CN105531441A - 盘管注入系统 - Google Patents
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Abstract
一种盘管注入头，包括至少两个变速箱单元，每个变速箱单元驱动一个夹持组件，夹持组件包括多个夹持组件链节。夹持组件链节包括一个夹持表面，用于夹持盘管的一段长度，并包括一个或多个滚子支承件作用于一个支撑板。盘管注入头组件进一步包括一个滑移板，滑移板上联接于支撑板，滑移板用来接收一个或多个牵引力缸的压力。所主张的实施例中的组件进一步能够简化油气生产领域的操作者对盘管注入器的维修和操作。
Description
背景技术
烃类是一种重要的资源，其往往通过进行各种地下作业从地下采出。当进行地下作业时，盘管(coiltube)注入头可用来引导盘管(例如，可以是大约1英寸至大约31/2英寸范围内的管子)进出井眼。注入器具有一种夹持盘管以执行可控进给操作的装置。注入头以其所产生的推力/拉力以及盘管行进的进给速度进行分级(rated)。
一个完整的注入头包括多个构件。例如，注入头包括注入头组件；防撞框(在操作期间提供一定程度的机械保护)；操作平台(在操作期间允许操作者管理盘管的注入作业)；以及鹅颈管(其控制盘管从独立的盘管卷筒进给到注入器内)。
盘管注入器的基本前提是使用充分的牵引力简单地夹住盘管，因此其在进行所需地下作业，然后将盘管推入井中或者从井中抽出时不会滑动。为了达到这一目的，通常有连接到链条驱动机构上的两套夹持件。驱动机构通常是液压动力的，并且在与减速箱结合时提供充足的扭矩来充分地移动负载。希望得到一种可平稳操作并且在无需中断正在进行的地下作业的情况下就能很容易地维修和操作的注入头。
附图说明
通过结合伴随附图参考接下来的描述并，可以获得本实施例的更加全面和彻底的理解及其优势。
附图1是根据本公开内容的特定实施例的盘管注入器结构的示意图。
附图2A是根据本公开内容的示例性实施例的、附图1中注入头组件的第一个透视图。
附图2B是根据本公开内容的示例性实施例的、附图1中注入头组件的第二个透视图。
附图2C是根据本公开内容的示例性实施例的、附图1中注入头组件的第三个透视图。
附图3A是根据本公开内容的特定实施例的、附图2A-C中注入头组件的侧视放大视图。
附图3B是根据本公开内容的特定实施例的、附图3A中注入头组件的截面图。
附图3C是根据本公开内容的特定实施例的、去除防撞框一侧的、附图3A中注入头组件的截面图。
附图4是根据本公开内容的特定实施例的、夹持件/链条组件的链节的放大视图。
具体实施方式
在此将详细描述本发明的示例性实施例。为了清楚，并非实际实施中的所有特征都会在本说明书中进行描述。当然应当理解的是，在任何这种实际实施例的发展中，必须做出许多具体实施决策来达到特定的实施目的，该目的在实施例之间各不相同。此外，可以理解的是，这种发展工作可能是复杂并且耗时的，但是对于具有本发明利益的本领域的普通技术人员来说仍是常规的技术任务。
为了更好地理解本发明，给出特定实施方式的下列实施例。但下列实施例绝不能解读为限制或者限定了本发明的范围。本公开内容的实施例可以和任何井口系统一起使用。本公开内容的实施例适用于任何类型地层中的水平井、垂直井、斜井或者其他非线形的井眼。实施例适用于注入井，同样也适用于生产井，包括烃类井。
在此使用的术语“联接(couple)”用来表示间接或直接的连接。这样，如果第一装置联接到第二装置，连接可以通过直接连接，或者经由其他装置和连接件通过间接的机械或电连接。
在此公开的方法和系统不限于任何特定的单位尺寸，例如，在某些实施方案中，注入头单位可以是“80k”(80,000psi)单位。然而，设计理念很容易被放大或缩小来适应实际需求。谈到易于操作和维修，这里公开的方法和系统指向实际操作的约束，形成易于维修因此在生产过程中保持的“简单”单位。
