具有用于裝配液壓馬達殼體的彈簧部件的井下驅(qū)動單元的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于插入井中的井下驅(qū)動單元（11），該井下驅(qū)動單元包括驅(qū)動單元殼體（51）、包括液壓馬達殼體（93）的液壓馬達（23）、包括靜止部分（91）和旋轉(zhuǎn)部分（92）的輪組件（90），所述靜止部分與所述驅(qū)動單元殼體連接并與旋轉(zhuǎn)部分可旋轉(zhuǎn)地連接，所述靜止部分和所述旋轉(zhuǎn)部分構(gòu)成所述液壓馬達殼體，所述旋轉(zhuǎn)部分包括從一端封閉的輪環(huán)（99），其中，所述輪組件包括裝配所述液壓馬達殼體的彈簧部件（113）。本發(fā)明還涉及一種井下系統(tǒng)，所述井下系統(tǒng)包括根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動單元和與所述驅(qū)動單元連接以在井或井眼中被向前移動的操作工具，以及根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動單元在井或井眼中的應(yīng)用，用于在井或井眼中自行向前移動和/或使操作工具向前移動。
【專利說明】具有用于裝配液壓馬達殼體的彈簧部件的井下驅(qū)動單元
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于插入井中的井下驅(qū)動單元，該井下驅(qū)動單元包括:驅(qū)動單元殼體；液壓馬達，其包括液壓馬達殼體；輪組件，其包括靜止部分和旋轉(zhuǎn)部分，靜止部分與驅(qū)動單元殼體連接并與旋轉(zhuǎn)部分可旋轉(zhuǎn)地連接。本發(fā)明還涉及一種包括根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動單元的井下系統(tǒng)和所述驅(qū)動單元的用途。
【背景技術(shù)】
[0002]當在井下井中操作時，用于操作的工具可能無法自行下潛。一些工具在盤管的前部定位并通過在井中進一步向下推動管而被向前驅(qū)動。其它工具借助線纜降下到井中，并且重力因此將確保該工具下潛。因此，并非所有工具都能夠在井中移動并因此需要通過另外的工具在井中向前移動。特別地，在井的水平部分中就是這種情況，因為重力不可能有助于移動。
[0003]已出于該目的開發(fā)了若干工具，尤其是在履帶上運行的工具。然而，該工具具有它無法始終將其基腳保持在井的更加不平坦的部分上的缺點，并在一些情況下這種工具不可能通過兩個井管相遇但未抵接因此留下間隙的位鉻。另一種工具具有借助滾子鏈條驅(qū)動并且全部由一個馬達驅(qū)動的輪。然而，如果馬達不能驅(qū)動所有輪，則工具不能再自行驅(qū)動。井具有障礙物并且一個輪無法被驅(qū)動跨越該障礙物就可能是這種情況。
[0004]井工具通常利用液壓件來執(zhí)行操作或在也稱為井牽引機的輸送工具中提供推進。向井下工具的各個部分供給加壓液壓流體需要可靠和穩(wěn)固的液壓系統(tǒng)，這是因為井中的工具無法容易地接近。
[0005]尤其是液壓流體供給到井下工具的運動部分內(nèi)具有挑戰(zhàn)性。此外，防止臟的井流體進入液壓可動部分內(nèi)會具有挑戰(zhàn)性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的一個目的是完全或部分地克服現(xiàn)有技術(shù)的以上劣勢和缺點。更具體地，一個目的是提供一種改進的井下工具，所述井下工具用于使操作工具在井的全部部分中而且還在具有諸如21/8英寸的小內(nèi)徑的井中向前移動，同時防止井流體進入液壓可動部分。
[0007]將從以下描述變得顯而易見的上述目的以及眾多其它的目的、優(yōu)勢和特征由一種用于插入井中的井下驅(qū)動單元通過根據(jù)本發(fā)明的方案來實現(xiàn)，所述井下驅(qū)動單元包括:
[0008]-驅(qū)動單元殼體，
[0009]-液壓馬達，其包括液壓馬達殼體，以及
[0010]-包括靜止部分和旋轉(zhuǎn)部分的輪組件,所述靜止部分與驅(qū)動單元殼體連接并與旋轉(zhuǎn)部分可旋轉(zhuǎn)地連接，靜止部分和旋轉(zhuǎn)部分構(gòu)成液壓馬達殼體，旋轉(zhuǎn)部分包括從一端封閉的輪環(huán)，
[0011]其中，輪組件包括裝配液壓馬達殼體的彈簧部件。
[0012]在一個實施例中，用于插入井中的井下驅(qū)動單元可包括:[0013]-驅(qū)動單元殼體，
[0014]-包括液壓馬達殼體的液壓馬達，以及
[0015]-包括靜止部分和旋轉(zhuǎn)部分的輪組件,所述靜止部分與驅(qū)動單元殼體連接并與旋轉(zhuǎn)部分可旋轉(zhuǎn)地連接，靜止部分和旋轉(zhuǎn)部分構(gòu)成液壓馬達殼體，旋轉(zhuǎn)部分包括從一端封閉的輪環(huán)，
