具有带静态凸轮环的液压马达的井下驱动单元的制作方法

具有带静态凸轮环的液压马达的井下驱动单元的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于插入井中的井下驱动单元（11），该井下驱动单元包括：驱动单元壳体（51）；液压马达，其包括液压马达壳体（93），该液压马达包括凸轮环（24）；轮组件（90），其包括静止部分（91）和旋转部分，静止部分（92）与驱动单元壳体连接并与旋转部分可旋转地连接，静止部分和旋转部分构成液压马达壳体，所述液压马达包括与旋转部分连接的可旋转区段（84），所述凸轮环与轮组件的静止部分连接或形成其一部分，旋转部分包括轮环（99），其中在凸轮环与轮环之间布置有轴承（36）。本发明还涉及一种包括该驱动单元的井下系统和这种驱动单元的用途。
【专利说明】具有带静态凸轮环的液压马达的井下驱动单元
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于插入井中的井下驱动单元，该井下驱动单元包括:驱动单元壳体；液压马达，其包括液压马达壳体，该液压马达包括凸轮环；轮组件，其包括静止部分和旋转部分，静止部分与驱动单元壳体连接并与旋转部分可旋转地连接。本发明还涉及一种包括驱动单元的井下系统和这种驱动单元的用途。
【背景技术】
[0002]当在井下井中操作时，用于操作的工具可能无法自行下潜。一些工具在盘管的前部定位并通过在井中进一步向下推动管而被向前驱动。其它工具借助线缆降下到井中，并且重力因此将确保该工具下潜。因此，并非所有工具都能够在井中移动并因此需要通过另外的工具在井中向前移动。特别地，在井的水平部分中就是这种情况，因为重力不可能有助于移动。
[0003]已出于该目的开发了若干工具，尤其是在履带上运行的工具。然而，该工具具有它无法始终将其基脚保持在井的更加不平坦的部分上的缺点，并在一些情况下这种工具不可能通过两个井管相遇但未抵接因此留下间隙的位置。另一种工具具有借助滚子链条驱动并且全部由一个马达驱动的轮。然而，如果马达不能驱动所有轮，则工具不能再自行驱动。井具有障碍物并且一个轮无法被驱动跨越该障碍物就可能是这种情况。

【发明内容】

[0004]本发明的一个目的是完全或部分地克服现有技术的以上劣势和缺点。更具体地，一个目的是提供一种用于使操作工具在井的全部部分中而且还在具有诸如21/8英寸的小内径的井中向前移动的改进的井下工具。
[0005]将从以下描述变得显而易见的上述目的以及众多其它的目的、优势和特征由一种用于插入井中的井下驱动单元通过根据本发明的方案来实现，所述井下驱动单元包括:
[0006]-驱动单元壳体，
[0007]-液压马达，其包括液压马达壳体，该液压马达包括凸轮环，以及
[0008]-轮组件，包括静止部分和旋转部分，静止部分与驱动单元壳体连接并与旋转部分可旋转地连接，静止部分和旋转部分构成液压马达壳体，液压马达包括与旋转部分连接的可旋转区段，凸轮环与轮组件的静止部分连接或形成其一部分，旋转部分包括轮环，
[0009]其中，在凸轮环与轮环之间布置有轴承。
[0010]通过将轴承布置在凸轮环与轮环之间并因此布置在凸轮环与轮环之间的轮组件的旋转部分和静止部分之间的过渡部中，提供了更加无摩擦的过渡。此外，提供了更加流体紧密的液压马达壳体。
[0011 ] 在一个实施例中，液压马达可为径向活塞马达。
[0012]而且，布置在凸轮环与轮环之间的轴承可为滚珠轴承。
[0013]在另一实施例中，轮组件可被悬挂在驱动单元壳体中。[0014]根据本发明的井下驱动单元还可包括可相对于驱动单元壳体在缩回位置与突出位置之间移动的臂组件，其中该臂组件与轮组件的静止部分连接或者形成其一部分。
[0015]另外，根据本发明的井下驱动单元还可包括布置在驱动单元壳体中以使臂组件在缩回位置与突出位置之间移动的臂启动组件。