根据本公开内容的图示实施例的盘管注入器总体用附图1中的附图标记100表示。如图1所示，盘管注入器100包括：注入头组件102；为注入头组件102提供机械保护的防撞框104；操作平台106，其允许操作者对盘管注入器100进行操作，以及在操作期间管理盘管注入器100的作业，以及控制盘管从外置的盘管卷筒(未示出)进给到注入头组件102内的鹅颈管108。特别地，卷筒(未示出)设置在盘管注入器100的附近，盘管110从卷筒处拉出并经过鹅颈管108，通过注入头组件102进入到井眼中。
附图2A-C描述了根据本公开内容的示例性实施例的、附图1中注入头组件102的不同的放大透视图。如附图2A-C所示，注入头组件102包括一对变速箱单元202A、202B，两个变速箱单元分别联接到相应的夹持件/链条组件204A、204B上。在某些实施中，变速箱单元202A、202B可以是液压驱动变速箱单元。由此，每个夹持件/链条组件204A、204B可以通过相应的变速箱单元202A、202B驱动。注入头组件102还可进一步包括用来向滑移板208施加压力的一个或多个牵引缸206滑移板。
现在转向附图3A-C，更详细地公开根据本公开内容的示例性实施例的、牵引缸206和滑移板208的操作。特别地，附图3A描述了附图1和附图2A-C中注入头组件102的侧视放大视图。附图3B描述了附图3A中注入头组件102的截面图。相似地，附图3C描述了去除防撞框104一侧的附图3A中注入头组件的截面图来展示其中的结构构件。
如附图3A-C所示，每个滑移板208都联接到支撑板212上。滑移板208和支撑板212可由本领域普通技术人员所公知的任何适合的材料制成。例如，在某些示例性实施例中，滑移板208由高等级铝制成，而支撑板212由淬火钢制成。支撑板212提供了与夹持件/链条组件204的滚子支承件(rollerbearing)相接触的磨损面，正如在下面更详细讨论的。
附图4描述了夹持件/链条组件204A、204B中的一个链节的放大视图，该链节总的用附图标记400来表示。在某些示例性实施例中，链节400由位于一侧的滚子支承件402，以及位于另一侧的夹持件404组成。如附图4所示，滚子支承件402设置在与夹持件404相对的一侧。
每个夹持件/链条组件204A、204B都具有多个链节400，如附图4所示，每个链节都具有一个或多个滚子支承件402以及一个或多个夹持件404。夹持件404被配置为接合穿过注入头组件102运行的一段盘管。在某些示例性实施例中，每个夹持件404被配置为半圆柱形凹口，使得夹持件404的表面接合盘管110的较大面积以及更加均匀地向盘管110施加压力。夹持件404的凹口尺寸是不同的以与不同尺寸的盘管110接合。如附图3A-C和附图4所示，夹持件404可联接到滚子支承件402上，滚子支承件随后接合支撑板212。滚子支承件402的用途是通过允许滚子支承件402滚过支撑板212来减小夹持件/链条组件204A、204B与相应的支撑板212之间的摩擦力。夹持件/链条组件204中的多个链节通过各链节400联接在一起。这种设置允许操作者随时替换/修理一个夹持件404，或者在一次维护操作中替换/修理整个夹持件/链条组件204A、204B。在一次操作中替换整个夹持件/链条组件204A、204B能够保证所有夹持件404以相似的状态操作，也就是说，单独的磨损元件不会与系统保持在一起。这也允许在短时间内完成维护操作。
返回附图3A-C，与相应滑移板208相联接的支撑板212在夹持件/链条组件204上为滚子支承件402提供一个磨损面。牵引缸206提供力来推拉滑移板208从而使支撑板212与夹持件/链条组件204接合。因此，牵引缸206可以移动滑移板208，继而在不同的位置之间移动支撑板212以在盘管110上施加或大或小的压力。例如，牵引缸206可在第一位置和第二位置之间移动滑移板208和支撑板212，第一位置远离通过注入头组件102导向的盘管110，而第二位置接近盘管110。因此，支撑板212的结构在负载下提供减小的摩擦力，并能提供一种在夹持件经由滑移板208和牵引缸206在负载周期内接合时控制每个夹持件404上的压力的装置滑移板。
