[發(fā)明專利]一種液壓伸縮式井下?tīng)恳鞯倪\(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710018259.2
• 申請(qǐng)日: 2017-01-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106837225B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-02-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉清友;楊亞強(qiáng);朱海燕;鄭威;趙建國(guó);曾杰;張書揚(yáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西南石油大學(xué)
• 主分類號(hào): E21B23/00
• 分類號(hào): E21B23/00
• 代理公司: 成都金英專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51218
• 代理人: 袁英

本發(fā)明公開(kāi)了一種液壓伸縮式井下?tīng)恳鞯倪\(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，包括中心軸、抓靠機(jī)構(gòu)和伸縮機(jī)構(gòu)，抓靠機(jī)構(gòu)由抓靠缸、復(fù)位彈簧、斜塊A和斜塊B組成，抓靠缸包括抓靠缸壁、抓靠缸左端蓋、抓靠缸右端蓋和抓靠缸活塞；伸縮機(jī)構(gòu)由伸縮缸壁和伸縮缸右端蓋組成；中心軸由左往右依次貫穿抓靠缸左端蓋、滑套、斜塊B、伸縮缸右端蓋，中心軸上固定有位于伸縮缸壁內(nèi)的伸縮缸活塞。本發(fā)明的牽引器抓靠機(jī)構(gòu)是一種基于斜面自鎖的鎖止機(jī)構(gòu)，通過(guò)該機(jī)構(gòu)克服了牽引力受限于恒定靜摩擦力的問(wèn)題，同時(shí)可以配合不同摩擦系數(shù)、不同厚度的摩擦塊，且具有較大的管徑適用范圍，從而達(dá)到提高牽引器牽引能力的目的。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及石油天然氣開(kāi)發(fā)設(shè)備領(lǐng)域，特別是一種液壓伸縮式井下?tīng)恳鞯倪\(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)

水平井技術(shù)廣泛運(yùn)用于深部、深海及復(fù)雜油氣資源的勘探開(kāi)發(fā)，其應(yīng)用過(guò)程中儀器輸送的難題逐漸成為油氣田開(kāi)發(fā)和油氣儲(chǔ)運(yùn)的技術(shù)關(guān)鍵。常規(guī)的油管輸送、泵入輸送、連續(xù)管輸送在面對(duì)水平井、大位移井、定向井時(shí)存在效率低、成本高和連續(xù)管屈曲變形等問(wèn)題。因此，井下?tīng)恳髯鳛橐环N新型輸送方式逐漸發(fā)展起來(lái)。

對(duì)于井下?tīng)恳鳎床煌倪\(yùn)動(dòng)方式可分為：輪式、伸縮式、履帶式、沖擊式，其中伸縮式井下?tīng)恳骶哂性秸夏芰?qiáng)、牽引力大等優(yōu)點(diǎn)，具備較強(qiáng)的水平井段設(shè)備輸送作業(yè)能力。

伸縮式井下?tīng)恳魍ǔ０タ繖C(jī)構(gòu)和伸縮機(jī)構(gòu)，抓靠機(jī)構(gòu)與井壁之間的最大靜摩擦力等于最大牽引力，它表征著牽引器牽引能力的高低。根據(jù)摩擦力計(jì)算公式可知，最大靜摩擦力等于正壓力與靜摩擦系數(shù)的乘積，因抓靠機(jī)構(gòu)與井壁之間的靜摩擦系數(shù)可視為恒定值，故欲提高最大牽引力則需通過(guò)增大抓靠機(jī)構(gòu)與井壁之間正壓力來(lái)增大最大靜摩擦力，其實(shí)施方式有兩種：通過(guò)增大動(dòng)力設(shè)備功率來(lái)增大正壓力，但井下高溫、高壓環(huán)境和狹小空間限制了設(shè)備功率，故正壓力大小受限；通過(guò)改變抓靠機(jī)構(gòu)的機(jī)械結(jié)構(gòu)來(lái)增大正壓力，由此基于自鎖原理的抓靠機(jī)構(gòu)被提出，自鎖機(jī)構(gòu)的運(yùn)用使得抓靠機(jī)構(gòu)與井壁間的正壓力與載荷呈正相關(guān)，克服了最大靜摩擦力受恒定正壓力的限制，進(jìn)而克服了牽引力受恒定靜摩擦力的限制。如2003年斯倫貝謝研制的井下?tīng)恳鳟a(chǎn)品MaxTRAC，利用凸輪向半徑變大方向的轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢(shì)來(lái)增大抓靠臂對(duì)井壁的正壓力，使得抓靠機(jī)構(gòu)與井壁自鎖，從而實(shí)現(xiàn)井下單向牽引。

自鎖原理在管道機(jī)器人中的運(yùn)用與井下?tīng)恳骶哂邢嗨菩浴?995年哈爾濱工業(yè)大學(xué)于殿勇等研制的基于超越離合器自鎖的管道機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人在管內(nèi)單方向超越自鎖行走。2010年國(guó)防科技大學(xué)喬晉崴等研制的基于凸輪自鎖原理管道機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)了微小管道中機(jī)器人的單方向凸輪自鎖行走；2012年該團(tuán)隊(duì)研制的一種基于斜面自鎖的管道機(jī)器人，利用永磁鐵相互排斥使楔塊單方向自鎖，實(shí)現(xiàn)管內(nèi)單方向斜面自鎖行走；同年，該團(tuán)隊(duì)提出一種可在管道內(nèi)部雙向行走的管道機(jī)器人概念設(shè)計(jì)，通過(guò)調(diào)整電磁鐵極性的方式對(duì)左右楔塊進(jìn)行吸引和排斥，使得左右楔塊與管壁均可實(shí)現(xiàn)斜面自鎖，從而實(shí)現(xiàn)雙向自鎖行走。

常見(jiàn)的自鎖方式有斜面自鎖、柱面自鎖、凸輪自鎖、超越離合器自鎖、推桿導(dǎo)軌自鎖等，依據(jù)接觸形式可分為點(diǎn)接觸自鎖、線接觸自鎖和面接觸自鎖。在正壓力相同時(shí)大接觸面積上的壓強(qiáng)小，能有效避免接觸面受壓變形。因此，面接觸形式的斜面自鎖和柱面自鎖較之線接觸形式的凸輪自鎖、棘輪自鎖和超越離合器自鎖對(duì)井壁具備更好的保護(hù)性。

在上述研究的基礎(chǔ)上，創(chuàng)新性地研制了一種液壓式伸縮式井下?tīng)恳鞯倪\(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)，提出一種基于斜面自鎖的鎖止機(jī)構(gòu)，使得牽引器的牽引力不受恒定靜摩擦力的限制，并且可以配合不同厚度、不同摩擦系數(shù)的摩擦塊，使?fàn)恳骶哂休^大的管徑適用范圍。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種牽引力不受恒定靜摩擦力的限制、結(jié)構(gòu)緊湊、提高牽引器牽引能力的效果液壓伸縮式井下?tīng)恳鞯倪\(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。