專(zhuān)利名稱：用來(lái)在井管中操縱鉆具的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用來(lái)在井管中操縱鉆具的設(shè)備。所述鉆具可以是井下使用的任何鉆具，比如井下安全閥、封隔器或者氣舉閥。所述用語(yǔ)“在井管中操縱鉆具”用來(lái)指將鉆具插入井管中，操縱所述鉆具，并將所述鉆具從井管中收回。所述鉆具可以是井下使用的任何鉆具，比如井下安全閥、封隔器或者氣舉閥。所述井管可以是任何井管，比如套管、襯管或者生產(chǎn)油管。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種可以用來(lái)無(wú)振動(dòng)地設(shè)置和收回復(fù)雜的鉆具的設(shè)備。
為此，本發(fā)明的用來(lái)在井管中操縱鉆具的設(shè)備包括一個(gè)具有一個(gè)前端和一個(gè)后端的圓柱形外殼，安裝在所述外殼的后端、用來(lái)將所述設(shè)備固定到井管中的可徑向擴(kuò)張的止動(dòng)器，從所述前端延伸出來(lái)、可旋轉(zhuǎn)、可軸向位移的一個(gè)軸，以及從所述前端延伸出來(lái)、環(huán)繞所述軸、可軸向位移的一個(gè)套筒，其中，所述軸的，以及所述套筒的向外延伸的端部安裝有用來(lái)固定鉆具的裝置。
下面結(jié)合附圖以舉例的形式對(duì)本發(fā)明作更詳細(xì)的說(shuō)明。附圖中，

圖1a、1b和1c簡(jiǎn)要圖示了本發(fā)明的用來(lái)在井管(圖中未示出)中操縱鉆具的設(shè)備的部分縱剖面上的幾個(gè)相繼的部分。
所述設(shè)備1包括一個(gè)具有一個(gè)前端6和一個(gè)后端7的圓柱形外殼5。該設(shè)備1還包括一組可徑向擴(kuò)張的、用來(lái)將所述設(shè)備1固定到井管(圖中未示出)中的止動(dòng)器10。所述止動(dòng)器10設(shè)置在所述外殼5的后端7。在圖1中，只示出了兩個(gè)止動(dòng)器10。但是，止動(dòng)器10的數(shù)目在2到4之間是適合的，沿著設(shè)備1的圓周方向按均勻間隔布置。
所述設(shè)備包括一個(gè)從所述前端6延伸出來(lái)的可旋轉(zhuǎn)、可軸向位移的軸15，以及從所述前端6延伸出來(lái)的一個(gè)可軸向位移的套筒17。所述可軸向位移的套筒17套著所述可旋轉(zhuǎn)、可軸向位移的軸15。在所述軸15的和所述套筒17的向外延伸的端部上安裝有用來(lái)固定鉆具(圖中未示出)的裝置。
在所述后端7，所述設(shè)備1裝有用來(lái)將所述設(shè)備1連接到鉆桿柱(圖中未示出)以將所述設(shè)備1送入井管(圖中未示出)中的裝置(圖中未示出)。代替所述鉆桿柱，也可以使用電纜或者螺旋管(coiltubing)。
所述設(shè)備1裝有設(shè)置在所述前端6附近的第一驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)25。該第一驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)25能夠在正常操縱中使所述套筒17軸向位移。為了能夠使所述套筒17軸向位移，所述套筒17的后端部設(shè)有螺紋26。為了防止套筒17旋轉(zhuǎn)，所述設(shè)備1包括用來(lái)防止所述套筒17旋轉(zhuǎn)的裝置，該裝置包括一個(gè)設(shè)置在所述套筒17的后端部的軸向槽27和一個(gè)與該軸向槽27配合的銷(xiāo)28。所述第一驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)25包括一個(gè)設(shè)置在固定于所述圓柱形外殼5中的馬達(dá)室31中的第一電動(dòng)機(jī)30。該第一電動(dòng)機(jī)30有一根軸32，該軸上裝有一個(gè)小齒輪33，該小齒輪與一個(gè)具有一個(gè)中央孔(圖中未示出)的齒輪34嚙合，該中央孔有內(nèi)螺紋(圖中未示出)與所述套筒17的后端部上的螺紋26配合。所述齒輪34固定到一個(gè)由軸承36支承在所述圓柱形外殼5中的中空軸35上。所述銷(xiāo)28連接到所述馬達(dá)室31。所述中空軸35允許所述套筒17和所述軸15從中通過(guò)。
