CN102182409B - 连续管导入装置 - Google Patents

Abstract

连续管导入装置，应用于油田连续管作业将连续管导入注入头夹持块。主要由卡瓦连接头、锁紧套、浮动套、导引头和牵引钢绳组成，卡瓦连接头的结构：膨胀塞的圆锥体在卡瓦套内。上紧螺母的下端为凸球面体。在上紧螺母下端通过螺纹销将牵引钢绳的一端固定在上紧螺母下端的长方形槽中。锁紧套的结构：球面支撑体的上端面为凹球面。在圆柱形空间内有内锥套和外锥卡套。在球面支撑体内螺纹上固定有球形头。联合锁紧体的数量在4～15之间。在最下端的一个浮动套的下端通过牵引钢绳连接一个导引头。效果是：能实现快捷安全地将连续管从绞车滚筒上抽出并通过导向器导入注入头夹持块。

Description

连续管导入装置

技术领域

本发明涉及油田连续管作业技术领域，特别涉及一种能将连续管从绞车滚筒抽出并导入注入头夹持块的连续管导入专用工具，是一种连续管导入装置。

背景技术

目前，连续管作业机是用于石油油气井作业的专用设备，其主要由绞车滚筒（盘放连续管）、注入头（通过夹持块夹住连续管并注入或起出油气井）和动力控制系统构成。该装置在井场安装过程中，必须事先将绞车滚筒上的连续管抽出并插入注入头夹持块，然后再进行后续的安装作业。但连续管在从绞车滚筒抽出到注入头导向器前，必须先用外力将连续管拉直，通过鹅颈形导向器进入注入头夹持块前再顺着鹅颈形导向器圆弧面将连续管折弯后插入注入头夹持块内。

目前，人们的普遍做法有两种。其一是蛇形绳索式连续管导入装置，用一根与连续管外径等径的钢丝绳（国外称其为snake），一端通过一个特殊接头与滚筒上的连续管相连，另一头插入注入头夹持块。然后启动注入头马达，将钢丝绳导入注入头，最后将连续管导入注入头，连同钢丝绳接头从连续管上锯下，拆掉蛇形绳索式导入装置，完成连续管的导入。这种钢丝绳导入工具接头连接牢固，强度可大大超出使用要求，刚性也合适，故使用很安全。其不足之处是连续管导入注入头后必须将连接接头连带连续管管头一起切掉方能取下蛇形绳索式导入装置，既浪费价格昂贵的连续管，使用又不方便；此外对于大直径的连续管（直径大于

），再用此种蛇形绳索式导入装置其操作时柔性就会很差，直接影响导管效率；在通常作业井场，一般要求导管时注入头离绞车滚筒的距离在10米以上，这会造成以实心钢材为主材的导入装置重量急剧增加，变得很笨重，增加了工人的劳动强度，不方便操作。其二是加拿大XTREME公司的绞车式连续管导入装置，工作原理是用一根有足够强度的细钢丝绳，一头穿过夹持块并用接头固定在连续管上，另一头穿过防喷盒固定在一个绞车上，用外加动力源转动绞车，将连续管抽出，最终将连续管导出防喷盒，解下导入工具。对于绞车式连续管导入装置，工具的优点是：柔性好，工人劳动强度低；缺点是需外加动力源，现场使用不方便。

发明内容

本发明的目的是：提供一种连续管导入装置，利用连续管作业机注入头马达提供的动力源，能方便快捷安全地将连续管从绞车滚筒上抽出并通过导向器导入注入头夹持块。在现有两种连续管导入工具的基础上经过创造性的结构改进，吸收两者的优点，在保证其足够的柔性和刚度前提下，增强可操作性、便捷性，降低其整体重量，并在将连续管导入注入头后，在不破坏连续管的情况下方便快捷的取下连续管导入装置和连接接头。

