CN116122795A - 一种15000米极深井测井绞车系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种15000米极深井测井绞车系统，包括设置在地面上且位于油井上方的支撑装置、设置在支撑装置顶部的天滑轮、井口装置、地滑轮、主绞车和用来承受测井电缆和井下仪器的载荷的动力绞车；主绞车包括第一机架、滚筒、第一传动装置和第一刹车机构；动力绞车包括第二机架、驱动轮、第二传动装置和第二刹车机构；驱动轮上设置有用于缠绕测井电缆的绳槽。通过本发明的15000米极深井测井绞车系统，能够减小测井电缆在缠绕至绞车滚筒上时的测井电缆张力，进而减小对绞车滚筒产生的力，使绞车滚筒容量在满足要求的前提下整体体积不变甚至减小，从而能够使得滚筒的容量和强度满足缠绕15000米的测井电缆强度的需求，进而满足15000米的测井作业需求。

Description

一种15000米极深井测井绞车系统

技术领域

本发明涉及油井测试设备技术领域，具体涉及一种15000米极深井测井绞车系统。

背景技术

随着井深的不断增加，测井作业使用的承荷探测测井电缆需要随之加长，那么测井电缆自重和弹性变形会越来越大，所以不得不将测井电缆直径加粗，目前万米测井车最常用的承荷探测测井电缆直径为12.4mm或12.7mm，如果井深超过万米，可能需要使用直径更粗（Φ13.9mm）的测井电缆，目前常规结构的万米测井绞车滚筒容量一般为：Φ12.7mm测井电缆缠绕10500m，如果滚筒容量加大，测井电缆对滚筒两侧挡板的力会加大，强度上受不了，所以现有技术的第一个问题是容量无法满足超过10000米井深测井作业的需要。

与上述缺点对应的，就是现有技术的绞车滚筒强度问题，因为测井作业越深，井下的测井电缆自重会增加，连上井下仪器后，滚筒上测井电缆的张力就会非常大，约7吨左右；另外，由于测井滚筒上测井电缆的长度太长，所以缠绕圈数和缠绕层数都比较大（一般为80圈，45层左右），所以测井电缆张力累积之后对测井滚筒的筒身和挡板都会产生非常大的力（1400多吨），现有技术的第二个问题就是滚筒强度无法满足井深超过万米的测井作业的需要（目前国内外技术先进的几个厂家用现有技术做超万米测井都出现过滚筒开裂的问题）。

随着钻井技术的进步，最大井深已开始超过10000米，向12000米迈进了，常规结构的测井绞车已无法满足超万米极深井测井作业的需要。

发明内容

有鉴于此，本发明针对现有技术的不足，提供一种15000米极深井测井绞车系统，能够减小测井电缆在缠绕至绞车滚筒上时的测井电缆张力，进而减小对绞车滚筒产生的力，使绞车滚筒容量在满足要求的前提下整体体积不变甚至减小，从而能够使得滚筒的容量和强度满足缠绕15000米的测井电缆强度的需求，进而满足15000米的测井作业需求。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种15000米极深井测井绞车系统，包括设置在地面上且位于油井上方的支撑装置、设置在支撑装置顶部的天滑轮、设置在油井井口处的井口装置、设置在井口装置上端侧部的地滑轮、用来缠绕测井电缆的主绞车和用来承受测井电缆和井下仪器的载荷的动力绞车；

主绞车包括第一机架、设置在第一机架上的滚筒、与滚筒传动连接的第一传动装置和用于对滚筒进行制动的第一刹车机构；

动力绞车包括第二机架、设置在第二机架上的驱动轮、设置在驱动轮上的第二传动装置和驱动轮上的一套第二刹车机构；驱动轮上设置有用于缠绕测井电缆的绳槽；

测井电缆缠绕在滚筒上，测井电缆的自由端依次绕过驱动轮、地滑轮和天滑轮，并穿过井口装置延伸至油井的内部，且端部与井下仪器相连接。主绞车用来容纳测井电缆，动力绞车用来产生动力，通过卷放缠绕在主绞车上的测井电缆能够实现井下仪器的上提或下放。