[0016]在一个实施例中，轴承可为滚珠轴承或滚针轴承。
[0017]而且，轴承可为四点接触式滚珠轴承、双排滚珠轴承、双排角接触式滚珠轴承或单排角接触式滚珠轴承。
[0018]轮环可具有面对井的内壁的曲面并且该曲面的最外部圆周可限定穿透轴承的平面。
[0019]在一个实施例中，该平面可穿透轴承。
[0020]在另一实施例中，该平面可在轴承的中心穿透轴承。
[0021]在又一实施例中，该平面可偏心地穿透轴承。
[0022]此外，在凸轮环与轮环之间可布置有若干轴承。
[0023]所述若干轴承可相对于所述平面对称地布置。
[0024]此外，轮组件还可包括行星齿轮系统。
[0025]所述行星齿轮系统可被容纳在液压马达壳体中。
[0026]此外，液压马达的可旋转区段可与行星齿轮系统的恒星齿轮连接。
[0027]所述行星齿轮系统可被容纳在液压马达壳体中。
[0028]行星齿轮系统的恒星齿轮可驱动经托架部件连接以驱动行星齿轮系统的齿圈的多个行星齿轮。
[0029]此外，轮环可包括使行星齿轮能够接合并驱动轮环的齿圈。
[0030]在一个实施例中，旋转部分可包括在一端由封闭部件封闭的轮环。
[0031]在另一实施例中，行星齿轮系统可包括由轮环或封闭部件构成的齿圈。
[0032]此外，可旋转区段可包括行星齿轮系统的第一恒星齿轮，该第一恒星齿轮驱动经与轮环连接或被包括在轮环中的托架部件连接的多个行星齿轮，静止部分可包括行星齿轮系统的齿圈，并且齿圈可接合行星齿轮。
[0033]而且，行星齿轮系统可包括由轮环或封闭部件构成的齿圈。
[0034]此外，行星齿轮系统可包括接合恒星齿轮和齿圈的行星齿轮，行星齿轮借助托架部件互连。
[0035]此外，液压马达的可旋转区段可与多个行星齿轮连接并且行星齿轮可由可旋转区段驱动。
[0036]在一个实施例中，静止部分可包括行星齿轮系统的恒星齿轮。
[0037]在另一实施例中，旋转部分可包括轮环并且可由行星齿轮驱动。
[0038]此外，液压马达的可旋转区段可包括行星齿轮系统的第一恒星齿轮并且第一恒星齿轮可驱动经托架部件连接的多个第一行星齿轮。
[0039]而且，行星齿轮系统的所述托架部件可驱动多个第二行星齿轮并且托架部件可包括接合并驱动第二行星齿轮的恒星齿轮。
[0040]第二行星齿轮可借助第二托架部件连接，第二托架部件是旋转部分的用于使轮组件的一部分旋转的一部分。[0041]所述第二托架部件可与轮组件的旋转部分连接或者可以是旋转部分的一部分。
[0042]此外，静止部分可包括行星齿轮系统的接合第一行星齿轮和第二行星齿轮的齿圈。
[0043]此外，臂组件可包括轮臂并且该轮臂可包括用于经静止部分往来于液压马达提供流体的流体通道。
[0044]根据本发明的井下驱动单元还可包括用于给液压马达提供流体的泵。
[0045]另外，所述可旋转区段可以是液压缸体(cylinder block)。
[0046]所述液压马达可包括可在液压缸体中的缸内移动的活塞。
[0047]而且，液压缸体可包括缸，其中活塞在每个缸中移动，该活塞包括活塞本体和滚珠轴承，该滚珠轴承被悬挂在活塞本体中使得滚珠轴承抵接凸轮环。
[0048]另外，液压缸体可包括流体通道，该流体通道布置成与轮臂中的流体通道对齐以使得流体从轮臂被引导到液压缸体中的缸。
[0049]本发明还涉及一种井下系统，该井下系统包括根据本发明的驱动单元和与驱动单元连接以在井或井眼中向前移动的操作工具。
[0050]该操作工具可以是冲击工具、钥匙工具(key tool)、铣削工具、钻削工具、测井工具等。
[0051 ] 此外，本发明涉及根据本发明的驱动单元在井或井眼中的应用，用于在井或井眼中自行向前移动和/或使操作工具向前移动。
【专利附图】

【附图说明】