本发明采用的技术方案是：连续管导入装置，主要由卡瓦连接头、锁紧套、浮动套、导引头和牵引钢绳组成，其特征在于：

卡瓦连接头主要由膨胀塞、卡瓦套、上紧螺母三个零件构成。膨胀塞由圆锥体和螺纹体组成，圆锥体和螺纹体连接在一起，圆锥体和螺纹体的中心线在同一条直线上，膨胀塞一端的圆锥体的大直径端在外端，即圆锥体的小直径端与膨胀塞螺纹体一端连接，螺纹体为圆柱体形外壁上有螺纹。卡瓦套为圆筒形，卡瓦套外壁有环形齿，卡瓦套内壁为圆锥面，卡瓦套圆锥面的锥度与膨胀塞圆锥体的锥度相同。膨胀塞的圆锥体在卡瓦套内。卡瓦套壁上有轴向缝隙。膨胀塞的圆锥体能将卡瓦套撑开，即使卡瓦套外壁直径向外扩大。在膨胀塞的螺纹体上连接有上紧螺母，上紧螺母的上端面与卡瓦套的下端面接触。上紧螺母外壁为圆柱体形，上紧螺母一端有内螺纹，能与膨胀塞1的螺纹体连接。上紧螺母的下端为凸球面体，在上紧螺母的下端有一个沿轴向的长方形槽，牵引钢绳端部的绳套圈能插入长方形槽中。在上紧螺母下端有螺孔，螺孔与上紧螺母下端的长方形槽垂直。在上紧螺母下端螺孔内固定有一个的螺纹销。螺纹销的端部穿过牵引钢绳的绳套圈，将牵引钢绳的一端固定在上紧螺母下端的长方形槽中。

为了旋转上紧螺母，在卡瓦套下端的外壁上有六个扳手槽；在上紧螺母的上端外壁上有六个扳手槽。所述的上紧螺母的内螺纹和膨胀塞螺纹体的外螺纹为梯形螺纹。螺纹销是一端为光杆，中间有连接螺纹，另一端有内六方扳手槽。

锁紧套主要由球面支撑体、内锥套、外锥卡套、预紧螺母和球形头组成，球面支撑体为圆柱体形，球面支撑体的上端面为凹球面，在凹球面的中心有中心孔，牵引钢绳能穿过凹球面的中心孔。在球面支撑体内并在中心孔的下部有圆柱形空间，圆柱形空间的中心线与球面支撑体的中心线在同一条直线上。在圆柱形空间内有内锥套和外锥卡套，内锥套外壁为圆柱体形，内锥套内有圆锥形孔，在内锥套内圆锥形孔内有外锥卡套；所述的外锥卡套由两个相同的卡块组成，两个卡块相对后外壁为圆锥体形，中心孔壁上有环形齿。当牵引钢绳穿过外锥卡套中心孔，外锥卡套在内锥套内向上滑动时，外锥卡套的环形齿能卡紧牵引钢绳。在球面支撑体的下端有内螺纹。在球面支撑体内螺纹上有预紧螺母，预紧螺母外壁有螺纹，预紧螺母有中心孔，预紧螺母的中心孔能通过牵引钢绳。旋紧预紧螺母能推动外锥卡套向上滑动并卡紧牵引钢绳。在球面支撑体内螺纹上固定有球形头；球形头为圆柱体形，球形头外径与球面支撑体外径相同，球形头上端面有凸起的外螺纹圆柱体，外螺纹能与球面支撑体的内螺纹连接。球形头的下端有凸球面体；球形头有中心孔，牵引钢绳能穿过球面支撑体凸球面的中心孔。牵引钢绳穿过球面支撑体中心孔、外锥卡套中心孔、预紧螺母中心孔和球形头的中心孔；上紧螺母下端的凸球面体在球面支撑体上端的凹球面内。

浮动套是球面支撑体和球形头螺纹连接成，牵引钢绳穿过浮动套的球面支撑体中心孔和浮动套的球形头的中心孔。

一个锁紧套和一个或两个浮动套为一组联合锁紧体，由牵引钢绳连接在一起，凸球面嵌入凹球面内，凸球面与凹球面之间自由滑动，防止工作时关节卡死。所述的联合锁紧体的数量在4～15之间。在最下端的一个浮动套的下端通过牵引钢绳连接一个导引头。

导引头是由球面支撑体、内锥套、外锥卡套、预紧螺母和锥形引体组成，导引头的结构与锁紧套结构基本相同，不同点是所述的锥形引体为圆锥体形，锥形引体的上端外径与球面支撑体外径相同，锥形引体的下端有凸球面体；锥形引体有中心孔，牵引钢绳穿过锥形引体的中心孔并连接一个锥形引体。锥形引体能引导牵引体顺利进入夹持块。

