專利名稱：具有軌道的裸井牽引器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及用于在井內(nèi)傳送設(shè)備的裝置、系統(tǒng)和方法，更具體地，本發(fā)明涉及一種井下牽引器(downhole tractor)，其可在開敞井(open well)和下套管井(cased well)中使用，并且當(dāng)在裸井(open hole)中使用時(shí)，適用于所有類型的土壤條件和地層堅(jiān)實(shí)度，無論是軟性的還是硬性的，或其它情況。
背景技術(shù)：
在油氣工業(yè)中，公知在井內(nèi)使用井下牽引器來傳送設(shè)備，例如測(cè)井設(shè)備，并且當(dāng)需要在高偏斜的和水平的鉆井(well bore)中傳送設(shè)備時(shí)，使用井下牽引器通常是特別有效。這樣的井下牽引器的實(shí)例可參見1987年6月2日發(fā)布的Staron等人的美國(guó)專利No.4670862和2000年7月18日發(fā)布的Newman等人的美國(guó)專利No.6089323?，F(xiàn)有的井下牽引器在很多方面有欠缺，所述方面包括在需要牽引器橫穿多種土壤/地層堅(jiān)實(shí)度(例如，軟性、硬性、剛性等)的裸井中以及在具有變化的直徑和不規(guī)則的孔剖面的井筒(borehole)中進(jìn)行操作的領(lǐng)域。另外，現(xiàn)有的牽引器在增加傳送在裸井中使用的用于地層評(píng)估的工具所需要的力的能力方面存在欠缺，所述工具通常要比在下套管井中使用的用于生產(chǎn)測(cè)井(production logging)的工具更重。現(xiàn)有牽引器存在缺陷的另一領(lǐng)域是當(dāng)它浸沒到處于高于150攝氏度的高溫下的鉆井泥漿中時(shí)的操作能力；這種情況部分是由于現(xiàn)有的牽引器不能有效散熱而引起的。然而，從下述說明和討論可見，本發(fā)明克服了上述裝置存在的缺陷，并且提供一種改進(jìn)的且更有效的井下牽引器。

發(fā)明內(nèi)容
廣義上，本發(fā)明可以是一種井下牽引器，其包括軌道組件，其包括可旋轉(zhuǎn)軌道；電動(dòng)機(jī)，其適于旋轉(zhuǎn)所述軌道；下臂，其具有由牽引器外殼支承的第一端和連接到所述軌道組件的第二端；上臂，其具有由所述牽引器外殼支承的第一端和連接到所述軌道組件的第二端；致動(dòng)臂，將其安裝成在打開和閉合位置之間移動(dòng)所述軌道組件。本發(fā)明的該方面的另一特征可以是，圍繞安裝到所述軌道組件的多個(gè)輪可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置所述軌道。本發(fā)明的該方面的另一特征可以是，所述軌道包括多個(gè)輪。本發(fā)明的該方面的另一特征可以是，所述牽引器還包括可旋轉(zhuǎn)的螺紋件和桿中的一個(gè)，并且所述致動(dòng)臂包括樞轉(zhuǎn)連接到所述螺紋件和桿中的一個(gè)的第一端以及樞轉(zhuǎn)連接到所述軌道組件的第二端。本發(fā)明的該方面的另一特征可以是，所述軌道沿著由橢圓形、平行四邊形、梯形或三角形的總體形狀限定的路徑旋轉(zhuǎn)。本發(fā)明的該方面的另一特征可以是，所述牽引器還包括連接在所述電動(dòng)機(jī)和適于旋轉(zhuǎn)所述軌道的從動(dòng)輪之間的傳動(dòng)裝置。本發(fā)明的該方面的另一特征可以是，所述牽引器還包括直接或者間接地連接到所述致動(dòng)臂的可旋轉(zhuǎn)螺紋件，由此，當(dāng)所述螺紋件在第一方向上旋轉(zhuǎn)時(shí)，所述螺紋件使得所述致動(dòng)臂將所述軌道組件移向它的打開位置，并且當(dāng)所述螺紋件在第二方向上旋轉(zhuǎn)時(shí)，所述螺紋件使得所述軌道組件移向它的閉合位置。本發(fā)明的該方面的另一特征可以是，所述牽引器還包括連接到所述致動(dòng)臂的桿，由此，當(dāng)所述桿在第一方向上移動(dòng)時(shí)，所述桿使得所述致動(dòng)臂將所述軌道組件移向它的打開位置，并且當(dāng)所述桿在第二方向上移動(dòng)時(shí)，所述桿使得所述致動(dòng)臂將所述軌道組件移向它的閉合位置。本發(fā)明的該方面的另一特征可以是，所述下臂的第一端設(shè)置成在所述牽引器外殼中的槽內(nèi)移動(dòng)。本發(fā)明的該方面的另一特征可以是，所述牽引器還可以包括滑動(dòng)組件，所述滑動(dòng)組件連接到所述軌道組件和所述下臂，并且適于允許在所述軌道組件和所述下臂之間相對(duì)移動(dòng)。本發(fā)明的該方面的另一特征可以是，所述牽引器還可以包括滑動(dòng)組件，所述滑動(dòng)組件具有設(shè)置用以在外部構(gòu)件的孔內(nèi)移動(dòng)的內(nèi)部構(gòu)件，所述內(nèi)部構(gòu)件和外部構(gòu)件中的一個(gè)連接到所述上臂，而所述內(nèi)部構(gòu)件和外部構(gòu)件中的另一個(gè)連接到所述軌道組件。本發(fā)明的該方面的另一特征可以是，所述致動(dòng)臂包括與安裝在所述牽引器外殼上的斜面接合的輪。本發(fā)明的該方面的另一特征可以是，所述軌道組件還包括直接或間接地耦接到所述電動(dòng)機(jī)的從動(dòng)輪。本發(fā)明的該方面的另一特征可以是，所述電動(dòng)機(jī)直接或者間接地耦接到與所述軌道接合的可旋轉(zhuǎn)螺紋件，由此，所述螺紋件旋轉(zhuǎn)使得所述軌道旋轉(zhuǎn)。