所述設(shè)備1還有一個(gè)第二驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)40，用于使所述軸15軸向位移。該第二驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)40安裝在所述第一驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)25后面。為了能夠使所述軸15軸向位移，所述軸15的后端部設(shè)有螺紋41。所述第二驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)40包括一個(gè)設(shè)置在固定于所述圓柱形外殼5中的馬達(dá)室46中的第二電動(dòng)機(jī)45。該第二電動(dòng)機(jī)45有一根軸47，該軸上裝有一個(gè)小齒輪48，該小齒輪與一個(gè)具有一個(gè)中央孔(圖中未示出)的齒輪49嚙合，該中央孔有內(nèi)螺紋(圖中未示出)與所述軸15的后端部上的螺紋41配合。所述齒輪49固定到一個(gè)由軸承51支承在所述圓柱形外殼5中的中空軸50上。所述銷(xiāo)28連接到所述馬達(dá)室31。所述中空軸50允許所述軸15從中通過(guò)。
為了在正常操縱中允許旋轉(zhuǎn)所述軸15，所述設(shè)備1還有一個(gè)用來(lái)旋轉(zhuǎn)所述軸15的第三驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)55。該第三驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)55設(shè)置在所述第二驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)40的后面。為了允許旋轉(zhuǎn)所述軸15，該軸15的后端部還設(shè)有用來(lái)傳遞轉(zhuǎn)動(dòng)的裝置。該第三驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)55包括一個(gè)設(shè)置在所述馬達(dá)室46中的第三電動(dòng)機(jī)56。該第三電動(dòng)機(jī)56有一根軸57，該軸上安裝有一個(gè)與一個(gè)齒輪59嚙合的小齒輪58，所述齒輪59連接到所述用來(lái)傳遞轉(zhuǎn)動(dòng)的裝置。所述用來(lái)傳遞轉(zhuǎn)動(dòng)的裝置包括一個(gè)伸入所述軸15的后端部中、具有方形橫截面的軸向孔63，以及一個(gè)一端連接到所述齒輪59、具有方形橫截面的桿65，其中，所述桿65的自由端可滑動(dòng)地設(shè)置在所述軸向孔63中。所述齒輪59固定到一根由軸承68支承在所述圓柱形外殼5中的中空軸67上。
所述設(shè)備1還包括一個(gè)用來(lái)驅(qū)動(dòng)設(shè)置在所述后端7附近的止動(dòng)器10的系統(tǒng)70，該系統(tǒng)70在一個(gè)由一個(gè)壁71隔離出的單獨(dú)的隔間中。
所述用來(lái)驅(qū)動(dòng)止動(dòng)器10的系統(tǒng)70包括一個(gè)錐形的推動(dòng)器72，用來(lái)向外推動(dòng)所述止動(dòng)器10。在正常操縱中，所述錐形推動(dòng)器72的軸向位移使所述止動(dòng)器10向外移動(dòng)。為了使所述推動(dòng)器能夠軸向位移，該推動(dòng)器72固定在一個(gè)可軸向位移的驅(qū)動(dòng)軸74上，該驅(qū)動(dòng)軸的自由端有螺紋75。為了防止所述可軸向位移的驅(qū)動(dòng)軸74旋轉(zhuǎn)，所述設(shè)備1包括防止該驅(qū)動(dòng)軸74旋轉(zhuǎn)的裝置。該裝置的形式是一個(gè)設(shè)置在該驅(qū)動(dòng)軸74的自由端部的一個(gè)軸向槽76和一個(gè)與該軸向槽76配合的銷(xiāo)77，其中，所述自由端部是驅(qū)動(dòng)軸74的在所述推動(dòng)器72相反方向的端部。所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)70還包括一個(gè)設(shè)置在一個(gè)馬達(dá)室81中的電動(dòng)機(jī)80。該電動(dòng)機(jī)80有一根軸82，該軸上有一個(gè)與一個(gè)齒輪84嚙合的小齒輪83，所述齒輪84具有一個(gè)中央孔(圖中未示出)，該中央孔有內(nèi)螺紋，與所述驅(qū)動(dòng)軸74的自由端部上的螺紋75配合。所述齒輪84固定到一個(gè)由軸承86支承在所述圓柱形外殼5中的中空軸85上。該中空軸85允許所述驅(qū)動(dòng)軸74從中通過(guò)。所述可徑向擴(kuò)張的止動(dòng)器10由設(shè)有一個(gè)中央孔91、92的蓋88和89引導(dǎo)，所述可軸向位移的驅(qū)動(dòng)軸74可以穿過(guò)所述孔。所述銷(xiāo)77固定到所述馬達(dá)室81上。
