CN104334819A - 连续管注入器装置和方法 - Google Patents

Abstract

用于从井口插入和/或回收连续管的连续管注入器装置，包括第一注入头单元和和第二注入头单元，在一框架内构成一中心通道。第一和第二注入头单元每一个包括一内带和外带，外带包括多个接合连续管的滚动元件，且内带提供施加给外带的驱动力。内带进一步包括一耐磨板，其设计为承受多数磨损以使注入头的维护和更换花费更少。

Description

连续管注入器装置和方法

本申请要求2012年3月14日申请的美国临时申请61/610643的优先权。上述申请在此以参见的方式被援引。

背景技术

技术领域

本发明总的涉及油田生产设备，更具体地，涉及用于从井中放入和移除连续管的连续管注入器装置。

现有技术描述

连续管在石油和天然气工业的使用上从其开始以来显著增加。连续管操作自1950年代早期可行的有限应用发展而来，且现在被认为在多种作业中是可行的解决方案，这些作业包括水下井作业，不压井起下作业(snubbing)、压裂作业和甚至连续管应用。连续管作业已经成长为更流行，由于它们相比于传统井作业的快速调动次数和通常较小的规模。更进一步，除了显著节省费用之外，它们需要更少的作业队和人员。由于连续管的应用已经成为更多数，连续管的强度和尺寸也有选择地增加。连续管开始通常直径上小于1英寸，然而现在其可发现直径尺寸达4英寸。

连续管钻探设备最早由以下组成：用于从井口插入和移除连续管的注入头、用于存储和运输连续管的卷轴、用于给注入头提供动力的电源组和用于操作机器的控制室。注入头用于夹持连续管，通常通过一系列由链条结构提供动力的夹持件，这些夹持件在必要时提供足够的力以移动连续管，不会阻碍连续管的结构稳定性。尽管在功能上需要其它构件操作该系统，但注入头是连续管钻探设备的一体部分。

注入头包括能承受相当数量磨损的构件，因此需要频繁维修。

下面的专利描述了有关如上所述的主题的背景技术。

美国专利US8,191,3520，出版日2012年6月5日，专利权人Maschek，Jr等，公开了用于连续管注入器单元内的夹持组件。该夹持组件包括将夹持件固定到连续管注入器单元的链条驱动机构的承载件和由承载件承载的夹持掌。该夹持组件的结构允许夹持掌移除和替换。

美国专利US6,910,530，出版日2005年6月28日，专利权人Austbo等，公开了连续管注入器装置，其用于向井中插入连续管，临时悬挂连续管，和从井中移除连续管。该装置包括具有一对间隔开的从其朝上延伸的承载件的基部。该基部是框架的位于井口之上的部分。承载件的每一个具有可旋转地安装在其上的并可与其一起运动的夹持链条驱动系统。致动和联接系统允许承载件沿侧向或横向方向相对上部构造和基部彼此相向和远离移动。因此，夹持链条驱动系统包括夹持链条，这些夹持链条能够接合和脱离延伸穿过装置的连续管。一润湿流体盆位于夹持链条下面，支承导向件接合在夹持链条下面的连续管，以防止扣住连续管。夹持链条驱动系统包括安装在惰链轮轴上的惰链轮。惰链轮轴的第一和第二端的位置被监控，且可调整以保持与驱动链轮轴平行的状态，该驱动链轮轴上安装支撑夹持链条的驱动链轮。

美国专利US6,347,664，出版日2002年2月19日，专利权人Perio，Jr.，公开了连续管注入头，包括多个环形链条，每一个至少三节宽，它们围绕在注入头内的多个链轮和/或惰滚轮设置。多个夹持组件围绕环行链条的中间节设置。支承滑动件设置在注入头内，支承滑动件包括多个交错构造的支承件，支承件适于与夹持组件的一部分滚动接合。注入头包括多个半部，其每一个联接到定位杆，定位杆具有多个形成在其中的开口，这些开口适于改变第一和第二半部之间的距离。

美国专利US6,173,769，出版日2001年1月16日，专利权人Goode，公开了一种连续管注入器的夹持元件，其具有承载件和安装其上的可移除夹持掌。该可移除夹持掌可滑动到形成于承载件上的狭槽，且通过在承载件和掌之间插入弹性垫而在承载件上浮动。沿承载件的一侧可手动压下的弹簧以防止掌在注入器运行过程中滑出狭槽。