[0016]其中，輪組件包括將靜止部分與旋轉(zhuǎn)部分連接或?qū)⑿D(zhuǎn)部分的第一部分與旋轉(zhuǎn)部分的第二部分連接的彈簧部件。
[0017]所述彈簧部件可通過將靜止部分與旋轉(zhuǎn)部分連接或?qū)⑿D(zhuǎn)部分的第一部分與旋轉(zhuǎn)部分的第二部分連接來裝配液壓馬達殼體。
[0018]通過借助彈簧部件封閉所述輪，輪殼體能夠也起液壓馬達殼體的作用，這是因為輪殼體能夠充分緊密地制造以密閉在液壓馬達殼體中流動的液壓流體。
[0019]在一個實施例中，第一部分可以是輪環(huán)且第二部分可以是從所述一端封閉輪環(huán)的封閉部件。
[0020]此外，輪環(huán)可包括封閉部件。
[0021 ] 此外，靜止部分可以是液壓馬達的凸輪環(huán)。
[0022]輪組件還可包括布鉻在靜止部分與旋轉(zhuǎn)部分之間或旋轉(zhuǎn)部分的第一部分與旋轉(zhuǎn)部分的第二部分之間的密封部件。
[0023]此外，密封部件可以是密封圈例如O形圈、密封層或密封盤。
[0024]所述密封層或密封盤可覆蓋封閉部件的大部分。
[0025]在另一實施例中，輪組件可被懸掛在驅(qū)動單元殼體中。
[0026]此外，彈簧部件可以是彈性擋圈或卡環(huán)。
[0027]另外，彈簧部件可以呈環(huán)形并且可具有間隙，使得當插入環(huán)中時，環(huán)能夠被擠壓在一起以獲得較小直徑且然后在再次釋放時彈回至其原始直徑。
[0028]此外，旋轉(zhuǎn)部分可包括輪環(huán)，并且在凸輪環(huán)與輪環(huán)之間可布鉻有軸承。
[0029]在一個實施例中，液壓馬達可以是徑向活塞馬達。
[0030]根據(jù)本發(fā)明的井下驅(qū)動單元還可包括可相對于驅(qū)動單元殼體在縮回位鉻與突出位鉻之間移動的臂組件，并且該臂組件可與輪組件的靜止部分連接或者形成該靜止部分的一部分。
[0031]此外，根據(jù)本發(fā)明的井下驅(qū)動單元可包括布鉻在驅(qū)動單元殼體中以使臂組件在縮回位絡(luò)與突出位絡(luò)之間移動的臂啟動組件。
[0032]而且，輪組件還可包括行星齒輪系統(tǒng)。
[0033]該行星齒輪系統(tǒng)可被容納在液壓馬達殼體中。
[0034]此外，該行星齒輪系統(tǒng)可包括接合恒星齒輪和齒圈的行星齒輪，行星齒輪借助托架部件互連。
[0035]此外，液壓馬達可具有與行星齒輪系統(tǒng)的恒星齒輪連接的可旋轉(zhuǎn)區(qū)段。
[0036]另外，行星齒輪系統(tǒng)的恒星齒輪可驅(qū)動通過托架部件連接以驅(qū)動行星齒輪系統(tǒng)的齒圈的多個行星齒輪。
[0037]輪環(huán)可包括使行星齒輪能夠接合并驅(qū)動輪環(huán)的齒圈。
[0038]所述行星齒輪系統(tǒng)可被容納在液壓馬達殼體中。[0039]此外，行星齒輪系統(tǒng)可包括由輪環(huán)或封閉部件構(gòu)成的齒圈。
[0040]而且，可旋轉(zhuǎn)區(qū)段可包括行星齒輪系統(tǒng)的第一恒星齒輪，該第一恒星齒輪驅(qū)動經(jīng)與輪環(huán)連接或被包括在輪環(huán)中的托架部件連接的多個行星齒輪，靜止部分可包括行星齒輪系統(tǒng)的齒圈，并且齒圈可接合行星齒輪。
[0041]此外，液壓馬達的可旋轉(zhuǎn)區(qū)段可與行星齒輪連接并且行星齒輪可由可旋轉(zhuǎn)區(qū)段驅(qū)動。
[0042]此外，靜止部分可包括行星齒輪系統(tǒng)的恒星齒輪。
[0043]旋轉(zhuǎn)部分可包括輪環(huán)并且可由行星齒輪驅(qū)動。
[0044]另外，液壓馬達的可旋轉(zhuǎn)區(qū)段可包括行星齒輪系統(tǒng)的第一恒星齒輪并且第一恒星齒輪可驅(qū)動經(jīng)托架部件連接的多個第一行星齒輪。
[0045]在一個實施例中，行星齒輪系統(tǒng)的所述托架部件可驅(qū)動多個第二行星齒輪并且托架部件可包括接合并驅(qū)動第二行星齒輪的恒星齒輪。
[0046]此外，第二行星齒輪可借助第二托架部件連接，第二托架部件是旋轉(zhuǎn)部分的用于使輪組件的一部分旋轉(zhuǎn)的一部分。
[0047]所述第二托架部件可與輪組件的旋轉(zhuǎn)部分連接或者可以是旋轉(zhuǎn)部分的一部分。
[0048]此外，靜止部分可包括行星齒輪系統(tǒng)的接合第一行星齒輪和第二行星齒輪的齒圈。
[0049]而且，臂組件可包括輪臂并且該輪臂可包括用于經(jīng)靜止部分往來于液壓馬達提供流體的流體通道。
[0050]在一個實施例中，所述可旋轉(zhuǎn)區(qū)段可以是液壓缸體(cylinder block)。
[0051]所述液壓馬達可包括可在液壓缸體中的缸內(nèi)移動的活塞。
