CN103247975A - 电缆注入回收系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电缆注入回收系统，包括电缆卷筒和连续管卷筒，所述电缆卷筒上设置有电缆，所述连续管卷筒上盘卷有连续管，其特征在于：所述电缆卷筒和连续管卷筒之间设置有注入装置，所述注入装置内部设置有注入腔，所述注入腔设置有连通至外部的电缆导出口、电缆注入口和流体入口；所述电缆导出口设置有连接头，所述连续管的对接端通过连接头与注入腔连通；上述电缆注入和回收系统，不需要将连续管从连续管卷筒上放出展平，即可实现电缆的注入和回收，并在注入装置中采用了压耗管和溢流管，使得密封管内的密封圈和电缆表面的摩擦阻力大大降低，从而使得较小送入和拉出力就可以实现电缆的送入和拉出，结构简单、操作便捷。

Description

电缆注入回收系统

技术领域

本发明涉及石油钻采设备领域，特别涉及一种连续油管无需展平即可注入电缆的电缆注入回收系统。

背景技术

随着连续管相关技术的不断发展，连续管及其相关设备已经越来越多的应用在水平井、定向井的钻井和测井上，由于连续管是连续的一段薄壁圆管，相对比常规钻杆，在作业过程中，不需要连接接头，构成了一个连接地面设备和井下工具的连续通道，因此，通过在连续管内穿入电缆来构建井下电力和信号通道，进行电动钻井测井工作比在常规钻杆下进行电动钻井和测井具有更高的可行性和更好的优势。

现有技术中，为了将电缆穿入连续管中，常采用以下两种方式将电缆从电缆卷筒上注入到连续管中、或者将电缆从卷筒上的连续管中收回到电缆卷筒上：一种是将连续管从卷筒上完全放出，伸进一口已经打好的直井内，然后利用重力，将电缆插入连续管中；另一种是将连续管平展到地面上，形成一条很长的直管，利用爬行机构或者液压缸活塞杆的原理将电缆插入连续管中，上述两种方式的不足之处在于：两种方式都必须将连续管从卷筒上放出、形成一根直管以后，再使用爬行机构或者类活塞机构将电缆注入，无法将电缆直接注入到缠绕在卷筒上的连续管内，正是由于这样的限制，使得实际操作非常不便，需要消耗大量的人力和物力，同时对连续管的寿命也有影响。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种能够在连续管保持收卷于卷筒之时，将电缆注入到连续管管内的电缆注入回收系统。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种电缆注入回收系统，包括电缆卷筒和连续管卷筒，所述电缆卷筒上设置有电缆，所述连续管卷筒上盘卷有连续管，所述电缆卷筒和连续管卷筒之间设置有注入装置，所述注入装置内部设置有注入腔，所述注入腔设置有连通至外部的电缆导出口、电缆注入口和流体入口；所述电缆导出口设置有连接头，所述连续管的对接端通过连接头与注入腔连通；所述电缆由电缆注入口接入至注入腔内，所述电缆的前端通过电缆导出口伸入至连续管内部；在电缆导出口和电缆注入口之间设置有三通阀门，所述三通阀门的第一支管与电缆导出口连接，所述三通阀门的第二支管与电缆注入口连接，所述三通阀门的第三支管通过流体入口与泵送装置连接，所述第三支管与第一支管的夹角大于90°。

优选的，所述泵送装置包括钻井泵，所述钻井泵的进水端设置有吸入管汇，所述吸入管汇将钻井泵的进水端与储水罐相连，所述钻井泵的出水端与所述三通阀门的第三支管之间设置有注入管汇，所述连续管的末端与储水罐之间设置有回流管汇。

优选的，所述注入腔靠近电缆注入口的一侧设置有溢流管汇，所述溢流管汇将注入腔和储水罐连通。

优选的，所述电缆卷筒与电缆注入口之间设置有电缆牵引机构，所述电缆牵引机构包括底座，所述底座连接有驱动轮总成和从动轮总成，所述驱动轮总成和从动轮总成之间的间隙为环形牵引通道，所述电缆穿接于环形牵引通道内。

