СКВАЖИННЫЙ ТЯГАЧ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2014 года по МПК E21B23/14 E21B47/01 

Группа изобретений относится к области горного дела, в частности к оборудованию для доставки приборов в горизонтальную скважину.

Известен рычажно-опорный скважинный трактор, включающий корпус, механизмы для раскрытия/закрытия рычажных опор и рычажные опоры, по меньшей мере, один вибровозбудитель. Рычажные опоры выполнены так, что одним концом шарнирно прикреплены к корпусу, а другим при раскрытии пружинно упираются в стенки скважины. Все опоры образуют с осью корпуса острые углы - углы раскрытия опор, направленные вершинами в одну сторону. Трактор может иметь два набора опор с углами раскрытия, направленными вершинами в противоположные стороны. Трактор также содержит, по меньшей мере, один узел упругого механического и эластичного электрического соединения с транспортируемыми устройствами. (Патент RU №2354801 C2 на изобретение: Способ создания силы тяги в скважине и скважинный трактор (варианты). - МПК: Е21В 23/00. - 10.05.2009). Недостатком известного технического решения является низкая надежность перемещения трактора в скважине.

Известно устройство для доставки приборов в горизонтальную скважину, содержащее цилиндрический корпус, шарнирно установленные расклинивающие опоры, направляющие штоки и движитель. Движитель выполнен в виде четырех втулок, попарно соединенных расклинивающими опорами, в каждой паре подвижная втулка имеет ходовую гайку и установлена с возможностью перемещения. Другая втулка неподвижно закреплена на соответствующих направляющих штоках, установленных на соответствующих корпусах. В каждом из корпусов установлен электродвигатель с понижающим редуктором и ходовым винтом с шагом, исключающим их самоторможение. Каждая подвижная втулка снабжена подпружиненным стопором. Направляющие штоки имеют фиксирующие пазы. Стопор подвижной втулки взаимодействует с пазами штока, на котором неподвижно закреплена втулка, парно соединенная с подвижкой. (Патент RU №2175374 C1 на изобретение: Устройство для доставки приборов в горизонтальную скважину. - МПК: Е21В 23/14. - 27.10.2001). Данное устройство принято за прототип.

Недостатком известного устройства, принятого за прототип, является низкая надежность перемещения тягача с приборами в горизонтальных скважинах.

Основной задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение надежности перемещения тягача в горизонтальных скважинах.

Техническим результатом от использования вариантов изобретения является повышение надежности перемещения тягача с приборами в горизонтальных скважинах.

Указанный технический результат достигается тем, что, в скважинном тягаче, содержащем, по меньшей мере, два тянущих блока, каждый из которых включает цилиндрический корпус и движитель, последний содержит набор рифленых плашек с возможностью взаимодействия со стенкой скважины и препятствия смещению тягача в направлении, противоположном его движению, шарнирно соединенных концами поворотно-сдвижных рычагов с нажимной и буферной втулками, в котором нажимная втулка взаимодействует с винтом посредством кинематической резьбы, и в каждом корпусе размещен реверсивный электродвигатель, передающий винту крутящий момент, связанные между собой и с наземным пунктом управления каротажным кабелем, согласно предложенному техническому решению,

корпуса тянущих блоков соединены между собой, например, сцепной втулкой, при этом в движителе каждого тянущего блока буферная втулка снабжена подпружиненными башмаками торможения, а нажимная втулка выполнена с шипами, причем в каждом корпусе выполнены продольные пазы, в последних размещены рифленые плашки с поворотно-сдвижными рычагами, шипы нажимной втулки и башмаки буферной втулки с возможностью перемещения их на длине винта, при этом буферная втулка центральным отверстием с зазором расположена на винте, приводимом во вращение электродвигателем посредством магнитной муфты, помещенной в герметичной оболочке;

рифленые плашки соединены с буферной втулкой парой параллельно направленных поворотных рычагов.