驱动轮、第二传动装置、第二刹车机构的数量均为一个。

驱动轮、第二传动装置、第二刹车机构的数量均为两个；两个驱动轮同时转动。

支撑装置为井架或吊车。

第一刹车机构为气动带式刹车机构，第二刹车机构为气动带式刹车机构。

第一传动装置包括设置在第一机架上的第一马达，第一马达的输出轴上还设置有主动皮带轮，滚筒的外侧壁上还设置有与主动皮带轮相适配的从动皮带轮，主动皮带轮与从动皮带轮之间还设置有传动皮带，第一马达为驱动马达或电动马达。由于滚筒只起容纳缠绕测井电缆的作用，无需受到第一马达的高功率驱动，即即主绞车所需的动力减小，需要的第一传动机构的能力随之减小，第一马达的功率也能相应减小。

第二传动装置包括设置在驱动轮侧端外部的还设置有第二马达，驱动轮的侧端内部还设置有与第二马达相连接的第二减速器，驱动轮通过轴承与第二机架相连接，第二马达为液压马达。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：其一，现有技术中，常规的测井绞车滚筒是主要的承载部件，传送系统将动力传递至主绞车滚筒，滚筒会产生很大的扭矩，然后将井下测井电缆和井下仪器提上来，那么这种状态下的测井电缆上的张力很大，缠绕在滚筒上，经过缠绕圈数和缠绕层数的积累，对绞车滚筒会产生很大力，导致滚筒断裂或者挡板变形；本发明申请的技术方案，是通过主绞车来缠绕、容纳测井电缆，通过动力绞车来承受井下测井电缆和井下仪器的载荷，并可以通过旋转，带动缠绕在动力绞车滚筒上的测井电缆卷或放，实现井下仪器在油气井中的上提或下放，从而将井下仪器送至设计位置；主绞车的滚筒只起容纳测井电缆的作用，滚筒不会产生很大的扭矩，所以能够使得主绞车的滚筒的筒体和挡板不易发生损坏，能够延长滚筒的使用寿命。

其二，现有技术中，由于滚筒容易发生损坏，人们通常都会在惯性思维的作用下采用多种方式来增强滚筒的强度，以此来增强其牢固性，延长其使用寿命，会导致人们需要投入很高的研发成本、时间成本；本发明的技术方案中，滚筒不需要很高的强度，主绞车的结构强度不需要很高，无需花费高的价钱购买高强度的滚筒；无需要投入大量的时间成本和金钱成本进行研发。

其三，在相同的测井电缆容量下，本发明申请的技术方案中，由于滚筒只起容纳测井电缆的作用，所以主绞车的体积可以更小，重量可以更轻，相应的机架结构更加简洁；主绞车不需要承受井下测井电缆和仪器的载荷，所以传动装置和刹车机构的效能也减小了。

其四，本发明申请的技术方案中，可根据作业需要选单驱动轮和双驱动轮，最终目的都是减小主绞车滚筒上测井电缆的张力，从而减小测井电缆张力累计后对主绞车滚筒的力。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的主绞车的结构示意图；

图3为本发明的动力绞车的结构示意图；

图4为本发明的驱动轮、轴承、第二马达、第二减速器、绳槽的结构示意图。

图中：101、支撑装置；102、天滑轮；103、井口装置；104、地滑轮；105、主绞车；106、测井电缆；107、动力绞车；108、井下仪器；201、第一机架；202、滚筒；203、第一刹车机构；204、第一马达；301、第二机架；302、驱动轮；303、第二刹车机构；304、轴承；305、第二马达；306、第二减速器；307、绳槽。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1、2、3、4所示，一种15000米极深井测井绞车系统，包括设置在地面上且位于油井上方的支撑装置101、设置在支撑装置101顶部的天滑轮102、设置在油井井口处的井口装置103、设置在井口装置103上端侧部的地滑轮104、用来缠绕测井电缆106的主绞车105和用来承受测井电缆106和井下仪器108的载荷的动力绞车107；

