CN114810038B - 电缆测井牵引器用液压式井下刹车装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电缆测井牵引器用液压式井下刹车装置，解决了现有装置存在的结构复杂、控制不便、占用空间、易发生刹车锁死的问题。技术方案包括连接牵引器油路的液压推杆组件和支臂，所述支臂对称布置在所述液压推杆组件的推杆两侧，所述支臂的后端与液压推杆组件前端的支座铰接，前端设有阻尼滚轮；所述支臂上沿轴向开有导向槽，所述推杆的前端设有滑块，所述滑块的两侧对称设有导向块，所述导向块位于对应一侧的导向槽中。本发明结构简单、体积小、可共用牵引器油路、能够避免井下工具快速下滑且防止刹车锁死问题、纯机械控制、安全可靠性高、制造成本和布置难度低、易于维护检修。

Description

电缆测井牵引器用液压式井下刹车装置

技术领域

本发明涉及一种井下牵引器，具体的说是一种用于牵引器的电缆测井牵引器用液压式井下刹车装置。

背景技术

现在越来越多的水平井测井，井眼轨迹为上翘井段，有的甚至上翘斜度达到了110°，当揽测井下工具在外力作用下通过了上翘井段完成作业后，需要通过电缆起出井下工具，但是当井下工具到达上翘井段时，井下工具会在重力作用下往前滑，井下工具前面有电缆，当井下工具的下滑速度大于电缆的起测速度时，电缆会绞进仪器串里面，造成作业事故。

因此希望设计一种用于牵引器的液压刹车装置，在通过上翘井段、牵引器的牵引轮失去作用力时，能够避免井下工具快速下滑的问题。

公开号215565900U公开了一种电缆测井牵引器用液压式井下刹车装置，包括刹车本体、油箱组件、固定接头、撑臂接头、刹车臂、支撑臂、活塞杆、密封塞座、压缩弹簧和控制阀块，刹车臂的第一端通过第一铰轴铰接在固定接头上，刹车臂的第二端通过第二铰轴与支撑臂的第一端铰接，支撑臂的第二端通过第三铰轴铰接在撑臂接头上；撑臂接头与活塞杆固定连接，活塞杆活动穿装在密封塞座上；压缩弹簧穿装在活塞杆上；控制阀块密封安装在刹车本体内。该技术方案虽然也能在测井仪器到达上翘井段后起到防止测井仪器溜坡的作用。但仍存在以下问题：(1)该方案采用打压时带动支撑臂和刹车臂张开，卸压时收拢的原理虽然能够满足刹车的基本要求，但由于刹车装置的不能与牵引轮的张开和收拢同步，因此这种结构导致无法直接共用牵引器的油路，必需另外单设油箱组件或者布置油路控制装置，导致整个设备存在设计和布置变得复杂、占用牵引器有限空间、不易维护、可靠性差的问题，单独油路需要高温小体积液压元器件，井下高温控制电路等，造价昂贵(目前国内外高温高压小体积液压器件，比如电磁阀，安全阀等超级昂贵，且电路控制板高温器件昂贵，且可靠性差)； (2)该方案中刹车臂的第二端通过第二铰轴与支撑臂的第一端铰接，支撑臂的第二端通过第三铰轴铰接在撑臂接头上，活塞杆轴向移动来带动支撑臂和刹车臂一起转动来张开，从而可以让刹车臂压在井下套管内壁上来获得比较大的摩擦力和支撑力，需要通过调节油箱组件1 输出的油压，以控制刹车臂3对井下套管内壁的压力，进一步增加的控制的难度，一旦输出压过大，则导致井下刹车锁死的问题发生。(3) 此刹车装置在井下工作时，是通过单独的油路由柱塞泵打油起压力的，工作完成后，需要卸掉内部油压，收回支臂，往往通过电磁阀卸压，这么小体积内，电磁阀的主油路非常小，直径甚至不足1mm，如果无法将油液过滤干净，是有堵死的风险的，一旦堵死，将造成严重的测井事故，(井下无数个接箍，都有台阶，一旦卡在台阶内部，必然造成事故)。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种结构简单、体积小、可共用牵引器油路、能够避免井下工具快速下滑且防止刹车锁死问题、纯机械控制、安全可靠性高、制造成本和布置难度低、易于维护检修的用于牵引器的电缆测井牵引器用液压式井下刹车装置。