Указанный технический результат достигается тем, что, в скважинном тягаче, содержащем, по меньшей мере, два тянущих блока, каждый из которых включает цилиндрический корпус и движитель, последний содержит винт с кинематической резьбой, набор рифленых плашек с возможностью взаимодействия со стенкой скважины и препятствия смещению тягача в направлении, противоположном его движению, шарнирно соединенных концами поворотно-сдвижных рычагов с нажимной и буферной втулками, и в каждом корпусе размещен реверсивный электродвигатель, передающий винту крутящий момент, связанные между собой и с наземным пунктом управления каротажным кабелем, согласно предложенному техническому решению,

корпуса тянущих блоков соединены между собой, например, сцепной втулкой, а в движителе каждого тянущего блока буферная втулка снабжена подпружиненными башмаками торможения и нажимная втулка выполнена с шипами, при этом в движитель введен ступенчатый шток, последний частью меньшего диаметра расположен с зазором в центральном отверстии буферной втулки и концом соединен с нажимной втулкой, с противоположной стороны которой выполнен хвостовик, подвижно установленный в корпусе, а часть штока большего диаметра выполнена полой на длину винта и расположена за буферной втулкой, и подвижно установлена в корпусе, при этом со стороны торца в полости штока установлена винтовая гайка, взаимодействующая кинематической резьбой с винтом, причем в каждом корпусе выполнены продольные пазы, в последних размещены шипы нажимной втулки, рифленые плашки с поворотно-сдвижными рычагами и башмаки буферной втулки с возможностью перемещения их на длине винта;

рифленые плашки соединены с буферной втулкой парой параллельно направленных поворотных рычагов;

ступенчатый шток и хвостовик нажимной втулки подвижно установлены в отверстиях корпуса, содержащих сальниковые уплотнения.

Проведенный заявителем анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностями признаков, тождественными всем признакам заявленных вариантов скважинного тягача, отсутствуют. Следовательно, каждое из заявляемых технических решений соответствует условию патентоспособности «новизна».

Результаты поиска известных решений в данной области техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипов признаками каждого заявляемого технического решения, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из определенного заявителем уровня техники не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками каждого из заявляемых технических решений преобразований на достижение указанного технического результата. Следовательно, каждое из заявляемых технических решений соответствуют условию патентоспособности «изобретательский уровень».

Заявленные варианты технического решения могут быть реализованы на любом предприятии машиностроения из общеизвестных материалов и принятой технологии. Следовательно, каждый вариант заявляемого технического решения соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».

В настоящей заявке на выдачу патента соблюдено требование единства изобретения, поскольку варианты скважинного тягача решают одну и ту же задачу - доставку приборов в горизонтальную скважину.

На фиг.1 показана схема скважинного тягача (вариант 1); на фиг.2 - то же, вариант 2.

Скважинный тягач, по первому варианту, содержит, по меньшей мере, два тянущих блока, каждый из которых включает цилиндрический корпус 1 и движитель. Движитель содержит набор рифленых плашек 2 с возможностью взаимодействия со стенкой 3 скважины и препятствия смещению тягача в направлении, противоположном его движению в скважине, шарнирно соединенных поворотными рычагами 4 с нажимной втулкой 5, выполненной с шипами 6, и парой поворотных рычагов 7 с буферной втулкой 8, снабженной подпружиненными башмаками торможения 9. Движитель содержит винт 10 с кинематической резьбой, шарнирно установленный в корпусе 1 и взаимодействующий с нажимной втулкой 5. Буферная втулка 8 центральным отверстием с зазором расположена на винте 10. В каждом корпусе 1 размещен реверсивный электродвигатель 11, передающий винту 10 крутящий момент посредством магнитной муфты 12, помещенной в герметичной оболочке 13. В каждом корпусе 1 выполнены продольные пазы 14, в последних размещены шипы 6 нажимной втулки 5, рифленые плашки 2 с поворотно-сдвижными рычагами 4 и 7 и башмаки 9, исключающие вращение нажимной втулки 5 и буферной втулки 8 с возможностью перемещения их на длине винта 10. Корпуса 1 тянущих блоков соединены между собой, например, сцепной втулкой 15. Электродвигатели 10 связаны между собой и с наземным пунктом управления (условно не показан) каротажным кабелем 16. (Фиг.1).