在另一方面，本發(fā)明可為一種井下牽引器，其包括軌道組件，其包括多個(gè)空轉(zhuǎn)輪和圍繞所述空轉(zhuǎn)輪可旋轉(zhuǎn)設(shè)置的連續(xù)軌道；電動(dòng)機(jī)，其適于圍繞所述空轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)所述軌道；下臂，其具有樞轉(zhuǎn)連接到牽引器外殼的第一端和樞轉(zhuǎn)連接到所述軌道組件的第二端；上臂，其具有樞轉(zhuǎn)連接到所述牽引器外殼的第一端和樞轉(zhuǎn)連接到所述軌道組件的第二端；可旋轉(zhuǎn)螺紋件和桿中的一個(gè)；以及連桿組件，其包括具有樞轉(zhuǎn)連接到所述螺紋件和桿中的一個(gè)的第一端和樞轉(zhuǎn)連接到所述軌道組件的第二端的第一連桿，以及具有樞轉(zhuǎn)連接到所述軌道組件的第一端和樞轉(zhuǎn)安裝到所述牽引器外殼上的第二端的第二連桿。本發(fā)明的該方面的另一特征可以是，所述第一連桿的第二端和所述第二連桿的第一端在所述軌道組件上的樞轉(zhuǎn)點(diǎn)處樞轉(zhuǎn)地安裝到所述軌道組件上。本發(fā)明的該方面的另一特征可以是，所述下臂的第一端設(shè)置成在所述牽引器外殼中的槽內(nèi)移動(dòng)。本發(fā)明的該方面的另一特征可以是，所述軌道沿著由橢圓形、平行四邊形、梯形或三角形的總體形狀限定的路徑旋轉(zhuǎn)。本發(fā)明的該方面的另一特征可以是，所述牽引器還包括連接在所述電動(dòng)機(jī)和從動(dòng)輪之間的傳動(dòng)裝置。本發(fā)明的該方面的另一特征可以是，所述牽引器還包括液壓系統(tǒng)，其適于使得所述桿在所述軌道組件處于閉合位置的第一位置和所述軌道組件處于打開位置的第二位置之間移動(dòng)。本發(fā)明的該方面的另一特征可以是，所述牽引器還包括第二電動(dòng)機(jī)，其適于在第一方向旋轉(zhuǎn)所述螺紋件，使得所述軌道組件移向打開位置，并且適于在第二方向旋轉(zhuǎn)所述螺紋件，使得所述軌道組件移向閉合位置。本發(fā)明的該方面的另一特征可以是，所述螺紋件和桿中的一個(gè)適于在大體平行于所述牽引器外殼的中心軸的方向上移動(dòng)所述第一連桿的第一端。本發(fā)明的該方面的另一特征可以是，所述牽引器還包括滑動(dòng)組件，其連接到所述軌道組件和所述下臂，并且適于允許在所述軌道組件和所述下臂之間相對(duì)移動(dòng)。本發(fā)明的該方面的另一特征可以是，所述軌道組件還包括直接或間接地耦接到所述電動(dòng)機(jī)的從動(dòng)輪。本發(fā)明的該方面的另一特征可以是，所述電動(dòng)機(jī)直接或者間接地耦接到與所述軌道接合的第二可旋轉(zhuǎn)螺紋件，由此，所述螺紋件旋轉(zhuǎn)使得所述軌道旋轉(zhuǎn)。
另一方面，本發(fā)明可以為一種井下牽引器，其包括軌道組件，其包括多個(gè)空轉(zhuǎn)輪和圍繞所述空轉(zhuǎn)輪可旋轉(zhuǎn)設(shè)置的連續(xù)軌道；電動(dòng)機(jī)，其適于圍繞所述空轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)所述軌道；下臂，其具有樞轉(zhuǎn)連接到牽引器外殼的第一端和樞轉(zhuǎn)連接到所述軌道組件的第二端；上臂，其具有樞轉(zhuǎn)連接到所述牽引器外殼的第一端和樞轉(zhuǎn)連接到所述軌道組件的第二端；可旋轉(zhuǎn)螺紋件和桿中的一個(gè)；以及致動(dòng)臂，其具有樞轉(zhuǎn)連接到所述螺紋件和桿中的一個(gè)的第一端和樞轉(zhuǎn)連接到所述軌道組件的第二端，以及與連接到所述牽引器外殼的斜面接合的輪。本發(fā)明的該方面的另一特征可以是，所述下臂的第一端設(shè)置成在所述牽引器外殼中的槽內(nèi)移動(dòng)。本發(fā)明的該方面的另一特征可以是，所述牽引器還包括連接在所述電動(dòng)機(jī)和從動(dòng)輪之間的傳動(dòng)裝置。本發(fā)明的該方面的另一特征可以是，所述牽引器還包括液壓系統(tǒng)，其適于使得所述桿在所述軌道組件處于閉合位置的第一位置和所述軌道組件處于打開位置的第二位置之間移動(dòng)。本發(fā)明的該方面的另一特征可以是，所述牽引器還包括第二電動(dòng)機(jī)，其適于在第一方向旋轉(zhuǎn)所述螺紋件，使得所述軌道組件移向打開位置，并且適于在第二方向旋轉(zhuǎn)所述螺紋件，使得所述軌道組件移向閉合位置。本發(fā)明的該方面的另一特征可以是，所述螺紋件和桿中的一個(gè)適于在大體平行于所述牽引器外殼的中心軸的方向上移動(dòng)第一連桿的第一端。本發(fā)明的該方面的另一特征可以是，所述牽引器還包括滑動(dòng)組件，其連接到所述軌道組件和所述下臂，并且適于允許在所述軌道組件和所述下臂之間相對(duì)移動(dòng)。本發(fā)明的該方面的另一特征可以是，所述軌道組件還包括直接或間接地耦接到所述電動(dòng)機(jī)的從動(dòng)輪。本發(fā)明的該方面的另一特征可以是，所述電動(dòng)機(jī)直接或者間接地耦接到與所述軌道接合的第二可旋轉(zhuǎn)螺紋件，由此，所述第二可旋轉(zhuǎn)螺紋件旋轉(zhuǎn)使得所述軌道旋轉(zhuǎn)。本發(fā)明的該方面的另一特征可以是，所述裝置還包括一第二井下牽引器，該第二井下牽引器與所述井下牽引器間隔開大于鉆井的沖蝕井段(washed out section)的長(zhǎng)度的距離。
另一方面，本發(fā)明可以為一種在鉆井中傳送物體的方法，其包括如下步驟提供一種井下牽引器，其包括具有可旋轉(zhuǎn)軌道的軌道組件、適于旋轉(zhuǎn)所述軌道的電動(dòng)機(jī)、具有樞轉(zhuǎn)連接到牽引器外殼的第一端和樞轉(zhuǎn)連接到所述軌道組件的第二端的下臂、具有樞轉(zhuǎn)連接到牽引器外殼的第一端和樞轉(zhuǎn)連接到所述軌道組件的第二端的上臂以及安裝成在打開和閉合位置之間移動(dòng)所述軌道組件的致動(dòng)臂；將物體連接到所述牽引器；使得所述軌道與所述鉆井的內(nèi)表面接合；啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)；并且沿著所述表面移動(dòng)所述牽引器。本發(fā)明的該方面的另一特征可以是，所述方法還包括以下步驟提供第二井下牽引器，所述井下牽引器與所述井下牽引器間隔開大于鉆井的沖蝕井段(washed outsection)的長(zhǎng)度的距離。
本發(fā)明的其它特征、方面和優(yōu)點(diǎn)將通過下面的描述更加顯見。


圖1是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的裸井牽引器的一特定實(shí)施例的側(cè)視圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的裸井牽引器的更詳細(xì)的側(cè)視圖。
圖3是示出圖2所示的牽引器中的軌道組件的細(xì)節(jié)的側(cè)視圖。
圖4顯示了換向齒輪的一個(gè)實(shí)施例。
圖5顯示了換向齒輪的一個(gè)實(shí)施例。