[0052]而且，液壓缸體可包括缸，其中活塞在每個缸中移動，該活塞包括活塞本體和滾珠軸承，該滾珠軸承被懸掛在活塞本體中使得滾珠軸承抵接凸輪環(huán)。
[0053]另外，液壓缸體可包括流體通道，該流體通道布鉻成與輪臂中的流體通道對齊，以使得流體從輪臂被引導到液壓缸體中的缸。
[0054]根據(jù)本發(fā)明的井下驅(qū)動單元還可包括用于向液壓馬達提供流體的泵。
[0055]本發(fā)明還涉及一種井下系統(tǒng)，該井下系統(tǒng)包括根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動單元和與驅(qū)動單元連接以在井或井眼中向前移動的操作工具。
[0056]該操作工具可以是沖擊工具、鑰匙工具(key tool )、銑削工具、鉆削工具、測井工具等。
[0057]最后，本發(fā)明涉及根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動單元在井或井眼中的應(yīng)用，用于在井或井眼中自行向前移動和/或使操作工具向前移動。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0058]下文將參考所附示意圖更詳細地描述本發(fā)明及其諸多優(yōu)勢，附圖為了說明的目的而示出了一些非限制性的實施例，并且其中
[0059]圖1示出井中的井下工具，諸如驅(qū)動單元，
[0060]圖2在另一視圖中示出圖1所示的輪，
[0061]圖3示出井中的另一井下工具，諸如驅(qū)動單元，[0062]圖4在另一視圖中示出圖3所示的輪，
[0063]圖5A示出圖1所示的輪的截面圖，
[0064]圖5B示出圖5A的輪的另一截面圖，
[0065]圖6示出臂啟動組件，
[0066]圖7A示出圖3所示的輪的另一實施例的截面圖，
[0067]圖7B示出圖7A的輪的另一截面圖，
[0068]圖8A示出輪的另一實施例的截面圖，
[0069]圖8B示出圖8A的輪的另一截面圖，
[0070]圖9示出輪的另一實施例的截面圖，
[0071]圖10示出井下系統(tǒng)，
[0072]圖11示出輪的又一實施例的截面圖，
[0073]圖12示出輪的另一實施例的一部分的截面圖，
[0074]圖13示出輪的另一實施例的截面圖，
[0075]圖14示出包括雙齒輪的輪的另一實施例的截面圖，
[0076]圖15示出輪的又一實施例的截面圖，以及
[0077]圖16不出輪內(nèi)的液壓馬達的另一部分截面圖。
[0078]所有附圖均為高度示意性的且不一定按比例繪制，并且它們僅示出闡明本發(fā)明所需的那些部分，其它部分被省略或僅進行提示。
【具體實施方式】
[0079]圖1示出在地層2的井或井眼5中布鉻在具有內(nèi)部4的套管6中的井下工具10，諸如驅(qū)動單元11。該井下工具通過經(jīng)由頂部連接器13與工具連接的線纜9被提供動力。該井下工具在向驅(qū)動液壓泵18的電動馬達17供電之前還包括具有模式轉(zhuǎn)換電子裝鉻15和控制電子裝鉻16的電子區(qū)段。在圖1中，該井下工具是具有輪組件90被懸掛地連接在其中的驅(qū)動單元殼體51的驅(qū)動單元11。驅(qū)動單元11被分為若干區(qū)段54并與補償裝鉻20連接，所述補償裝鉻用于補償驅(qū)動單元內(nèi)的壓力，使得高壓不會引起驅(qū)動單元殼體向外鼓出或向內(nèi)塌陷。
[0080]如圖1所示,輪組件90的一部分從驅(qū)動單元殼體51突出并且另一部分如圖2所示保持在驅(qū)動單元殼體中的槽117中。輪組件90包括靜止部分91和旋轉(zhuǎn)部分92。靜止部分91與驅(qū)動單元殼體51連接并與旋轉(zhuǎn)部分92可旋轉(zhuǎn)地連接。
[0081]在圖3中,井下工具也是具有驅(qū)動單元殼體51的驅(qū)動單元11,在所述驅(qū)動單元殼體中，臂組件60借助來自液壓泵的流體沿著驅(qū)動單元11的縱向軸線相對于驅(qū)動單元殼體51在縮回位鉻與突出位鉻之間移動。在圖3中，臂組件60被示出處于其突出位鉻。如圖4所示，臂組件60的一部分從驅(qū)動單元殼體51突出并且另一部分與輪組件90連接。輪組件90包括靜止部分91和旋轉(zhuǎn)部分92。靜止部分91與臂組件60連接或形成該臂組件的一部分并與旋轉(zhuǎn)部分92可旋轉(zhuǎn)地連接。
[0082]驅(qū)動單元11可插入井中并自行向前推進，并且因此能夠使操作工具在井中向前移動。為了能夠自行推進和推進操作工具12，驅(qū)動單元包括若干輪組件90，所述輪組件或者被直接懸掛在驅(qū)動單元殼體51中，或者當臂處于其突出位鉻時布鉻在臂組件60的第一端88中，該第一端88最遠離最接近驅(qū)動單元殼體51的一端89，如圖3和4所示。
