CN104074468B - 一种连续油管作业设备及其折叠井架 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种折叠井架，包括：井架本体，分为至少两段，其相邻两段分别为基本段(6)和折叠段(3)，所述基本段(6)与折叠段(3)在对接端处相铰接；折叠油缸，驱动所述折叠段(3)相对于基本段(6)旋转；并具有折叠前状态和折叠后状态：在折叠前状态，所述折叠段(3)位于所述基本段(6)上方并与之相平行；在折叠后状态，所述折叠段(3)与基本段(6)对接并位于同一直线。该井架既能够保证整体作业长度，满足注入头作业要求，同时又能够缩短运输长度，提高整车通过性能，满足道路行驶要求。本发明还公开了设有所述折叠井架的连续油管作业设备。

Description

一种连续油管作业设备及其折叠井架

技术领域

本发明涉及油气开采设备技术领域，特别是连续油管作业设备的折叠井架。本发明还涉及设有所述折叠井架的连续油管作业设备。

背景技术

近年来，随着水平井及大斜度井技术的发展，连续油管已成为油气井作业中水平井和超深井输送井下工具、测井、储层改造的不可多得的理想工具。

连续油管具有很好的绕性，一卷连续油管可达几千米，因此又被称作绕性油管，连续油管作业设备具有带压作业、连续起下、对地层低伤害、设备体积小、作业周期快、成本低等特点，可以代替常规油管完成很多作业，广泛应用于油气田修井、钻井、完井、测井等作业领域，贯穿于油气开采的全过程。

连续油管作业设备一般主要由控制室、滚筒、井控系统、动力系统和注入头等组成，注入头是连续油管作业的核心部件，其在现场施工的时候，往往会距离地面高度大于10m，这就对注入头的现场固定和施工安全提出了很高的要求。

目前，连续油管注入头的作业方式通常有两种：一种为采用吊车吊注入头作业；一种为用自带井架作业。其中，采用吊车作业，注入头设计为独立的吊装模块，不仅需要吊车垂直吊装，而且地面还需要用4-6组绷绳进行固定，施工时间长，劳动强度大，安全风险较高；而采用自带井架作业，注入头安装至井架上面，随井架做位置调整，自动化程度高，地面无需绷绳，固定可靠。

现有连续油管作业设备的井架大都为固定的一体式井架，由于道路行驶要求对车辆的长度和高度有严格要求，因此井架的长度和整车的长度都受到限制，导致井架长度只能设计的相对较短，而较短的井架又不能很好的满足注入头的作业要求，即井架长度与运输之间存在矛盾，这一矛盾严重影响了自带井架作业的推广应用。

因此，如何消除井架长度与运输之间的矛盾，是本领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种折叠井架。该井架既能够保证整体作业长度，满足注入头作业要求，同时又能够缩短运输长度，提高整车通过性能，满足道路行驶要求。

本发明的另一目的是提供一种设有所述折叠井架的连续油管作业设备。

为实现上述目的，本发明提供一种折叠井架，包括：

井架本体，分为至少两段，其相邻两段分别为基本段和折叠段，所述基本段与折叠段在对接端处相铰接；

折叠油缸，驱动所述折叠段相对于基本段旋转；

并具有折叠前状态和折叠后状态：

在折叠前状态，所述折叠段位于所述基本段上方并与之相平行；

在折叠后状态，所述折叠段与基本段对接并位于同一直线。

优选地，进一步包括折叠翻转件，其第一铰点与所述基本段和折叠段的铰点相重合；

所述折叠油缸包括上折叠油缸和下折叠油缸；

所述上折叠油缸连接所述折叠段与折叠翻转件的第二铰点，所述下折叠油缸连接所述基本段与折叠翻转件的第三铰点；

所述第一铰点、第二铰点与第三铰点之间的连线呈三角形。

优选地，还包括折叠中状态；

在折叠前状态，所述上折叠油缸与下折叠油缸均向外伸出，且相互平行；

在折叠中状态，所述上折叠油缸向内收回，所述下折叠油缸向外伸出，所述折叠段垂直于基本段；

在折叠后状态，所述上折叠油缸与下折叠油缸均向内收回，且位于同一直线。

优选地，所述折叠翻转件呈三角形，所述第一铰点、第二铰点与第三铰点分别位于其三角处。

优选地，所述折叠翻转件呈等腰三角形，所述第一铰点位于其顶角处，所述第二铰点与第三铰点分别位于其另外两角处。

优选地，所述基本段与折叠段的铰点位于从两者对接端的相邻处以相互接近的方式斜向延伸的连接件上。

优选地，所述基本段与折叠段在对接端处设有锁位机构，所述锁位机构包括：

锁位轴，设于所述基本段或折叠段；

锁位钩，可转动的安装于所述折叠段或基本段；

锁位油缸，驱动所述锁位钩转动，其一端铰接于所述折叠段或基本段，另一端铰接于所述锁位钩背部；

并具有两种状态，在第一状态，所述锁位钩与锁位轴相互脱离，在第二状态，所述锁位钩与锁位轴相互咬合。

为实现上述另一目的，本发明还提供一种连续油管作业设备，包括控制室、滚筒、井控系统、动力系统和注入头中的一者、两者或多者，还包括注入头井架，所述注入头井架为上述任一项所述的折叠井架。