圖6是顯示可通過樞轉(zhuǎn)地設(shè)置在一槽中的臂部來連接軌道組件而使該軌道組件大體沿著牽引器的中心軸移動(dòng)的方式的側(cè)視圖。
圖7是顯示一致動(dòng)臂的側(cè)視圖，該致動(dòng)臂附接到軌道組件(圖示為閉合位置)，以便在打開位置和閉合位置之間移動(dòng)所述軌道組件，并且向所述軌道組件施加大致恒定的向外的力。
圖8是類似于圖7的視圖，但是其中示出了位于打開或者接合位置的軌道。
圖9是顯示圖7和圖8描繪的致動(dòng)臂和其它部件的俯視圖。
圖10是顯示本發(fā)明的一特定實(shí)施例的橫截面圖，其中牽引器可包括兩個(gè)軌道組件。
圖11是顯示本發(fā)明的另一特定實(shí)施例的另一橫截面圖，其中牽引器可包括三個(gè)軌道組件。
圖12是顯示圖10的實(shí)施例的另一橫截面圖，其中，所述牽引器可構(gòu)成為在橢圓形的鉆井中使用。
圖13是描繪本發(fā)明的牽引器的一特定實(shí)施例的一部分的側(cè)視圖，其中描繪了滑動(dòng)組件。
圖14是本發(fā)明的一特定實(shí)施例的側(cè)視圖，其中示出了使用串聯(lián)連接的兩個(gè)牽引器。
圖15是本發(fā)明的另一特定實(shí)施例的側(cè)視圖，其中示出了安裝在可樞轉(zhuǎn)連接到牽引器的一臂部中的電動(dòng)機(jī)和齒輪箱，以便在打開和閉合位置之間移動(dòng)軌道。
圖16是具有沖蝕井段的井筒的縱截面圖，其中三個(gè)牽引模塊連接在一起。
圖17是示出當(dāng)本發(fā)明的多個(gè)牽引器(模塊)串行連接時(shí)力和速率之間的關(guān)系的圖表。
圖18是本發(fā)明一特定實(shí)施例的側(cè)視圖，示出了軌道組件的一個(gè)實(shí)例。
圖19是類似于圖18的本發(fā)明一特定實(shí)施例的側(cè)視圖，其示出了平行四邊形形狀的軌道組件。
圖20是類似于圖18-19的本發(fā)明一特定實(shí)施例的側(cè)視圖，示出了梯形形狀的軌道組件。
圖21是類似于圖18-20的本發(fā)明一特定實(shí)施例的側(cè)視圖，示出了三角形形狀的軌道組件。
圖22是類似于圖19的本發(fā)明另一特定實(shí)施例的側(cè)視圖。
圖23是類似于圖22的本發(fā)明另一特定實(shí)施例的側(cè)視圖，其示出為處于打開或展開位置。
圖24是圖23所示實(shí)施例的透視圖。
圖25是示出在鉆井中展開并與之接合的、圖23和24所示實(shí)施例的端視圖。
圖26是示出處于閉合位置的、圖23-25所示實(shí)施例的側(cè)視圖和橫截面圖的集合。
圖27是可以用于圖23-26所示實(shí)施例的具有滾子的鏈節(jié)式軌道。
圖28是圖27所示軌道的側(cè)視圖。
圖29是沿圖28中線29-29截取的橫截面圖。
圖30是沿圖28中線30-30截取的橫截面圖。
圖31是圖27-30所示軌道的透視圖。
盡管將結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例描述本發(fā)明，但是應(yīng)該理解，這并不意味著將本發(fā)明限制于那些實(shí)施例。相反，本發(fā)明意圖覆蓋可以包括在由所附權(quán)利要求界定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的所有替換、變形和等同物。
具體實(shí)施例方式
詳細(xì)參考附圖，其中，在幾個(gè)視圖中，相似的附圖標(biāo)記指代相同的部件，圖1示出了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的裸井牽引器10的一特定實(shí)施例，其可包括五個(gè)主要部分(1)電子部分12；(2)驅(qū)動(dòng)部分14；(3)軌道部分16；(4)用于打開和閉合軌道部分的開閉系統(tǒng)18；和(5)用于提供補(bǔ)償系統(tǒng)抵抗井下壓力所需的內(nèi)部壓力的補(bǔ)償系統(tǒng)20。圖2示出對(duì)本發(fā)明的一特定實(shí)施例的更詳細(xì)的描繪，其中，驅(qū)動(dòng)部分14可包括串聯(lián)連接并且封入牽引器外殼26內(nèi)的電動(dòng)機(jī)22和齒輪箱24。優(yōu)選地，電動(dòng)機(jī)22和齒輪箱24浸入到由補(bǔ)償系統(tǒng)20維持在適當(dāng)壓力下的油中。齒輪箱24的輸出用于驅(qū)動(dòng)一個(gè)或多個(gè)軌道組件28。
如圖3所示，在一特定實(shí)施例中，每個(gè)軌道組件28可包括圍繞從動(dòng)輪32和多個(gè)空轉(zhuǎn)輪34設(shè)置的連續(xù)的軌道30(例如，帶、鏈或其它撓性裝置)。除了空轉(zhuǎn)輪，可使用向井筒上的軌道施加壓力的其它裝置，只要它們?cè)谡麄€(gè)軌道區(qū)域上傳播施加力。在一特定實(shí)施例中，每個(gè)從動(dòng)輪32可包括局部懸置系統(tǒng)，以便軌道32與鉆井接合。軌道30的長(zhǎng)度是影響其牽引作用的主要因素。影響軌道性能的其它參數(shù)包括輪直徑，輪距(wheel spacing)，輪數(shù)量和輪之間的相對(duì)距離。優(yōu)選地，當(dāng)設(shè)計(jì)牽引器10尺寸時(shí)，需要考慮所有這些因素。
再次參考圖2，牽引器10可還包括上臂36，其將軌道組件28的上端樞轉(zhuǎn)連接到牽引器外殼26。在一特定實(shí)施例中，各個(gè)上臂36可包括任何公知類型的傳動(dòng)系統(tǒng)，以便將齒輪箱24的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力傳送到從動(dòng)輪32，例如，包括通過如圖4和5所示的換向齒輪33。牽引器10可還包括下臂38，其將軌道組件28的下端樞轉(zhuǎn)連接到牽引器外殼26。在另一特定實(shí)施例中，如下文中參考圖15詳述，電動(dòng)機(jī)22和齒輪箱24可安裝在一個(gè)或多個(gè)下臂和上臂36和38上或其內(nèi)。在一個(gè)特定實(shí)施例中，如圖6所示，連接到外殼26的下臂38的下端40可樞轉(zhuǎn)地設(shè)置在一槽41中，以便大體沿著牽引器10的中心軸移動(dòng)而便于接合及回縮軌道組件28。在另一特定實(shí)施例中，如下文中更全面地說明，下端40可樞轉(zhuǎn)地固定到牽引器外殼26，并且牽引器可還包括一滑動(dòng)組件，以便于展開(deploy)和回縮軌道組件28。