本发明技术方案包括连接牵引器油路的液压推杆组件和支臂，所述支臂对称布置在所述液压推杆组件的推杆两侧，所述支臂的后端与液压推杆组件前端的支座铰接，前端设有阻尼滚轮；所述支臂上沿轴向开有导向槽，所述推杆的前端设有滑块，所述滑块的两侧对称设有导向块，所述导向块位于对应一侧的导向槽中。

所述导向槽的具有倾斜向上的斜线段。

所述导向槽的后段为倾斜向上的斜线段，前段为与轴线平行的直线段。

还包括有用于在泄压状态下锁紧支臂的安全锁组件。

所述安全锁组件包括安装在液压推杆组件前端支座上的安全杆和拉簧，所述安全杆的中段铰接在支座上，且安全杆的一端与拉簧连接，另一端的端面为平面；所述推杆上开有与所述安全杆对应的安全槽，所述安全槽底面由前至后设有相邻的第一平面和第二平面，所述第一平面至安全杆铰接点的最短距离等于安全杆铰接点至安全杆另一端端面的距离，第二平面至安全杆铰接点的最短距离大于安全杆铰接点至安全杆另一端的最大半径。

所述液压推杆组件包括连接牵引器油路的外壳、后段安装在外壳内的推杆、套装在推杆后段上的复位弹簧、位于复位弹簧底部的密封座、以及设于外壳前端的支座。

所述支座套装在推杆的前段，所述支座上沿轴向开有定位槽，所述推杆上对应设有定位螺钉，所述定位螺钉的头部位于定位槽中。

所述阻尼滚轮为六方滚轮，所述六方滚轮与支臂的铰接处设有阻尼。

针对背景技术中存在的问题，发明人进行了如下改进：

(1)利用支臂上开设的倾斜向上的导向槽和推杆端部滑块上的导向块配合，实现增压时推杆前移带动支臂收拢，泄压时推杆后移带动支臂张开动作，这样就正好满足了牵引轮的张开时，支臂处于收拢状态，牵引轮收拢时支臂张开的要求，从而不需要另设复杂油路控制系统，直接共用牵引器的油路，极为有效的降低了设备的布置难度和生产成本；

(2)本发明中刹车装置的设置是为了提高摩阻，防止仪器下滑，并不需要将仪器锁死在某个位置，一旦锁死故障，将造成巨大损失。因此并不采用对支臂施压从而在井下套管内壁上来获得比较大的摩擦力和支撑力来达到刹车的目的，而是在支臂前端设置阻尼滚轮，利用阻尼滚轮达到减速刹车的目的，又避免急停锁死的问题发生。因此推杆的行程仅受导向槽的限位，不需要对压力大小进行控制，只需预先调节好阻尼滚轮的阻尼大小即可，进一步简化结构，安全可靠性好。

(3)基于发明打压时支臂张开，泄压时支臂收拢的状态，当牵引器带着井下仪器串准备下井作业前，此时仪器串是不通电的，也就是不打压状态，此时刹车装置的支臂会处于撑开状态，也就无法顺利下井。为解决上述技术问题，发明人设计了安全锁组件，在作业前，先用安全锁组件将支臂锁紧，此时未打压状态下牵引器和刹车装置的支臂均为收拢状态。所述安全锁组件采用支座上的安全杆和拉簧与推杆上的安全槽相配合的结构，锁紧状态下，安全杆另一端的平面端正好与安全槽的第一平面接触，受第一平面限位，安全杆就能有效的阻止推杆的位移，滑块的导向块位于对应一侧导向槽的直线段的后端，支臂保持在收拢的锁紧状态下，且在复位弹簧28的作用下，会越卡越紧，不会出现脱出的问题；到井下后，只需要内部打压到设定值，推杆就能克服限位向前移动，使安全槽的第二平面移至安全杆另一端的平面的下方，由于第二平面低于第一平面，满足了安全杆转动的空间要求，因此不再对安全杆限位，在拉簧的作用下，安全杆转动后离开对推杆的限位区，不再对推杆限位，达到解除安全锁的目，进入正常刹车装置打压收拢，泄压撑开的工作状态，此时滑块的导向块位于对应一侧导向槽的直线段的前端。

