用於井下牽引線纜和採集器的油管爬行器的製作方法

2023-06-01 00:59:06

專利名稱：用於井下牽引線纜和採集器的油管爬行器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用於井下牽引線纜和採集器的油管爬行器。
背景技術：
國內油井的試油測試普遍採用井下電子溫度計和電子壓力計，來獲取井底流動壓力、靜止壓力、壓力梯度、壓力恢復曲線、壓力降落曲線以及溫度曲線、幹擾和脈衝試井曲線 等技術信息。而目前完成井下參數直讀測試的習知技術，都是採用鎧裝線纜連接採集器及配重杆帶壓操作並依靠重力沉入井下實施測試的。該技術很明顯僅適用於垂直井的測試，並不適用於水平井的測試，然而我國大部分的油井由於單產較低，通常通過增加水平井來提高產量，所以水平井的應用較為廣泛，但井下高溫高壓且油液中含砂，採用電機驅動的爬行器很容易被砂粒堵住而無法工作。由此有必要提出一種結構簡單且適合油井的水平管道進行測試的油管爬行器。
發明內容本實用新型目的是提供一種用於井下牽引線纜和採集器的油管爬行器，尤其適合水平井的應用。為了解決上述技術問題，本實用新型的技術方案如下一種用於井下牽引線纜和採集器的油管爬行器，其包括位於中部且將電能轉換成往復運動機械能的電磁鐵、位於後部的電池盒、位於電池盒內且控制電磁鐵通斷電節奏的爬行控制器、位於電磁鐵兩側並可將往復運動轉換為單向移位運動的單向壁爪輪、位於單向壁爪輪上並由地面控制臺控制以實現單向壁爪輪收攏或撐開的切換電磁開關、以及位於並可向地面控制臺反映是否處在水平管道的重力開關。在上述技術方案的基礎上，進一步包括如下附屬技術方案所述的電池盒內部裝有耐高溫電池，並與線纜電性相連，且外部的上下方均設置有與管道內壁接觸的若干個滑輪。其進一步包括位於電池盒前方且與電池盒連接的動力部、位於動力部前方且與動力部相連接的受力部，所述的動力部包括第一連接杆、設置在第一連接杆末端的第一上單向壁爪輪、與第一連接杆鉸鏈連接的第一支撐杆、用於設置在第一支撐杆和第一連接杆之間的第一彈簧、與第一支撐杆相連的第一下單向壁爪輪、設置在第一下單向壁爪輪上的鐵芯、以及套設在鐵芯上的往復彈簧，其中第一連接杆和鐵芯之間設置有一切換電磁開關。所述的受力部包括與電磁鐵相連的第二下單向壁爪輪、與第二下單向壁爪輪相連的第二支撐杆、第二連接杆、用於設置在第二支撐杆和第二連接杆之間的第二彈簧、以及設置在第二連接杆末端的第二上單向壁爪輪，其中電磁鐵和第二連接杆之間設置有另一切換電磁開關。本實用新型優點是本實用新型解決了井下高溫高壓且油液中含砂不能使用電機的難題，其結構簡單，適合油井井下水平管道作業。

圖I為本實用新型中電磁鐵放開鐵芯時的工作狀態示意圖；圖2為本實用新型中電磁鐵收緊鐵芯時的工作狀態不意圖；圖3為本實用新型的關閉狀態示意圖。
具體實施方式