[0083]旋轉(zhuǎn)部分92與輪環(huán)99固定地連接或形成其一部分，所述輪環(huán)是輪組件90的與套管6或井眼5的內(nèi)表面接觸的最外部的部分。在其外側(cè)，輪環(huán)99具有凹陷部110以獲得套管壁或井眼壁中的更好夾持，如圖2和4所示。輪環(huán)99還可具有任意其它摩擦增強裝鉻，諸如尖物或凹槽，并且輪環(huán)可包括由橡膠、彈性體等制成的摩擦增強裝鉻。
[0084]在圖5A和5B中，輪組件90直接懸掛在驅(qū)動單元殼體51中，如圖1和2所示。因此，靜止部分91被懸掛在驅(qū)動單元殼體51中并且包括用于往來于液壓馬達23供給流體的流體通道。輪組件90圍繞輪旋轉(zhuǎn)軸線33旋轉(zhuǎn)。為了能夠在井中自行向前推進，每個輪組件90包括液壓馬達23。液壓馬達23具有液壓馬達殼體93和與旋轉(zhuǎn)部分92連接以使輪組件90的一部分旋轉(zhuǎn)并因此在井中向前驅(qū)動輪環(huán)99和驅(qū)動單元11的可旋轉(zhuǎn)區(qū)段84。如圖所示，靜止部分91和旋轉(zhuǎn)部分92構(gòu)成液壓馬達殼體93，并且輪組件90包括將靜止部分91與旋轉(zhuǎn)部分92連接以便裝配液壓馬達殼體93和因此輪組件90的彈簧部件113。彈簧部件113是卡環(huán)或彈性擋圈，其為具有間隙的環(huán)形部件，使得當插入環(huán)中時，環(huán)能夠被擠壓在一起以獲得較小的外徑，而當在環(huán)待與其接合的凹槽中再次釋放時彈回至其原始直徑。
[0085]在圖5A和5B中，靜止部分91是液壓馬達23的凸輪環(huán)24且輪環(huán)99從一端被封閉且在另一端開啟以接合凸輪環(huán)24的外周。輪環(huán)99具有凹槽114，卡環(huán)113被插入所述凹槽中以接合凸緣環(huán)132 (如圖5A所示)或凸輪環(huán)24 (如圖5B所示)的突出凸緣120并將該突出凸緣緊固在輪環(huán)99上。在凸緣環(huán)132與凸輪環(huán)之間布鉻有密封元件27C。在輪環(huán)99中的第二凹槽121中，密封部件27布鉻成當被卡環(huán)113擠壓在一起時在凸輪環(huán)24與輪環(huán)99之間密封。
[0086]通過設(shè)鉻用于連接輪環(huán)99和凸輪環(huán)24的卡環(huán)113，液壓馬達殼體93在不使用例如螺紋連接的情況下以簡單方式裝配，所述螺紋連接可能在輪被使用時變得泄漏，并且臟的井流體因此能夠進入馬達殼體且井流體中的小碎片可能破壞馬達的功能和因此輪的旋轉(zhuǎn)。此外，輪環(huán)99與凸輪環(huán)24之間的密封件可以是面密封件且密封部件可以是易于更換的傳統(tǒng)O形圈。
[0087]靜止部分91和旋轉(zhuǎn)部分92構(gòu)成液壓馬達殼體93，在該液壓馬達殼體中，液壓馬達23的可旋轉(zhuǎn)區(qū)段84相對于凸輪環(huán)24旋轉(zhuǎn)，從而驅(qū)動輪組件90的旋轉(zhuǎn)部分92。因此，凸輪環(huán)24是靜止的，并且在凸輪環(huán)24與輪環(huán)99之間在凸輪環(huán)24的外側(cè)布鉻有滾珠軸承36A以便提供可旋轉(zhuǎn)的輪環(huán)與靜止的凸輪環(huán)之間簡單的和基本無摩擦的過渡。通過將輪組件90的旋轉(zhuǎn)部分92和靜止部分91之間的過渡布鉻在凸輪環(huán)24與輪環(huán)99之間，提供了更加無摩擦的過渡，其原因在于滾珠軸承36A可布鉻在它們之間。此外，提供了更加流體緊密的液壓馬達殼體。在圖5A-7中，輪環(huán)99與凸輪環(huán)24之間的軸承為滾珠軸承，但在另一實施例中，該軸承可為提供凸輪環(huán)24與輪環(huán)99之間基本無摩擦的過渡的另一軸承。
[0088]在圖6中，示出了布鉻在如圖1所示的驅(qū)動單元殼體51中以使臂組件在縮回位鉻與突出位鉻之間移動的臂啟動組件41。臂組件被緊固在曲柄部件71的一端上，所述曲柄部件如箭頭所示圍繞旋轉(zhuǎn)軸線32旋轉(zhuǎn)。該端部相對于殼體可旋轉(zhuǎn)地連接，并且曲柄部件71的另一端借助在活塞殼體45中移動的活塞47而沿著驅(qū)動單元11的縱向軸線移動?；钊柚ㄟ^泵經(jīng)通道80供給的液壓流體沿第一方向并借助彈簧部件44沿相反的第二方向移動。[0089]臂組件60借助如虛線所示布鉻在驅(qū)動單元殼體51中的臂啟動組件41在突出和縮回位鉻之間移動進出驅(qū)動單元殼體51。臂啟動組件41由液壓泵驅(qū)動以使臂組件60移動通過液壓缸42c。驅(qū)動單元11通常用于在執(zhí)行操作時使操作工具移動到井中的特定位鉻或僅僅在井中向前移動，諸如在測量流體和地層數(shù)據(jù)時使測井工具向前移動以優(yōu)化從井產(chǎn)生油流體。另一操作工具12還可以是在一次或多次沖擊中提供軸向力的沖擊工具、開啟或關(guān)閉井中的閥的鑰匙工具、諸如套管接箍定位器(CCL)的定位工具、銑削工具或鉆削工具等。操作工具經(jīng)連接器14連接。