所述可徑向擴(kuò)張的止動(dòng)器10適當(dāng)?shù)卦O(shè)有襯墊95，以在所述止動(dòng)器10被推向井管(圖中未示出)的內(nèi)表面時(shí)增大摩擦。
本發(fā)明的所述設(shè)備1的優(yōu)點(diǎn)是能夠?qū)︺@具施加一個(gè)推或拉鉆具的力以及使鉆具旋轉(zhuǎn)的力矩。這樣，本發(fā)明的設(shè)備能夠用來(lái)無(wú)振動(dòng)地設(shè)置和收回復(fù)雜的鉆具。
所述設(shè)備1可以通過(guò)電纜、鉆桿或者螺旋管操縱。
可以為該設(shè)備提供一個(gè)為所述電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力的電池組(圖中未示出)，或者可以通過(guò)電纜(圖中未示出)從地面提供動(dòng)力，所述電纜從一個(gè)通道引入，該通道包括所述可軸向位移的驅(qū)動(dòng)軸74中的一個(gè)中央孔97、所述壁71上的一個(gè)開(kāi)口88以及所述中空軸67上的所述開(kāi)口。
所述設(shè)備1還適當(dāng)?shù)匕ㄒ粋€(gè)連接器100，以允許與所述設(shè)備1攜帶的所述鉆具(圖中未示出)進(jìn)行光通信或電通信。來(lái)自鉆具的信號(hào)通過(guò)一個(gè)管道(圖中未示出)經(jīng)由該連接器100傳送，所述管道設(shè)置在所述可旋轉(zhuǎn)、可軸向位移的軸15中的一個(gè)縱向中央通道(圖中未示出)中。這樣，可以用連接到本發(fā)明的所述設(shè)備的適當(dāng)工具監(jiān)控井。連接可以是電連接或者光學(xué)連接。
為了簡(jiǎn)明起見(jiàn)，圖中沒(méi)有示出用來(lái)將所述設(shè)備1的部件保持在一個(gè)預(yù)定距離的套環(huán)，也沒(méi)有示出密封裝置。
所述螺紋26、41或75可以是單線螺紋或者是多線螺紋。
所述電動(dòng)機(jī)30、45、56和80是單馬達(dá)。或者，所述各單馬達(dá)可以由一個(gè)馬達(dá)替代，該馬達(dá)包括一組環(huán)繞所述設(shè)備1的中央縱軸線徑向布置的基本馬達(dá)。
權(quán)利要求
1.用來(lái)在井管中操縱鉆具的設(shè)備，包括一個(gè)具有一個(gè)前端和一個(gè)后端的圓柱形外殼，安裝在所述外殼的后端、用來(lái)將所述設(shè)備固定到井管中的可徑向擴(kuò)張的止動(dòng)器，從所述前端延伸出來(lái)、可旋轉(zhuǎn)、可軸向位移的一個(gè)軸，以及從所述前端延伸出來(lái)、環(huán)繞所述軸、可軸向位移的一個(gè)套筒，其中，所述軸的，以及所述套筒的向外延伸的端部安裝有用來(lái)固定鉆具的裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備裝有設(shè)置在所述前端附近的第一驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)25，用來(lái)使所述套筒軸向位移。
3.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于，所述套筒的后端部設(shè)有螺紋，其中，所述設(shè)備包括用來(lái)防止所述套筒旋轉(zhuǎn)的裝置，所述第一驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括一個(gè)第一電動(dòng)機(jī)，該第一電動(dòng)機(jī)有一根軸，該軸上裝有一個(gè)小齒輪，該小齒輪與一個(gè)具有一個(gè)中央孔的齒輪嚙合，該中央孔有內(nèi)螺紋與所述套筒的后端部上的螺紋配合。
4.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備還有一個(gè)第二驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，用于使所述軸軸向位移，該第二驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)安裝在所述第一驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)后面。