采用这样的结构，通过环形牵引通道向夹设于其中的电缆施加压摩擦推力，从而在电缆表面产生一个沿驱动滑轮圆周切线方向的牵引力，克服电缆在注入装置内运动时的阻力，将电缆不断送入注入装置内，进一步驱使电缆顺利地向电缆导出口移动。

优选的，所述驱动轮总成包括驱动轮架、以及通过转轴连接于驱动轮架上的驱动滑轮，所述驱动轮架与底座固定连接，所述从动轮总成包括从动轮架、以及通过转轴连接于从动轮架上的从动滑轮；所述驱动轮架与从动轮架之间设置有销轴，所述驱动轮架和从动轮架在一侧通过铰链连接，所述驱动轮架和从动轮架在另一侧通过压紧螺栓组和自锁螺母连接，所述压紧螺栓组的一端与驱动轮架连接，所述压紧螺栓组的另一端套设有自锁螺母，所述从动轮架通过自锁螺母与压紧螺栓组连接。

采用这样的结构，通过驱动滑轮和从动滑轮的相对位置可调的方式，使得压紧力可控制在一定适当的范围内，提高了电缆牵引运动的可靠性，有利于将电缆不断送入注入装置内，并且，能够方便地根据实际情况调节压紧力的大小，避免过度施压损坏电缆、或是压紧力不足等情况。

优选的，所述铰链的转轴为销轴传感器。采用这样的结构，销轴传感器即用作铰链的转轴、又起到实时检测驱动轮架与从动轮架之间压力的作用，可随时换算得到施加在电缆表面的压紧力，使得此压紧力可控制在一定适当的范围内，有利于保护电缆。

优选的，所述驱动滑轮和从动滑轮均由钢制内圈和橡胶外圈组成。由于驱动滑轮和从动滑轮上的橡胶外圈相比金属外圈具有一定的弹性，并可增大与电缆表面的摩擦系数，压紧在电缆表面时，施加在电缆表面的压紧力可提供足够的摩擦力，并通过橡胶的变形增大与电缆表面的接触面积，减少对电缆的损伤。 

优选的，所述电缆牵引机构还包括封闭通道，所述封闭通道包括导向轮、以及设置于导向轮的上方的限位挡杆，所述限位挡杆与导向轮之间的间隙大于单根电缆的直径、且小于两根电缆的直径之和。采用这样的结构，在注入装置靠近电缆卷扬机一侧形成一个仅供单根电缆通过的封闭通道，使得电缆在电缆卷扬机上左右移动时，其通过导向轮和挡杆构成的封闭通道后的电缆段中心始终可以和驱动滑轮和从动滑轮构成的环形牵引通道中心保持基本重合，进一步保护电缆，并电缆牵引运动的可靠性。

优选的，所述电缆卷筒的驱动轴上设置有计数传感器。采用这样的机构，安装在驱动轴上的计数器可记录并换算得到电缆的注入长度。

优选的，所述注入装置的电缆注入口与三通阀门的第二支管之间通过耗压管连通，所述耗压管的内径比电缆的直径大1mm～2mm。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：上述电缆注入和回收系统，不需要将连续管从连续管卷筒上放出展平，即可实现电缆的注入和回收，并在注入装置中采用了压耗管和溢流管，使得密封管内的密封圈和电缆表面的摩擦阻力大大降低，从而使得较小送入和拉出力就可以实现电缆的送入和拉出，结构简单、操作便捷。