美国专利US5,918,671，出版日1999年7月6日，专利权人Bridges等，公开了一种用于柔性管的注入器，该注入器具有在管的路径的相对两侧的环形驱动传送装置。该驱动传送装置包括夹持块，其沿着管路径相对成对工作。成对的夹持块被夹紧到管并沿管路径运动以将管注入到井中或将管从井中移除。夹持块通过滑动件夹紧到管，并相对成对工作。滑动件具有滚轮，这些滚轮接触夹持块。每一滚轮具有两端，这些端容纳在各自滑动件上的安装件内部的支承。

上述的现有技术不涉及本发明提供的技术方案，而是揭示了通常增加可靠性和减小修理和/或维修注入头所需的频率和时间的系统。从而，本领域技术人员将了解涉及上述和其它问题的本发明。

发明内容

本发明第一个可能的目的是为深井和高的不压井起下力(snubbing force)提供一种更可靠的连续管注入器系统。

本发明一个可能的目的是提供一种用于连续管系统的改进的注入头组件。

本发明另一可能的目的是提供一种在作业中需要减少维修成本和停机时间的连续管注入器。

本发明另一可能的目的是提供一种用于连续管作业的改进的“链条在链条滑动件上”的设计，连续管作业包括不压井作业和油井维修作业。

本发明的这些目的以及其它目的，优点和特征由下文将要讨论的说明书和附图而变得清楚。要理解的是，上述目的并不是全部的，旨在帮助理解本发明，不是用来限制本发明的范围。

附图说明

当本发明更完整的理解和其优点通过参见如下的结合附图的详细描述变得更明白时，本发明更完整的理解和其优点就容易了解，其中

图1是连续管注入器装置一部分的分解立体示意图，示出根据本发明的一个可能实施例的滑板；

图2是连续管注入器装置一部分的俯视示意图，示出根据本发明的一个可能实施例的滑板；

图3是根据本发明的一个可能实施例的连续管注入器装置的正视剖面图；

图4是连续管注入器的侧视图，以部分截面的形式示出根据本发明的一个可能的实施例的图3的截面10；

图5是根据本发明的一个可能实施例的连续管注入器装置的透视图。

具体实施方式

参考附图，特别是图1，示出内部组件1的分解视图，内部组件1是连续管注入器装置100的一部分，装配如图5所示，是根据本发明的一个可能的实施例。在一个实施例中，现有的连续管注入器单元可根据本发明更改或改型，以更长久和可靠地作业。在一个实施例中，连续管注入器100采用“链条在链条滑动件上”的设计，在该设计中，制造的滚柱可连接于链节，且设计成用于多种起油管和不压井起下油管应用。连续管注入器100可用于为多种其它油或气作业输送多种尺寸的连续管进入和离开井。

内部组件1采用中心板10，中心板10包括多个圆形孔，在压缩用于夹持管子的夹持件的过程中，缸体保持环35将液压缸40保持在其中。滑板20位于中心板10的第一侧，且可通过支撑柱55安装于中心板10。在一个实施例中，滑板20可为矩形形状，具有包括挖去部的细长侧，挖去部与中心板10的缸体保持环35相对应，从而不妨碍液压缸40作业。滑板20进一步包括通道90，其尺寸做成能接收细长的耐磨板15。在这个实施例中，不必要整个滑板由设计成应对摩擦较久耐用的硬化材料构成。更进一步，为了较少的修理费用，限定滑板耐用。耐磨板15通过多个夹紧板30被夹紧到滑板20，这些夹紧板30配合在沿着滑板20的通道90形成的凹部95内。耐磨板15可比通道90厚，而且，如果需要，从滑板20向外延伸。凹部95和夹紧板30的形状可不同于图示的，可以是细长的。夹紧板30进一步每一个包括至少一个舌状部32，其配合在耐磨板15相应的狭槽22中。舌状部32可为矩形、圆形或相似形。在另一实施例中，夹紧板30可机加工在耐磨板15上，其中舌状部32用于插入滑板20上的相应凹部95。