下面將說明軌道組件28可展開和回縮的方式。再次參考圖2，開閉系統(tǒng)18可包括適于使耦接到連桿組件44的傳動(dòng)螺紋件42旋轉(zhuǎn)的一電動(dòng)機(jī)。連桿組件44連接到軌道組件28。在一特定實(shí)施例中，每個(gè)連桿組件44可包括下連桿(或致動(dòng)臂)46和上連桿48。每個(gè)下連桿46的下端以任何公知的方式(例如通過適于沿著傳動(dòng)螺紋件42以螺旋方式移動(dòng)的螺母)連接到傳動(dòng)螺紋件42。在一特定實(shí)施例中，下連桿46的上端和每個(gè)上連桿48的下端例如在樞轉(zhuǎn)點(diǎn)50樞轉(zhuǎn)地附接到每個(gè)軌道組件28。每個(gè)上連桿48的上端樞轉(zhuǎn)地固定到牽引器外殼26上。以這種方式，當(dāng)傳動(dòng)螺紋件42在第一方向旋轉(zhuǎn)而引起下連桿46的下端向上移動(dòng)，連桿組件44將對(duì)軌道組件28施加向外的力，并且將軌道組件28移動(dòng)到展開位置并且與其中設(shè)置有牽引器10的井筒(未示出)接觸。類似的，當(dāng)傳動(dòng)螺紋件42在第二方向上旋轉(zhuǎn)時(shí)，下連桿46的下端向下移動(dòng)，由此使得連桿組件44將軌道組件28回縮到軌道組件28的閉合位置(未示出)。在一特定實(shí)施例中，傳動(dòng)螺紋件42可包括一懸置系統(tǒng)，以便補(bǔ)償?shù)貙拥目偞植诙取?br> 本發(fā)明不限于打開和閉合軌道組件28所用的任何特定機(jī)械組件，優(yōu)選地，當(dāng)軌道組件28處于它們的打開和接合位置時(shí)，所述機(jī)械組件對(duì)軌道組件28施加大致恒定的向外的力。其它實(shí)例也處于本發(fā)明的范圍內(nèi)。例如，在另一特定實(shí)施例中，傳動(dòng)螺紋件42可為一滾珠絲杠(ball screw)。在另一特定實(shí)施例中，系統(tǒng)18可包括適于延伸并且回縮桿42的一液壓系統(tǒng)，所述支桿42可樞轉(zhuǎn)連接到下連桿46的下端，以便以如上所述相同的方式打開和閉合軌道組件28。在再一特定實(shí)施例中，牽引器10可包括如下文獻(xiàn)中所公開的類型的恒力致動(dòng)器，即于2002年12月17日申請(qǐng)的題名為“Constant ForceActuaor(恒力致動(dòng)器)”、公開號(hào)為US 2003/0173076的序列號(hào)No.10/321858的美國(guó)專利申請(qǐng)(“‘858申請(qǐng)”)，其受讓人為本申請(qǐng)的受讓人，并且該文獻(xiàn)的全部?jī)?nèi)容在此引做結(jié)合。例如，如圖7-9所示，代替設(shè)置具有兩個(gè)連桿(即，下連桿和上連桿46和48)的連桿組件44，可僅設(shè)置下連桿46，在此該下連桿46指致動(dòng)臂45。在本實(shí)施例中，致動(dòng)臂45可包括輪47，該輪可旋轉(zhuǎn)地安裝于其上，以便與安裝到牽引器外殼26的楔形部件51的斜面49滾動(dòng)接合。在一端，致動(dòng)臂45可樞轉(zhuǎn)連接到螺紋件(screw)或桿(rod)42，并且另一端連接到軌道組件28。圖7顯示了輪47位于斜面49下端處，其時(shí)軌道組件28處于閉合或者回縮的位置處。圖8顯示輪47位于斜面49上端處，其時(shí)軌道組件28處于接合或者展開的位置處。圖9是俯視圖，其描繪了本發(fā)明的這一方面可設(shè)置有在軌道組件28兩側(cè)的致動(dòng)臂45、楔形部件51和輪47。
在一特定實(shí)施例中，牽引器10可采用如下文獻(xiàn)所公開的方法，即于2004年1月5日申請(qǐng)的題名為“Improved Traction Control For Downhole Tractor(改進(jìn)的井下牽引器牽引控制)”的序列號(hào)為No.10/751599的美國(guó)專利申請(qǐng)(“‘599申請(qǐng)”)，其受讓人為本申請(qǐng)的受讓人，并且該文獻(xiàn)的全部?jī)?nèi)容在此引做結(jié)合。‘599申請(qǐng)的方法可用在本發(fā)明中，用于控制通過連桿組件44施加到軌道組件28上的向外的法向力(normal force)。
如圖2所示的本發(fā)明的特定實(shí)施例包括兩個(gè)軌道組件28。圖10中進(jìn)一步描繪了該實(shí)施例，其為顯示出處于閉合位置的軌道組件28的截面圖。但是本發(fā)明不限制軌道組件28采用任何特定的數(shù)量。例如，如圖11所示，牽引器10可包括彼此成120°角的三個(gè)軌道組件28。在一特定實(shí)施例中，當(dāng)僅一個(gè)軌道組件28包括從動(dòng)輪32，而其它兩個(gè)軌道組件28為被動(dòng)且僅用于使?fàn)恳?0與井對(duì)中并且通過用滾動(dòng)替代滑動(dòng)來減小摩擦的情況下，可使用三個(gè)軌道的結(jié)構(gòu)。在另一特定實(shí)施例中，當(dāng)所有的三個(gè)軌道組件28包括從動(dòng)輪32的情況下，可使用三個(gè)軌道的結(jié)構(gòu)?？芍辽俨糠只跔恳?0的外徑和軌道30的寬度來確定軌道組件28的數(shù)量。如圖12所示，本發(fā)明還可構(gòu)成為在不是大體圓形的井筒，例如是橢圓形的井筒中使用。
在另一特定實(shí)施例中，如上簡(jiǎn)述，連接到軌道組件28的每一端的上臂和下臂36和38可樞轉(zhuǎn)地固定到牽引器外殼26。在這種情況下，需要一定的機(jī)構(gòu)來允許上臂和下臂36和38向內(nèi)旋轉(zhuǎn)朝向牽引器10的中心軸且彼此相向。根據(jù)本發(fā)明的這一方面，在一特定實(shí)施例中，如圖13所示，滑動(dòng)組件52可連接在每個(gè)軌道組件28的下端和每個(gè)下臂38的上端之間。在一特定實(shí)施例中，滑動(dòng)組件52可包括內(nèi)部構(gòu)件54和具有孔58的外部構(gòu)件56。內(nèi)部構(gòu)件54可連接到軌道組件28并且被設(shè)置用于在外部構(gòu)件56的孔58內(nèi)移動(dòng)。外部構(gòu)件56可樞轉(zhuǎn)連接到上臂38。圖22示出滑動(dòng)組件52的另一特定實(shí)施例，下面將進(jìn)行討論?；瑒?dòng)機(jī)構(gòu)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于它允許上臂36和下臂38樞轉(zhuǎn)連接到牽引器外殼26。這樣極大地簡(jiǎn)化了電動(dòng)機(jī)22與軌道的耦接，因?yàn)樗鼈兪窍鄬?duì)于彼此固定的，然而在井下工具中包括的典型連桿裝置中，上臂和下臂均可滑動(dòng)，以便允許平滑地進(jìn)入縮孔(restriction)。