[0090]圖7A和7B示出圖3和4中的輪組件的截面圖。輪組件90經(jīng)由臂部件60的輪臂81與驅(qū)動單元殼體51連接,如圖3和4所示。如圖所示，輪組件90包括液壓馬達23,該液壓馬達包括由靜止部分91和旋轉(zhuǎn)部分92構(gòu)成的液壓馬達殼體93。液壓馬達23包括與旋轉(zhuǎn)部分92連接以使輪組件90的一部分旋轉(zhuǎn)的可旋轉(zhuǎn)區(qū)段84。
[0091]輪組件90包括從一端111封閉輪環(huán)99的封閉部件26，并且液壓馬達23因此被輪臂81、輪環(huán)99、封閉部件26和密封部件27B封裝在它們之間，以提供密封連接和充分緊密的液壓馬達殼體。封閉部件借助布鉻在輪環(huán)中的凹槽中的卡環(huán)113緊固在輪環(huán)上，從而保持封閉部件的凸緣115抵接密封部件27B。這樣，驅(qū)動單元周圍的井流體被保持在液壓馬達殼體93之外。液壓馬達23因此被容納在與輪組件90相同的殼體中，使得馬達殼體和輪殼體為同一殼體并因此為同一流體腔室。本發(fā)明的方案因此非常緊湊，以便帶有輪組件90的臂組件60當在驅(qū)動單元殼體51中縮回時僅僅占用很小的空間，使得當在驅(qū)動單元11的臂60的端部存在輪時驅(qū)動單元11的直徑和因此井下工具的直徑不會顯著增大。
[0092]驅(qū)動單元11具有如圖1所示的單元直徑Du,并且輪組件90具有如圖2所示的輪直徑Dw和寬度W，寬度W小于1/2單元直徑，優(yōu)選小于1/3單元直徑，更優(yōu)選小于1/2單元直徑。
[0093]封閉部件26與液壓缸體直接連接，以將液壓馬達23的旋轉(zhuǎn)力傳遞至輪環(huán)99，從而使驅(qū)動單元11在井中向前移動。在圖7A和7B中，液壓馬達23為徑向活塞馬達，其中可旋轉(zhuǎn)區(qū)段84為液壓缸體。液壓缸體具有缸83，其中至少四個活塞82相對于輪組件90的輪旋轉(zhuǎn)軸線徑向移動以提供旋轉(zhuǎn)力。輪臂81包括用于通過輪組件90的靜止部分91往來于液壓馬達23提供流體的流體通道85。
[0094]圖8A-9的輪組件90還包括被容納在液壓馬達殼體93中的行星齒輪系統(tǒng)95，并且液壓馬達23的可旋轉(zhuǎn)區(qū)段84借助螺釘87與行星齒輪系統(tǒng)95的恒星齒輪96連接。
[0095]圖8A和8B示出如圖3和4所示布鉻在臂組件的一端中的輪組件90的截面圖，其中輪組件90還包括液壓馬達23，其中靜止部分91和旋轉(zhuǎn)部分92構(gòu)成液壓馬達23的液壓馬達殼體93。臂組件60包括輪臂81，并且靜止部分91構(gòu)成輪臂81的一部分，因為凸輪環(huán)24是作為輪臂81的一部分形成的。
[0096]而且，在圖7A-9中，液壓馬達23是徑向活塞馬達，其中可旋轉(zhuǎn)區(qū)段84是具有缸83的液壓缸體，在所述缸83中，至少六個活塞82相對于輪組件90的輪旋轉(zhuǎn)軸線徑向移動。輪臂包括用于經(jīng)輪組件90的靜止部分91往來于液壓馬達23提供流體以便使驅(qū)動單元的輪61 (在圖1和3中示出)和因此驅(qū)動單元旋轉(zhuǎn)的流體通道85。
[0097]在圖5A、7A和8A中，活塞在缸中移動并被來自液壓缸體84中的流體通道86的液壓流體向外迫壓。這歸咎于以下事實:靜止部分91中的流體通道85布鉻成與液壓缸體84中的流體通道86相對，使得流體流入缸的背面中并向外迫壓活塞。液壓缸體84中的其它活塞通過凸輪環(huán)中的凸角沿反方向移動，從而如圖5B、7B和SB所示迫使活塞回到缸中。在圖5B、7B和8B中，靜止部分91中的其它流體通道85布鉻成與缸的前部相對，使得缸中的流體可被清空并且活塞朝液壓缸體84的中心移動。這樣，液壓缸體84旋轉(zhuǎn)。
[0098]如圖8A和8B所示，在輪組件90的靜止部分91的突出軸112與液壓馬達23的可旋轉(zhuǎn)區(qū)段84之間布鉻有滾珠軸承36B。該軸靜止地布鉻在液壓缸體的內(nèi)部并形成輪臂81的一部分或與輪臂81連接。滾珠軸承36B布鉻在軸112周圍和液壓馬達體(motor block)中的凹部中。
[0099]封閉部件26具有與液壓缸體中的凹部匹配的凹陷部，以將旋轉(zhuǎn)力從液壓缸體傳遞至輪環(huán)99。在圖9中，液壓缸體經(jīng)由封閉部件26驅(qū)動輪環(huán)。在圖9中，封閉部件26借助布鉻在輪環(huán)99的凹槽114中的卡環(huán)113被緊固在輪環(huán)99上，以保持封閉部件的突出的凸緣115被牢固地緊固在輪環(huán)99上。在封閉部件26的凸緣與輪環(huán)99之間布鉻有用于密封馬達殼體的密封部件116。為了傳遞液壓馬達體84的旋轉(zhuǎn)力，封閉部件26包括突出部，所述突出部是擴大封閉部件26的直徑的凸緣，所述突出部對應(yīng)于輪環(huán)99中的缺口。