Скважинный тягач, по второму варианту, содержит, по меньшей мере, два тянущих блока, каждый из которых включает цилиндрический корпус 1 и движитель, последний содержит винт 8 с кинематической резьбой, набор рифленых плашек 2 с возможностью упора в стенку 3 скважины и препятствия смещению тягача в направлении, противоположном его движению, шарнирно соединенных поворотными рычагами 4 с нажимной втулкой 5, выполненной с шипами 6, и парой поворотных рычагов 7 с буферной втулкой 8, снабженной подпружиненными башмаками торможения 9. Каждый тянущий блок включает ступенчатый шток 17, последний меньшим диаметром d₁ расположен с зазором в центральном отверстии буферной втулки 8, а концом соединен с нажимной втулкой 5. С противоположной стороны нажимной втулки 5 выполнен хвостовик 18, подвижно установленный в отверстии корпуса 1, содержащем сальниковое уплотнение 19. Часть ступенчатого штока 17 с большим диаметром d₂>d₁ выполнена полой на длину винта 10 и расположена ступенчатым переходом за буферной втулкой 8, подвижно установленной в отверстии корпуса 1, содержащем сальниковое уплотнение 20. Со стороны торца штока 17 в полости установлена винтовая гайка 21, взаимодействующая с винтом 10. В каждом корпусе 1 выполнены продольные пазы 14, в последних размещены шипы 6 нажимной втулки 5, рифленые плашки 2 с поворотно-сдвижными рычагами 4 и 6 и башмаки 9, исключающие вращение нажимной втулки 5 и буферной втулки 8 с возможностью перемещения их на длине винта 8. В каждом корпусе 1 размещен реверсивный электродвигатель 11, передающий винту 10 крутящий момент. Корпуса 1 тянущих блоков соединены между собой, например, сцепной втулкой 15. Электродвигатели 9 связаны между собой и с наземным пунктом управления (условно не показан) каротажным кабелем 16 (Фиг.2).

Скважинный тягач по первому варианту работает следующим образом. Скважинный тягач, содержащий, по меньшей мере, два тянущих блока, соединяют с прибором и каротажным кабелем 16 и спускают в скважину при сложенных рифленых плашках 2 в продольных пазах 14 обоих тянущих блоков. Управление работой скважинного тягача осуществляют наземным пунктом управления. Работа скважинного тягача осуществляется попеременным включением и направлением вращения реверсивных электродвигателей 11 в тянущих блоках тягача. При включении электродвигателя 11 крутящий момент передается винту 10, шарнирно установленному в корпусе 1, посредством магнитной муфты 12 через герметичную оболочку 13. Правым вращением винта 10 нажимная втулка 5 перемещается в направлении буферной втулки 8, удерживаемой в скважине подпружиненными башмаками 9, при этом концы поворотных рычагов 4 и 7 сдвигаются и рифленые плашки 2 смещаются до упора в стенку 3, застопоривая движитель тянущего блока в скважине. С достижением необходимого усилия застопоривания, винт 10 продолжением своего вращения тянет в направлении движения скважинного тягача электродвигатель 11 с цилиндрическим корпусом 1, в продольных пазах 14 которого расположены неподвижные шипы 6, рифленые плашки 2 с поворотно-сдвижными рычагами 4 и 7 и башмаки 9, одновременно исключающие вращение втулок 5 и 8. При этом корпус 1 тянущего блока посредством сцепной втулки 15 тянет за собой или толкает впереди другой тянущий блок скважинного тягача. Перемещение корпуса 1 тянущего блока винтом 10 продолжается до упора башмаков 9 в торец пазов 14 с длиной, соответствующей длине винта 10, после чего электродвигатель 11 переключается на левое вращение винта 10, в результате нажимная втулка 5 винтом 10 отводится от буферной втулки 8, концы поворотных рычагов 4 и 7 раздвигаются и рифленые плашки 2 утопают в пазы 14 корпуса 1 и в буферную втулку 8, расклинивая движитель в скважине. После этого нажимная втулка 5 с шипами 6, рифленые плашки 2 с раздвинутыми рычагами 4 и 7 и буферная втулка 8 с башмаками 9 смещаются вдоль продольных пазов 14 до упора башмаков 9 буферной втулки 8 в противоположный торец пазов 14 корпуса 1. Затем включается в работу второй тянущий блок, который аналогично первому, толкает или тянет второй блок посредством сцепной втулки 15. Цикл работы тянущих блоков повторяется до достижения тягачом необходимого участка ствола скважины. Удаление тягача из скважины осуществляется каротажным кабелем при сложенных рифленых плашках 2 в обоих тянущих блоках.