在另一特定實(shí)施例中，代替從齒輪箱24向軌道組件28的從動(dòng)輪32傳輸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從動(dòng)輪32可由空轉(zhuǎn)輪替代，且旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)可通過如下文獻(xiàn)所公開的類型的螺紋件傳遞到軌道30，即于2004年5月28日申請(qǐng)的題名為“ChainDrive System(鏈?zhǔn)津?qū)動(dòng)系統(tǒng))”的序列號(hào)為No.10/857395的美國(guó)專利申請(qǐng)，其受讓人為本申請(qǐng)的受讓人，該文獻(xiàn)的全部?jī)?nèi)容在此引做結(jié)合。
與向軌道30傳遞運(yùn)動(dòng)的方法無關(guān)，隨著軌道30旋轉(zhuǎn)，其表面很大的一部分與其中設(shè)置牽引器10的井筒(未示出)接合。軌道30與井筒的相互作用產(chǎn)生了在井內(nèi)推進(jìn)牽引器10的牽引力。這些牽引力大體由兩個(gè)參數(shù)確定(1)由驅(qū)動(dòng)部14施加到軌道30的功率大?。缓?2)施加到軌道組件28的向外/法向力的大小。優(yōu)選地，控制這兩個(gè)參數(shù)，以便根據(jù)橫穿的井所在的地層的特性來優(yōu)化牽引器10的操作和移動(dòng)。對(duì)于軟性和剛性的地層，得到理想的結(jié)果的公式是變化的。例如，當(dāng)井所在的地層是軟性的情況下，牽引器10通過剪切(shearing)地層來生產(chǎn)牽引力。下面對(duì)公式1、2和3的討論適用于在使用越野車輛時(shí)在土壤上進(jìn)行牽引，其概念上與在軟性的地層中的牽引是相似的。對(duì)公式4和5的討論適用于在剛性的地層中牽引，并且也適用于下套管井。本發(fā)明也可在管道中牽引，對(duì)應(yīng)剛性地層的公式適用該情況。
公式1顯示了當(dāng)牽引器處于軟性的土壤中時(shí)，牽引力、接觸面積、土壤屬性和施加在地體(terrain)(例如地層、土壤)上的法向負(fù)載、軌道長(zhǎng)度和滑程(slippage)之間的關(guān)系，該情況概念上與處于一些軟性的地層的情況相似。公式1的變量如表1所示。
TF=(A*C+NF*Tan(φ))*[1-Ki*l*(1-e(-i*lk))]]]>公式1-軌道的總牽引作用公式1可應(yīng)用于預(yù)測(cè)對(duì)于預(yù)給定類型的土壤具有均勻的正態(tài)分布的軌道牽引作用。

表1-軌道的總牽引作用的變量車輛受到由地體作用的移動(dòng)阻力。這種阻力是地體特性、軌道尺寸和車輛施加在地體上的法向力的函數(shù)。公式2顯示了該關(guān)系，而表2解釋了公式2中的參數(shù)。車輛的總牽引力(凈牽引力)是通過公式3得到的，其中從牽引力(公式1)中減去阻力(公式2)。當(dāng)牽引器處于軟性的地層中時(shí)，它將受到與公式2所表示的相同的運(yùn)動(dòng)阻力。
Rc=1(n+1)*b(1/n)*(Kcb+Kφ)(1n)*(NFl)(n+1n)]]>公式2-軌道的運(yùn)動(dòng)阻力

表2-運(yùn)動(dòng)阻力變量F=(A*C+NF*Tan(φ))*[1-Ki*l*(1-e(-i*lk))]-1(n+1)*b(1/n)*(Kcb+kφ)(1n)*(NFl)(n+1n)]]>公式3-越野車輛總牽引力表示在硬的表面中牽引的通式由公式4定義。在該公式中，牽引力(TF)表示為摩擦系數(shù)μ、法向力(NF)、接觸面積的函數(shù)f1和另一滑程的函數(shù)f2的函數(shù)。利用公式5進(jìn)行簡(jiǎn)化；在該公式中，面積的影響被忽略，且法向力是對(duì)牽引力影響最大的因素。必須要提及的是，在越野車輛理論中，軌道面積主要對(duì)于具有高沉陷水平(C值小)的軟性土壤是重要的，而法向力對(duì)于具有高Phi值的軟性較小的土壤是重要的。公式1給出對(duì)上述內(nèi)容的相關(guān)表述。
TF＝f(μ，NF，f1(接觸面積)，f2(滑程))公式4-剛性表面中的牽引力TF＝μ*NF*f2(滑程))公式5-剛性表面中的簡(jiǎn)化牽引力實(shí)際牽引功率由公式6給出。在該公式中，(i)是滑程因子，Vt是理論速率，即軌道驅(qū)動(dòng)輪的速率。
實(shí)際牽引功率＝(1-i)*Vt*μ*NF*f2(i)公式6-剛性表面中的牽引功率本發(fā)明具有許多優(yōu)點(diǎn)，包括它的模塊化設(shè)計(jì)，在堅(jiān)實(shí)度(例如軟性、硬性、剛性等)變化的井筒中穿行的能力，以及在不規(guī)則斷面的井筒(例如，具有橢圓形截面的井筒)中穿行的能力。在這種情況下，由于本發(fā)明是模塊化的，如圖14所示，可使用兩個(gè)或更多個(gè)的串聯(lián)牽引器10，以便保持牽引器10的軸與井筒的軸對(duì)齊。在一特定實(shí)施例中，第二牽引器10可為被動(dòng)式的，使其除了保持對(duì)齊以外，還可用于讀出主動(dòng)牽引器10在井內(nèi)移動(dòng)時(shí)經(jīng)過的滑程。在一個(gè)特定實(shí)施例中，每個(gè)牽引器10可包括兩個(gè)軌道組件28，并且兩個(gè)牽引器10可相對(duì)彼此連接而使所述兩組軌道組件相對(duì)偏移90°。該結(jié)構(gòu)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于更好的對(duì)中的下井工具串(tool string)。另外，軌道將更垂直于井筒，以便提高牽引性能。這將有助于測(cè)井工具，所述測(cè)井工具用于測(cè)量地層的電子和聲學(xué)屬性，并且需要盡可能的精確對(duì)中以便較好地測(cè)量這些屬性。
