Каротажный подъемник

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ(57) 1. Каротажный подъемник, содержащий раму, на которой размещены кабина оператора, лебедка с гидроприводом, имеющим сливную и напорную линии, блок управления с переключателем, отсчетный механизм,через который пропущен уложенный на лебедку кабель, горизонтально-поворотный кронштейн и гидроцилиндр с поршнем, соединенный с гидросистемой, содержащей гидронасос, гидролинии и клапаны, отличающийся тем, что он снабжен вертикально-поворотным кронштейном, выполненным в виде двуплечего рычага, ось вращения которого расположена над осью лебедки в параллельной ей плоскости и шарнирно закреплена на раме, на одном плече рычага смонтирован шарнирно связанный с отсчетным механизмом горизонтально-поворотный кронштейн, а другое плечо выполнено в виде двух оппозитно расположенных балок,соединенных посредставом упругих элементов с рамой, при этом на балках закреплены штоки выполненного с двухсторонними штоками гидроцилиндра, корпус которого кинематически связан с горизонтальноповоротным кронштейном, а полости гидроцилиндра соединены гидролиниями через клапаны и блок управления с гидронасосом и корректором укладки кабеля, причем производительность гидронасоса определяется по формуле,где- производительность гидронасоса- диаметр кабеля- коэффициент пропорциональности между перемещением корпуса гидроцилиндра и перемещением отсчетного механизма- рабочая площадь поршня гидроцилиндра- частота вращения вала лебедки. 2414 1 2. Подъемник по п.1, отличающийся тем, что гидронасос выполнен радиально-поршневого типа с эксцентриковым приводом. 3. Подъемник по п.1, отличающийся тем, что балки соединены с рамой посредством цилиндров, в штоковых полостях которых смонтированы пружины сжатия. 4. Подъемник по п.1, отличающийся тем, что корректор укладки кабеля выполнен в виде трехпозиционного гидрораспределителя, соединяющего поочередно полости гидроцилиндра с напорной и сливной линиями гидропривода лебедки. 5. Подъемник по п.1, отличающийся тем, что блок управления снабжен трехпозиционным электрогидрораспределителем, электрически соединенным с переключателем. Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано в устройствах для спуска и подъема глубинных приборов. Известно устройство для спуска и подъема скважинных приборов 1, содержащее станину, привод, барабан с валом,укладчик кабеля с кареткой, подвижной и подпружиненный относительно станины кронштейн,на котором размещены вал барабана и укладчик кабеля, причем пружина имеет переменную по длине жесткость. Устройство работает следующим образом. При включении привода начинается подъем кабеля из скважины. При подъеме кабель проходит через каретку кабелеукладчика и наматывается на барабан. Увеличение силы натяжения кабеля приводит к отключению кронштейна в сторону действий этой силы. При этом небольшие нагрузки приводят к деформации наиболее мягкого участка пружины, а по мере увеличения нагрузки деформируются последующие, более жесткие участки пружины. Недостатком данного устройства являются тяжелые условия эксплуатации ввиду того, что подпружиненный кронштейн воспринимает нагрузки от расположенного на нем барабана с кабелем, имеющего значительную массу, а также сложность конструкции ввиду использования пружины с переменной по длине жесткостью. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является каротажный подъемник 2, содержащий раму, на которой размещены кабина оператора, лебедка с гидроприводом, имеющим сливную и напорную линию, отсчетный механизм, через который пропущен уложенный на лебедку кабель, горизонтальноповоротный кронштейн, причем каротажный подъемник дополнительно снабжен гидроцилиндром с поршнем,устновленным на горизонтально-поворотном кронштейне, шток поршня шарнирно связан с отсчетным механизмом, а гидроцилиндр имеет каналы, в которых рзмещены клапаны для сообщения с напорной и сливной линиями. Каротажный подъемник работает следующим образом.