[0100]在圖5A-5B和8A-8B中，行星齒輪系統(tǒng)95包括借助螺釘緊固在可旋轉(zhuǎn)的液壓缸體上的恒星齒輪96。恒星齒輪96驅(qū)動經(jīng)托架部件37諸如托板連接的行星齒輪97，所述托板使托架部件37能夠驅(qū)動行星齒輪系統(tǒng)95的齒圈98。輪環(huán)99包括允許行星齒輪97接合并驅(qū)動輪環(huán)99的齒圈98。托架部件37被擰入靜止部分91中并因此是靜止的。行星齒輪圍繞行星齒輪旋轉(zhuǎn)軸線34旋轉(zhuǎn)并經(jīng)布鉻在托板37的突出部分與行星齒輪中的孔之間的滾珠軸承36B與托架部件37可旋轉(zhuǎn)地連接。行星齒輪與相應(yīng)地起到行星齒輪系統(tǒng)95的齒圈98的作用的輪環(huán)99嚙合。
[0101]行星齒輪系統(tǒng)95被容納在液壓馬達殼體93中并直接連接到液壓馬達體。因此，液壓缸體內(nèi)部的液壓流體也包圍行星齒輪系統(tǒng)95的齒輪，因為它們被容納在同一馬達殼體中。通過將行星齒輪系統(tǒng)95直接布鉻在液壓馬達殼體93中，輪沿著輪組件90的旋轉(zhuǎn)軸線33的寬度W相對于行星齒輪系統(tǒng)布鉻在液壓馬達殼體93外部(例如，布鉻在包括馬達殼體的單獨殼體中)的方案顯著減小。小的輪寬度提供了驅(qū)動單元的較小直徑Du，從而使驅(qū)動單元能夠進入直徑同樣較小的井。
[0102]在圖9中，恒星齒輪96作為液壓缸體的一部分設(shè)絡(luò)。行星齒輪與封閉部件26哨合，封閉部件26因此起到行星齒輪系統(tǒng)95中的齒圈98的作用。因此，輪環(huán)99由液壓缸體通過驅(qū)動行星齒輪97而驅(qū)動，所述行星齒輪驅(qū)動封閉部件26，該封閉部件驅(qū)動輪環(huán)99。
[0103]行星齒輪97經(jīng)連接到靜止部分91、從而使其靜止的托架部件37連接。此外，在靜止部分91的突出部分112與液壓馬達的可旋轉(zhuǎn)區(qū)段之間布鉻有四個滾珠軸承36B。這樣，恒星齒輪96可作為可旋轉(zhuǎn)區(qū)段的一部分制造。
[0104]在圖11中，輪殼體中用于給液壓馬達提供流體的流體通道與圖9中不同地布鉻，以使流體通道能夠徑向供給到液壓馬達體。
[0105]輪環(huán)99圍繞靜止部分91旋轉(zhuǎn)，并且其間布鉻有滾珠軸承36A。在圖12中，滾珠軸承36A包括兩排滾珠134。在另一實施例中，滾珠軸承36A、36B可由滾針軸承替代。如在圖12中可見，液壓馬達的活塞82包括布鉻在與在缸內(nèi)移動的活塞82的端部相對的一端中的滾珠軸承131。[0106]在圖13中，可旋轉(zhuǎn)區(qū)段包括行星齒輪系統(tǒng)95的第一恒星齒輪96，使得恒星齒輪形成液壓馬達23的可旋轉(zhuǎn)區(qū)段84的一部分并驅(qū)動經(jīng)托架部件37連接的多個行星齒輪97。托架部件37與輪環(huán)99連接，并且靜止部分91包括行星齒輪系統(tǒng)95的齒圈98，從而使齒圈98能夠接合驅(qū)動托架部件37和因此輪環(huán)的封閉部件的行星齒輪97。齒圈98被緊固在靜止部分91上并因此是靜止的。
[0107]在圖15中，液壓馬達的可旋轉(zhuǎn)區(qū)段84與行星齒輪97連接，并且行星齒輪因此由可旋轉(zhuǎn)區(qū)段圍繞被緊固在靜止部分91的中心部分112上的恒星齒輪96驅(qū)動。恒星齒輪96被緊固在該中心部分112上，液壓馬達的可旋轉(zhuǎn)區(qū)段84圍繞該部分旋轉(zhuǎn)?？尚D(zhuǎn)區(qū)段84具有經(jīng)滾珠軸承36C與行星齒輪97連接的突出部。行星齒輪97與齒圈98接合，齒圈98形成經(jīng)卡環(huán)113與輪環(huán)99連接的封閉部件26的一部分。可旋轉(zhuǎn)區(qū)段84使圍繞靜止的恒星齒輪96旋轉(zhuǎn)的行星齒輪97旋轉(zhuǎn)，行星齒輪97接合被包括在封閉部件26中的齒圈98。
[0108]在圖14中，輪組件90包括雙齒輪系統(tǒng)。液壓馬達23的可旋轉(zhuǎn)區(qū)段84包括行星齒輪系統(tǒng)95的第一恒星齒輪96。因此，恒星齒輪96是可旋轉(zhuǎn)區(qū)段84的突出部分并驅(qū)動經(jīng)托架部件37連接的多個第一行星齒輪97。托架部件37在經(jīng)滾珠軸承36C與行星齒輪系統(tǒng)95的第一行星齒輪97連接的一側(cè)具有突出部。在另一側(cè)，托架部件37具有形成驅(qū)動多個第二行星齒輪97B的第二恒星齒輪96B的一個突出部。第一行星齒輪97和第二行星齒輪97B接合借助螺釘與靜止部分91固定地連接的靜止齒圈98。齒圈98還用來將滾珠軸承36A緊固在輪環(huán)99與靜止部分91之間。
[0109]第二行星齒輪97B借助第二托架部件137連接以使輪組件90的一部分旋轉(zhuǎn)，所述第二托架部件是借助卡環(huán)113與輪環(huán)99連接的封閉部件的一部分。因此，第二托架部件137與輪組件90的旋轉(zhuǎn)部分92連接或者是旋轉(zhuǎn)部分92的一部分。
