, другие же детали пропущены или бегло обрисованы.
Подробное описание изобретения
Фиг.1 иллюстрирует скважинный инструмент 10, например приводной агрегат 11, расположенный в обсадной колонне 6, имеющей внутреннюю область 4. Скважинный инструмент 10 находится в скважине 5, пробуренной в геологической формации 2. Скважинный инструмент получает питание по каротажному кабелю 9, соединенному с инструментом при помощи верхнего соединителя 13. Кроме того, скважинный инструмент содержит электронную секцию, которая имеет электронику 15 изменения режимов и управляющую электронику 16 и расположена перед электродвигателем 17, получающим электропитание и приводящим в движение гидравлический насос 18.
Скважинный инструмент, изображенный на фиг.1, представляет собой приводной агрегат 11, имеющий корпус 51 приводного агрегата, в котором рычажные устройства 60 при помощи текучей среды, поступающей из гидравлического насоса 18, перемещаются между убранным положением и выдвинутым положением относительно корпуса 51 приводного агрегата по продольной оси приводного агрегата 11. На фиг.1 рычажное устройство показано в выдвинутом положении. Приводной агрегат 11 разделен на несколько секций 54 и соединен с компенсатором 20, предназначенным для компенсации давления в приводном агрегате, так что высокое давление не приводит к выпучиванию корпуса приводного агрегата наружу или сплющиванию внутрь.
Как обозначено пунктирными линиями, при помощи устройства 41 для приведения в действие рычагов, установленного в корпусе 51 приводного агрегата, рычажные устройства 60 перемещаются в корпус приводного агрегата и из корпуса приводного агрегата, между выдвинутым положением и убранным положением. Устройства 41 для приведения в действие рычагов приводят в движение при помощи гидравлического насоса, предназначенного для перемещения рычажных устройств 60 посредством гидравлического цилиндра. Чаще всего скважинный приводной агрегат 11 применяют для перемещения рабочего инструмента в определенное положение в скважине или просто вперед при выполнении работы в скважине, например для перемещения каротажного прибора вперед при регистрации данных о текучей среде и геологической формации с целью оптимизации добычи нефти из скважины. Другой рабочий инструмент может представлять собой толкающее устройство, обеспечивающее осевую силу в процессе одного или нескольких ходов, ключевое устройство, открывающее или закрывающее клапаны в скважине, позиционирующее устройство, например локатор муфт обсадной колонны, фрезерный инструмент, буровой инструмент и т.д. Рабочий инструмент присоединяют при помощи соединителя 14.
Приводной агрегат 11 могут погрузить в скважину, и он перемещается вперед сам и, таким образом, может перемещать вперед в скважине рабочий инструмент. Чтобы приводной агрегат мог перемещаться сам и перемещать рабочий инструмент 12, он имеет несколько колесных устройств 90, каждое из которых установлено на первом конце рычажного устройства 60, наиболее удаленном от корпуса 51 приводного агрегата, когда рычаг находится в выдвинутом положении, как показано на фиг.2. Колесное устройство содержит неподвижную часть 91 и вращающуюся часть 92. Неподвижная часть 91 жестко соединена с рычажным устройством или образует часть рычажного устройства и соединена с вращающейся частью с возможностью вращения. Вращающаяся часть 92 соединена с ободом 99 колеса или образует часть обода 99, который представляет собой наиболее удаленную от центра часть колесного устройства 90, контактирующую с внутренней поверхностью обсадной трубы 6 или скважины 5. Колесное устройство вращается вокруг оси 33 вращения колеса. Чтобы колесное устройство 90 продвигалось в скважине вперед, каждое колесное устройство 90 содержит гидравлический двигатель 23. Гидравлический двигатель 23 имеет корпус 93 гидравлического двигателя и вращающуюся секцию 84, которая соединена с вращающейся частью 92 для вращения части колесного устройства 90 и, таким образом, продвигает в скважине вперед обод 99 и приводной агрегат 11. Как показано на фиг.2, на наружной стороне обода 99 имеются зубцы 110, чтобы обеспечить лучшее сцепление со стенкой обсадной колонны или стенкой ствола буровой скважины. Обод 99 также может иметь любые другие средства увеличения трения, например шипы или канавки, и он может содержать средства увеличения трения, изготовленные из резины, эластомера и т.п.