實施例如圖1-3所示，其為本實用新型的一種用於井下牽引線纜和採集器的油管爬行器的具體實施例，其中油管爬行器用於在井下攜帶採集器及線纜穿越油井的水平管道進入井底，其包括位於中部且將電能轉換成往復運動機械能的電磁鐵30、位於後部的電池盒10、位於電池盒10內且控制電磁鐵30通斷電節奏的爬行控制器、位於電磁鐵30兩側 並可將往復運動轉換為單向移位運動的單向壁爪輪、位於單向壁爪輪上並由地面控制臺控制以實現單向壁爪輪收攏或撐開的切換電磁開關、位於並可向地面控制臺反映是否處在水平管道的重力開關、位於電池盒10前方且與電池盒10連接的動力部、以及位於動力部前方且與動力部相連接的受力部。其中動力部和受力部以電磁鐵為中心而前後設置並採用磁力驅動來實現，油管爬行器還包括拉力開關，其中重力開關和拉力開關用於對爬行器的狀態控制。單向壁爪輪22、26、32、39包括第一上單向壁爪輪22、第一下單向壁爪輪26、第二下單向壁爪輪32、和第二上單向壁爪輪39。電池盒10內部裝有耐高溫電池，且外部的上下方均設置有與管壁接觸的滑輪12，並與線纜14電性相連。電池是油管爬行器的工作電源，可通過線纜14充電，也可採用高容量且耐高溫的不可充電池。動力部包括第一連接杆20、設置在第一連接杆20末端的第一上單向壁爪輪22、與第一連接杆20鉸鏈連接的第一支撐杆24、用於設置在第一支撐杆24和第一連接杆20之間的第一彈簧21、與第一支撐杆24相連的第一下單向壁爪輪26、設置在第一下單向壁爪輪26上的鐵芯29、以及套設在鐵芯29上的往復彈簧28。其中第一連接杆20和鐵芯29之間設置有一切換電磁開關40。受力部包括與電磁鐵30相連的第二下單向壁爪輪32、與第二下單向壁爪輪32相連的第二支撐杆34、第二連接杆38、用於設置在第二支撐杆34和第二連接杆38之間的第二彈簧36、以及設置在第二連接杆38末端的第二上單向壁爪輪39。其中電磁鐵30優選為耐高溫漆包線線圈。電磁鐵30和第二連接杆38之間也設置有一切換電磁開關40。電磁鐵和鐵芯是將電能轉換為機械能的裝置，可耐高溫高壓。其中單向壁爪輪為單向輪，單向壁爪輪的接觸面採用鐵氟龍塗層或其他增加摩擦係數的塗層，來提高固定在管道內的附著力。而油管爬行器的爬行原理主要通過電磁鐵和鐵芯的電磁感應來轉換成機械能，即漆包線線圈通電產生磁力感應線圈內的鐵芯，而鐵芯會迅速被磁化後產生磁力，磁力驅使鐵芯單向滑動。漆包線線圈斷電時鐵芯消磁，往復彈簧使鐵芯歸位，由此通過漆包線線圈的「通電」和「斷電」使得鐵芯往復滑動。如圖1-3所示，當油管爬行器進入油管的水平管道時，重力開關由原來的豎直狀態切換成水平狀態並通過線纜14告知地面人員，地面人員可操控爬行控制器，切換電磁開關40為閉合狀態使油管爬行器進入自動爬行狀態。此時單向壁爪輪在第一、二彈簧21、36回復形變的過程中向兩側管壁撐開，爬行控制器控制電磁鐵30按照一定的通斷頻率對鐵芯29進行收放。初始時，如圖I所示，電磁鐵30通電產生磁力感應線圈內的鐵芯29，而鐵芯29會迅速被磁化後產生磁力，由此磁力驅使鐵芯29向前滑動，即動力部帶動電池盒10、線纜14、和採集器一起向前運動至一定距離且壓迫往復彈簧28，鐵芯29被第一上、下單向壁爪輪22、26固定住不能後退，然後電磁鐵30突然斷電，鐵芯29消磁而磁力消失，往復彈簧28回復形變使鐵芯29歸位，由於第二上、下單向壁爪輪39、32為單向輪只能向前進而不能後退，往復彈簧28將推動受力部向前運動，這樣通過漆包線線圈的「通電」和「斷電」使得動力部和受力部間隔向前運動，由此油管爬行器在管道裡一步步的爬行推進，順利地將鐵芯的往復運動轉換為兩對單向壁爪輪的單向轉動。當油管爬行器要退出時，地面人員可操控爬行控制器，切換電磁開關40為斷開狀態使油管爬行器進入關閉狀態，此時單向壁爪輪向中心收緊且壓縮第一、二彈簧21、36並通過線纜14告知地面控制臺，油管爬行器可由 線纜14拉出油井。採用本實用新型的技術方案，解決了井下高溫高壓且油液中含砂不能使用電機的難題，其結構簡單，適合油井井下水平管道作業。當然上述實施例只為說明本實用新型的技術構思及特點，其目的在於讓熟悉此項技術的人能夠了解本實用新型的內容並據以實施，並不能以此限制本實用新型的保護範圍。凡根據本實用新型主要技術方案的精神實質所做的等效變換或修飾，都應涵蓋在本實用新型的保護範圍之內。