5.如權(quán)利要求4或5所述的設(shè)備，其特征在于，所述軸的后端部設(shè)有螺紋，所述第二驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括一個(gè)第二電動(dòng)機(jī)，該第二電動(dòng)機(jī)有一根軸，該軸上裝有一個(gè)小齒輪，該小齒輪與一個(gè)具有一個(gè)中央孔的齒輪嚙合，該中央孔有內(nèi)螺紋與所述軸的后端部上的螺紋配合。
6.如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備還有一個(gè)用來(lái)旋轉(zhuǎn)所述軸的第三驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，該第三驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)置在所述第二驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的后面。
7.如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于，所述軸的后端部還設(shè)有用來(lái)傳遞轉(zhuǎn)動(dòng)的裝置，所述第三驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括一個(gè)第三電動(dòng)機(jī)，該第三電動(dòng)機(jī)有一根軸，該軸上安裝有一個(gè)與一個(gè)齒輪嚙合的小齒輪，所述齒輪連接到所述用來(lái)傳遞轉(zhuǎn)動(dòng)的裝置。
8.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征在于，所述用來(lái)傳遞轉(zhuǎn)動(dòng)的裝置包括一個(gè)伸入所述軸的后端部中、具有方形橫截面的軸向孔，以及一個(gè)一端連接到所述齒輪、具有方形橫截面的桿，其中，所述桿的自由端可滑動(dòng)地設(shè)置在所述軸向孔中。
9.如權(quán)利要求1到8之一所述的設(shè)備，其特征在于它還包括一個(gè)用來(lái)驅(qū)動(dòng)設(shè)置在所述后端附近的止動(dòng)器的系統(tǒng)。
10.如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其特征在于，所述用來(lái)驅(qū)動(dòng)所述止動(dòng)器的系統(tǒng)包括一個(gè)錐形的推動(dòng)器，用來(lái)向外推動(dòng)所述止動(dòng)器，該推動(dòng)器固定在一個(gè)可軸向位移的驅(qū)動(dòng)軸上，該驅(qū)動(dòng)軸的自由端有螺紋和防止該驅(qū)動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)的裝置；一個(gè)電動(dòng)機(jī)，該電動(dòng)機(jī)有一根軸，該軸上有一個(gè)與一個(gè)齒輪嚙合的小齒輪，所述齒輪具有一個(gè)中央孔，該中央孔有內(nèi)螺紋與所述驅(qū)動(dòng)軸的自由端部上的螺紋配合。
11.如權(quán)利要求1到10之一所述的設(shè)備，其特征在于它還包括一根設(shè)置在穿過(guò)所述設(shè)備的中心的一個(gè)通道中的電纜，使得能夠?qū)崿F(xiàn)到連接到固定鉆具的裝置的合適鉆具的電連接或者光學(xué)連接。
12.基本上如前參照附圖所述的設(shè)備。
全文摘要
用來(lái)在井管中操縱鉆具的設(shè)備(1)，包括一個(gè)具有一個(gè)前端(6)和一個(gè)后端(7)的圓柱形外殼(5)，安裝在所述外殼(5)的后端(7)、用來(lái)將所述設(shè)備固定到井管中的可徑向擴(kuò)張的止動(dòng)器(10)，從所述前端(6)延伸出來(lái)、可旋轉(zhuǎn)、可軸向位移的一個(gè)軸(15)，以及從所述前端(7)延伸出來(lái)、環(huán)繞所述軸(15)、可軸向位移的一個(gè)套筒(17)，其中，所述軸(15)的，以及所述套筒(17)的向外延伸的端部安裝有用來(lái)固定鉆具的裝置。
文檔編號(hào)E21B23/00GK1399703SQ00816214
公開(kāi)日2003年2月26日 申請(qǐng)日期2000年11月24日 優(yōu)先權(quán)日1999年11月24日
發(fā)明者威廉默斯·許貝特斯·保羅斯·瑪麗亞·海耶寧 申請(qǐng)人:國(guó)際殼牌研究有限公司