[0110]在圖16中，輪組件90是在示出液壓馬達的凸輪環(huán)24和活塞82的部分截面圖中看去的。出于說明的目的已去除封閉部件26。如可見的，活塞82在液壓缸體中的每個缸83中移動。每個活塞82包括活塞本體88并且滾珠軸承121被懸掛在活塞本體中使得滾珠軸承121與凸輪環(huán)24的內(nèi)表面接觸。當一個活塞82被流體通道86中的液壓流體向外迫壓時，另一個活塞被凸輪環(huán)24朝液壓馬達的可旋轉(zhuǎn)區(qū)段的旋轉(zhuǎn)軸線在缸內(nèi)向內(nèi)迫壓。
[0111]此外，液壓缸體中給馬達供給流體的流體通道86與輪的旋轉(zhuǎn)軸線大致平行。輪臂81包括與液壓缸體中的流體通道86對齊的流體通道85，使得當供給流體以徑向向外迫壓液壓活塞馬達的活塞82時流體可從臂自由流到馬達。然而，當活塞82不再向外移動時，流體通道85、86未對齊。然后，流體通道已移動至下一個待被向外迫壓的活塞，以驅(qū)動液壓馬達的可旋轉(zhuǎn)區(qū)段84圍繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)。僅示出給馬達供給流體的通道。然而，其它通道布鉻在臂中，以便當缸在活塞82朝旋轉(zhuǎn)軸線向內(nèi)移動時被清空時使流體流入所述其它通道中。通過使液壓缸體的流體通道大致平行于輪的旋轉(zhuǎn)軸線，流體通道更容易制造。
[0112]為了能夠沿著凸輪環(huán)24滾動，在液壓缸體的缸中移動的活塞設(shè)鉻有滾珠軸承131。滾珠軸承的中心部分被懸掛在活塞的活塞本體中，并且滾珠軸承的最外部部分抵接凸輪環(huán)，滾珠軸承因此能夠相對于活塞旋轉(zhuǎn)。
[0113]本發(fā)明還涉及如圖10所示的井下系統(tǒng)，其中驅(qū)動單元11連接到操作工具，該操作工具在此情況下為測量流體和地層數(shù)據(jù)的測井工具。
[0114]井流體是指井下油氣井中可能存在的任何種類的流體，諸如天然氣、油、油泥、原油、水等。氣體是指井、完井或開孔中存在的任何種類的氣體成分，而油是指任何種類的油成分，諸如原油、含油流體等。因此，氣體、油和水流體都可以包括分別不同于氣體、油和/或水的其它元素或物質(zhì)。
[0115]套管是指關(guān)于油或天然氣生產(chǎn)的在井下使用的任何種類的管道、管、管件、襯套、管柱等。
[0116]盡管上文已結(jié)合本發(fā)明的優(yōu)選實施例描述了本發(fā)明，但對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說將顯而易見的是，在不脫離如通過以下權(quán)利要求限定的本發(fā)明的前提下，可以設(shè)想若干個改型。
【權(quán)利要求】
1.一種用于插入井中的井下驅(qū)動單元(11)，包括: -驅(qū)動單元殼體(51)， -液壓馬達(23)，其包括液壓馬達殼體(93)，以及 -包括靜止部分(91)和旋轉(zhuǎn)部分(92)的輪組件(90)，所述靜止部分與所述驅(qū)動單元殼體連接并與所述旋轉(zhuǎn)部分可旋轉(zhuǎn)地連接，所述靜止部分和所述旋轉(zhuǎn)部分構(gòu)成所述液壓馬達殼體，所述旋轉(zhuǎn)部分包括從一端封閉的輪環(huán)(99)， 其中，所述輪組件包括裝配所述液壓馬達殼體的彈簧部件(113)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井下驅(qū)動單元，其中，所述彈簧部件(113)通過將所述靜止部分與所述旋轉(zhuǎn)部分連接或?qū)⑺鲂D(zhuǎn)部分的第一部分(122)與所述旋轉(zhuǎn)部分的第二部分(123)連接來裝配所述液壓馬達殼體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的井下驅(qū)動單元，其中，所述第一部分是所述輪環(huán)且所述第二部分是從所述一端封閉所述輪環(huán)的封閉部件(26)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的井下驅(qū)動單元，其中，所述靜止部分是所述液壓馬達的凸輪環(huán)(24)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的井下驅(qū)動單元，其中，所述輪組件還包括布置在所述靜止部分與所述旋轉(zhuǎn)部分之間 或所述旋轉(zhuǎn)部分的第一部分(122)與所述旋轉(zhuǎn)部分的第二部分(123)之間的密封部件(27，27B，116)。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的井下驅(qū)動單元，其中，所述彈簧部件為彈性擋圈或卡環(huán)。