[0052]下文将参考所附示意图更详细地描述本发明及其诸多优势，附图为了说明的目的而示出了一些非限制性的实施例，并且其中
[0053]图1示出井中的井下工具，诸如驱动单元，
[0054]图2在另一视图中示出图1所示的轮，
[0055]图3示出井中的另一井下工具，诸如驱动单元，
[0056]图4在另一视图中示出图3所示的轮，
[0057]图5A示出图3所示的轮的截面图，
[0058]图5B示出图5A的轮的另一截面图，
[0059]图6示出臂启动组件，
[0060]图7A示出图1所示的轮的另一实施例的截面图，
[0061]图7B示出图7A的轮的另一截面图，
[0062]图8A示出轮的另一实施例的截面图，
[0063]图8B示出图8A的轮的另一截面图，
[0064]图9示出轮的另一实施例的截面图，
[0065]图10示出井下系统，
[0066]图11示出轮的另一实施例的一部分的截面图，
[0067]图12示出轮的另一实施例的截面图，
[0068]图13示出包括双齿轮的轮的另一实施例的截面图，
[0069]图14示出轮的又一实施例的截面图，以及[0070]图15示出轮内的液压马达的另一部分截面图。
[0071]所有附图均为高度示意性的且不一定按比例绘制，并且它们仅示出阐明本发明所需的那些部分，其它部分被省略或仅进行提示。
【具体实施方式】
[0072]图1示出在地层2的井或井眼5中布置在具有内部4的套管6中的井下工具10，诸如驱动单元11。该井下工具通过经由顶部连接器13与工具连接的线缆9被提供动力。该井下工具在向驱动液压泵18的电动马达17供电之前还包括具有模式转换电子装置15和控制电子装置16的电子区段。在图1中，该井下工具是具有轮组件90被悬挂地连接在其中的驱动单元壳体51的驱动单元11。驱动单元11被分为若干区段54并与补偿装置20连接，所述补偿装置用于补偿驱动单元内的压力，使得高压不会引起驱动单元壳体向外鼓出或向内塌陷。
[0073]如图1所示,轮组件90的一部分从驱动单元壳体51突出并且另一部分如图2所示保持在驱动单元壳体中的槽117中。轮组件90包括静止部分91和旋转部分92。静止部分91与驱动单元壳体51连接并与旋转部分92可旋转地连接。
[0074]在图3中,井下工具也是具有驱动单元壳体51的驱动单元11,在所述驱动单元壳体中，臂组件60借助来自液压泵的流体沿着驱动单元11的纵向轴线相对于驱动单元壳体51在缩回位置与突出位置之间移动。在图3中，臂组件60被示出处于其突出位置。如图4所示，臂组件60的一部分从驱动单元壳体51突出并且另一部分与轮组件90连接。轮组件90包括静止部分91和旋转部分92。静止部分91与臂组件60连接或形成该臂组件的一部分并与旋转部分92可旋转地连接。
[0075]驱动单元11可插入井中并自行向前推进，并且因此能够使操作工具在井中向前移动。为了能够自行推进和推进操作工具12，驱动单元包括若干轮组件90，所述轮组件或者被直接悬挂在驱动单元壳体51中，或者当臂处于其突出位置时布置在臂组件60的第一端88中，该第一端88最远离最接近驱动单元壳体51的一端89，如图3和4所示。
[0076]旋转部分92与轮环99固定地连接或形成其一部分，所述轮环是轮组件90的与套管6或井眼5的内表面接触的最外部的部分。在其外侧，轮环99具有凹陷部110以获得套管壁或井眼壁中的更好夹持，如图2和4所示。轮环99还可具有任意其它摩擦增强装置，诸如尖物或凹槽，并且轮环可包括由橡胶、弹性体等制成的摩擦增强装置。
[0077]在图5A和5B中，轮组件90与如图3和4所示的臂组件60的轮臂81连接。轮组件90围绕轮旋转轴线33旋转。为了在井中自行向前推进，每个轮组件90包括液压马达
23。液压马达23具有液压马达壳体93和与旋转部分92连接以使轮组件90的一部分旋转并因此在井中向前驱动轮环99和驱动单元11的可旋转区段84。