(4)液压推杆组件设有复位弹簧，泄时时在复位弹簧的作用下推杆会快速后移复位，打压时会带动推杆克服弹簧压力前移，从而最终带动滑块上的导向块在导向槽中移动，实现支臂的收拢和张开。进一步的，通过定位槽和定位螺钉的配合，防止推杆转动，保证推杆轴向移动的可靠性，本发明可直接替换掉牵引器尾端原有的油封短节，从而进一步减少了仪器的整体长度。

(5)本发明是结构简单、体积小、可共用牵引器油路、能够避免井下工具快速下滑且防止刹车锁死问题、纯机械控制、安全可靠性高、制造成本和布置难度低、易于维护检修。

附图说明

图1为本发明结构示意图暨张开时的状态图。

图2为支臂的主视图。

图3为本发明安全锁组件锁紧时的状态图。

图4为本发明安全锁组件解锁暨收拢时的状态图。

图5为本发明俯视结构示意图。

其中，1-安全锁组件、2-密封座、3-支座、4-推杆、5-安全杆、6- 支臂、7-阻尼滚轮、8-复位弹簧、9-外壳、10-滑块、11-导向块、12- 导向槽、13-直线段、14-斜线段、15-拉簧、16-安全槽、17-第一平面、 18-第二平面、19-定位槽、20-定位螺钉、21-筒壁。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步解释说明：

参见图1和图5，本发明装置包括连接牵引器油路的液压推杆组件和对称布置在所述液压推杆组件的推杆4两侧的支臂6，由一组压推杆组件同步带动两侧的支臂6同步运动，实现同步张开或收拢。

其中，所述液压推杆组件包括连通牵引器油路的外壳9(可通过注油孔与牵引器油路连通，将牵引器的液压油引入外壳9形成的腔体内)，后段安装在外壳9内的推杆4、套装在推杆4后段上的复位弹簧8、位于复位弹簧8底部的密封座2、以及设于外壳9前端的支座 3，打压时，加压的液压油进入外壳9内推动推杆4向前移动，泄压时在复位弹簧8的作用下推杆4后移复位。

所述支臂6的后端与液压推杆组件前端的支座3铰接，前端设有阻尼滚轮7，优选的所述阻尼滚轮为六方滚轮，所述六方滚轮与支臂的铰接处设有阻尼；所述支臂6上沿轴向开有导向槽，所述推杆4的前端穿过外壳9和支座3伸出并设有滑块10，所述滑块10的两侧对称设有导向块11，所述导向块11位于对应一侧支臂6的导向槽12 中，所述导向槽12的后段为倾斜向上的斜线段14，前段为与支臂6 的轴线平行的直线段13。

还包括有用于在泄压状态下锁紧支臂的安全锁组件1。具体的，所述安全锁组件1包括安装在液压推杆组件1前端支座上的安全杆5 和拉簧15，所述安全杆5的中段铰接在支座3上，且安全杆5的一端与拉簧15连接，另一端的端面为平面；所述推杆4上开有与所述安全杆5对应的安全槽16，所述安全槽16底面由前至后设有相邻的第一平面17和第二平面18，所述第一平面17至安全杆5铰接点的最短距离等于安全杆5铰接点至安全杆5另一端端面的距离，第二平面18至全安杆铰接点的最短距离大于安全杆5铰接点至安全杆5另一端的最大半径。

所述支座3套装在推杆4的前段，所述支座3上沿轴向开有定位槽19，所述推杆4上对应设有定位螺钉20，所述定位螺钉20的头部位于定位槽19中，可沿定位槽19轴向移动，但不可转动，从而实现对推杆4转动方向的限位。

本发明装置通常安装在液压牵引器的尾端，油路与牵引器共用，当牵引器工作时，系统内部有液压力，牵引器的牵引臂会撑开，而此时，本发明装置的支臂处于收拢状态，从而形成打压回收、泄压撑开的与牵引器刚好相反的运动方式，具体工作原理如下：