附图说明

图1为本发明电缆注入回收系统的注入工况布置图；

图2为本发明中连续管和母由壬焊接图；

图3为本发明中电缆牵引机构的结构示意图；

图4为本发明电缆注入回收系统中注入装置的立体结构图；

图5为图4又一视向的立体结构示意图；

图6为图4的端部结构侧视图；

图7为压耗管的连接方式示意图。

图中标记：电缆卷筒—1；连续管卷筒—2；电缆—3；连续管—4；注入装置—5；电缆导出口—6；电缆注入口—7；流体入口—8；连接头—9；三通阀门—10；第一支管—10a；第二支管—10b；第三支管—10c；钻井泵—11；吸入管汇—12；储水罐—13；注入管汇—14；回流管汇—15；溢流管汇—16；电缆牵引机构—17；底座—18；驱动轮总成—19；驱动轮架—19a；驱动滑轮—19b；从动轮总成—20；从动轮架—20a；从动滑轮—20b；环形牵引通道—21；销轴—22；压紧螺栓组—23；自锁螺母—24；封闭通道—25；导向轮—25a；限位挡杆—25b；耗压管—26；密封管—27；溢流管—28。

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

实施例1

如图1至图7所示，本实施例一种电缆注入回收系统，包括电缆卷筒1和连续管卷筒2，电缆卷筒1的驱动轴连接有电缆3卷扬机，电缆卷筒1上设置有电缆3，连续管卷筒2上盘卷有连续管4，电缆卷筒1和连续管卷筒2之间设置有注入装置5，注入装置5呈管状，注入装置5内部设置有注入腔，注入腔设置有连通至外部的电缆导出口6、电缆注入口7和流体入口8；电缆导出口6、以及电缆注入口7设置与注入装置5的两端，而流体入口8设置在注入装置5的侧壁、并且其在注入装置5内侧的开口朝向电缆导出口6，电缆导出口6设置有连接头9，本实施例中，连接头9为母由任，用于密闭对接连续管4，在其余实施方式中，亦可采用其他结构的密封接头，连续管4的对接端通过连接头9与注入腔连通；电缆3由电缆注入口7接入至注入腔内，在注入工作开始前，将电缆3的前端通过电缆导出口6伸入至连续管4内部预设距离处，保证线缆能够在推力作用下向连续管4注入移动；

在电缆导出口6和电缆注入口7之间设置有三通阀门10，三通阀门10的第一支管10a与电缆导出口6连接，三通阀门10的第二支管10b与电缆注入口7连接，三通阀门10的第三支管10c通过流体入口8与泵送装置连接，第三支管10c与第一支管10a的夹角大于90°，即由第三支管10c注入的液体大部分朝向电缆导出口6推出。

为了进一步保证电缆3能够顺利注入至连续管4内，在电缆3的端部设置有浮头，所述浮头的径向宽度大于电缆3的直径，采用这样的结构，流体推动浮头、从而更加顺利地带动电缆3向前移动，电缆3在浮头所受推力的作用下能够更加顺利地推入至连续管4内。

本实施例的工作原理如下：利用泵送装置（如钻井泵11）向连续管4泵入高速流体(一般是清水)，冲刷电缆3表面，由于高速流体和电缆3表面存在速度差，从而在电缆3表面产生了一个沿高速流体行进方向的粘性摩擦力，高速流体在电缆3表面与连续管4之间的速度差足够大时，此粘性摩擦力就足以克服电缆3在连续管4中运动时所受到的阻力，带动电缆3在连续管4中不断行进，并通过泵送装置持续压注来补偿高速流体在通过连续管4时沿程阻力损失。

实施例2

如图1至图7所示，在本实施例中，泵送装置包括钻井泵11，钻井泵11的进水端设置有吸入管汇12，吸入管汇12将钻井泵11的进水端与储水罐13相连，钻井泵11的出水端与三通阀门10的第三支管10c之间设置有注入管汇14，连续管4的末端与储水罐13之间设置有回流管汇15，通过吸入管汇12、注入管汇14和回流管汇15构成储水、注水的循环通道，有利于避免流体浪费、具有节能环保的有益效果。

其余结构请参阅实施例1。

实施例3

如图1至图7所示，在本实施例中，虽然大部分流体沿着连续管4形成的循环通道回到储水罐13，但为了避免高压液体在电缆注入口7高压反冲，在注入腔靠近电缆注入口7的一侧设置有溢流管汇16，溢流管汇16将注入腔和储水罐13连通，使得反冲流向电缆注入口7的流体能够沿溢流管汇16返回储水罐13。