В процессе спуска или подъема кабеля отсчетный механизм перемещается за счет горизонтально-поворотного кронштейна. В вертикальной плоскости отсчетный механизм перемещается за счет штока поршня гидроцилиндра. В случае превышения давления жидкости в гидроцилиндре против заданной величины жидкость через клапан и сливную линию поступает в бак. В результате исключается возможность возникновения усилия на штоке под действием кабеля. Недостатком данного каротажного подъемника является низкая надежность работы из-за отсутствия принудительной укладки кабеля и низкого качества навивки кабеля на барабан лебедки. Задача, решаемая изобретением - устранение вышеперечисленных недостатков, а именно увеличение надежности работы каротажного подъемника вследствие достижения принудительной укладки кабеля и улучшения качества навивки кабеля на барабан лебедки. Указанная задача решается тем, что каротажный подъемник, содержащий раму, на которой размещены кабина оператора, лебедка с гидроприводом, имеющим сливную и напорную линию, отсчетный механизм, через который пропущен уложенный на лебедку кабель, горизонтально-поворотный кронштейн и гидроцилиндр, соединенный с гидросистемой, содержащей гидронасос, гидролинии и клапаны, дополнительно снабжен вертикальноповоротным кронштейном, выполненным в виде двуплечего рычага, ось вращения которого расположена над осью лебедки в параллельной ей плоскости и шарнирно закреплена на раме, на одном плече рычага смонтирован шарнирно связанный с отсчетным механизмом горизонтально-поворотный кронштейн, а другое плечо выполнено в виде оппозитно расположенных балок, соединенных упругой связью с рамой, при этом на балках закреплены штоки выполненного двухштоковым гидроцилиндра, корпус которого кинематически связан с горизонтальноповоротным кронштейном и снабжен упорами, взаимодействующими в крайних положениях с переключателем блока управления, а полости гидроцилиндра соединены гидролиниями через клапаны и блок управления с гидронасосом и корректором укладки кабеля, причем производительность гидронасоса определяется по формуле 2414 1,где- производительность гидронасоса, - диаметр кабеля, - коэффициент пропорциональности между перемещением корпуса гидроцилиндра и перемещением отсчетного мехнизма с пропущенным через него кабелем, - частота вращения вала лебедки, - рабочая площадь поршня гидроцилиндра. Введение вертикально-поворотного кронштейна, выполненного в виде двуплечего рычага, позволит по сравнению с одноплечим рычагом такой же длины достигнуть равновесия, прикладывая меньшее усилие, таким образом, компенсация нагрузки от кабеля на отсчетный механизм достигается меньшим усилием, что ведет к силовой разгрузке вертикально-поворотного кронштейна и вследствие этого к повышению надежности работы каротажного подъемника. Расположение оси рычага над осью лебедки в параллельной ей плоскости позволит улучшить качество укладки из-за уменьшения расстояния между отсчетным механизмом с пропущенным через него кабелем и лебедкой,уменьшить габариты подъемника вследствие использования пространства над лебедкой и высвобождения пространства за лебедкой. Соединение одного из плеч вертикально-поворотного кронштейна упругой связью с рамой позволит улучшить качество навивки кабеля, а вместе с тем и надежность работы каротажного подъемника вследствие того, что при перепадах натяжения кабеля в процессе спуско-подъемных операций происходит его подтяжка посредством упругой связи. Причем с увеличением глубины спуска, то есть с ростом нагрузки на кабеле, увеличивается и упругая сила, действующая на одно из плеч вертикально-поворотного кронштейна. Это происходит ввиду того, что с увеличением глубины спуска уменьшается диаметр намотки кабеля на лебедку, при этом плечо вертикальноповоротного кронштейна с отсчетным механизмом опускается, а