[发明专利]用于牵引钢丝和/或光纤缆的井眼和/或管道牵引工具和推进模块

说明书

本发明涉及一种用于牵引钢丝和/或光纤缆的井眼和/或管道牵引工具，其包括具有主要区段(1)和铰接的推进臂(2)的推进模块(64)。带有齿轮系统的推进轮(6)支撑在推进臂中。推进轮(6)的齿轮系统包括偏心内齿齿轮系统，其具有固定的内齿轮和运动的外齿轮。运动的外齿轮构成牵引工具的推进轮(6)。电动马达(8)经由齿轮系统驱动推进轮(6)。还描述了用于这种牵引工具的推进模块。

技术领域

本发明涉及一种牵引工具和牵引工具的推进模块，其用于将自身和其它设备拉入到井眼或管道中。

背景技术

井眼和管道通常包括长的垂直和水平延伸段。在许多井中，需要安装光缆以获得流量、压力和温度等的实时测量。光纤本身非常细且很脆弱。因此，几种类型的包层用于保护光纤缆，诸如金属、凯夫拉(Kevlar)或碳棒。所有这些缆线的共同之处在于它们非常轻量且有一定柔性，当它们安装在水平井中时会带来一些挑战。

由于光纤缆仅是信号缆线，因此大多数牵引工具需要电池来操作。因此，牵引工具必须尽可能高效和轻量，以限制必要的功率消耗。目前，不存在专门为这些应用而设计的牵引工具。

除了光纤缆安装之外，还需要用于执行轻钢丝井干预的牵引工具。与光纤缆类似，当钢丝进入到水平井中时遇到相同的挑战。由于钢丝的有限的刚性，不可能将其推入水平井中特别远。为了能够通过水平井中的钢丝执行轻型井干预，需要电池操作的牵引工具。

需要进行轻型井干预的井具有小的内直径并且具有小至40mm的短节剖面。因此，有必要将牵引工具构造得足够小以能够穿过最小的短节剖面。为了实现这一点，在此以新的方式使用已知的齿轮方案。井的直径可以大于牵引工具和由牵引工具牵引的缆线的组合直径。

市场上有牵引工具或井牵引机(well tractor)的数个变型。已知的方案包括电动马达驱动液压泵，其又驱动推进轮的液压马达。这种系统技术复杂、效率不高。其它可用的变型使用电动马达，其通过角齿轮直接转换旋转并通过链/带驱动或直齿齿轮到轮上。这种系统存在挑战，在于齿轮比不够高以允许使用以相对高的RPM操作高效无刷永磁马达。已知在推进轮本身中包括行星齿轮，其中，运动的外齿轮构成牵引工具的推进轮，以便降低马达和推进轮之间的旋转速度。然而，行星齿轮的制造大小上有限制，由于这种齿轮包括位于彼此内侧的多个部件，每个部件都需要抵抗施加的扭矩。而且，可实现的齿轮比相对低。

发明内容

通过本发明，获得了具有比那些现有系统更高齿轮比的稳健且高效的齿轮系统。一般地，较小直径的马达以较高的RPM操作，并且因此希望在马达和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更高的齿轮比，并且因此提供了马达和推进轮之间更高的齿轮比。

与相同大小的行星齿轮方案相比，本发明提供了在相同尺寸内高5-10倍的齿轮比。

本发明的另一个目的是能够构造一种牵引工具，其直径小于市场上现有的牵引工具的直径。

本发明提供一种小尺寸、轻量、高性能的推进单元，其优选地是电池操作的。

本发明公开了一种用于牵引钢丝和/或光纤缆的井眼和/或管道牵引工具，其包括具有主要区段的推进模块。推进臂铰接到主要区段，所述推进臂具有带有齿轮系统的推进轮。推进轮的齿轮系统包括偏心内齿齿轮系统，其包括固定的内齿轮和运动的外齿轮。运动的外齿轮包括内齿，并构成牵引工具的推进轮。用于经由齿轮系统驱动推进轮的电动马达位于铰接的推进臂中。

这里使用的术语“钢丝(slick line)”也可以包括电缆线。

在本发明中，可以使用高效率、高RPM、低扭矩、可浸入的无刷马达，其呈现出良好的防潮性和耐磨性，并且不会随着时间的推移而损失功率和效率。这通过在推进轮中使用齿轮系统来实现，该齿轮系统包括偏心内齿齿轮系统，以内摆线齿轮或摆线齿轮的形式，呈现出额定变压器比率和输出扭矩，其明显大于相同大小的行星齿轮所能达到的。