權利要求1.一種用於井下牽引線纜和採集器的油管爬行器，其特徵在於其包括位於中部且將電能轉換成往復運動機械能的電磁鐵(30)、位於後部的電池盒(10)、位於電池盒(10)內且控制電磁鐵(30)通斷電節奏的爬行控制器、位於電磁鐵(30)兩側並可將往復運動轉換為單向移位運動的單向壁爪輪(22、26、32、39)、位於單向壁爪輪(22、26、32、39)上並由地面控制臺控制以實現單向壁爪輪(22、26、32、39)收攏或撐開的切換電磁開關(40)、以及位於並可向地面控制臺反映是否處在水平管道的重力開關。
2.根據權利要求I所述的一種用於井下牽引線纜和採集器的油管爬行器，其特徵在於所述的電池盒(10)內部裝有耐高溫電池，並與線纜(14)電性相連，且外部的上下方均設置有與管道內壁接觸的若干個滑輪(12)。
3.根據權利要求I或2所述的一種用於井下牽引線纜和採集器的油管爬行器，其特徵在於其進一步包括位於電池盒(10)前方且與電池盒(10)連接的動力部、位於動力部前方且與動力部相連接的受力部，所述的動力部包括第一連接杆(20)、設置在第一連接杆(20)末端的第一上單向壁爪輪(22)、與第一連接杆(20)鉸鏈連接的第一支撐杆(24)、用於設置在第一支撐杆(24)和第一連接杆(20)之間的第一彈簧(21)、與第一支撐杆(24)相連的第一下單向壁爪輪(26)、設置在第一下單向壁爪輪(26)上的鐵芯(29)、以及套設在鐵芯(29)上的往復彈簧(28)，其中第一連接杆(20)和鐵芯(29)之間設置有一切換電磁開關(40)。
4.根據權利要求3所述的一種用於井下牽引線纜和採集器的油管爬行器，其特徵在於所述的受力部包括與電磁鐵(30)相連的第二下單向壁爪輪(32)、與第二下單向壁爪輪(32)相連的第二支撐杆(34)、第二連接杆(38)、用於設置在第二支撐杆(34)和第二連接杆(38)之間的第二彈簧(36)、以及設置在第二連接杆(38)末端的第二上單向壁爪輪(39)，其中電磁鐵(30)和第二連接杆(38)之間設置有另一切換電磁開關(40)。
專利摘要本實用新型公開了一種用於井下牽引線纜和採集器的油管爬行器，其中包括位於電池盒內控制電磁鐵通斷電節奏的控制器、位於爬行器中部的將電能轉換成往復運動機械能的電磁鐵、位於電磁鐵兩側將往復運動轉換為單向移位運動的單向壁爪輪、位於兩組壁爪輪上由地面控制的可將壁爪輪收攏或撐開的切換電磁開關、位於爬行器尾部可向地面反映爬行器是否處在水平管段狀態的重力開關。本實用新型解決了井下高溫高壓且油液中含砂不能使用電機的難題，其結構簡單，適合油井井下水平管道作業。
文檔編號E21B23/00GK202611638SQ20122001928
公開日2012年12月19日 申請日期2012年1月16日 優先權日2012年1月16日
發明者田政 申請人:克拉瑪依新宇宙油氣技術開發有限公司