плечо, соединенное с рамой упругой связью,поднимается, что приводит к увеличению действующей на это плечо упругой силы. Выполнение гидроцилиндра двухштоковым позволит обеспечить одинаковую скорость движения в обе стороны гидроцилиндра, а вместе с тем и горизонтально-поворотного кронштейна и отсчетного механизма с пропущенным через него кабелем при укладке последнего на лебедку. Это приведет к улучшению качества намотки кабеля. Выполнение гидронасоса с производительностью, которая определяется по формуле,где- производительность гидронасоса, - диаметр кабеля, - коэффициент пропорциональности между перемещением корпуса гидроцилиндра и перемещением отсчетного механизма, - рабочая площадь поршня гидроцилиндра, - частота вращения вала лебедки, позволит обеспечить принудительную автоматическую укладку кабеля на лебедку виток к витку независимо от частоты вращения вала лебедки, т.е. независимо от скорости кабеля. Это позволит повысить надежность работы каротажного подъемника, а также улучшить условия эксплуатации и облегчить работу оператора. Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен общий вид каротажного подъемника,вид спереди, на фиг. 2 - общий вид лебедки с элементами гидросхемы, вид сверху, повернуто. Каротажный подъемник включает раму 1, на которой размещены кабина оператора 2, лебедка 3, отсчетный механизм 4, через который пропущен уложенный на лебедку 3 кабель 5 и горизонтально-поворотный конштейн 6. Каротажный подъемник снабжен вертикально-поворотным кронштейном 7, выполненным в виде двуплечевого рычага с плечами 8, 9, ось вращения 10 которого расположена над осью 11 лебедки 3 в параллельной ей плоскости и смонтировна в шарнирах на раме 1. На плече 8 вертикльного кронштейна 7 смонтирован на шарнире 12 горизонтальноповоротный кронштейн 6, который также выполнен в виде двуплечего рычага с плечами 13, 14. С плечом 13 шарнирно связан отсчетный механизм 4. Плечо 9 вертикально-поворотного кронштейна 7 выполнено в виде двух оппозитно расположенных балок 15, 16. На раме 1 размещен гидроцилиндр 17, имеющий штоки 18, 19 и корпус 20. Причем в штоках 18, 19 выполнены отверстия для подвода жидкости в полости гидроцилиндра 17. Каротажный подъемник снабжен блоком управления 21, в состав которого входят трехпозиционный электроуправляемый гидрораспределитель 22 и двухпозиционный переключатель 23. Штоки 18, 19 гидроцилиндра 17 жестко закреплены на балках 15, 16 и соединены гидролиниями 24, 25 через обратные клапаны 26, 27 и гидрораспределитель 22 с гидронасосом 28. Причем гидрораспределитель 22 в среднем положении соединяет гидролинии 24, 25 между собой, а его линии управления 29,30 соединены с переключателем 23. Кроме того, на корпусе 20 гидроцилиндра 17 имеется палец 31, который размещен в пазу 32, выполненном в плече 14 горизонтально-поворотного кронштейна 6. Кроме того, корпус 20 гидроцилиндра 17 снабжен упорами 33, 34, взаимодействующими в крайних положениях корпуса 20 с переключателем 23. Каждая из балок 15, 16 связана с рамой 1 пружинными цилиндрами 35, 36, имеющими в штоковых полостях пружины 3 2414 1 сжатия. Гидронасос 28 выполнен в виде радиально-поршневого насоса с эксцентриковым валом 37, поршнями 38, 39,всасывающей 40 и напорной 41 полостями. Диаметр поршней 38, 39, эксцентриситет вала 37 выполнены такими, чтобы обеспечить рабочий объем гидронасоса 28 за один оборот, отвечающий зависимости,где- рабочий объем гидронасоса, - диаметр кабеля, - рабочая площадь поршня гидроцилиндра 17, - отношение длин плеч 14 и 13 горизонтально-поворотного кронштейна 6. Причем вал 37 гидронасоса 28 жестко связан с валом лебедки 3 и производительность гидронасоса 28 подчиняется зависимости,где- производительность гидронасоса, - рабочий объем гидронасоса, - частота вращения вала лебедки. Гидропривод 42 лебедки 3 включает насос 43, сливную 44 и напорную 45 линии, гидродвигатель 46. Корректор 