不規(guī)則井筒輪廓的另一實(shí)例通常稱作“沖蝕”，其表示井筒的一部分被顯著地侵蝕，使得侵蝕區(qū)域中的井筒直徑顯著地大于該井筒的原有直徑。這些沖蝕掉的部分可橫跨井很大一部分的長(zhǎng)度；橫跨二十或更多英尺也并不罕見。如圖16所示，當(dāng)牽引器10進(jìn)入直徑大于其最大展開(deployed)直徑的沖蝕區(qū)域60時(shí)，牽引器10將不再與井筒和自由輪(free wheel)接觸，由此喪失其在井內(nèi)移動(dòng)其它物體的功能。在這些情況下，尤其使用本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中，兩個(gè)或多個(gè)牽引器10連接到同一工具串，但是彼此間隔一定距離，至少兩個(gè)牽引器10之間的距離大于沖蝕部分的長(zhǎng)度。如此，當(dāng)一個(gè)牽引器10進(jìn)入沖蝕區(qū)域中時(shí)，至少另一牽引器10將仍然保持與井接觸，并且可將工具串前送直到所述另一牽引器10通過沖蝕區(qū)域60并且恢復(fù)牽引。本發(fā)明的該實(shí)施例還適用于穿過井內(nèi)的縮孔(restriction)以及其它障礙物的情況。
如前所述，本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)22和齒輪箱24可安裝在一個(gè)或多個(gè)上下臂36或38中，一個(gè)特定的實(shí)施例如圖15所示。該結(jié)構(gòu)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于由于電動(dòng)機(jī)22和齒輪箱24將暴露在交叉流動(dòng)的井下流體中，因此改善其冷卻效果。當(dāng)在如下情況下，在多于兩個(gè)臂中采用該結(jié)構(gòu)是非常有利，即情況(1)電動(dòng)機(jī)和齒輪箱的直徑足夠小，由此當(dāng)軌道組件28處于其完全閉合位置并且由工具占用空間所包圍時(shí)，電動(dòng)機(jī)和齒輪箱以平行并置的關(guān)系適配；或者情況(2)兩組或更多組電動(dòng)機(jī)和齒輪箱安裝在具有軸向相對(duì)彼此偏移的樞轉(zhuǎn)點(diǎn)的下臂中。
本發(fā)明是模塊化的，該特征的另一優(yōu)點(diǎn)在于負(fù)載均分并且最有效地利用井下環(huán)境中的可用功率，該可用功率通常認(rèn)為在大約9kW。出于尺寸、空間和散熱的考慮，具有單電動(dòng)機(jī)、消耗掉全部9kW可用功率的牽引器的設(shè)計(jì)是不實(shí)際的，也是不可能的。這樣，在一特定實(shí)施例中，牽引器10被設(shè)計(jì)為具有如圖17所描述的力-速度關(guān)系，圖中顯示了在給定條件下，可根據(jù)特定的牽引需要選擇的2kW牽引器(模塊)10的數(shù)量。
本發(fā)明也不限于特定的軌道組件28的結(jié)構(gòu)。在一特定實(shí)施例中，軌道組件28可構(gòu)成為軌道圍繞兩個(gè)間隔的輪回轉(zhuǎn)，兩個(gè)間隔的輪之間設(shè)置一個(gè)或多個(gè)輪，例如上述圖3所示，或者如圖18所示。在另一特定實(shí)施例中，如圖19所示(并且也如題名為“Chain Driven System”的申請(qǐng)USSN 10/857395所示)，軌道組件28可構(gòu)成為軌道路徑具有平行四邊形的總體形狀。在另一特定實(shí)施例中，如圖20所示，軌道組件28可構(gòu)成為軌道路徑具有梯形的總體形狀。在另一特定實(shí)施例中，如圖21所示，軌道組件28可構(gòu)成為軌道路徑具有三角形的總體形狀。圖22描繪了大體為平行四邊形構(gòu)造的軌道組件的另一特定實(shí)施例(類似圖19)。圖23-31描繪了為平行四邊形的再一特定實(shí)施例，更具體地，其示出了鏈節(jié)式的軌道組件28上的軌道和滾子結(jié)構(gòu)(參見圖27-31中的鏈節(jié)軌道64上的滾子62)以及連接在軌道組件28和下臂38之間的滑動(dòng)組件52。圖23-31的實(shí)施例可包括鏈?zhǔn)杰壍?4或者用于驅(qū)動(dòng)鏈?zhǔn)杰壍赖难b置，例如在上述題名為“Chain Driven System”的專利申請(qǐng)USSN 10/857395中所公開的。
應(yīng)理解，本發(fā)明不限于所示出并且說明的結(jié)構(gòu)、操作、材料或者實(shí)施例的細(xì)節(jié)，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，各種變型和等價(jià)物是顯而易見的。因此，本發(fā)明僅由所附權(quán)利要求的范圍限制。
本申請(qǐng)要求于2003年7月16日申請(qǐng)的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)No.60/487699的優(yōu)先權(quán)，其全部?jī)?nèi)容在此引用結(jié)合。
權(quán)利要求
1.一種井下牽引器，其包括軌道組件，其包括可旋轉(zhuǎn)軌道；電動(dòng)機(jī)，其適于旋轉(zhuǎn)所述軌道；下臂，其具有由一牽引器外殼支承的第一端和連接到所述軌道組件的第二端；上臂，其具有由所述牽引器外殼支承的第一端和連接到所述軌道組件的第二端；致動(dòng)臂，將其安裝成在打開和閉合位置之間移動(dòng)所述軌道組件。
2.如權(quán)利要求1所述的井下牽引器，其中，圍繞安裝到所述軌道組件的多個(gè)輪可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置所述軌道。
3.如權(quán)利要求1所述的井下牽引器，其中，所述軌道包括多個(gè)輪。
4.如權(quán)利要求1所述的井下牽引器，其中，還包括可旋轉(zhuǎn)的螺紋件和桿中的一個(gè)，并且所述致動(dòng)臂包括樞轉(zhuǎn)連接到所述螺紋件和桿中的一個(gè)的第一端以及樞轉(zhuǎn)連接到所述軌道組件的第二端。
5.如權(quán)利要求1所述的井下牽引器，其中，所述軌道沿著由橢圓形、平行四邊形、梯形或三角形的總體形狀限定的路徑旋轉(zhuǎn)。