简述连续管导入装置的使用过程。参阅图1。将膨胀塞1放入卡瓦套2中，使其内外方相配，旋转上紧螺母3，卡瓦套2的上部外径有环形齿部分不张开，组装好卡瓦连接头。将卡瓦连接头外壁有环形齿一端插入位于绞车滚筒的连续管端部内，用管钳等工具旋紧上紧螺母，使卡瓦连接头牢固地与连续管连接不脱出。

将浮动套和锁紧套、导引头和牵引钢绳11组装在一起形成牵引体，每2个锁紧套之间放1至2个浮动套。组装锁紧套时，先将牵引钢绳11依次穿过球面支撑体5、外锥卡套7、预紧螺母8、球形头9，调整好位置后将外锥卡套7夹住牵引钢绳11放入内锥套6内，再将内锥套6放入球面支撑体5的圆柱形空间（限位槽）内，旋入预紧螺母8直至将牵引钢绳11牢牢夹紧，最后连接球形头9。在牵引钢绳11上串连浮动套，再装锁紧套，这样依次装下去，直到达到所需长度后装上导引头。导引头的组装跟锁紧套相同。锁紧套之间累计的总间隙控制在30mm左右，以增加关节之间的自由度防止导管时卡死。

将锁紧套、浮动套、导引头和牵引钢绳组装在一起后形成的牵引体用螺纹销4连接到已装到连续管上的卡瓦连接头上。导引头端通过注入头鹅颈形导向器和夹持块一直插入防喷盒，最后从防喷盒底部穿出，启动注入头链条夹紧液缸，夹住导入装置的牵引体，启动注入头马达，马达带动链条，链条带动夹持块，夹持块带动导入装置，导入装置带动连续管向下管方向移动，连续管在导入装置的牵引下先通过鹅颈形导向器折弯后进入夹持块，并在夹持块的夹持带动下向下运动，最后从防喷盒穿出。先拆掉螺纹销4解下牵引体，再松掉上紧螺母3，轻轻敲击退出膨胀塞1，解下卡瓦连接头，导管工作完成。

本发明的有益效果：本发明连续管导入装置，能实现快捷安全地将连续管从绞车滚筒上抽出并通过鹅颈形导向器导入注入头夹持块。不需要额外动力源，仅依靠连续管作业机自身提供动力源。节与节之间采用球面关节式设计，使得连续管导入装置工作时各个关节不被卡死。牵引体的制作采用柔性钢丝绳作牵引主体（整体提高导入装置柔度），采用低密度低硬度高强度有色金属合金作为导引体主材（局部提高导入装置刚度），通过外锥卡套彼此连接在一起。

附图说明

图1是本发明连续管导入装置整体结构剖面示意图。

图2是本发明卡瓦连接头结构剖面示意图。

图3是本发明锁紧套结构剖面示意图。

图4是本发明浮动套结构剖面示意图。

图5是本发明导引头结构剖面示意图。

图6是卡瓦连接头轴侧示意图。

图7是锁紧套轴侧示意图。

图中，1膨胀塞，2-卡瓦套，3-上紧螺母，4-螺纹销，5-球面支撑体，6-内锥套，7-外锥卡套，8-预紧螺母，9-球形头，10-牵引钢绳，11-锥形引体。

具体实施方式

实施例1：以一个

规格的连续管导入装置为例，对本发明作进一步详细说明。

参阅图1。本发明连续管导入装置，主要由卡瓦连接头、锁紧套、浮动套、导引头和牵引钢绳10组成。

卡瓦连接头主要由膨胀塞1、卡瓦套2、上紧螺母3三个零件构成。膨胀塞1由圆锥体和螺纹体组成，圆锥体和螺纹体连接在一起，圆锥体和螺纹体的中心线在同一条直线上，膨胀塞1一端的圆锥体的大直径端在外端，即圆锥体的小直径端与膨胀塞1螺纹体一端连接，螺纹体为圆柱体形，外壁上有梯形外螺纹。卡瓦套2为圆筒形，卡瓦套2外壁有环形齿，环形齿最大外径比