[0078]液压马达23包括形成如图5A和5B所示的轮组件90的静止部分91的一部分的凸轮环24。静止部分和旋转部分构成液压马达壳体93，在该液压马达壳体中，液压马达23的可旋转区段84相对于凸轮环24旋转，从而驱动轮组件90的旋转部分92。因此，凸轮环24是静止的，并且在凸轮环24与轮环99之间在凸轮环24的外侧布置有滚珠轴承36A以便提供可旋转的轮环与静止的凸轮环之间简单的和基本无摩擦的过渡。通过将轮组件90的旋转部分92和静止部分91之间的过渡布置在凸轮环24与轮环99之间，提供了更加无摩擦的过渡，其原因在于滚珠轴承36A可布置在它们之间。此外，提供了更加流体紧密的液压马达壳体。在图5A-7中，轮环99与凸轮环24之间的轴承36A为滚珠轴承，但在另一实施例中，该轴承可为提供凸轮环24与轮环99之间基本无摩擦的过渡的另一轴承。
[0079]轮环99与凸轮环24之间的轴承可为任何种类的轴承，诸如滚珠轴承、滚针轴承、四点接触式滚珠轴承、双排滚珠轴承、双排角接触式滚珠轴承或单排角接触式滚珠轴承。双排滚珠轴承如双排角接触式滚珠轴承在图11中示出。四点接触式滚珠轴承在图5A中示出。滚针轴承在图7A中示出。单排角接触式滚珠轴承在图8A中示出。这些轴承被示出为具有封装滚珠本身的单独的部分，但在另一实施例中，封装轴承中的滚珠的部分可结合在凸轮环和轮环中。
[0080]轮环99具有面对井的内壁的曲面，并且曲面的最外部圆周限定穿透轴承的平面，其中该平面穿透轴承。如在例如图5A中可见，该平面稍微偏心地穿透轴承。然而，通过将轴承布置成使得其被该平面穿透，在轮环上引起的力超过50%在轴承中被吸收，优选超过75%在轴承中被吸收。在另一实施例中，该平面在轴承的中心穿透轴承。此外，在凸轮环与轮环之间可布置有若干轴承，并且所述轴承于是相对于所述平面基本对称地布置，如图12所示。
[0081]图5B的轮组件90包括从一端111封闭轮环99的封闭部件26，并且液压马达23因此被轮臂81、轮环99、封闭部件26和密封部件27封装在它们之间，以提供密封连接和充分紧密的液压马达壳体。这样，驱动单元周围的井流体被保持在液压马达壳体93之外。液压马达23因此被容纳在与轮组件90相同的壳体中，使得马达壳体和轮壳体为同一壳体并因此为同一流体腔室。本发明的方案因此非常紧凑，以便带有轮组件90的臂组件60当在驱动单元壳体51中缩回时仅仅占用很小的空间，使得当在驱动单元的臂60的端部存在轮时驱动单元11的直径和因此井下工具的直径不会显著增大。
[0082]驱动单元11具有如图1所示的单元直径Du,并且轮组件90具有如图2所示的轮直径Dw和宽度W，宽度W小于1/2单元直径，优选小于1/3单元直径，更优选小于1/4单元直径。
[0083]封闭部件26与液压缸体直接连接，以将液压马达23的旋转力传递至轮环99，从而使驱动单元11在井中向前移动。在图5A和5B中，液压马达23为径向活塞马达，其中可旋转区段84为液压缸体。液压缸体具有缸83，其中至少四个活塞82相对于轮组件90的轮旋转轴线径向移动以提供旋转力。轮臂81包括用于经轮组件90的静止部分91往来于液压马达23提供流体的流体通道85。
[0084]在图6中，示出了布置在如图1所示的驱动单元壳体51中以使臂组件在缩回位置与突出位置之间移动的臂启动组件41。臂组件被紧固在曲柄部件71的一端上，所述曲柄部件如箭头所示围绕旋转轴线32旋转。该端部相对于壳体旋转连接，并且曲柄部件的另一端借助在活塞壳体45中移动的活塞47而沿着驱动单元11的纵向轴线移动。活塞借助通过泵经通道80供给的液压流体沿第一方向并借助弹簧部件44沿相反的第二方向移动。