47 укладки кабеля выполнен в виде трехпозиционного гидрораспределителя с ручным управлением, соединяющего поочередно полости гидроцилиндра 17 со сливной 44 или напорной 45 линиями гидропривода 42 лебедки 3. Каротажный подъемник работает следующим образом. При спуске кабеля 5 в скважину оператор включает гидропривод 42 на спуск, кабель 15 разматывается с лебедки. При этом при помощи переключателя 23 отключается питание от гидрораспределителя 22, он переводится в среднее положение и гидролинии 26, 27 соединяются между собой. При этом отсчетный механизм 4 вместе с шарнирно соединенным с ним горизонтально-поворотным кронштейном 6 и корпусом 20 гидроцилиндра 17 отслеживают перемещение сматывающего с лебедки 3 кабеля 5. При этом с увеличением глубины спуска и связанным с ним ростом нагрузки на кабель 5 уменьшается радиус намотки кабеля 5 на лебедку 3, что в свою очередь ведет к повороту вертикально-поворотного кронштейна 7 по часовой стрелке. При этом сжимаются пружины сжатия пружинных цилиндров 35, 36, что ведет к увеличению их силы упругости. При этом при перепадах натяжения кабеля 5 при застревании скважинного прибора происходит подтяжка кабеля 5, что сглаживает перепады нагрузки на кабеле 5. При подъеме кабеля 5 из скважины оператор включает гидропривод 42 лебедки 3 на подъем. При этом подается питание на линии управления 29, 30 гидрораспределителя 22 и он переводится в одно из крайних положений. При вращении вала лебедки 3 одновременно вращается связанный с ним эксцентриковый вал гидронасоса 28. При этом поршни 38, 39, взаимодействуя с эксцентриковым валом 37, совершают возвратно-поступательное движение в радиальном направлении и производят всасывание жидкости через обратные клапаны 26 из гидролинии 25 и нагнетание через обратный клапан 27 в гидролинию 24. Так как гидролинии 24, 25 разъединены между собой происходит перемещение корпуса 20 гидроцилиндра 17. При этом расположенные на корпусе 20 пальцы 31, 32 приводят в движение горизонтально-поворотный кронштейн 6 и шарнирно-связанный с ним отсчетный механизм 4 с пропущенным через него кабелем 5. Причем перемещение отсчетного механизма 4 за один оборот лебедки 3 будет соответствовать диаметру кабелей, таким образом обеспечивается принудительная навивка виток к витку. При достижении корпусом 20 гидроцилиндра 17 крайнего положения, один из расположенных на нем упоров 33, 34 переводит переключатель 23 в противоположное положение. Вследствие этого гидрораспределитель 22 также переводится в противоположное положение. При этом гидролинии 24 и 25 меняются местами, и корпус 20 гидроцилиндра 17 начинает перемещаться в обратном направлении, увлекая за собой горизонтально-поворотный кронштейн 6 и отсчетный механизм 4, и укладывая новый слой кабеля 5 на лебедку 3. Таким образом, производится принудительная укладка кабеля 5, пока вращается вал лебедки 3. При остановке вала лебедки 3 отключается питание от линий управления 29, 30 гидрораспределителя 22, он переводится в среднее положение и корпус 20 гидроцилиндра 17 останавливается, прекращая укладку кабеля 5. При повторном пуске лебедки 3 вновь подается питание на линии управления 29, 30 и укладка кабеля 5 возобновляется. В случае возникновения возможности нарушения укладки кабеля 5 на лебедку 3 виток к витку в случае необходимости увеличить скорость движения корпуса 20 гидроцилиндра 17 оператор при помощи корректора 47 укладки кабеля соединяет гидролинию 25 с напорной гидролинией 45 гидропривода 42 лебедки. В случае необходимости уменьшить скорость корпуса 20 гидроцилиндра 17 гидролиния 25 соединяется со сливной гидролинией 44 гидропривода 42 лебедки. Таким образом, обеспечивается более высокая по сравнению с прототипом надежность работы вследствие введения принудительной укладки кабеля и более высокого качества его навивки на барабан лебедки. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66. 5