的连续管最小内径小0.3mm。卡瓦套2内壁为圆锥面，卡瓦套2圆锥面的锥度与膨胀塞1圆锥体的锥度相同。膨胀塞1的圆锥体在卡瓦套2内。卡瓦套2壁上有四条对称的轴向缝隙。在膨胀塞1的螺纹体上连接有上紧螺母3，上紧螺母3的上端面与卡瓦套2的下端面接触。上紧螺母3外壁为圆柱体形外径60mm，总长度85mm。上紧螺母3上端有梯形内螺纹T28×2。上紧螺母3的下端为凸球面体，在上紧螺母3的下端有一个沿轴向的长方形槽,方槽尺寸40mm×12mm。在上紧螺母3下端有螺孔，螺孔与上紧螺母3下端的长方形槽垂直。在上紧螺母3下端螺孔内固定有一个的螺纹销4。螺纹销4是一端为直径12mm的圆柱体，螺纹销4中部是连接螺纹M14，另一端有内六方扳手槽。螺纹销4穿过牵引钢绳10的绳套圈，牵引钢绳10的绳套圈内圈直径为12mm。将牵引钢绳10的一端固定在上紧螺母3下端的长方形槽中。在卡瓦套2下端的外壁上有六个扳手槽；在上紧螺母3的上端外壁上有六个扳手槽。

锁紧套主要由球面支撑体5、内锥套6、外锥卡套7、预紧螺母8和球形头9组成，球面支撑体5为圆柱体形，球面支撑体5的外径为60mm，总长度85mm。球面支撑体5的上端面为凹球面，在凹球面的中心有直径为10mm的中心孔。在球面支撑体5内并在中心孔的下部有直径为38mm的圆柱形空间，圆柱形空间的中心线同球面支撑体5的中心线在同一条直线上。在圆柱形空间内有内锥套6和外锥卡套7，内锥套6外壁为圆柱体形，内锥套6内有圆锥形孔，锥度为1:8，在内锥套6内圆锥形孔内有外锥卡套7；所述的外锥卡套7由两个相同的卡块组成，两个卡块相对后外壁为圆锥体形，锥度为1:8，中心孔壁上有环形齿。在球面支撑体5的下端有内螺纹。在球面支撑体5内螺纹上有预紧螺母8，预紧螺母8外壁有螺纹，预紧螺母8有中心孔，预紧螺母8的中心孔能通过牵引钢绳10。在球面支撑体5内螺纹上固定有球形头9；球形头9为圆柱体形，球形头9的外径为60mm，长度45mm，与球面支撑体5外径相同，球形头9上端面有凸起的M40外螺纹圆柱体，外螺纹能与球面支撑体5的M40内螺纹连接。球形头9的下端有凸球面体；球形头9有中心孔。牵引钢绳10穿过球面支撑体5中心孔、外锥卡套7中心孔、预紧螺母8中心孔和球形头9的中心孔；上紧螺母3下端的凸球面体在球面支撑体5上端的凹球面内。

浮动套是球面支撑体5和球形头9螺纹连接成，牵引钢绳10穿过浮动套的球面支撑体5中心孔和浮动套的球形头9的中心孔。

一个锁紧套和一个浮动套为一组联合锁紧体，由牵引钢绳10连接在一起，凸球面嵌入凹球面内。所述的联合锁紧体的数量是8个。在最下端的一个浮动套的下端通过牵引钢绳10连接一个导引头。

导引头是由球面支撑体5、内锥套6、外锥卡套7、预紧螺母8和锥形引体11组成，导引头的结构与锁紧套结构基本相同，不同点是所述的锥形引体11为圆锥体形，锥形引体11的上端外径与球面支撑体5外径相同，锥形引体11的下端有凸球面体；锥形引体11有中心孔，牵引钢绳10穿过锥形引体11的中心孔并连接一个锥形引体11。

工作时，连续管作业机注入头马达动力通过链条产生向下的注入力，通过夹持块产生的摩擦力传给牵引体上的锁紧套，再将此力通过锁紧套里面的外锥卡套7传给牵引体上的牵引钢绳11，牵引钢绳11再将此力传给螺纹销4和卡瓦连接头，卡瓦连接头通过卡瓦套2与连续管内壁的咬合将牵引力传到连续管上，从而实现了对连续管的牵引功能。

Claims (4)