На фиг.3 показано устройство для приведения в действие рычагов, которое расположено в корпусе 51 приводного агрегата, как показано на фиг.1, и предназначено для перемещения рычажных устройств между убранным положением и выдвинутым положением. Рычажное устройство прикреплено к одному концу кривошипа 71, который, как показано стрелками, вращают вокруг оси 32 вращения. Этот конец соединен с корпусом с возможностью вращения относительно корпуса, другой конец кривошипа при помощи поршня 47, движущегося в поршневом цилиндре 45, перемещают вдоль продольной оси приводного агрегата 11. При помощи рабочей жидкости, подаваемой по каналу 80 посредством насоса, поршень перемещают в первом направлении, во втором, противоположном направлении его перемещают при помощи пружинной детали 44.
На фиг.4A и 4B гидравлический двигатель 23 представляет собой радиально-поршневой гидродвигатель, в котором вращающаяся секция 84 представляет собой блок гидроцилиндров, содержащий цилиндры 83, в которых по меньшей мере четыре поршня 82 движутся в радиальном направлении относительно оси вращения 34 колеса колесного устройства 90. Рычажное устройство 60 содержит рычаг 81 привода колеса, а рычаг 81 привода колеса содержит каналы 85 для текучей среды, чтобы через неподвижную часть 91 колесного устройства 90 подавать текучую среду в гидравлический двигатель 23 и из гидравлического двигателя 23. Корпус 93 гидравлического двигателя 23 образован неподвижной частью 91 и вращающейся частью 92 колесного устройства 90.
Колесное устройство 90 содержит закрывающую деталь 26, закрывающую обод 99 колеса с одного торца 111, таким образом, гидравлический двигатель 23 заключен между рычагом 81 привода колеса, ободом 99 колеса, закрывающей деталью 26 и уплотняющими элементами 27, что обеспечивает герметичное соединение и по существу герметичный корпус гидравлического двигателя. Таким образом, скважинную текучую среду, окружающую приводной агрегат 11, не допускают в корпус 93 гидравлического двигателя. Итак, гидравлический двигатель 23 расположен в том же корпусе, что и колесное устройство, так что корпус двигателя и корпус колесного устройства представляют собой один и тот же корпус и, следовательно, одну и ту же камеру для текучей среды. Таким образом, решение, предлагаемое в данном изобретении, является весьма компактным, чтобы рычажное устройство 60 вместе с колесным устройством 90, убранным в корпус приводного агрегата, занимало немного места, так что, если на конце рычагов 60 приводного агрегата 11 имеются колеса, диаметр приводного агрегата 11 и, следовательно, скважинного инструмента увеличивается несущественно.
Приводной агрегат 11 имеет диаметр Du, как показано на фиг.1, а колесное устройство 90 имеет диаметр колеса Dw и ширину W, как показано на фиг.2, причем ширина W составляет менее 1/2 общего диаметра, предпочтительно менее 1/3 общего диаметра, предпочтительнее менее 1/4 общего диаметра.
Гидравлический двигатель 23 содержит кулачковую шайбу 24, образующую деталь неподвижной части 91 колесного устройства 90. На фиг.4A и 5A поршни движутся в цилиндрах и перемещаются наружу при помощи рабочей жидкости, поступающей по каналу 86 для текучей среды в блоке 84 гидроцилиндров. Это происходит вследствие того, что каналы 85 для текучей среды в неподвижной части 91 (см. фиг.4A и 5A) расположены напротив каналов 86 для текучей среды в блоке 84 гидроцилиндров, так что текучая среда течет в направлении дна цилиндра и перемещает поршень наружу. Другие поршни в блоке 84 гидроцилиндров перемещаются в противоположном направлении при помощи выступов на кулачковой шайбе, перемещающих поршни назад в цилиндр, как показано на фиг.4B и 5B. На фиг.4B и 5B другие каналы 85 для текучей среды в неподвижной части 91 расположены напротив передней части цилиндра, так что текучая среда может сливаться из цилиндра, и поршень перемещается в направлении центра блока 84 гидроцилиндров. Таким образом, блок гидроцилиндров вращается. Итак, кулачковая шайба 24 неподвижна, а блок гидроцилиндров вращает вращающуюся часть 92 колесного устройства 90. Между ободом 99 колеса и неподвижной частью 91 с наружной стороны кулачковой шайбы 24 установлен шарикоподшипник 36A, благодаря которому может вращаться обод 99 колеса.