主绞车105包括第一机架201、设置在第一机架201上的滚筒202、与滚筒202传动连接的第一传动装置和用于对滚筒202进行制动的第一刹车机构203；滚筒202的容量满足15000m、Φ13.9mm的测井电缆106的缠绕需求，由于滚筒202只起到容纳缠绕测井电缆106的作用，所以可以使得滚筒202筒身的壁厚减小，挡板厚度减小，挡板上的筋板数量和厚度都减小。

动力绞车107包括第二机架301、设置在第二机架301上的驱动轮302、设置在驱动轮302上的第二传动装置和驱动轮302上的一套第二刹车机构303；驱动轮302上设置有用于缠绕测井电缆106的绳槽307；

测井电缆106缠绕在滚筒202上，测井电缆106的自由端依次绕过驱动轮302、地滑轮104和天滑轮102，并穿过井口装置103延伸至油井的内部，且端部与井下仪器108相连接。主绞车105用来容纳测井电缆106，动力绞车107用来产生动力，通过卷放缠绕在主绞车105上的测井电缆106能够实现井下仪器108的上提或下放。驱动轮302、第二传动装置、第二刹车机构303的数量均为两个；两个驱动轮302同时转动。支撑装置101为井架或吊车。

第一刹车机构203为气动带式刹车机构，第二刹车机构303为气动带式刹车机构。第一传动装置包括设置在第一机架201上的第一马达204，第一马达204的输出轴上还设置有主动皮带轮，滚筒202的外侧壁上还设置有与主动皮带轮相适配的从动皮带轮，主动皮带轮与从动皮带轮之间还设置有传动皮带，第一马达204为驱动马达或电动马达。由于滚筒202只起容纳缠绕测井电缆106的作用，无需受到第一马达204的高功率驱动，即即主绞车105所需的动力减小，需要的第一传动机构的能力随之减小，第一马达204的功率也能相应减小。

驱动轮302通过轴承304与第二机架301相连接，驱动轮302的侧端还设置有第二马达305，驱动轮302的侧端内部还设置有与第二马达305相连接的第二减速器306，第二马达305为液压马达。

测井电缆106的一端与主绞车105的滚筒202相连接且缠绕在滚筒202上，测井电缆106的另一端依次穿过驱动轮302、地滑轮104和天滑轮102，并穿过井口装置103延伸至油井的内部，且端部与井下仪器108相连接；需要将井下仪器108送至油井中的设计位置时，只需使得两个第二马达305进行工作，使得两个驱动轮302进行转动，牵拉着测井电缆106从滚筒202上放开并进行移动、带动滚筒202进行转动，同时可以启动第一马达204，对滚筒202进行辅助驱动，使得滚筒202更顺畅地进行转动，从而使得放开滚筒202上的测井电缆106的放缆过程更加流畅、顺利，测井电缆106被放开长度后，会在井下仪器108的牵拉带动作用下向着油井内部的深度进行移动，从而使得井下仪器108在油井中向下移动，致使井下仪器108被送至设计的位置。

由于本申请的技术内容，采用了通过主绞车105缠绕、容纳测井电缆106，通过动力绞车107承受井下测井电缆106和仪器的载荷，并可以通过旋转，带动缠绕在动力绞车107滚筒202上的测井电缆106卷或放，实现井下仪器108在油气井中的上提或下放，从而将井下仪器108送至设计位置的分担式的技术方案，实现了对缠绕测井电缆106和动力驱动收放测井电缆106的分别承担，降低了现有技术中将缠绕测井电缆106和动力驱动收放测井电缆106集成为一体结构的技术方案所施加给滚筒202的作用力，即，在本申请的技术方案中，能够使得滚筒202无需承担较强的驱动力，所以能够降低滚筒202受到的测井电缆106的张力，降低测井电缆106对滚筒202两侧挡板的力，从而使得滚筒202不易损坏，降低滚筒202的强度需求，延长滚筒202的使用寿命。