6.如權(quán)利要求1所述的井下牽引器，其中，還包括連接在所述電動(dòng)機(jī)和適于旋轉(zhuǎn)所述軌道的一從動(dòng)輪之間的傳動(dòng)裝置。
7.如權(quán)利要求1所述的井下牽引器，其中，還包括直接或者間接地連接到所述致動(dòng)臂的可旋轉(zhuǎn)螺紋件，由此，當(dāng)所述螺紋件在第一方向上旋轉(zhuǎn)時(shí)，所述螺紋件使得所述致動(dòng)臂將所述軌道組件移向它的打開位置，并且當(dāng)所述螺紋件在第二方向上旋轉(zhuǎn)時(shí)，所述螺紋件使得所述軌道組件移向它的閉合位置。
8.如權(quán)利要求1所述的井下牽引器，其中，還包括連接到所述致動(dòng)臂的桿，由此，當(dāng)所述桿在第一方向上移動(dòng)時(shí)，所述桿使得所述致動(dòng)臂將所述軌道組件移向它的打開位置，并且當(dāng)所述桿在第二方向上移動(dòng)時(shí)，所述桿使得所述致動(dòng)臂將所述軌道組件移向它的閉合位置。
9.如權(quán)利要求1所述的井下牽引器，其中，所述下臂的第一端設(shè)置成在所述牽引器外殼中的一槽內(nèi)移動(dòng)。
10.如權(quán)利要求1所述的井下牽引器，其中，還包括滑動(dòng)組件，所述滑動(dòng)組件連接到所述軌道組件和所述下臂，并且適于允許在所述軌道組件和所述下臂之間相對(duì)移動(dòng)。
11.如權(quán)利要求1所述的井下牽引器，其中，還包括滑動(dòng)組件，所述滑動(dòng)組件具有設(shè)置用以在一外部構(gòu)件的孔內(nèi)移動(dòng)的內(nèi)部構(gòu)件，所述內(nèi)部構(gòu)件和外部構(gòu)件中的一個(gè)連接到所述上臂，而所述內(nèi)部構(gòu)件和外部構(gòu)件中的另一個(gè)連接到所述軌道組件。
12.如權(quán)利要求1所述的井下牽引器，其中，所述致動(dòng)臂包括與安裝在所述牽引器外殼上的一斜面接合的輪。
13.如權(quán)利要求1所述的井下牽引器，其中，所述軌道組件還包括直接或間接地耦接到所述電動(dòng)機(jī)的從動(dòng)輪。
14.如權(quán)利要求1所述的井下牽引器，其中，所述電動(dòng)機(jī)直接或者間接地耦接到與所述軌道接合的可旋轉(zhuǎn)螺紋件，由此，所述螺紋件旋轉(zhuǎn)使得所述軌道旋轉(zhuǎn)。
15.一種井下牽引器，其包括軌道組件，其包括多個(gè)空轉(zhuǎn)輪和圍繞所述空轉(zhuǎn)輪可旋轉(zhuǎn)設(shè)置的連續(xù)軌道；電動(dòng)機(jī)，其適于圍繞所述空轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)所述軌道；下臂，其具有樞轉(zhuǎn)連接到一牽引器外殼的第一端和樞轉(zhuǎn)連接到所述軌道組件的第二端；上臂，其具有樞轉(zhuǎn)連接到所述牽引器外殼的第一端和樞轉(zhuǎn)連接到所述軌道組件的第二端；可旋轉(zhuǎn)螺紋件和桿中的一個(gè)；以及連桿組件，其包括具有樞轉(zhuǎn)連接到所述螺紋件和桿中的一個(gè)的第一端和樞轉(zhuǎn)連接到所述軌道組件的第二端的第一連桿，以及具有樞轉(zhuǎn)連接到所述軌道組件的第一端和樞轉(zhuǎn)安裝到所述牽引器外殼上的第二端的第二連桿。
16.如權(quán)利要求15所述的井下牽引器，其中，所述第一連桿的第二端和所述第二連桿的第一端在所述軌道組件上的樞轉(zhuǎn)點(diǎn)處樞轉(zhuǎn)地安裝到所述軌道組件上。
17.如權(quán)利要求15所述的井下牽引器，其中，所述下臂的第一端設(shè)置成在所述牽引器外殼中的一槽內(nèi)移動(dòng)。
18.如權(quán)利要求15所述的井下牽引器，其中，所述軌道沿著由橢圓形、平行四邊形、梯形或三角形的總體形狀限定的路徑旋轉(zhuǎn)。
19.如權(quán)利要求15所述的井下牽引器，其中，還包括連接在所述電動(dòng)機(jī)和從動(dòng)輪之間的傳動(dòng)裝置。
20.如權(quán)利要求15所述的井下牽引器，其中，還包括液壓系統(tǒng)，其適于使得所述桿在所述軌道組件處于閉合位置的第一位置和所述軌道組件處于打開位置的第二位置之間移動(dòng)。
21.如權(quán)利要求15所述的井下牽引器，其中，還包括第二電動(dòng)機(jī)，其適于在第一方向旋轉(zhuǎn)所述螺紋件，使得所述軌道組件移向打開位置，并且適于在第二方向旋轉(zhuǎn)所述螺紋件，使得所述軌道組件移向閉合位置。
22.如權(quán)利要求15所述的井下牽引器，其中，所述螺紋件和桿中的一個(gè)適于在大體平行于所述牽引器外殼的中心軸的方向上移動(dòng)所述第一連桿的第一端。
23.如權(quán)利要求15所述的井下牽引器，其中，還包括滑動(dòng)組件，其連接到所述軌道組件和所述下臂，并且適于允許在所述軌道組件和所述下臂之間相對(duì)移動(dòng)。
24.如權(quán)利要求15所述的井下牽引器，其中，所述軌道組件還包括直接或間接地耦接到所述電動(dòng)機(jī)的從動(dòng)輪。
25.如權(quán)利要求15所述的井下牽引器，其中，所述電動(dòng)機(jī)直接或者間接地耦接到與所述軌道接合的第二可旋轉(zhuǎn)螺紋件，由此，所述第二螺紋件旋轉(zhuǎn)使得所述軌道旋轉(zhuǎn)。
26.一種井下牽引器，其包括軌道組件，其包括多個(gè)空轉(zhuǎn)輪和圍繞所述空轉(zhuǎn)輪可旋轉(zhuǎn)設(shè)置的連續(xù)軌道；電動(dòng)機(jī)，其適于圍繞所述空轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)所述軌道；下臂，其具有樞轉(zhuǎn)連接到一牽引器外殼的第一端和樞轉(zhuǎn)連接到所述軌道組件的第二端；上臂，其具有樞轉(zhuǎn)連接到所述牽引器外殼的第一端和樞轉(zhuǎn)連接到所述軌道組件的第二端；可旋轉(zhuǎn)螺紋件和桿中的一個(gè)；以及致動(dòng)臂，其具有樞轉(zhuǎn)連接到所述螺紋件和桿中的一個(gè)的第一端和樞轉(zhuǎn)連接到所述軌道組件的第二端，以及與連接到所述牽引器外殼的一斜面接合的輪。
27.如權(quán)利要求26所述的井下牽引器，其中，所述下臂的第一端設(shè)置成在所述牽引器外殼中的一槽內(nèi)移動(dòng)。