Скважинный тягач по второму варианту работает следующим образом. Скважинный тягач, содержащий, по меньшей мере, два тянущих блока, соединяют с прибором и каротажным кабелем 16 и спускают в скважину при сложенных рифленых плашках 2 в продольных пазах 14 обоих тянущих блоков. Управление работой скважинного тягача осуществляют наземным пунктом управления. Работа скважинного тягача осуществляется попеременным включением направления вращения реверсивных электродвигателей 11 в тянущих блоках тягача. При включении электродвигателя 11 крутящий момент передается винту 10, шарнирно установленному в корпусе 1. При включении электродвигателя 11 крутящий момент передается винту 10, шарнирно установленному в корпусе 1. Правым вращением винта 10 винтовая гайка 21 кинематической резьбой тянет ступенчатый шток 17, установленный в корпусе 1 с сальниковым уплотнением 20, перемещая с собой нажимную втулку 5 с хвостовиком 18, перемещаемым в корпусе 1 с сальниковым уплотнением 19, в направлении буферной втулки 8, удерживаемой в скважине подпружиненными башмаками 9, при этом концы поворотных рычагов 4 и 7 сдвигаются и рифленые плашки 2 смещаются до упора в стенку 3, застопоривая движитель тянущего блока в скважине. С достижением необходимого усилия застопоривания, винт 10 продолжением своего вращения тянет в направлении движения скважинного тягача электродвигатель 11 с цилиндрическим корпусом 1, в продольных пазах 14 которого расположены неподвижные шипы 6, рифленые плашки 2 с поворотно-сдвижными рычагами 4 и 7 и башмаки 9, одновременно исключающие вращение втулок 5 и 8. При этом корпус 1 тянущего блока посредством сцепной втулки 15 тянет за собой или толкает впереди другой тянущий блок скважинного тягача. Перемещение корпуса 1 тянущего блока винтом 10 продолжается до упора башмаков 9 в торец пазов 14 с длиной, соответствующей длине винта 10, после чего электродвигатель 11 переключается на левое вращение винта 10, в результате нажимная втулка 5 винтом 10 отводится от буферной втулки 8, концы поворотных рычагов 4 и 7 раздвигаются и рифленые плашки 2 утопают в пазы 14 корпуса 1 и в буферную втулку 8, расклинивая движитель в скважине. После этого нажимная втулка 5 с шипами 6, рифленые плашки 2 с раздвинутыми рычагами 4 и 7 и буферная втулка 8 с башмаками 9 смещаются вдоль продольных пазов 14 до упора башмаков 9 буферной втулки 8 в противоположный торец пазов 14 корпуса 1. Затем включается в работу второй тянущий блок, который аналогично первому, толкает или тянет второй блок посредством сцепной втулки 15. Цикл работы тянущих блоков повторяется описанным выше порядком до достижения тягачом необходимого участка ствола скважины. Удаление тягача из скважины осуществляется каротажным кабелем при сложенных рифленых плашках 2 в обоих тянущих блоках.

Тянущие блоки могут работать как одновременно, так и последовательно, а также параллельно-последовательно, в зависимости от условий работы в скважине, тем самым позволяют значительно расширить технические возможности скважинного тягача при исследовании горизонтальных скважин.