为了进一步保证电缆注入口7的连接强度，在溢流管28与电缆注入口7之间通过密封管27进行连接，密封管27的内壁设置有环状密封圈，密封管27与电缆3入口、溢流管28螺纹连接，使得密封管27内的环状密封圈产生变形压紧电缆3外表面来密封流体。

为了进一步避免电缆注入口7处压力过高、影响连接强度，注入装置5的电缆注入口7与三通阀门10的第二支管10b之间通过耗压管26连通，耗压管26的内径比电缆3的直径大1mm～2mm，压耗管的作用是沿行程损耗流体的压力，通过耗压管26对流体的耗压和泄压作用，使得密封管27侧的流体压力很低，密封管27和溢流管28的连接螺纹只需保持一个适当的紧度就可以达到良好的密封效果，这就使得密封管27中的环形密封圈和电缆3表面的摩擦阻力大大降低。

因此，注入装置5的电缆注入口7只要有一个适当的送入力克服密封管27中的环形密封圈和电缆3表面的摩擦阻力以及流体在上述环形间隙内流动时在电缆3表面产生的摩擦阻力，就可以将电缆3送入注入装置5中，而已经通过三通阀门10进入连续管4的电缆3段，其牵引动力则由高速流体冲刷产生。

其余结构请参阅实施例2。

实施例4

如图3至图6所示，本实施例中，为了顺利地送入电缆3，电缆卷筒1与电缆注入口7之间设置有电缆牵引机构17，电缆牵引机构17包括底座18，底座18连接有驱动轮总成19和从动轮总成20，驱动轮总成19和从动轮总成20之间的间隙为环形牵引通道21，电缆3穿接于环形牵引通道21内，通过环形牵引通道21向夹设于其中的电缆3施加压摩擦推力，从而在电缆3表面产生一个沿驱动滑轮19b圆周切线方向的牵引力，克服电缆3在注入装置5内运动时的阻力，将电缆3不断送入注入装置5内，进一步驱使电缆3顺利地向电缆导出口6移动。

因此，注入装置5的电缆注入口7通过电缆牵引机构17产生一个适当的送入力克服密封管27中的环形密封圈和电缆3表面的摩擦阻力以及流体在上述环形间隙内流动时在电缆3表面产生的摩擦阻力，就可以将电缆3送入注入装置5中，而已经通过三通阀门10进入连续管4的电缆3段，其牵引动力则由高速流体冲刷产生。

驱动轮总成19包括驱动轮架19a、以及通过转轴连接于驱动轮架19a上的驱动滑轮19b，驱动轮架19a与底座18固定连接，从动轮总成20包括从动轮架20a、以及通过转轴连接于从动轮架20a上的从动滑轮20b；驱动轮架19a与从动轮架20a之间设置有销轴22，驱动轮架19a和从动轮架20a在一侧通过铰链连接，驱动轮架19a和从动轮架20a在另一侧通过压紧螺栓组23和自锁螺母24连接，压紧螺栓组23的一端与驱动轮架19a连接，压紧螺栓组23的另一端套设有自锁螺母24，从动轮架20a通过自锁螺母24与压紧螺栓组23连接，采用这样的结构，通过驱动滑轮19b和从动滑轮20b的相对位置可调的方式，使得压紧力可控制在一定适当的范围内，提高了电缆3牵引运动的可靠性，有利于将电缆3不断送入注入装置5内，并且，能够方便地根据实际情况调节压紧力的大小，避免过度施压损坏电缆3、或是压紧力不足等情况。

驱动滑轮19b和从动滑轮20b均由钢制内圈和橡胶外圈组成，由于驱动滑轮19b和从动滑轮20b上的橡胶外圈相比金属外圈具有一定的弹性，并可增大与电缆3表面的摩擦系数，压紧在电缆3表面时，施加在电缆3表面的压紧力可提供足够的摩擦力，并通过橡胶的变形增大与电缆3表面的接触面积，减少对电缆3的损伤。 