[0085]臂组件60借助如虚线所示布置在驱动单元壳体51中的臂启动组件41在突出和缩回位置之间移动进出驱动单元壳体51。臂启动组件41由液压泵驱动以使臂组件60移动通过液压缸42c。驱动单元11通常用于在执行操作时使操作工具移动到井中的特定位置或仅仅在井中向前移动，诸如在测量流体和地层数据时使测井工具向前移动以优化从井产生油流体。另一操作工具12还可以是在一次或多次冲击中提供轴向力的冲击工具、开启或关闭井中的阀的钥匙工具、诸如套管接箍定位器(CCL)的定位工具、铣削工具或钻削工具等。操作工具经连接器14连接。
[0086]图7A和7B示出图1和2中的轮组件的截面图。如图所示，轮组件90包括液压马达23，该液压马达包括液压马达壳体93，使得静止部分91和旋转部分92构成液压马达23的液压马达壳体93。液压马达23包括与旋转部分92连接以使轮组件90的一部分旋转的可旋转区段84。在图7A和7B中，轮组件90在没有任何臂组件的情况下被直接悬挂在驱动单元壳体51中。静止部分91因此被悬挂在驱动单元壳体中并且包括用于往来于液压马达23供给流体的流体通道。此外，液压马达23的凸轮环24形成如图5A和5B所示的轮组件90的静止部分91的一部分。因此，凸轮环24是静止的并且在凸轮环24与轮环99之间在凸轮环24的外侧布置有滚珠轴承36A以便提供可旋转的轮环99与静止的凸轮环24之间简单的和基本无摩擦的过渡。
[0087]图8A-9的轮组件90还包括被容纳在液压马达壳体93中的行星齿轮系统95，并且液压马达23的可旋转区段84借助螺钉87与行星齿轮系统95的恒星齿轮96连接。
[0088]图8A和8B示出如图3和4所示布置在臂组件的一端中的轮组件90的截面图，其中轮组件90还包括液压马达23，其中静止部分91和旋转部分92构成液压马达23的液压马达壳体93。臂组件60包括轮臂81，并且静止部分91构成轮臂81的一部分，因为凸轮环24是作为轮臂81的一部分形成的。
[0089]而且，在图7A-9中，液压马达23是径向活塞马达，其中可旋转区段84是具有缸83的液压缸体，在所述缸83中，至少六个活塞82相对于轮组件90的轮旋转轴线径向移动。在图8A-9中，轮臂包括用于经轮组件90的静止部分91往来于液压马达23提供流体以便使驱动单元的轮61 (在图1和3中示出)和因此驱动单元旋转的流体通道85。
[0090]在图5A、7A和8A中，活塞在缸中移动并被来自液压缸体84中的流体通道86的液压流体向外迫压。这归咎于以下事实:静止部分91中的流体通道85布置成与液压缸体84中的流体通道86相对，使得流体流入缸的背面中并向外迫压活塞。液压缸体84中的其它活塞通过凸轮环中的凸角沿反方向移动，从而如图5B、7B和SB所示迫使活塞回到缸中。在图5B、7B和8B中，静止部分91中的其它流体通道85布置成与缸的前部相对，使得缸中的流体可被清空并且活塞朝液压缸体84的中心移动。这样，液压缸体84旋转。
[0091]此外，在轮组件90的静止部分91的突出轴112与液压马达23的可旋转区段84之间布置有滚珠轴承36B。该轴静止地布置在液压缸体的内部并形成轮臂81的一部分或与轮臂81连接。滚珠轴承布置在轴112周围和液压马达体(motor block)中的凹部中。在图9中，在轴或突出部112与可旋转区段之间布置有四个滚珠轴承。
[0092]在图5A、5B、7A_8B中，封闭部件26借助螺钉被紧固在轮环99上，但可以任意其它合适的方式被紧固。封闭部件26具有与液压缸体中的凹部匹配的凹陷部，以将旋转力从液压缸体传递至轮环99。在图5A、5B和9中，液压缸体经由封闭部件26驱动轮环。封闭部件26可以任意其它合适的方式被紧固以传递来自液压缸体的旋转力。在图9中，封闭部件26借助布置在轮环99的凹槽114中的卡环113被紧固在轮环99上，以保持封闭部件的突出的凸缘115被牢固地紧固在轮环99上。在封闭部件26的凸缘与轮环99之间布置有密封部件116。[0093]在图7A-8B中，行星齿轮系统95包括借助螺钉紧固在可旋转的液压缸体上的恒星齿轮96。恒星齿轮96驱动经托架部件37诸如托板连接的行星齿轮97，所述托板使托架部件37能够驱动行星齿轮系统95的齿圈98。轮环99包括允许行星齿轮97接合并驱动轮环99的齿圈98。行星齿轮围绕行星齿轮旋转轴线34旋转并经布置在托板37的突出部分与行星齿轮中的孔之间的滚珠轴承36B与托架部件37可旋转地连接。行星齿轮与相应地起到行星齿轮系统95的齿圈98的作用的轮环99啮合。托架部件37被拧入静止部分91中并因此是静止的。