一、预锁：液压牵引器带着井下仪器串准备下井作业时，仪器串不通电，也就是不打压状态，此时推动两侧支臂6克服复位弹簧8的将其收拢，此时安全杆5另一端的平面端正好与安全槽16的第一平面17接触，受第一平面17限位，安全杆5就能有效的阻止推杆4的位移，时滑块10的导向块11正好位于对应一侧导向槽12的直线段 13的后端，支臂6保持在收拢的锁紧状态下，且在复位弹簧28的作用下，会越卡越紧，不会出现脱出的问题，参见图2。

二、解锁：到井下后，当液压牵引器内部打压到设定值时(通过选择合适的限位弹簧就可以设定相应的设定值，本实施例设定为5MPa)，推杆4就能克服限位弹簧8的作用力向前移动，使安全槽16的第二平面18移至安全杆5另一端的平面的下方，由于第二平面18低于第一平面17，且满足了安全杆转动的空间要求，因此不再对安全杆5 限位，在拉簧15的作用下，安全杆5的另一端转动后离开安全槽16 的区域，不再对推杆4限位，达到解除安全锁的目，此时滑块10的导向块11位于对应一侧支臂6上导向槽12的直线段13的前端，处于支臂6的打压收拢状态，参见图4。

三、刹车：当需要通过电缆起出井下工具，液压牵引器的牵引轮泄压收起时，液压推杆组件也相应泄压，推杆4在复位弹簧的作用下向后移动，带动滑块10的导向块11由导向槽12的直线段13滑至斜线段14，直至斜线段14后端，使得支臂6在推杆4的作用下随之张开至设定角度，阻尼滚轮7紧贴筒壁21(参见图1)；当发生井下工具快速下滑时，一方面阻尼滚轮7在筒壁滚动时会产生阻力，实现减速的目的；另一方面阻尼滚轮7采用的六方轮结构，在转动时会发生震动，相应会带动复位弹簧28波动，复位弹簧28也会相应对阻尼滚轮7施加作用力，使之对筒壁也施加一定作用力，同样具有一定的刹车作用；共同作用下，有效防止仪器串的下滑过快的问题，同时不会出现刹车锁死的问题，也能保证井下工具正常出井。

Claims (4)

1.一种电缆测井牵引器用液压式井下刹车装置，包括连接牵引器油路的液压推杆组件和支臂，其特征在于，所述支臂对称布置在所述液压推杆组件的推杆两侧，所述支臂的后端与液压推杆组件前端的支座铰接，前端设有阻尼滚轮；所述支臂上沿轴向开有导向槽，所述推杆的前端设有滑块，所述滑块的两侧对称设有导向块，所述导向块位于对应一侧的导向槽中；

还包括有用于在泄压状态下锁紧支臂的安全锁组件，所述安全锁组件包括安装在液压推杆组件前端支座上的安全杆和拉簧，所述安全杆的中段铰接在支座上，且安全杆的一端与拉簧连接，另一端的端面为平面；所述推杆上开有与所述安全杆对应的安全槽，所述安全槽底面由前至后设有相邻的第一平面和第二平面，所述第一平面至安全杆铰接点的最短距离等于安全杆铰接点至安全杆另一端端面的距离，第二平面至安全杆铰接点的最短距离大于安全杆铰接点至安全杆另一端的最大半径；

所述液压推杆组件包括连接牵引器油路的外壳、后段安装在外壳内的推杆、套装在推杆后段上的复位弹簧、位于复位弹簧底部的密封座、以及设于外壳前端的支座；

所述阻尼滚轮为六方滚轮，所述六方滚轮与支臂的铰接处设有阻尼。

2.如权利要求1所述的电缆测井牵引器用液压式井下刹车装置，其特征在于，所述导向槽具有倾斜向上的斜线段。

3.如权利要求2所述的电缆测井牵引器用液压式井下刹车装置，其特征在于，所述导向槽的后段为倾斜向上的斜线段，前段为与轴线平行的直线段。

4.如权利要求1所述的电缆测井牵引器用液压式井下刹车装置，其特征在于，所述支座套装在推杆的前段，所述支座上沿轴向开有定位槽，所述推杆上对应设有定位螺钉，所述定位螺钉的头部位于定位槽中。