优选地，所述折叠井架的基本段通过旋转销轴连接于支撑件，其一侧设有伸缩油缸，另一侧设有锁定机构。

优选地，所述锁定机构包括：

第一连接杆，其一端与所述基本段铰接，另一端设有螺纹；

第二连接杆，其一端与所述支撑件铰接，另一端设有螺纹；

双头螺母，其两端的螺母分别与所述第一连接杆和第二连接杆的螺纹端连接，所述第一连接杆和第二连接杆的螺纹方向相反。

本发明对注入头井架做了进一步改进，其井架本体不再是整体式结构，而是分为至少两段，每相邻的两段分别为基本段和折叠段，其中折叠段在折叠油缸的驱动下可相对于基本段绕铰接点做180度旋转运动。这样，在作业时，可以将井架本体展开，使折叠段与基本段对接并位于同一直线上，在行驶时，可以将井架本体折叠，使折叠段反向叠置在基本段上方，从而在保证井架整体作业长度的同时大大缩短了运输长度，提高了整车通过性能，解决了井架长度带来的运输问题。

在一种优选方案中，在所述折叠段和基本段的对接处设有折叠翻转件，并采用上折叠油缸和下折叠油缸驱动折叠段旋转，各折叠油缸可分别驱动折叠段旋转90度，从而分两次90度旋转动作完成井架折叠和展开，保证了折叠动作的一致性和可靠性。

在另一种优选方案中，所述基本段与折叠段在对接端处设有锁位机构，通过该锁位机构，所述折叠段与基本段在对接后可相互锁定，以提高两者的连接强度，确保井架的定位安全可靠，提高井架安全性能。

本发明所提供的连续油管作业设备设有上述折叠井架，由于上述折叠井架具有上述技术效果，设有该折叠井架的连续油管作业设备也应具备相应的技术效果。

附图说明

图1为本发明所提供折叠井架处于折叠前状态时的结构示意图；

图2为本发明所提供折叠井架处于折叠中状态时的结构示意图；

图3为本发明所提供折叠井架处于折叠后状态时的结构示意图；

图4为本发明所提供折叠井架的锁位机构在解锁时的结构示意图；

图5为本发明所提供折叠井架的锁位机构在锁定时的结构示意图；

图6为本发明所提供连续油管作业设备的现场作业示意图；

图7为图6中A部位的局部放大示意图。

图中：

1.作业井口2.注入头3.折叠段4.折叠机构44.定位销轴41.上折叠油缸42.下折叠油缸43.折叠翻转件5.锁位机构51.固定销轴52.锁位油缸53.锁位钩54.锁位轴6.基本段7.三级伸缩油缸8.锁定机构81.第一连接杆82.第二连接杆83.双头螺母9.旋转销轴10.辅助支撑架11.液压支腿12.底盘车13.支撑装置

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1、2、3，图1为本发明所提供折叠井架处于折叠前状态时的结构示意图；图2为本发明所提供折叠井架处于折叠中状态时的结构示意图；图3为本发明所提供折叠井架处于折叠后状态时的结构示意图。

在一种具体实施例中，本发明提供的折叠井架的井架本体分为两段，一段为基本段6，另一段为折叠段3，两者在对接端处相铰接，可在折叠机构4的作用下展开或收起。

具体地，基本段6和折叠段3在对接端的相邻处以相互接近的方式设有斜向延伸的铰接座，并通过定位销轴44相互铰接，从而实现转动连接。这种铰接方式，可避免相互干涉，留出足够的翻转空间。

折叠机构4主要由上折叠油缸41、下折叠油缸42和折叠翻转件43等组成，折叠翻转件43呈等腰三角形，其三角处分别设有第一铰点、第二铰点、第三铰点，其中第一铰点位于其顶角处，与基本段6和折叠段3铰接于同一销轴，第二铰点与第三铰点分别位于另外两角处。

上折叠油缸41的一端与折叠段3在侧面通过销轴相铰接，另一端与折叠翻转件43的第二铰点通过销轴相铰接，下折叠油缸42的一端与基本段6在侧面通过销轴相铰接，另一端与与折叠翻转件43的第三铰点通过销轴相铰接。