28.如權(quán)利要求26所述的井下牽引器，其中，還包括連接在所述電動(dòng)機(jī)和從動(dòng)輪之間的傳動(dòng)裝置。
29.如權(quán)利要求26所述的井下牽引器，其中，還包括液壓系統(tǒng)，其適于使得所述桿在所述軌道組件處于閉合位置的第一位置和所述軌道組件處于打開位置的第二位置之間移動(dòng)。
30.如權(quán)利要求26所述的井下牽引器，其中，還包括第二電動(dòng)機(jī)，其適于在第一方向旋轉(zhuǎn)所述螺紋件，使得所述軌道組件移向打開位置，并且適于在第二方向旋轉(zhuǎn)所述螺紋件，使得所述軌道組件移向閉合位置。
31.如權(quán)利要求26所述的井下牽引器，其中，所述螺紋件和桿中的一個(gè)適于在大體平行于所述牽引器外殼的中心軸的方向上移動(dòng)第一連桿的第一端。
32.如權(quán)利要求26所述的井下牽引器，其中，還包括滑動(dòng)組件，其連接到所述軌道組件和所述下臂，并且適于允許在所述軌道組件和所述下臂之間相對(duì)移動(dòng)。
33.如權(quán)利要求26所述的井下牽引器，其中，所述軌道組件還包括直接或間接地耦接到所述電動(dòng)機(jī)的從動(dòng)輪。
34.如權(quán)利要求26所述的井下牽引器，其中，所述電動(dòng)機(jī)直接或者間接地耦接到與所述軌道接合的一第二可旋轉(zhuǎn)螺紋件，由此，所述螺紋件旋轉(zhuǎn)使得所述軌道旋轉(zhuǎn)。
35.如權(quán)利要求26所述的井下牽引器，其中，所述電動(dòng)機(jī)設(shè)置在所述上臂或所述下臂中的一個(gè)上。
36.一種在鉆井中傳送物體的方法，其包括如下步驟提供一種井下牽引器，其包括具有可旋轉(zhuǎn)軌道的軌道組件、適于旋轉(zhuǎn)所述軌道的電動(dòng)機(jī)、具有樞轉(zhuǎn)連接到一牽引器外殼的第一端和樞轉(zhuǎn)連接到所述軌道組件的第二端的下臂、具有樞轉(zhuǎn)連接到所述牽引器外殼的第一端和樞轉(zhuǎn)連接到所述軌道組件的第二端的上臂以及安裝成在打開和閉合位置之間移動(dòng)所述軌道組件的致動(dòng)臂；將物體連接到所述牽引器；使得所述軌道與所述鉆井的一內(nèi)表面接合；啟動(dòng)所述電動(dòng)機(jī)；并且沿著所述表面移動(dòng)所述牽引器。
37.如權(quán)利要求36所述的方法，其中，還包括提供第二井下牽引器。
38.如權(quán)利要求36所述的方法，其中，還包括提供第二井下牽引器，所述第二井下牽引器與所述井下牽引器間隔開大于鉆井的沖蝕井段的長(zhǎng)度的距離。
39.如權(quán)利要求37所述的方法，其中，所述第二井下牽引器包括軌道組件，所述第二牽引器取向?yàn)槭沟盟龅诙恳鞯能壍澜M件從所述第一牽引器的軌道組件偏移。
40.如權(quán)利要求39所述的方法，其中，所述第二牽引器的軌道組件從所述第一牽引器的軌道組件偏移90度。
41.如權(quán)利要求37所述的方法，其中，所述第二牽引器讀取所述第一牽引器的滑程。
42.一種井下牽引器，其包括軌道組件，其包括多個(gè)空轉(zhuǎn)輪和圍繞所述空轉(zhuǎn)輪可旋轉(zhuǎn)設(shè)置的連續(xù)軌道；第一電動(dòng)機(jī)，其適于圍繞所述空轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)所述軌道；下臂，其具有樞轉(zhuǎn)連接到一牽引器外殼的第一端和樞轉(zhuǎn)連接到所述軌道組件的第二端；上臂，其具有樞轉(zhuǎn)連接到所述牽引器外殼的第一端和樞轉(zhuǎn)連接到所述軌道組件的第二端；可旋轉(zhuǎn)螺紋件和桿中的一個(gè)；以及連桿組件，其包括具有樞轉(zhuǎn)連接到所述螺紋件和桿中的一個(gè)的第一端和樞轉(zhuǎn)連接到所述軌道組件的第二端的第一連桿，以及具有樞轉(zhuǎn)連接到所述軌道組件的第一端和樞轉(zhuǎn)安裝到所述牽引器外殼上的第二端的第二連桿，其中，所述電動(dòng)機(jī)設(shè)置在所述上臂和下臂中的一個(gè)上。
43.如權(quán)利要求42所述的井下牽引器，其中，還包括第二電動(dòng)機(jī)，其適于在第一方向旋轉(zhuǎn)所述螺紋件和桿中的一個(gè)，使得所述軌道組件移向打開位置，并且適于在第二方向旋轉(zhuǎn)所述螺紋件和桿中的一個(gè)，使得所述軌道組件移向閉合位置。
44.如權(quán)利要求42所述的井下牽引器，其中，所述第二電動(dòng)機(jī)設(shè)置在所述上臂和下臂中的一個(gè)上。
45.如權(quán)利要求44所述的井下牽引器，其中，所述第一和第二電動(dòng)機(jī)設(shè)置在所述上臂和下臂中不同的臂上。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種井下牽引器(10)，其可在開敞井和下套管井中使用，也可在具有各種土壤/地層堅(jiān)實(shí)度(如軟性、硬性或者剛性)，并且具有變化的直徑以及不均勻和不規(guī)則的井筒輪廓的裸井中使用。該牽引器可包括具有多個(gè)空轉(zhuǎn)輪(34)和圍繞空轉(zhuǎn)輪可旋轉(zhuǎn)設(shè)置的連續(xù)軌道(30)的軌道組件(28)。電動(dòng)機(jī)(22)可圍繞空轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)軌道。上臂(36)和下臂(38)可樞轉(zhuǎn)連接到軌道組件的相對(duì)端并且樞轉(zhuǎn)連接到牽引器外殼(26)。致動(dòng)臂或連桿組件(44)可對(duì)軌道組件施加向外的力，使軌道組件向外移動(dòng)到打開位置，并可以施加回縮力，使軌道組件回縮到閉合位置?？梢詫⒁豢尚D(zhuǎn)螺紋件(42)連接到第二電動(dòng)機(jī)，或者將一桿連接到液壓系統(tǒng)，以便致動(dòng)致動(dòng)臂或連桿組件。
文檔編號(hào)E21B17/10GK1823208SQ200480020026
公開日2006年8月23日 申請(qǐng)日期2004年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月16日
發(fā)明者朱利奧·C·格雷羅, 福爾克·W·多林, 卡爾·J·羅伊, 保羅·J·貝吉恩 申請(qǐng)人:施藍(lán)姆伯格技術(shù)公司