为了精确控制作用在电缆3上的压力，铰链的转轴为销轴22传感器，销轴22传感器即用作铰链的转轴、又起到实时检测驱动轮架19a与从动轮架20a之间压力的作用，可随时换算得到施加在电缆3表面的压紧力，使得此压紧力可控制在一定适当的范围内，有利于保护电缆3。

电缆牵引机构17还包括封闭通道25，封闭通道25包括导向轮25a、以及设置于导向轮25a的上方的限位挡杆25b，限位挡杆25b与导向轮25a之间的间隙大于单根电缆3的直径、且小于两根电缆3的直径之和，采用这样的结构，在注入装置5靠近电缆3卷扬机一侧形成一个仅供单根电缆3通过的封闭通道25，使得电缆3在电缆3卷扬机上左右移动时，其通过导向轮25a和挡杆构成的封闭通道25后的电缆3段中心始终可以和驱动滑轮19b和从动滑轮20b构成的环形牵引通道21中心保持基本重合，进一步保护电缆3，并电缆3牵引运动的可靠性。

电缆卷筒1的驱动轴上设置有计数传感器，采用这样的机构，安装在驱动轴上的计数器可记录并换算得到电缆3的注入长度，供以操作人员按需对施加于电缆3上的压力进行调整，进一步保护电缆3。

其余结构请参阅实施例3。

本发明在处于电缆3注入工况时，首先将电缆3从电缆3卷扬机上放出一段合适的长度，并穿过由电缆牵引机构17、密封管27、溢流管28、压耗管、转接短节、三通阀门10所构成的环形通道，进入连续管4内部，伸进连续管4内部的电缆3段长度有几米即可，启动钻井泵11，通过注入管汇14往注入装置5的三通阀门10泵入高速流体，启动电缆3卷扬机，往外放出电缆3，再启动电缆牵引机构17，在电缆3表面施加一定的送入力克服上文的摩擦阻力，并连续的往管串内送入电缆3，送入的电缆3段则在高速流体产生的粘性摩擦力的牵引下沿流体行进方向前进。此时，高速流体的入口处在三通阀门10，大部分的流体都经由注入管汇14-三通阀门10-连续管4-连续管卷筒2-回流管汇15构成的通道返回储水罐13，很少一部分流体经由注入管汇14-三通-转接短节-压耗管-溢流管28-溢流管汇16构成的通道返回储水罐13，储水罐13内的流体经吸入管汇12进入钻井泵11，从而形成一个流体的循环。

本发明在处于电缆3回收工况时，与注入工况不同的是，此时高速流体的入口处在连续管卷筒2上的卷筒管汇、即泵送装置与回流管汇15连通，大部分流体经由回流管汇15-连续管卷筒2-连续管4-三通阀门10-注入管汇14构成的通道返回储水罐13，很少一部分流体经由回流管路-连续管卷筒2-连续管4-三通阀门10-压耗管-溢流管28-溢流管汇16构成的通道返回储水罐13。回收时，启动钻井泵11，通过注入管汇14往连续管卷筒2的回流管汇15上泵入高速流体，电缆3在高速流体产生的粘性摩擦力的牵引下沿流体行进方向前进，启动电缆牵引机构17，将电缆3从管串内拉出，启动电缆3卷扬机，将电缆3收回至电缆3卷扬机上。

本文的电缆牵引机构17并不局限于文中所给出的特定形式，其目的在于注入电缆3是为电缆3提供一个送入力克服管串段的摩擦阻力；回收电缆3时提供一个拉力克服管串段的摩擦阻力将电缆3拉出。人力，液缸夹持推拉均可实现电缆牵引机构17的功能，在此就不再赘述。