当然，第一铰点、第二铰点与第三铰点之间的连线呈三角形，并不意味着折叠翻转件43也必须是三角形，除了三角形，折叠翻转件43还可以设计成其他形状。

折叠井架在非工作状态或运输状态时，折叠段3位于基本段6上方并与之相平行，两者中间设有支撑装置13，在支撑装置13的支撑作用下，两者保持一定间距，上折叠油缸41与下折叠油缸42均向外伸出，且相互平行(见图1)。

折叠井架的展开或收起过程分为两部分，第一部分为折叠段3相对于基本段6的90°旋转动作，通过控制上折叠油缸41使其油缸杆向内收回，下折叠油缸42的油缸杆保持向外伸出，此时折叠翻转件43固定不动，待上折叠油缸41的油缸杆全部收回时，折叠段3处于直立状态，与基本段6相垂直(参见图2)。

第二部分为折叠段3的另一次90°旋转动作，此时上折叠油缸41的油缸杆在伸出后保持不动，通过控制下折叠油缸42使其油缸杆收回，带动折叠翻转件43和折叠段3同时做旋转运动，待下折叠油缸42的油缸杆全部收回时，折叠段3与基本段6对接并位于同一直线(参见图3)，

在作业时，可以将井架本体展开，使折叠段3与基本段6对接并位于同一直线上，在行驶时，可以将井架本体折叠，使折叠段3反向叠置在基本段6上方，从而在保证井架整体作业长度的同时大大缩短了运输长度，提高了整车通过性能，而分两次90°旋转动作完成井架折叠和展开，保证了折叠动作的一致性和可靠性。

上述上折叠油缸41、下折叠油缸42和折叠翻转件43一共有两组，在折叠井架两侧对称安装，即有两套套相同的上折叠油缸41和两套相同的下折叠油缸42及折叠翻转件43安装在折叠井架两侧。

请参考图4、图5，图4为本发明所提供折叠井架的锁位机构在解锁时的结构示意图；图5为本发明所提供折叠井架的锁位机构在锁定时的结构示意图。

为了进一步提高折叠段3与基本段6对接后的连接强度，提高井架安全性能，可在基本段6与折叠段3对接端相对于铰接点的另一侧设置锁位机构。

具体地，锁位机构主要由固定销轴51、锁位油缸52、锁位钩53和锁位轴54等部件组成，其中固定销轴51、锁位油缸52和锁位钩53位于折叠段3，锁位轴54位于基本段6，锁位钩53通过销轴安装在折叠段3上，可以绕销轴旋转，锁位油缸52的一端通过固定销轴51与折叠段3相铰接，另一端通过销轴与锁位钩53背面的连接板相铰接。当锁位油缸52的油缸杆伸出时，锁位钩53将绕其销轴旋转，并最终与固定于基本段6上的锁位轴54相互咬合，实现液压锁位，当锁位油缸52的油缸杆收回时，则锁位钩53与锁位轴54相互脱离，实现解锁。

可以理解，锁位钩53与锁位轴54的位置可以互换，即锁位钩53及其附属部件安装在基本段6上，而锁位轴54安装在折叠段3上。

上述折叠井架仅是本发明的一种优选方案，具体并不局限于此，在此基础上可根据实际需要作出具有针对性的调整，从而得到不同的实施方式。例如，井架本体分为三段、四段或更多段，相邻两段之间采用上述结构相互连接，或者在上述实施方式的基础上，将折叠油缸倒装等等。由于可能实现的方式较多，这里就不再一一举例说明

请参考图6，图6为本发明所提供连续油管作业设备的现场作业示意图

除了上述折叠井架，本发明还提供一种连续油管作业设备，具体为连续油管作业车，主要由底盘车12、液压支腿11、辅助支撑架10、注入头井架、注入头2等组成。

其中，底盘车12可选用进口或国产底盘，底盘的两侧各安装有两套液压支腿11，液压支腿11的目的在于提供井架的支撑力，类似于吊车的液压支腿，辅助支撑架10用于提供井架运输时的固定和支撑。

注入头井架为上述实施例中的折叠井架，折叠井架的基本段6的根部通过旋转销轴9铰接于底盘车12尾部的主支架，基本段6的前侧与底盘车12之间设有三级伸缩油缸7，后侧与主支架之间设有锁定机构8。

如图7所示，锁定机构8主要由第一连接杆81、第二连接杆82和双头螺母83组成，第一连接杆81的一端与基本段6铰接，另一端设有螺纹；第二连接杆82的一端与主支架铰接，另一端也设有螺纹；双头螺母83两端的螺母分别与第一连接杆81和第二连接杆82的螺纹端连接，第一连接杆81和第二连接杆82的螺纹方向相反。这样，转动双头螺母83可以使两连接杆的连接长度增加或缩小，从而将折叠井架锁定在固定角度位置。

