[发明专利]用于井孔和/或管道中的牵拉工具和牵拉工具的推进模块

说明书

本发明涉及一种用于井孔或管道中的用于牵拉线缆的牵拉工具。该牵拉工具包括具有主要部分(1)和铰接至主要部分(1)的推进臂(2)的推进模块(64)。所述推进臂包括带有齿轮系统的推进轮(6、37)。电动机(8)通过齿轮系统驱动推进轮(6、37)。齿轮系统可包括谐波齿轮或复合分体式环形周转齿轮。本发明还包括包括这种齿轮系统的牵拉工具的推进模块(64)。

技术领域

本发明涉及一种用于将其自身和其他设备牵拉至井孔和管道中的牵拉工具以及牵拉工具的推进模块。

背景技术

井孔和管道通常包括长的竖直和水平的路径。在许多井中，需要安装光纤线缆，以便获得流量、压力和温度的实时测量结果。光纤线缆本身非常细弱。因此，使用几种类型的包层来保护光纤线缆，例如金属、凯夫拉尔(Kevlar)或碳棒。所有这些线缆的共同点是它们非常轻质且有点柔性，这在将它们安装在水平井中时会带来一些挑战。

由于光纤线缆仅是信号线缆，因此牵拉工具需要电池驱动。因此，至关重要的是，牵拉工具必须尽可能高效、轻质，以限制必要的功耗。当前，不存在专门为这些应用设计的牵拉工具。

除了安装光纤线缆之外，还需要一种用于进行轻滑线(钢丝)修井的牵拉工具。与光纤线缆类似，当将一条滑线插入水平井中时也会遇到相同的挑战。由于滑线的刚度有限，因此无法将其非常远地推入水平井中。为了能够通过水平井中的滑线进行轻修井，需要使用电池驱动的牵拉工具。

需要进行轻修井的井的内径较小，并且接头轮廓小至40mm。因此，有必要将牵拉工具构造得足够小以便能够穿过最小的接头轮廓。为此，本文以新的方式使用已知的齿轮传动方案。井的直径可以大于牵拉工具和将被牵拉工具牵拉的线缆的组合直径。

市场上可获得牵拉工具或井牵引器的几种变型。已知的解决方案包括驱动液压泵的电动机，该液压泵又驱动推进轮的液压马达。这种系统在技术上很复杂并且不是很有效率。其他可获得的变型使用电动机，该电动机直接通过锥齿轮传递旋转，并通过链条/皮带传动或直齿轮将旋转传递至轮上。这样的系统存在如下挑战，因为齿轮比不够高以致不能使用以相对高的RPM运行的高效的无刷永磁电动机。已知在推进轮内部包括行星齿轮，该行星齿轮的运动外齿轮构成牵拉工具的推进轮，以便减小电动机与推进轮之间的转速。但是，在可以将行星齿轮制造得多小上存在限制，因为齿轮包括位于彼此内部的多个部件，每个部件都需要抵抗所施加的扭矩。另外，可达到的齿轮比相对低。

WO2014/081305公开了一种用于井孔的具有驱动模块的牵拉工具或井牵引器。所述井牵引器包括驱动模块壳体和液压致动且可旋转地安装的驱动臂，该驱动臂包括驱动轮。

EP2505765公开了一种用于插入井中的井下驱动单元。该驱动单元包括驱动单元壳体、液压马达和单个液压马达壳体。轮组件包括固定部分和旋转部分以及行星齿轮系统。

发明内容

通过本发明，获得了具有比现有系统所提供的齿轮比更高的齿轮比的鲁棒且有效的齿轮系统。通常，较小直径的马达以较高的RPM运转，因此希望马达与推进轮之间具有较高的齿轮比。通过本发明，在更紧凑的设计中获得了更高的齿轮比，并且因此在马达和推进轮之间提供了更高的齿轮比。

与相同尺寸的行星齿轮解决方案相比，本发明提供了相同尺寸内5-10倍地更高的齿轮比。

本发明的另一个目的是能够构造一种直径小于目前市场上可获得的牵拉工具的牵拉工具。

通过本发明，获得了一种小尺寸、轻便、高性能的推进单元，该推进单元优选地由电池驱动。