Кроме того, между выступающим валом 112 неподвижной части 91 колесного устройства 90 и вращающейся секцией 84 гидравлического двигателя 23 установлен шарикоподшипник 36В. Вал неподвижно установлен внутри блока гидроцилиндров и образует часть рычага 81 привода колеса или соединен с рычагом 81 привода колеса. Шарикоподшипник 36В установлен вокруг вала, в углублении блока гидроцилиндров.
На фиг.4A-5B закрывающая деталь 26 прикреплена к ободу 99 колеса при помощи винтов, но ее могут закрепить и любым другим подходящим способом. Закрывающая деталь 26 имеет зубцы, соответствующие углублениям в блоке гидроцилиндров, предназначенным для передачи вращающей силы от блока гидроцилиндров к ободу 99 колеса. На фиг.4A и 4B блок гидроцилиндров приводит в движение обод колеса при помощи закрывающей детали 26. Чтобы передать вращающую силу от блока гидроцилиндров, закрывающую деталь 26 могут прикрепить любым другим подходящим способом. На фиг.6A закрывающая деталь 26 прикреплена к ободу 99 колеса при помощи стопорного кольца 113, установленного в канавке 114 обода 99, чтобы сохранить прочное крепление к ободу 99 выступающего фланца 115 закрывающей детали. Для герметизации корпуса 93 двигателя между фланцем закрывающей детали 26 и ободом 99 колеса установлен уплотняющий элемент 116.
На фиг.5A и 5B колесное устройство содержит планетарную передачу 95. Планетарная передача 95 содержит центральное зубчатое колесо 96, при помощи винтов прикрепленное к вращающемуся блоку гидроцилиндров. Центральное зубчатое колесо 96 приводит в движение сателлиты 97, соединенные через водило 37, например через пластину, благодаря этому водило 37 может приводить в движение кольцевое зубчатое колесо 98 планетарной передачи 95. Обод 99 колеса содержит кольцевое зубчатое колесо 98, благодаря которому сателлиты 97 могут входить в зацепление с ободом 99 колеса и приводить его в движение. Сателлиты 97 вращаются вокруг оси 34 вращения сателлитов и с возможностью вращения соединены с водилом 37 через шарикоподшипник 36C, установленный между выступающей частью водила и отверстием в сателлите. Сателлиты зацепляются с ободом 99 колеса, которое действует, как кольцевое зубчатое колесо 98 планетарной передачи 95. Водило 37 привинчено к неподвижной части 91, таким образом, оно неподвижно.
Планетарная передача 95 расположена в корпусе 93 гидравлического двигателя и соединена напрямую с блоком гидроцилиндров. Итак, рабочая жидкость внутри блока гидроцилиндров также окружает зубчатые колеса планетарной передачи 95, так как они содержатся в том же корпусе двигателя. Благодаря тому, что планетарная передача 95 установлена прямо в корпусе 93 гидравлического двигателя, ширина колеса по оси вращения 33 колесного устройства 90 существенно снижена по сравнению с решением, при котором планетарную передачу устанавливают вне корпуса гидравлического двигателя, например в отдельном кожухе, содержащем корпус двигателя. Небольшая ширина колеса обеспечивает меньший диаметр приводного агрегата 11, в результате приводной агрегат можно погрузить в скважину, также имеющую меньший диаметр.
На фиг.5A и 5B закрывающая деталь 26 прикреплена к ободу 99 колеса при помощи винтов 87, а уплотняющие элементы 27B предусмотрены в выемке обода 99 колеса. При креплении закрывающей детали к ободу колеса уплотняющий элемент зажимают между закрывающей деталью 26 и ободом 99 колеса, чтобы обеспечить между ними герметичное соединение. То же самое имеет место, если для крепления закрывающей детали 26 применяют стопорное кольцо 113.
На фиг.6A центральное зубчатое колесо 96 выполнено, как часть блока гидроцилиндров. Сателлиты зацепляются с закрывающей деталью, которая соответственно действует, как кольцевое зубчатое колесо 98 планетарной передачи 95. Таким образом, обод 99 колеса приводится в движение блоком гидроцилиндров в результате приведения в движение сателлитов, которые приводят в движение закрывающую деталь 26, приводящую в движение обод 99. Сателлиты 97 соединены посредством водила, которое соединено с неподвижной частью 91 и, следовательно, также неподвижно. Кроме того, между выступающей частью 112 неподвижной части 91 и вращающейся секцией 84 гидравлического двигателя 23 установлено четыре шарикоподшипника 36В. Таким образом, центральное зубчатое колесо 96 можно выполнить, как часть вращающейся секции 84.