[0094]行星齿轮系统95被容纳在液压马达壳体93中并直接连接到液压马达体。因此，液压缸体内部的液压流体也包围行星齿轮系统95的齿轮，因为它们被容纳在同一马达壳体中。通过将行星齿轮系统95直接布置在液压马达壳体93中，轮沿着轮组件90的旋转轴线33的宽度W相对于行星齿轮系统布置在液压马达壳体93外部(例如，布置在包括马达壳体的单独壳体中)的方案显著减小。小的轮宽度提供了驱动单元的较小直径，从而使驱动单元能够进入直径同样较小的井。
[0095]图7A-8B中的封闭部件借助螺钉被紧固在轮环99上，并且密封部件27B设置在轮环99中的凹部中。而且，当将封闭部件紧固在轮环上时，密封部件被挤压在封闭部件26与轮环99之间，以提供其间的流体紧密的连接。
[0096]在图9中，恒星齿轮96作为液压缸体的一部分设置。行星齿轮与封闭部件26哨合，封闭部件26因此起到行星齿轮系统95中的齿圈98的作用。因此，轮环99由液压缸体通过驱动行星齿轮97而驱动，所述行星齿轮驱动封闭部件26，该封闭部件驱动轮环99。
[0097]行星齿轮97经连接到静止部分91、从而使其静止的托架部件37连接，如图6A、6B、7A、7B和8所示。在图8中，在静止部分91的突出部分112与液压马达23的可旋转区段84之间布置有四个滚珠轴承36B。这样，恒星齿轮96可作为可旋转区段84的一部分制造。
[0098]轮环99围绕静止部分91旋转，并且其间布置有滚珠轴承36A。在图11中，滚珠轴承36A包括前文描述为双排滚珠轴承的两排滚珠120。在另一实施例中，滚珠轴承可由滚针轴承替代。如在图11中可见，液压马达23的活塞82包括布置在与在缸内移动的活塞82的端部相对的一端中的滚珠轴承121。
[0099]在图12中，可旋转区段84包括行星齿轮系统95的第一恒星齿轮96，使得恒星齿轮形成液压马达23的可旋转区段的一部分并驱动经托架部件37连接的多个行星齿轮97。托架部件37与轮环连接，并且静止部分91包括行星齿轮系统95的齿圈98，从而使齿圈98能够接合驱动托架部件37和因此轮环的封闭部件的行星齿轮97。齿圈98被紧固在静止部分91上并因此是静止的。
[0100]在图14中，液压马达23的可旋转区段84与行星齿轮97连接，并且行星齿轮因此由可旋转区段围绕被紧固在静止部分91的中心部分112上的恒星齿轮96驱动。恒星齿轮96被紧固在该中心部分上，液压马达23的可旋转区段84围绕该部分旋转。可旋转区段84具有经滚珠轴承36C与行星齿轮97连接的突出部。行星齿轮97与齿圈98接合，齿圈98形成经卡环113与轮环99连接的封闭部件的一部分。可旋转区段84使围绕静止的恒星齿轮96旋转的行星齿轮97旋转，行星齿轮97接合被包括在封闭部件26中的齿圈98。
[0101]在图13中，轮组件90包括双齿轮系统。液压马达23的可旋转区段84包括行星齿轮系统95的第一恒星齿轮96。因此，恒星齿轮96是可旋转区段84的突出部分并驱动经托架部件37连接的多个第一行星齿轮97。托架部件37在经滚珠轴承36C与行星齿轮系统95的第一行星齿轮97连接的一侧具有突出部。在另一侧，托架部件37具有形成驱动多个第二行星齿轮97B的第二恒星齿轮96B的一个突出部。第一行星齿轮97和第二行星齿轮97B接合借助螺钉与静止部分91固定地连接的静止齿圈98。齿圈98还用来将滚珠轴承36A紧固在轮环99与静止部分91之间。