Группа изобретений относится к оборудованию для доставки приборов в горизонтальную скважину. Скважинный тягач, в первом варианте, содержит два тянущих блока, включающие цилиндрические корпуса, соединенные сцепной втулкой, и движители. Движители содержат винт с кинематической резьбой и набор рифленых плашек, соединенных поворотно-сдвижными рычагами с нажимной втулкой, выполненной с шипами и взаимодействующей с винтом, и буферной втулкой, причем парой параллельно направленных рычагов. Буферная втулка содержит подпружиненные башмаки торможения и центральным отверстием расположена на винте. В корпусах выполнены продольные пазы, в которых размещены шипы нажимной втулки, башмаки буферной втулки и рифленые плашки с поворотно-сдвижными рычагами, с возможностью перемещения их на длине винта. В корпусах размещены реверсивные электродвигатели, передающие винтам крутящий момент посредством магнитной муфты, помещенной в герметичной оболочке. Электродвигатели связаны между собой и с наземным пунктом управления каротажным кабелем. Технический результат заключается в повышении надежности доставки приборов в горизонтальные скважины. 2 н. и 3 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. Скважинный тягач, содержащий, по меньшей мере, два тянущих блока, каждый из которых включает цилиндрический корпус и движитель, последний содержит набор рифленых плашек с возможностью взаимодействия со стенкой скважины и препятствия смещению тягача в направлении, противоположном его движению, шарнирно соединенных концами поворотно-сдвижных рычагов с нажимной и буферной втулками, в котором нажимная втулка взаимодействует с винтом посредством кинематической резьбы, и в каждом корпусе размещен реверсивный электродвигатель, передающий винту крутящий момент, связанные между собой и с наземным пунктом управления каротажным кабелем, отличающийся тем, что корпуса тянущих блоков соединены между собой, например, сцепной втулкой, при этом в движителе каждого тянущего блока буферная втулка снабжена подпружиненными башмаками торможения, а нажимная втулка выполнена с шипами, причем в каждом корпусе выполнены продольные пазы, в последних размещены рифленые плашки с поворотно-сдвижными рычагами, шипы нажимной втулки и башмаки буферной втулки с возможностью перемещения их на длине винта, при этом буферная втулка центральным отверстием с зазором расположена на винте, приводимом во вращение электродвигателем посредством магнитной муфты, помещенной в герметичной оболочке.

2. Скважинный тягач по п.1, отличающийся тем, что рифленые плашки соединены с буферной втулкой парой параллельно направленных поворотных рычагов.

3. Скважинный тягач, содержащий, по меньшей мере, два тянущих блока, каждый из которых включает цилиндрический корпус и движитель, последний содержит винт с кинематической резьбой, набор рифленых плашек с возможностью взаимодействия со стенкой скважины и препятствия смещению тягача в направлении, противоположном его движению, шарнирно соединенных концами поворотно-сдвижных рычагов с нажимной и буферной втулками, и в каждом корпусе размещен реверсивный электродвигатель, передающий винту крутящий момент, связанные между собой и с наземным пунктом управления каротажным кабелем, отличающийся тем, что корпуса тянущих блоков соединены между собой, например, сцепной втулкой, а в движителе каждого тянущего блока буферная втулка снабжена подпружиненными башмаками торможения и нажимная втулка выполнена с шипами, при этом в движитель введен ступенчатый шток, последний частью меньшего диаметра расположен с зазором в центральном отверстии буферной втулки и концом соединен с нажимной втулкой, с противоположной стороны которой выполнен хвостовик, подвижно установленный в корпусе, а часть штока большего диаметра выполнена полой на длину винта и расположена за буферной втулкой, и подвижно установлена в корпусе, при этом со стороны торца в полости штока установлена винтовая гайка, взаимодействующая кинематической резьбой с винтом, причем в каждом корпусе выполнены продольные пазы, в последних размещены шипы нажимной втулки, рифленые плашки с поворотно-сдвижными рычагами и башмаки буферной втулки с возможностью перемещения их на длине винта.

4. Скважинный тягач по п.3, отличающийся тем, что рифленые плашки соединены с буферной втулкой парой параллельно направленных поворотных рычагов.

5. Скважинный тягач по п.3, отличающийся тем, что ступенчатый шток и хвостовик нажимной втулки подвижно установлены в отверстиях корпуса, содержащих сальниковые уплотнения.