帽螺钉75进一步将夹紧板30紧固到滑板20，但不承受任何由连续管注入器100作业引起的横向力。夹紧板30上的横向力由凹部95的壁和狭槽22的壁承受，因此，帽螺钉75只需要紧固夹紧板30至滑板20，在作业过程中不抵抗力。

张紧组件60位于中心板10的相对滑板20的相反侧，且通过螺栓80和凹头螺钉65固定到中心板10。其它形式的紧固件可用于该作业。张紧组件60支承多个分别对应于液压缸40的注入器弹簧85。注入器弹簧85响应于作业过程中液压缸40施加的力而膨胀和压缩。为了对准，缸体间隔件45放置在液压缸40和中心板10之间，以提供延伸作业以解决连续管的尺寸差异。张紧组件60包括至少两组尖头，这些尖头与侧板25中的至少两个连接，以将张紧组件60固定于滑板20。侧板25与张紧组件60互锁，进而通过小的帽螺钉70固定于滑板20。在另一实施例，使用将侧板25附连至滑板20的可替代的手段，其包括销、夹紧件和类似件。侧板25与耐磨板15匹配并引导链条组件50围绕滑板20和耐磨板15。在一实施例，耐磨板15包括轨迹17，在其上链条组件50在连续管注入器装置100作业时沿着其旋转，将在以后更详细地描述。

现在转向图2，图2是图1所示的内部组件1的俯视图，根据本发明的一个可能的实施例示出。链条组件50包括多个由一系列沿着耐磨板15上的轨迹17旋转的链节互连的滚柱(见图1)。然而，本发明不局限于链条组件50的当前描述，其还可包括根据本发明的可替代的构造。在另一实施例中，链条组件50可进一步包括滑缸牵引臂和替代的驱动链条张紧系统，比如，链轮、行星齿轮、液压马达和/或控制器以及类似件可用于驱动链条组件50。滑板20做成紧固至中心板10以使其在连续管注入器装置100的正常作业时不干扰液压缸40或缸体保持环35。

在图3中，根据本发明的一个优选的实施例示出连续管注入器100的前视图。连续管注入器100包括容纳在框架110中的第一注入器构件170和第二注入器构件175。第一注入器构件170和第二注入器构件175结构上相对于结合图1所描述的内部组件1可以是相同的或实质相同，而相对于中心路径145彼此相反。作业中，联合使用第一注入器构件170和第二注入器构件175，从而通过使用夹持件120，122从中心路径145插入和/或移除连续管140。夹持件120，122与各自的夹持带115，117相互连接，其中夹持带115围绕齿轮或链轮对130，132旋转，夹持带117围绕齿轮或链轮对125，127旋转。在一可替换的实施例中，夹持带155，177做成其中的夹持件120，122为单一的一体的构件。

手动或自动地、典型的在控制室或框架110上的控制装置中、运行液压缸40以加压夹持件120，122后，夹持件120，122给连续管145施加压力。液压缸40能够运行以延伸和缩回，由此改变夹持件120，122施加到连续管145的压力，以及使第一注入器构件170和第二注入器构件175朝向彼此会聚。尽管可以采用与本发明的教导一致的多种形状的夹持件120，122，但夹持件120，122可包括为连续管140提供较好的接触区域的半圆形通道。在一些实施例中，如果需要，夹持件120，122可包括基本上弹性的材料，以能够压下而与较小直径管接合或能够膨胀以处理较大直径管。

在图4中，根据本发明一个可能的实施例示出图3所示的连续管注入头100的部分11的前视放大图。中心板10，滑板20和耐磨板15如在讨论图1时所详细描述的那样排列。链条组件50接触夹持组件120，在连续管注入器装置100作业时提供驱动力以使夹持组件运动。在此实施例，夹持组件120进一步包括直接接触链条组件50的承载件115。这种布置避免滑板上的任何不适当的磨损，并更快和容易地更换耐磨板15，而不是更贵的也是更难替换的滑板20。

现在参考图5，示出的连续管注入器装置100具有针对多种尺寸的井口进行调整的可调整基座165。可调整基座165由柱150，155，160支撑，同时以上所述的连续管注入器装置100的构件设置在框架110中。

Claims (16)