На фиг.6В каналы для текучей среды для подачи текучей среды в гидравлический двигатель 23, установленный в корпусе колесного устройства, расположены не так, как на фиг.6A, чтобы обеспечить возможность подачи в блок гидроцилиндров по каналам для текучей среды в радиальном направлении.
Обод 99 колеса вращается вокруг неподвижной части 91, между ними установлен шарикоподшипник 36A. На фиг.8 шарикоподшипник 36A содержит два ряда шариков 120. В другом варианте осуществления изобретения шарикоподшипники 36A, 36В могут заменить игольчатыми подшипниками. Как видно из фиг.8, поршни 82 гидравлического двигателя содержат шарикоподшипники 117, установленные в одном торце напротив торца поршня 82, движущегося внутри цилиндра.
На фиг.9 вращающаяся секция содержит первое центральное зубчатое колесо 96 планетарной передачи 95, так что центральное зубчатое колесо образует часть вращающейся секции 84 гидравлического двигателя и приводит в движение несколько сателлитов 97, которые соединены посредством водила 37. Водило 37 соединено с ободом 99 колеса, а неподвижная часть 91 содержит кольцевое зубчатое колесо 98 планетарной передачи 95; в результате кольцевое зубчатое колесо 98 может входить в зацепление с сателлитами 97, приводя в движение водило и, следовательно, закрывающую деталь обода колеса. Кольцевое зубчатое колесо 98 прикреплено к неподвижной части 91, таким образом, оно неподвижно.
На фиг.11 вращающаяся секция 84 гидравлического двигателя соединена с сателлитами 97, таким образом, вращающаяся секция приводит сателлиты в движение вокруг центрального зубчатого колеса 96, прикрепленного к центральной части 112 неподвижной части 91. Центральное зубчатое колесо 96 прикреплено к центральной части 112, вокруг которой вращается вращающаяся секция 84 гидравлического двигателя. Вращающаяся секция 84 имеет выступы, посредством шарикоподшипников 36C соединенные с сателлитами 97. Сателлиты 97 входят в зацепление с кольцевым зубчатым колесом 98, которое образует часть закрывающей детали 26, соединенной с ободом 99 колеса через стопорное кольцо 113. Вращающаяся секция 84 вращает сателлиты 97, вращающиеся вокруг неподвижного центрального зубчатого колеса 96, входя в зацепление с кольцевым зубчатым колесом 98, содержащимся в закрывающей детали 26.
На фиг.10 колесное устройство 90 содержит двойную зубчатую передачу. Вращающаяся секция 84 гидравлического двигателя содержит первое центральное зубчатое колесо 96 планетарной передачи 95. Таким образом, центральное зубчатое колесо 96 является выступающей частью вращающейся секции 84 и приводит в движение несколько первых сателлитов 97, которые соединены посредством водила 37. На одной стороне водила 37 имеются выступы, посредством шарикоподшипников 36C соединенные с первыми сателлитами 97 планетарной передачи 95. На другой стороне водила 37 имеется одна выступающая часть, образующая второе центральное зубчатое колесо 96, приводящее в движение несколько вторых сателлитов 97В. Первые сателлиты 97 и вторые сателлиты 97В входят в зацепление с неподвижным кольцевым зубчатым колесом, при помощи винтов жестко соединенным с неподвижной частью 91. Кольцевое зубчатое колесо также применяют для крепления шарикоподшипника 36A между ободом 99 колеса и неподвижной частью 91.
Вторые сателлиты 97B соединены посредством второго водила 137, которое является частью закрывающей детали, соединенной с ободом 99 колеса при помощи стопорного кольца 113, чтобы вращать часть колесного устройства 90. Итак, второе водило 137 соединено с вращающейся частью 92 колесного устройства 90 или является деталью вращающейся части 92.
