УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДОСТАВКИ ПРИБОРОВ В ГОРИЗОНТАЛЬНУЮ СКВАЖИНУ
DEVICE TO DELIVER INSTRUMENTS TO HORIZONTAL WELL

Изобретение относится к области геологии, в частности к бурению горизонтальных и сильнонаклонных нефтяных и газовых скважин и может быть использовано для доставки приборов в горизонтальную скважину.
Известно устройство для доставки приборов в горизонтальную скважину, содержащее цилиндрический корпус, расклинивающие опоры, направляющие опоры и движитель (патент РФ №2175374, кл. Е21В 23/14 от 27.10.2001 г.).
Недостатком данного устройства является относительно низкая эффективность и производительность работы устройства, обусловленные наличием холостого хода в рабочем цикле перемещения устройства.
Наиболее близким техническим решением по совокупности существенных признаков является устройство для доставки приборов в горизонтальную скважину, содержащее неподвижный цилиндрический корпус с размещенными в нем электродвигателем с редуктором, винтовой передачей, подвижные корпуса с зубчатыми рейками, в каждом из которых размещены подпружиненные расклинивающие кулачки (патент РФ №2378487, кл. Е21В 23/14 от 10.01.2010 г.).
Недостатком данного устройства является относительно низкая надежность, долговечность и эксплуатационная безопасность устройства.
Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, заключается в повышении надежности, долговечности и эксплуатационной безопасности устройства.
Поставленная задача решается за счет того, что устройство для доставки приборов в горизонтальную скважину, содержащее внешний корпус в виде полого цилиндра, в котором расположены электродвигатель с редуктором, зубчатые рейки с зубчатым колесом и винтовая пара, снабжено фиксирующими узлами и дополнительными электродвигателями с понижающим редуктором и винтовой парой, на верхней и нижней цилиндрической поверхности корпуса выполнены сквозные окна, а каждый фиксирующий узел выполнен в виде соосных втулок, охватывающих внешнюю поверхность корпуса над сквозными окнами корпуса с возможностью их взаимного осевого перемещения и снабжен платформой с фиксирующими элементами, на внешней поверхности соосных втулок шарнирно закреплены концы рычагов, другие концы которых шарнирно закреплены на платформе, на внутренних стенках соосных втулок закреплены поперечные перегородки, между которыми размещена пружина сжатия, на одной поперечной перегородке закреплен дополнительный электродвигатель, вал которого через винтовую пару соединен с другой поперечной перегородкой.
На фиг.1 представлен общий вид устройства для доставки приборов в горизонтальную скважину, иллюстрирующий его работу.
На фиг.2 представлен общий вид фиксирующего узла в транспортном положении.
На фиг.3 представлен общий вид фиксирующего узла в рабочем положении.
Устройство для доставки приборов в горизонтальную скважину содержит внешний корпус 1 в виде полого цилиндра. Внутри корпуса расположены электродвигатель 2 с ходовым винтом 3 и ходовой гайкой 4, зубчатые рейки 5, 6 и зубчатое колесо 7. Устройство также снабжено фиксирующими узлами 8, 9, 10, 11 и дополнительными электродвигателями 12 с понижающим редуктором и винтовой парой 13. Каждый фиксирующий узел выполнен в виде соосных втулок 14, 15, охватывающих внешнюю поверхность корпуса 1 над сквозными окнами 16 корпуса, при этом соосные втулки расположены с возможностью их взаимного осевого перемещения. Фиксирующий узел снабжен платформой 17 с фиксирующими элементами 18. На внешней поверхности соосных втулок 14, 15 шарнирно закреплены концы рычагов 19, 20 (шарниры 21), другие концы которых шарнирно закреплены на платформе 17 (шарниры 22). На внутренних стенках соосных втулок закреплены поперечные перегородки 23, 24, между которыми размещена пружина сжатия 25, при этом на поперечной перегородке 23 закреплен дополнительный электродвигатель 12, вал которого через винтовую пару 13 соединен с поперечной перегородкой 24. Шаг винтовой пары выбран таким образом, что исключает самоторможение.
Фиксирующие узлы 8, 9, 10 и 11 кинематически связаны между собой попарно через штоки 25, 26 с зубчатыми рейками 5, 6, которые соединены с соответствующими поперечными перегородками 23, 24. Фиксирующие элементы 18 выполнены в виде асимметричных насечек, обеспечивающих минимальное сцепление со стенками обсадной колонны при движении фиксирующих узлов вперед (на фиг.1 - слева на право) и максимальное сцепление - в обратном направлении.
Устройство для доставки приборов в горизонтальную скважину работает следующим образом.
Устройство доставляется в скважину в транспортном положении (Фиг.1). В этом положении соосные втулки 14 и 15 фиксирующего узла раздвинуты, фиксирующая платформа 17 прижата к корпусу, фиксирующий узел имеет минимальный внешний размер. После доставки в скважину фиксирующий узел переводятся в рабочее положение: дополнительные электродвигатели 12 приводятся во вращение, приводится в действие винтовая пара 13, поперечные перегородки 23 и 24 с соосными втулками 14 и 15 сводятся, сжимается пружина 25, рычаги 19 и 20 раскладываются, фиксирующие платформы 17 отводятся от корпуса устройства, оставаясь параллельными ему, и прижимаются к стенкам скважины. В дальнейшем электродвигатели 12 находятся в заторможенном состоянии, а их обмотки остаются под током. Таким образом, соосные втулки 14 и 15 не фиксируются жестко, а остаются под действием механизма «электродвигатель - редуктор - винтовая пара», определяющего прижимное усилие фиксирующей платформы к стенке скважины. При этом электродвигатели 12 фиксирующих узлов заторможены, поэтому отбора ими мощности от источника электропитания не происходит.
В процессе перемещения усилие от ходового электродвигателя 2 через редуктор, ходовой винт 3 и ходовую гайку 4 передается на фиксирующий узел 8 и связанный с ним штоком с зубчатой рейкой элемент 11. Далее через закрепленное на корпусе 1 зубчатое колесо 7 усилие передается на шток с зубчатой рейкой 5 и фиксирующие элементы 9 и 10. На первом этапе рабочего движения при правом вращении электродвигателя 2 внутренняя группа фиксирующих узлов движется относительно корпуса 1 вперед, а внешняя группа - в обратном направлении. Так как насечки фиксирующих элементов 18 платформы 17 асимметричны, сцепление фиксирующих элементов внешней группы со стенками колонны минимально, а внутренней группы - велико. В результате этого фиксирующие элементы внешней группы вступают в зацепление со стенками колонны, за счет саморасклинивающего эффекта (эффект наступает вследствие того, что рычаги 19 и 20 имеют различную длину) плотно прижимаются к стенкам колонны и фиксируются. На этом этапе фиксирующие узлы внешней группы относительно стенок колонны неподвижны, корпус 1 перемещается относительно неподвижных фиксирующих узлов вперед, обеспечивая необходимое тянущее усилие, а элементы внутренней группы перемещаются вперед относительно корпуса 1, их платформы скользят по стенкам колонны. На втором этапе рабочего движения электродвигатель 1 включается в реверсном направлении и цикл повторяется с тем отличием, что неподвижной становится внутренняя группа фиксирующих узлов, а внешняя группа перемещается вперед. Для перевода устройства в транспортное положение достаточно обесточить цепи электропитания. В этом случае соосные втулки 14 и 15, фиксирующих узлов под действием пружины 25 разведутся, и платформы 17 будут прижаты к корпусу устройства.
Данное устройство позволяет повысить надежность, долговечность и эксплуатационную безопасность в работе.