1.一种用于从井口插入和移除连续管的连续管注入器装置，包括：

相对的夹持构件的第一和第二带，其设置为在中心路径夹持所述连续管；

第一和第二内链条，所述第一和第二内链条可操作以驱动所述第一和第二带；

第一和第二板，其每一个限定通道和多个沿着所述通道两侧的凹口；

耐磨板，大小做成使其适宜安装在所述通道内，所述耐磨板进一步包括多个开口，其中当所述耐磨板插入所述板的所述通道中时所述多个凹口和所述多个开口对准；和

多个夹紧件，以紧固所述耐磨板至所述板，其中所述多个夹紧件的第一端安装在所述多个凹口内，且所述多个夹紧件的第二端形成舌状部以插入所述多个开口中。

2.如权利要求1所述的装置，进一步包括至少一个液压缸，所述液压缸能够运行以有选择地压缩所述相对的夹持构件的第一和第二带。

3.如权利要求1所述的装置，其中所述多个夹紧件通过多个紧固件固定在所述多个凹口内。

4.如权利要求1所述的装置，其中所述多个凹口中每一个包括矩形孔。

5.如权利要求1所述的装置，进一步包括设置在所述耐磨板每一端的第一和第二端板。

6.如权利要求5所述的装置，其中所述第一和第二端板中的每一个包括弯曲表面。

7.如权利要求1所述的装置，其中所述耐磨板比所述通道厚以从所述第一和第二板的每一个朝外延伸。

8.如权利要求1所述的装置，进一步包括设置在所述第一和第二板的与所述耐磨板相对的一侧的第一和第二附加板。

9.如权利要求1所述的装置，其中所述耐磨板包括中心凹槽。

10.一种连续管注入器装置，包括：

第一注入器柱，其包括滑板和耐磨板，所述滑板包括大小做成使其适宜接收所述耐磨板的中心凹槽和沿着所述中心凹槽两侧的多个缺口，所述耐磨板进一步包括多个狭槽，其中所述多个狭槽和所述多个缺口在所述耐磨板插入所述滑板的所述中心凹槽时对准；

第二注入器柱，其包括滑板和耐磨板，所述滑板包括大小做成使其适宜接收所述耐磨板的中心凹槽和沿着所述中心凹槽两侧的多个缺口；和

多个夹紧件，以紧固所述耐磨板至所述第一注入器柱和所述第二注入器柱两者的所述滑板，所述多个夹紧件的每一个形成所述耐磨板的与所述多个缺口对齐的延伸部，且能够运行以相对所述滑板将所述耐磨板固定在位。

11.如权利要求10所述的装置，其中所述多个夹紧件的每一个进一步包括舌状部以插入所述滑板的所述多个缺口中。

12.如权利要求10所述的装置，其中所述多个夹紧件与所述耐磨板分离，且安装在所述耐磨板内的多个狭槽中。

13.如权利要求10所述的装置，其中所述连续管注入器装置容纳在框架内。

14.如权利要求10所述的装置，其中所述第一和第二注入头柱进一步包括第一和第二内链条，其每一个进一步包括多个滚动元件。

15.如权利要求10所述的装置，进一步包括多个液压缸，所述液压缸可运行以对多个夹持构件施加压力，从而从中心路径移除和/或插入连续管。

16.一种制造连续管注入器装置的方法，包括：

提供第一和第二外链条，其每一个进一步包括多个围绕外路径旋转的夹持构件，所述第一和第二外链条设置成使得所述多个夹持构件的夹持表面相对中心路径彼此相对；

将第一和第二内链条分别插入所述第一和第二外链条的所述外路径内，其中所述第一和第二内链条进一步包括多个滚动元件，所述滚动元件接合所述多个夹持构件的背侧；

组装第一和第二注入头，其每一个包括滑板和多个液压缸，所述第一和第二注入头提供轴，用于所述第一和第二内链条围绕旋转，所述滑板包括大小做成使其适宜接收耐磨板的中心通道和沿着所述中心通道侧面的一系列通道缺口，所述耐磨板进一步包括多个凹口，其中，在所述耐磨板插入所述滑板的所述中心通道时，所述多个凹口和所述一系列通道缺口对齐；和

提供多个紧固所述耐磨板至所述滑板的夹紧板，所述多个夹紧板与所述一系列通道缺口匹配，且与所述多个凹口交搭，由此所述连续管注入器装置运行时产生的力分配在所述耐磨板和所述滑板之间。