На фиг.12 колесное устройство 90 частично изображено в разрезе, на котором показана кулачковая шайба 24 и поршни 82 гидравлического двигателя. Для наглядности чертежа закрывающая деталь 26 была снята. Как видно из чертежа, поршни 82 заканчиваются в шарикоподшипнике, контактируя с внутренней поверхностью кулачковой шайбы 24. Если один поршень 82 при помощи рабочей жидкости в каналах 86 для текучей жидкости перемещается наружу, другой поршень посредством кулачковой шайбы 24 перемещается внутрь цилиндра, в направлении оси вращения вращающейся секции гидравлического двигателя.
Кроме того, каналы 86 для текучей среды в блоке гидроцилиндров, подающие текучую среду в двигатель, по существу параллельны оси вращения колеса. Рычаг 81 привода колеса содержит каналы 85 для текучей среды, расположенные на одной линии с каналами 86 для текучей среды в блоке гидроцилиндров, так что, когда текучую среду подают для перемещения поршня 82 гидравлического поршневого двигателя, текучая среда может свободно течь радиально наружу из рычага в двигатель. Однако если поршень 82 наружу больше не перемещается, каналы 85, 86 находятся уже не на одной линии. Каналы для текучей среды уже перемещены к следующему поршню, который должен перемещаться наружу, чтобы привести в движение вращающуюся секцию 84 гидравлического двигателя, чтобы она вращалась вокруг оси 34 вращения. На чертеже показаны только те каналы, по которым в двигатель подают текучую среду. Однако в рычаге расположены другие каналы, чтобы текучая среда текла в эти другие каналы, если цилиндр опорожняется, когда поршень 82 движется внутрь в направлении оси вращения. Благодаря тому, что в блоке гидроцилиндров имеются каналы для текучей среды, по существу параллельные оси вращения колеса, изготовление этих каналов значительно упрощается.
Чтобы поршни, движущиеся в цилиндрах блока гидроцилиндров, могли катиться по кулачковой шайбе 24, они имеют шарикоподшипник 117. Центральная часть шарикоподшипника подвешена в корпусе поршня, а наиболее удаленная часть шарикоподшипника упирается торцом в кулачковую шайбу, таким образом, шарикоподшипник может вращаться относительно поршня.
Кроме того, данное изобретение относится к скважинной системе, например, к системе, показанной на фиг.7, на которой приводной агрегат 11 соединен с рабочим инструментом, который в этом случае представляет собой каротажный прибор, регистрирующий данные о текучей среде и геологической формации. Рабочий инструмент также может представлять собой толкающее устройство, обеспечивающее осевую силу в процессе одного или нескольких ходов, ключевое устройство, открывающее или закрывающее клапаны в скважине, позиционирующее устройство, например локатор муфт обсадной колонны, фрезерный инструмент, буровой инструмент и т.д.
Под скважинной текучей средой понимается любой тип текучей среды, которая может существовать в нефтяных или газовых скважинах, например природный газ, нефть, промывочный раствор на нефтяной основе, сырая нефть, вода и т.д. Под газом понимается любой вид газа или газовый состав, имеющийся в скважине, заканчивании скважины или необсаженном стволе скважины, а под нефтью понимается любой вид нефтяного состава, например сырая нефть, нефтесодержащая текучая среда и т.д. Итак, любые текучие среды в виде газа, нефти и воды могут содержать другие элементы или вещества, соответственно отличающиеся от газа, нефти и/или воды.
Под обсадными трубами понимается любой тип трубы, трубопровода, гильзы, колонны и т.д., применяемый в скважине в отношении добычи нефти или природного газа.
Хотя здесь данное изобретение было описано в связи с предпочтительными вариантами его осуществления, специалисту понятно, что, не отходя от изобретения, определенного нижеследующей формулой, могут осуществить различные модификации.
1. Скважинный приводной агрегат (11) для ввода в скважину, содержащий:
- корпус (51) приводного агрегата,
- рычажное устройство (60), выполненное с возможностью перемещения между убранным положением и выдвинутым положением относительно корпуса приводного агрегата,
- устройство (41) для приведения в действие рычагов, расположенное в корпусе приводного агрегата и предназначенное для перемещения рычажного устройства между убранным положением и выдвинутым положением, и
- колесное устройство (90), содержащее неподвижную часть (91) и вращающуюся часть (92), причем неподвижная часть соединена с рычажным устройством или образует часть рычажного устройства и соединена с вращающейся частью с возможностью вращения,
причем колесное устройство содержит гидравлический двигатель (23), содержащий корпус (93) гидравлического двигателя и вращающуюся секцию (84), соединенную с вращающейся частью для вращения части колесного устройства.