[0102]第二行星齿轮97B借助第二托架部件137连接以使轮组件90的一部分旋转，所述第二托架部件是借助卡环113与轮环99连接的封闭部件的一部分。因此，第二托架部件137与轮组件90的旋转部分92连接或者是旋转部分92的一部分。
[0103]在图15中，轮组件90是在示出液压马达23的凸轮环24和活塞82的部分截面图中看去的。出于说明的目的已去除封闭部件26。如可见的，活塞82在液压缸体中的每个缸83中移动。每个活塞82包括活塞本体88并且滚珠轴承121被悬挂在活塞本体中使得滚珠轴承121与凸轮环24的内表面接触。当一个活塞82被流体通道86中的液压流体向外迫压时，另一个活塞被凸轮环24朝液压马达23的可旋转区段84的旋转轴线34在缸内向内迫压。
[0104]此外，液压缸体中给马达供给流体的流体通道86与轮的旋转轴线大致平行。轮臂81包括与液压缸体中的流体通道86对齐的流体通道85，使得当供给流体以径向向外迫压液压活塞马达的活塞82时流体可从臂自由流到马达。然而，当活塞82不再向外移动时，流体通道85、86未对齐。然后，流体通道已移动以布置成与下一个待被向外迫压的活塞相对，以驱动液压马达23的可旋转区段84围绕旋转轴线34旋转。仅示出给马达供给流体的通道。然而，其它通道布置在臂中，以便当缸在活塞82朝旋转轴线向内移动时被清空时使流体流入所述其它通道中。通过使液压缸体的流体通道86大致平行于轮的旋转轴线34，流体通道更容易制造。
[0105]此外，液压缸体中给马达供给流体的流体通道86与轮的旋转轴线大致平行。轮臂81包括与液压缸体中的流体通道86对齐的流体通道85，使得流体可从臂自由地流到马达。仅示出给马达供给流体的通道。通过使液压缸体的流体通道大致平行于轮的旋转轴线，流体通道更容易制造。
[0106]为了能够沿着凸轮环24滚动，在液压缸体的缸中移动的活塞设置有滚珠轴承121。滚珠轴承的中心部分被悬挂在活塞的活塞本体中，并且滚珠轴承的最外部部分抵接凸轮环，滚珠轴承因此能够相对于活塞旋转。
[0107]本发明还涉及如图10所示的井下系统，其中驱动单元11连接到操作工具，该操作工具在此情况下为测量流体和地层数据的测井工具。操作工具还可以是在一次或多次冲击中提供轴向力的冲击工具、开启或关闭井中的阀的钥匙工具、诸如套管接箍定位器(CCL)的定位工具、铣削工具或钻削工具等。
[0108]井流体是指井下油气井中可能存在的任何种类的流体，诸如天然气、油、油泥、原油、水等。气体是指井、完井或开孔中存在的任何种类的气体成分，而油是指任何种类的油成分，诸如原油、含油流体等。因此，气体、油和水流体都可以包括分别不同于气体、油和/或水的其它元素或物质。
[0109]套管是指关于油或天然气生产的在井下使用的任何种类的管道、管、管件、衬套、管柱等。
[0110]尽管上文已结合本发明的优选实施例描述了本发明，但对于本领域技术人员来说将显而易见的是，在不脱离如通过以下权利要求限定的本发明的前提下，可以设想若干个改型。
【权利要求】
1.一种用于插入井中的井下驱动单元(11)，包括: -驱动单元壳体(51)， -液压马达(23)，其包括液压马达壳体(93)，所述液压马达包括凸轮环(24)，以及 -轮组件(90)，其包括静止部分(91)和旋转部分(92)，所述静止部分与所述驱动单元壳体连接并与所述旋转部分可旋转地连接，所述静止部分和所述旋转部分构成所述液压马达壳体，所述液压马达包括与所述旋转部分连接的可旋转区段(84)，所述凸轮环与所述轮组件的所述静止部分连接或形成所述静止部分的一部分， 所述旋转部分包括轮环(99), 其中，在所述凸轮环与所述轮环之间布置有轴承(36)。
2.根据权利要求1所述的井下驱动单元，其中，所述液压马达为径向活塞马达。