上述实施例提供了一套电缆3注入和回收系统，不需要将连续管4从连续管卷筒2上放出展平，即可实现电缆3的注入和回收，并在注入装置5中采用了压耗管和溢流管28，使得密封管27内的密封圈和电缆3表面的摩擦阻力大大降低，从而使得较小送入和拉出力就可以实现电缆3的送入和拉出，结构简单、操作便捷。

Claims (10)

1.一种电缆注入回收系统，包括电缆卷筒和连续管卷筒，所述电缆卷筒上设置有电缆，所述连续管卷筒上盘卷有连续管，其特征在于：所述电缆卷筒和所述连续管卷筒之间设置有注入装置，所述注入装置内部设置有注入腔，所述注入腔设置有连通至外部的电缆导出口、电缆注入口和流体入口；所述电缆导出口设置有连接头，所述连续管的对接端通过所述连接头与所述注入腔连通；所述电缆由所述电缆注入口接入至所述注入腔内，所述电缆的前端通过所述电缆导出口伸入至所述连续管内部；在所述电缆导出口和所述电缆注入口之间设置有三通阀门，所述三通阀门的第一支管与所述电缆导出口连接，所述三通阀门的第二支管与所述电缆注入口连接，所述三通阀门的第三支管通过所述流体入口与泵送装置连接，所述第三支管与所述第一支管的夹角大于90°。

2.根据权利要求1所述的电缆注入回收系统，其特征在于：所述泵送装置包括钻井泵，所述钻井泵的进水端设置有吸入管汇，所述吸入管汇将所述钻井泵的进水端与储水罐相连，所述钻井泵的出水端与所述三通阀门的第三支管之间设置有注入管汇，所述连续管的末端与所述储水罐之间设置有回流管汇。

3.根据权利要求2所述的电缆注入回收系统，其特征在于：所述注入腔靠近所述电缆注入口的一侧设置有溢流管汇，所述溢流管汇将所述注入腔和所述储水罐连通。

4.根据权利要求3所述的电缆注入回收系统，其特征在于：所述电缆卷筒与所述电缆注入口之间设置有电缆牵引机构，所述电缆牵引机构包括底座，所述底座连接有驱动轮总成和从动轮总成，所述驱动轮总成和所述从动轮总成之间的间隙为环形牵引通道，所述电缆穿接于所述环形牵引通道内。

5.根据权利要求4所述的电缆注入回收系统，其特征在于：所述驱动轮总成包括驱动轮架、以及通过转轴连接于所述驱动轮架上的驱动滑轮，所述驱动轮架与所述底座固定连接，所述从动轮总成包括从动轮架、以及通过转轴连接于所述从动轮架上的从动滑轮；所述驱动轮架与所述从动轮架之间设置有销轴，所述驱动轮架和所述从动轮架在一侧通过铰链连接，所述驱动轮架和所述从动轮架在另一侧通过压紧螺栓组和自锁螺母连接，所述压紧螺栓组的一端与所述驱动轮架连接，所述压紧螺栓组的另一端套设有所述自锁螺母，所述从动轮架通过所述自锁螺母与所述压紧螺栓组连接。

6.根据权利要求5所述的电缆注入回收系统，其特征在于：所述铰链的转轴为销轴传感器。

7.根据权利要求5所述的电缆注入回收系统，其特征在于：所述驱动滑轮和所述从动滑轮均由钢制内圈和橡胶外圈组成。

8.根据权利要求4至7中任一所述的电缆注入回收系统，其特征在于：所述电缆牵引机构还包括封闭通道，所述封闭通道包括导向轮、以及设置于所述导向轮的上方的限位挡杆，所述限位挡杆与所述导向轮之间的间隙大于单根电缆的直径、且小于两根电缆的直径之和。

9.根据权利要求4至7中任一所述的电缆注入回收系统，其特征在于：所述电缆卷筒的驱动轴上设置有计数传感器。

10.根据权利要求4至7中任一所述的电缆注入回收系统，其特征在于：所述注入装置的电缆注入口与所述三通阀门的第二支管之间通过耗压管连通，所述耗压管的内径比电缆的直径大1mm～2mm。

Images