现场作业时，将作业车调整到距离作业井口1的合适位置，启动液压控制系统，先通过折叠机构4将折叠井架展开，使折叠段3与基本段6处于一条直线位置，并通过液压锁位机构5进行锁定。

进一步操作控制机构，使三级升缩油缸7的油缸杆伸出，油缸的动作推动折叠井架以转动销轴9为支点慢慢上升，直至井架到位，井架最终的位置为井架基面与水平面夹角5度到15度。

井架到位后，通过井架底部的机械锁定机构8进行机械锁定，确保井架的稳定性，注入头2通过滑行机构及角度调整机构作用可以在井架上做位置调整，并实现作业井口的对中。

该作业车通过井架底部的机械锁定机构8和三级液压伸缩油缸7固定并调节井架的倾角，可提供井架与水平面的夹角为5度到15度之间，提供了有效的井口操作空间。

本发明的折叠井架包括但不限于连续油管作业车的车载井架，连续油管作业设备也不局限于连续油管作业车，还可以是包括控制室、滚筒、井控系统、动力系统和注入头中的一者、两者或多者的其他作业设备。

以上对本发明所提供的连续油管作业设备及其折叠井架进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种折叠井架，包括：

井架本体，分为至少两段，其相邻两段分别为基本段(6)和折叠段(3)，所述基本段(6)与折叠段(3)在对接端处相铰接；

折叠油缸，驱动所述折叠段(3)相对于基本段(6)旋转；

并具有折叠前状态和折叠后状态：

在折叠前状态，所述折叠段(3)位于所述基本段(6)上方并与之相平行；

在折叠后状态，所述折叠段(3)与基本段(6)对接并位于同一直线；

其特征在于，进一步包括折叠翻转件(43)，其第一铰点与所述基本段(6)和折叠段(3)的铰点相重合；

所述折叠油缸包括上折叠油缸(41)和下折叠油缸(42)；

所述上折叠油缸(41)连接所述折叠段(3)与折叠翻转件(43)的第二铰点，所述下折叠油缸(42)连接所述基本段(6)与折叠翻转件(43)的第三铰点；

所述第一铰点、第二铰点与第三铰点之间的连线呈三角形。

2.根据权利要求1所述的折叠井架，其特征在于，还包括折叠中状态；

在折叠前状态，所述上折叠油缸(41)与下折叠油缸(42)均向外伸出，且相互平行；

在折叠中状态，所述上折叠油缸(41)向内收回，所述下折叠油缸(42)向外伸出，所述折叠段(3)垂直于基本段(6)；

在折叠后状态，所述上折叠油缸(41)与下折叠油缸(42)均向内收回，且位于同一直线。

3.根据权利要求2所述的折叠井架，其特征在于，所述折叠翻转件(43)呈三角形，所述第一铰点、第二铰点与第三铰点分别位于其三角处。

4.根据权利要求3所述的折叠井架，其特征在于，所述折叠翻转件(43)呈等腰三角形，所述第一铰点位于其顶角处，所述第二铰点与第三铰点分别位于其另外两角处。

5.根据权利要求1至3任一项所述的折叠井架，其特征在于，所述基本段(6)与折叠段(3)的铰点位于从两者对接端的相邻处以相互接近的方式斜向延伸的连接件上。

6.根据权利要求1至3任一项所述的折叠井架，其特征在于，所述基本段(6)与折叠段(3)在对接端处设有锁位机构(5)，所述锁位机构(5)包括：

锁位轴(54)，设于所述基本段(6)或折叠段(3)；

锁位钩(53)，可转动的安装于所述折叠段(3)或基本段(6)；

锁位油缸(52)，驱动所述锁位钩(53)转动，其一端铰接于所述折叠段(3)或基本段(6)，另一端铰接于所述锁位钩(53)；

并具有两种状态，在第一状态，所述锁位钩(53)与锁位轴(54)相互脱离，在第二状态，所述锁位钩(53)与锁位轴(54)相互咬合。

7.一种连续油管作业设备，包括控制室、滚筒、井控系统、动力系统和注入头中的一者、两者或多者，其特征在于，还包括注入头井架，所述注入头井架为上述权利要求1至6任一项所述的折叠井架。

8.根据权利要求7所述的连续油管作业设备，其特征在于，所述折叠井架最底部的基本段(6)通过旋转销轴(9)连接于支撑件，其一侧设有伸缩油缸，另一侧设有锁定机构(8)。

9.根据权利要求8所述的连续油管作业设备，其特征在于，所述锁定机构(8)包括：

第一连接杆(81)，其一端与所述基本段(6)铰接，另一端设有螺纹；

第二连接杆(82)，其一端与所述支撑件铰接，另一端设有螺纹；

双头螺母(83)，其两端的螺母分别与所述第一连接杆(81)和第二连接杆(82)的螺纹端连接，所述第一连接杆(81)和第二连接杆(82)的螺纹方向相反。