需要暂停测井电缆106的收放时，只需使得第一马达204、第二马达305暂停工作，并利用第一刹车机构203对滚筒202进行刹车处理、通过第二刹车机构303对驱动轮302进行刹车处理即可。

需要收卷测井电缆106、将井下仪器108向上取出油井时，可以使得第一马达204反向旋转、使得第二马达305反转，如此便可使得测井电缆106在天滑轮102、地滑轮104、驱动轮302的配合下被收卷到滚筒202上。

根据本发明的另一个实施例，驱动轮302、第二传动装置、第二刹车机构303的数量均为一个。用户可根据作业需要，选双驱动轮302；也可以选择单驱动轮302，通过动力绞车107承担和提供牵拉测井电缆106、通过测井电缆106带动带动滚筒202进行转动的主要作用力，从而降低滚筒202上的测井电缆106张力、从而减小测井电缆106张力累计后对主绞车105滚筒202的力。

以上是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种15000米极深井测井绞车系统，其特征在于：包括设置在地面上且位于油井上方的支撑装置(101)、设置在支撑装置(101)顶部的天滑轮(102)、设置在油井井口处的井口装置(103)、设置在井口装置(103)上端侧部的地滑轮(104)、用来缠绕测井电缆(106)的主绞车(105)和用来承受测井电缆(106)和井下仪器(108)的载荷的动力绞车(107)；

所述主绞车(105)包括第一机架(201)、设置在第一机架(201)上的滚筒(202)、与滚筒(202)传动连接的第一传动装置和用于对滚筒(202)进行制动的第一刹车机构(203)；

所述动力绞车(107)包括第二机架(301)、设置在第二机架(301)上的驱动轮(302)、设置在驱动轮(302)上的第二传动装置和驱动轮(302)上的一套第二刹车机构(303)；驱动轮(302)上设置有用于缠绕测井电缆(106)的绳槽(307)；

测井电缆(106)缠绕在滚筒(202)上，测井电缆(106)的自由端依次绕过驱动轮(302)、地滑轮(104)和天滑轮(102)，并穿过井口装置(103)延伸至油井的内部，且端部与井下仪器(108)相连接。

2.如权利要求1所述的15000米极深井测井绞车系统，其特征在于：所述驱动轮(302)、第二传动装置、第二刹车机构(303)的数量均为一个。

3.如权利要求1所述的15000米极深井测井绞车系统，其特征在于：所述驱动轮(302)、第二传动装置、第二刹车机构(303)的数量均为两个；两个驱动轮(302)同时转动。

4.如权利要求2或3所述的15000米极深井测井绞车系统，其特征在于：所述支撑装置(101)为井架或吊车。

5.如权利要求1所述的15000米极深井测井绞车系统，其特征在于：所述第一刹车机构(203)为气动带式刹车机构，所述第二刹车机构(303)为气动带式刹车机构。

6.如权利要求1所述的15000米极深井测井绞车系统，其特征在于：所述第一传动装置包括设置在第一机架(201)上的第一马达(204)，所述第一马达(204)的输出轴上还设置有主动皮带轮，滚筒(202)的外侧壁上还设置有与主动皮带轮相适配的从动皮带轮，主动皮带轮与从动皮带轮之间还设置有传动皮带，所述第一马达(204)为驱动马达或电动马达。

7.如权利要求6所述的15000米极深井测井绞车系统，其特征在于：所述第二传动装置包括设置在驱动轮(302)侧端外部的还设置有第二马达(305)，驱动轮(302)的侧端内部还设置有与第二马达(305)相连接的第二减速器(306)，所述驱动轮(302)通过轴承(304)与第二机架(301)相连接，所述第二马达(305)为液压马达。

8.如权利要求7所述的15000米极深井测井绞车系统，其特征在于：第一减速器和第二减速器(306)均为内藏式行星减速器。

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