2. Скважинный приводной агрегат по п.1, в котором неподвижная часть и вращающая часть образуют корпус гидравлического двигателя.
3. Скважинный приводной агрегат по пп.1 или 2, в котором колесное устройство, кроме того, содержит планетарную зубчатую передачу (95).
4. Скважинный приводной агрегат по п.3, в котором планетарная зубчатая передача расположена в корпусе гидравлического двигателя.
5. Скважинный приводной агрегат по п.3, в котором колесное устройство содержит обод (99) колеса.
6. Скважинный приводной агрегат по любому из пп.4 или 5, в котором вращающаяся секция гидравлического двигателя соединена с центральным зубчатым колесом (96) планетарной зубчатой передачи.
7. Скважинный приводной агрегат по п.4, в котором для приведения в движение кольцевого зубчатого колеса (98) планетарной передачи центральное зубчатое колесо (96) планетарной зубчатой передачи приводит в движение несколько сателлитов (97), соединенных при помощи водила (37).
8. Скважинный приводной агрегат по п.7, в котором обод колеса содержит кольцевое зубчатое колесо, обеспечивающее зацепление сателлитов с ободом колеса и приведение его в движение.
9. Скважинный приводной агрегат по любому из пп.4, 5, 7 или 8, в котором планетарная зубчатая передача содержит кольцевое зубчатое колесо (98), образованное ободом колеса или закрывающей деталью.
10. Скважинный приводной агрегат по любому из пп.4 или 5, в котором вращающаяся секция гидравлического двигателя соединена с сателлитами, причем сателлиты приводимы в движение указанной вращающейся секцией.
11. Скважинный приводной агрегат по любому из пп.4 или 5, в котором вращающаяся секция гидравлического двигателя содержит первое центральное зубчатое колесо (96) планетарной передачи, причем указанное первое центральное зубчатое колесо приводит в движение несколько первых сателлитов (97), соединенных при помощи водила (37).
12. Скважинный приводной агрегат по п.11, в котором водило планетарной передачи приводит в движение несколько вторых сателлитов (97В), причем водило содержит центральное зубчатое колесо, входящее в зацепление со вторыми сателлитами и приводящее их в движение.
13. Скважинный приводной агрегат по п.12, в котором вторые сателлиты соединены при помощи второго водила (137), являющегося деталью вращающейся части (92) для вращения части колесного устройства.
14. Скважинный приводной агрегат по любому из пп.1, 2, 4, 5, 7, 8, 12 или 13, в котором рычажное устройство содержит рычаг (81) привода колеса, причем рычаг привода колеса содержит каналы (85) для текучей среды, предназначенные для подачи текучей среды в гидравлический двигатель и из гидравлического двигателя через неподвижную часть.
15. Скважинный приводной агрегат по любому из пп.1, 2, 4, 5, 7, 8, 12 или 13, в котором блок гидроцилиндров содержит каналы (86) для текучей среды, расположенные на одной линии с каналами для текучей среды в рычаге привода колеса, что обеспечивает направление текучей среды из рычага привода колеса в цилиндры блока гидроцилиндров.
16. Скважинный приводной агрегат по любому из пп.1, 2, 4, 5, 7, 8, 12 или 13, в котором гидравлический двигатель представляет собой радиально-поршневой двигатель.
17. Скважинный приводной агрегат по любому из пп.1, 2, 4, 5, 7, 8, 12 или 13, в котором гидравлический двигатель содержит кулачковую шайбу (24), соединенную с неподвижной частью колесного устройства или образующую часть упомянутой неподвижной части колесного устройства.
18. Скважинная система, содержащая приводной агрегат по любому из пп.1-17 и рабочий инструмент (12), соединенный с приводным агрегатом для продвижения вперед в колодце или в скважине.
19. Скважинная система по п.18, в которой рабочий инструмент представляет собой толкающее устройство, ключевое устройство, фрезерный инструмент, бурильный инструмент или каротажный прибор.
20. Применение приводного агрегата по любому из пп.1-17 в колодце или скважине для продвижения вперед в колодце или в скважине самого приводного агрегата и/или рабочего инструмента.
