[发明专利]环滑轮

说明书

相关引用

本申请的权利要求美国申请号60/825650、申请日2006年9月14 日递交的美国专利临时申请案的优先权，该案的内容以引用的方式并入 本文中。

背景技术

滑轮或槽轮应用在许多需要支撑绳索或缆绳运转的场合中。滑轮 的使用通常与井，例如气井、油井和水井，相关。滑轮也应用在线缆牵 引作业中。虽然以下的描述主要将涉及油、气井工业领域，但是，本文 中公开的本发明也可以应用在使用滑轮的各种场合中。

井，例如气井、油井和水井，是通过在地面上钻一个又深又窄的洞 并之后灌浆(cementing)或以其它方式将中空的套管(casing)固定 在所述孔内而形成的。井口就是所述套管暴露在地表上方的部分。泵或 阀设置在井口处用于控制液体或气体从井中流出。

经常需要将各种各样的工具沿套管放入。这些工具可以包括照相 机、振动器、炸药、各种声波发生器以及用于清洗套管内部的装备等。 为了便于将工具放入套管中，通常需要使用缆绳。缆绳必须能够经受一 般气井和油井中普遍存在的高腐蚀环境。而且，缆绳必须具有足够的强 度，以能经受住当工具被放入套管中数百甚至数千英尺时所承受的张 力。此外，所使用的缆绳的类型也是由所使用的工具的类型决定。例如， 一些工具需要缆绳能够携带电流以给工具提供动力或者传送由工具发 回的信号。

由于上述的要求，缆绳可能相当昂贵，价格甚至高达每英寸数美元。 大多数缆绳由不锈钢或其它无腐蚀性金属制成。常用的缆绳包括同轴电 缆，E线(E-line)和钢丝(slick line)，所述E线是一种内部具有 一个或多个导线的铠装电缆，而所述钢丝则是一种通常由碳钢制成的实 心缆线。

作业期间，井位处安装有一个大型连续的缆绳卷轴。尽管缆绳相对 柔软，但是必须以一种能够防止缆绳扭结的方式将缆绳送入套管中。缆 绳的扭结可能潜在地导致损害或者破坏缆绳。而且，缆绳必须便于光滑 和方便地在套管中放入或者提升工具。

在典型的缆绳作业中，缆绳经位于钻井装置台上的第一传动滑轮从 绞绳盘中展开。这个滑轮叫做地滑轮(floor sheave)，缆绳自该滑轮 向上引至第二滑轮，该第二滑轮悬挂在位于钻井井架(drilling derrick)顶部的中心或中心附近的块体上。第二滑轮叫做顶滑轮，缆 绳从顶滑轮上向下垂至井孔中。

地滑轮和顶滑轮都包括周边形成有槽的自由转动轮。该槽设置成容 纳并保持缆绳。缆绳绕在下滑轮的轮上并接着引至顶滑轮组件的轮上。 缆绳设置在轮的所述槽中，从而防止缆绳从所述轮滑落。缆绳的自由端 连在要被送入套管中的工具上。地滑轮和顶滑轮的典型样例由地处犹他 州的Wireline Technologies，Inc.销售。

与滑轮相关的一个问题在于它们的尺寸。具体地，大多数的滑轮都 是非常笨重的，难以移动或者搬运。典型的有，直径20英寸且重量至 少60磅的滑轮，和直径36英寸且重量约为180磅的滑轮。这些滑轮装 置如此的重量，使得必须搬运这些滑轮的工作人员在搬运这些笨重的设 备时，经常性地遭受到背部或者身体其它部位的损伤。同时，由于这些 滑轮非常笨重，工作人员经常会在搬运期间抛落滑轮或者错误地处理滑 轮。这种对滑轮错误的处理会导致对滑轮本身、对工作人员，或者对其 它财物造成严重且大成本的损害。

经常会发生工具在送入套管的过程中意外地卡住或者暂时性地停 止等状况。这时，缆绳松弛。这种松弛可能造成缆绳“跳出”滑轮组件 轮上的槽。而工具继续下落时，缆绳和滑轮组件都可能遭到被严重损害。 有时，缆绳从滑轮中跳出时还会造成缆绳的断裂，从而导致工具自由地 掉入井底。不仅修复断裂的缆绳需要花费极其昂贵的费用，而且将工具 从井底中取出也需要花费大量的停机时间和费用。而且，缆绳的跳出或 者断裂也会使下放工具的工作人员处于危险之中。

因此，业界亟需一种解决上述问题中的一个或多个的新型滑轮。具 体地，业界亟需一种更轻便更易于使用和搬运的新滑轮。同样，业界亟 需一种能够防止使用者的手，衣服或肢体与缆绳接触或者被缆绳碰伤的 滑轮。而且，业界亟需一种能够防止缆绳从滑轮组件中滑轮上的槽“跳 出”的滑轮组件。这些和其它优点将在具体实施例中公开。

发明内容