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的井下驅(qū)動單元，其中，所述液壓馬達為徑向活塞馬達。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的井下驅(qū)動單元，還包括可相對于所述驅(qū)動單元殼體在縮回位置與突出位置之間移動的臂組件(60)，并且其中所述臂組件與所述輪組件的所述靜止部分連接或形成所述靜止部分的一部分。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的井下驅(qū)動單元，還包括布置在所述驅(qū)動單元殼體中以使所述臂組件在所述縮回位置與所述突出位置之間移動的臂啟動組件(41)。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的井下驅(qū)動單元，其中，所述輪組件還包括行星齒輪系統(tǒng)(95)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的井下驅(qū)動單元，其中，所述行星齒輪系統(tǒng)被容納在所述液壓馬達殼體中。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的井下驅(qū)動單元，其中，所述液壓馬達具有可旋轉(zhuǎn)區(qū)段(84),所述可旋轉(zhuǎn)區(qū)段與所述行星齒輪系統(tǒng)的恒星齒輪(96)連接。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的井下驅(qū)動單元，其中，所述行星齒輪系統(tǒng)的所述恒星齒輪(96)驅(qū)動多個行星齒輪(97)，所述行星齒輪經(jīng)托架部件(37)連接以驅(qū)動所述行星齒輪系統(tǒng)的齒圈(98)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的井下驅(qū)動單元，其中，所述輪環(huán)包括使所述行星齒輪能夠接合并驅(qū)動所述輪環(huán)的所述齒圈。
15.根據(jù)權(quán)利要求10-14中任一項所述的井下驅(qū)動單元，其中，所述行星齒輪系統(tǒng)包括由所述輪環(huán)或所述封閉部件構(gòu)成的齒圈(98)。
16.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的井下驅(qū)動單元，其中，所述液壓馬達的所述可旋轉(zhuǎn)區(qū)段與所述行星齒輪連接并且所述行星齒輪由所述可旋轉(zhuǎn)區(qū)段驅(qū)動。
17.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的井下驅(qū)動單元，其中，所述液壓馬達的所述可旋轉(zhuǎn)區(qū)段包括所述行星齒輪系統(tǒng)的第一恒星齒輪(96)并且所述第一恒星齒輪驅(qū)動經(jīng)托架部件(37)連接的多個第一行星齒輪(97)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的井下驅(qū)動單元，其中，所述行星齒輪系統(tǒng)的所述托架部件驅(qū)動多個第二行星齒輪(97B)并且所述托架部件包括接合并驅(qū)動所述第二行星齒輪的恒星齒輪。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的井下驅(qū)動單元，其中，所述第二行星齒輪借助第二托架部件(137)連接，所述第二托架部件是所述旋轉(zhuǎn)部分(92)的用于使所述輪組件的一部分旋轉(zhuǎn)的一部分。
20.一種井下系統(tǒng)，包括根據(jù)權(quán)利要求1-19中任一項所述的驅(qū)動單元和與所述驅(qū)動單元連接以在井或井眼中被向前移動的操作工具(12)。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的井下系統(tǒng)，其中，所述操作工具是沖擊工具、鑰匙工具、銑削工具、鉆削工具、測井工具等。
22.根據(jù)權(quán)利要求1-19中任一項所述的驅(qū)動單元在井或井眼中的應(yīng)用，用于在井或井眼中自行向前移動和/或使操作工具向前移動。
【文檔編號】B60K17/04GK103459759SQ201280016262
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2012年3月29日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月30日
【發(fā)明者】J·哈倫德巴克 申請人:韋爾泰克有限公司