1.一种连续管导入装置，主要由卡瓦连接头、锁紧套、浮动套、导引头和牵引钢绳(10)组成，其特征在于：

卡瓦连接头主要由膨胀塞(1)、卡瓦套(2)、上紧螺母(3)组成；膨胀塞(1)由圆锥体和螺纹体组成，圆锥体和螺纹体连接在一起，圆锥体和螺纹体的中心线在同一条直线上，膨胀塞(1)一端的圆锥体的大直径端在外端，即圆锥体的小直径端与膨胀塞(1)螺纹体一端连接，螺纹体为圆柱体形外壁上有螺纹；卡瓦套(2)为圆筒形，卡瓦套(2)外壁有环形齿，卡瓦套(2)内壁为圆锥面，卡瓦套(2)圆锥面的锥度与膨胀塞(1)圆锥体的锥度相同；膨胀塞(1)的圆锥体在卡瓦套(2)内；卡瓦套(2)壁上有轴向缝隙；在膨胀塞(1)的螺纹体上连接有上紧螺母(3)，上紧螺母(3)的上端面与卡瓦套(2)的下端面接触；上紧螺母(3)外壁为圆柱体形，上紧螺母(3)一端有内螺纹；上紧螺母(3)的下端为凸球面体，在上紧螺母(3)的下端有一个沿轴向的长方形槽；在上紧螺母(3)下端有螺孔，螺孔与上紧螺母(3)下端的长方形槽垂直；在上紧螺母(3)下端螺孔内固定有一个的螺纹销(4)；螺纹销(4)的端部穿过牵引钢绳(10)的绳套圈，将牵引钢绳(10)的一端固定在上紧螺母(3)下端的长方形槽中；

锁紧套主要由球面支撑体(5)、内锥套(6)、外锥卡套(7)、预紧螺母(8)和球形头(9)组成，球面支撑体(5)为圆柱体形，球面支撑体(5)的上端面为凹球面，在凹球面的中心有中心孔；在球面支撑体(5)内并在中心孔的下部有圆柱形空间，圆柱形空间的中心线与球面支撑体(5)的中心线在同一条直线上；在圆柱形空间内有内锥套(6)和外锥卡套(7)，内锥套(6)外壁为圆柱体形，内锥套(6)内有圆锥形孔，在内锥套(6)内圆锥形孔内有外锥卡套(7)；所述的外锥卡套(7)由两个相同的卡块组成，两个卡块相对后外壁为圆锥体形，中心孔壁上有环形齿；在球面支撑体(5)的下端有内螺纹；在球面支撑体(5)内螺纹上有预紧螺母(8)，预紧螺母(8)外壁有螺纹，预紧螺母(8)有中心孔，预紧螺母(8)的中心孔能通过牵引钢绳(10)；在球面支撑体(5)内螺纹上固定有球形头(9)；球形头(9)为圆柱体形，球形头(9)外径与球面支撑体(5)外径相同，球形头(9)上端面有凸起的外螺纹圆柱体，外螺纹能与球面支撑体(5)的内螺纹连接；球形头(9)的下端有凸球面体；球形头(9)有中心孔；牵引钢绳(10)穿过球面支撑体(5)中心孔、外锥卡套(7)中心孔、预紧螺母(8)中心孔和球形头(9)的中心孔；上紧螺母(3)下端的凸球面体在球面支撑体(5)上端的凹球面内；

浮动套是球面支撑体(5)和球形头(9)螺纹连接成，牵引钢绳(10)穿过浮动套的球面支撑体(5)中心孔和浮动套的球形头(9)的中心孔；

一个锁紧套和1～2个浮动套为一组联合锁紧体，由牵引钢绳(10)连接在一起，凸球面嵌入凹球面内；所述的联合锁紧体的数量在4～15之间；在最下端的一个浮动套的下端通过牵引钢绳(10)连接一个导引头；

导引头是由球面支撑体(5)、内锥套(6)、外锥卡套(7)、预紧螺母(8)和锥形引体(11)组成，导引头的结构与锁紧套结构基本相同，不同点是所述的锥形引体(11)为圆锥体形，锥形引体(11)的上端外径与球面支撑体(5)外径相同，锥形引体(11)的下端有凸球面体；锥形引体(11)有中心孔，牵引钢绳(10)穿过锥形引体(11)的中心孔并连接所述锥形引体(11)。

2.根据权利要求1所述的连续管导入装置，其特征是：在卡瓦套(2)下端的外壁上有六个扳手槽；在上紧螺母(3)的上端外壁上有六个扳手槽。

3.根据权利要求1所述的连续管导入装置，其特征是：所述的上紧螺母(3)的内螺纹和膨胀塞(1)螺纹体的外螺纹为梯形螺纹。

4.根据权利要求1、2或3所述的连续管导入装置，其特征是：螺纹销(4)是一端为光杆，中间有连接螺纹，另一端有内六方扳手槽。

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