3.根据权利要求1或2所述的井下驱动单元，还包括可相对于所述驱动单元壳体在缩回位置与突出位置之间移动的臂组件(60)，并且其中所述臂组件与所述轮组件的所述静止部分连接或形成所述静止部分的一部分。
4.根据权利要求3所述的井下驱动单元，还包括布置在所述驱动单元壳体中以使所述臂组件在所述缩回位置与所述突出位置之间移动的臂启动组件(41)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的井下驱动单元，其中，所述轴承为滚珠轴承或滚针轴承。
6.根据前述权利要求中任一项所述的井下驱动单元，其中，所述轴承为四点接触式滚珠轴承、双排滚珠轴承、双排角接`触式滚珠轴承或单排角接触式滚珠轴承。
7.根据前述权利要求中任一项所述的井下驱动单元，其中，所述轮组件还包括行星齿轮系统(95)。
8.根据权利要求7所述的井下驱动单元，其中，所述行星齿轮系统被容纳在所述液压马达壳体中。
9.根据权利要求7或8所述的井下驱动单元，其中，所述液压马达的所述可旋转区段与所述行星齿轮系统的恒星齿轮(96)连接。
10.根据权利要求7或8所述的井下驱动单元，其中，所述行星齿轮系统的所述恒星齿轮(96)驱动多个行星齿轮(97)，所述行星齿轮经托架部件(37)连接以驱动所述行星齿轮系统的齿圈(98)。
11.根据权利要求10所述的井下驱动单元，其中，所述轮环包括使所述行星齿轮能够接合并驱动所述轮环的所述齿圈。
12.根据前述权利要求中任一项所述的井下驱动单元，其中，所述旋转部分包括在一端由封闭部件(26 )封闭的轮环(99 )。
13.根据权利要求7或8所述的井下驱动单元，其中，所述液压马达的所述可旋转区段与多个行星齿轮(97)连接并且所述行星齿轮由所述可旋转区段驱动。
14.根据权利要求7或8所述的井下驱动单元，其中，所述液压马达的所述可旋转区段包括所述行星齿轮系统的第一恒星齿轮(96)并且所述第一恒星齿轮驱动经托架部件(37)连接的多个第一行星齿轮(97)。
15.根据权利要求14所述的井下驱动单元，其中，所述行星齿轮系统的所述托架部件驱动多个第二行星齿轮(97B)并且所述托架部件包括接合并驱动所述第二行星齿轮的恒星齿轮。
16.根据权利要求15所述的井下驱动单元，其中，所述第二行星齿轮借助第二托架部件(137)连接，所述第二托架部件是所述旋转部分(92)的用于使所述轮组件的一部分旋转的一部分。
17.根据前述权利要求中任一项所述的井下驱动单元，其中，所述臂组件包括轮臂(81)并且所述轮臂包括用于经所述静止部分往来于所述液压马达提供流体的流体通道(85)。
18.根据前述权利要求中任一项所述的井下驱动单元，其中，所述可旋转区段为液压缸体。
19.根据前述权利要求中任一项所述的井下驱动单元，其中，所述液压缸体包括缸(83 )，其中活塞(82 )在每个所述缸中移动，所述活塞包括活塞本体(88 )和滚珠轴承(121)，所述滚珠轴承被悬置在所述活塞本体中使得所述滚珠轴承抵接所述凸轮环。
20.一种井下系统，包括根据权利要求1-19中任一项所述的驱动单元和与所述驱动单元连接以在井或井眼(5)中被向前移动的操作工具(12)。
21.根据权利要求20所述的井下系统，其中，所述操作工具是冲击工具、钥匙工具、铣削工具、钻削工具、测井工具等。
22.根据权利要求1-19中任一项所述的驱动单元在井或井眼(5)中的应用，用于在所述井或井眼中自行向前移动 和/或使操作工具向前移动。
【文档编号】B60K17/14GK103459758SQ201280016257
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2012年3月29日 优先权日:2011年3月30日
【发明者】J·哈伦德巴克 申请人:韦尔泰克有限公司