特别地，附图3B给出了注入头组件102的示意图，聚焦在滑移板208、支撑板212和每个夹持件/链条组件204A、204B之间的相互作用上。现在结合一个夹持件/链条组件204A论述注入头组件102的操作。另一个夹持件/链条组件204B以相同方式操作。如附图3B所示，牵引缸206向滑移板208提供压力，接着向支撑板212施加压力。这使支撑板212与夹持件/链条组件204A相接触，能够使夹持件/链条组件204A的滚子支承件402滚过支撑板212的表面。此外，支撑板212上的压力可使夹持件/链条组件204A的夹持件404与在两个夹持件/链条组件204A、204B之间导向的一段盘管相接合。
附图3C是注入头组件102的示意图，聚焦在每个夹持件/链条组件204A、204B以及相应的变速箱单元202A、202B的运动。如附图3C所示，每个夹持件/链条组件204A、204B联接到相应的驱动马达205A、205B上，驱动马达205A、205B由变速箱单元202A、202B驱动。驱动马达205A、205B提供逆转设置来引导盘管110进入井中(或者将盘管110拉出)。特别地，驱动马达205A、205B被设置为可在相反的方向上转动，这样两个夹持件/链条组件204A、204B的两个相对侧面在同一垂直方向上移动，也就是一起向上运动或一起向下运动。在这种结构中，每个夹持件/链条组件204A、204B中的一个或多个夹持件404能够接合在两个夹持件/链条组件204A、204B的相对侧面之间运行的一段盘管110。
在操作中，牵引缸206受到压力，随着其经过夹持件/链条组件204A、204B而向着居中设置的盘管110移动滑移板208。一旦夹持件/链条组件204A、204B接合盘管110，就会通过支撑板212和滑移板208反向施加作用力，从而允许对盘管110施加精确控制的位置和负载。这种布置围绕注入头组件102的垂直中心线重复，允许夹持件/链条组件204A、204B封住盘管110，并在通过驱动马达205A、205B的引导下上下移动盘管110。因此，牵引缸206向滑移板208施加压力，以使支撑板208与夹持件/链条组件204A、204B接触，从而接合盘管110。
在某些实施方案中，可由高等级铝制成的滑移板208可以通过设置在滑移板208上的滑块进行引导。在某些实施方案中有4个滑块，一个个位于滑移板208的每个顶角。可以使用复合支承来保证滑移板208在引导件上顺利滑动。牵引缸206提供力来推拉滑移板208。滑移板208设计得十分坚固以使其在负载条件下遇到的偏移量最小化。使扭曲最小化能够保证支撑板212提供一个可供夹持件/链条组件204A、204B中的滚子支承件402在其上运行的平滑、整齐的表面。
现在回到附图2A-2C，注入头组件102进一步包括一个或多个张紧缸(tensioningcylinder)210。在某些实施方案中，设置张紧缸210以在基本垂直于牵引缸206施加的力的方向的方向上施加力。张紧缸210被配置为施加足够的力来确保在操作期间不会出现链条“松动”。特别地，张紧缸210可操作而使夹持件/链条组件204内维持所需的张紧度。在某些实施方案中，施加到牵引缸206的力(压力)的数值与作用在盘管110上的夹持力的数值成正比。
在某些实施方案中，牵引缸206和张紧缸210位于注入头组件102的外侧或者可由外侧接近。例如，如附图2A-C中所示，牵引缸206和张紧缸210可以安装在防撞框104的外侧。因此，单个缸(牵引缸206和/或张紧缸210)可以移开并与滑移板208脱离，以便进行缸的替换和/或修理。其余的缸将继续用来操作。因此，操作部件可以在现场进行修理/替换，并且注入头组件102在其进行操作时保持在井上适当的位置。此外，在优选实施例中，缸全部为同一规格，简化维修期间所有缸的的替换。
因此，使用在负载条件下在支撑板212上运行的滚子支承件402减少了在负载下操作时的摩擦力。此外，支撑板212与夹持件/链条组件204的滚子支承件402之间的相互作用提供了这样一种装置，该装置可在每个夹持件/链条组件204A，204B接合盘管110时控制其施加的压力。特别地，在负载周期中由每个夹持件/链条组件204施加的压力可以通过操作者使用牵引缸206进行控制，该牵引缸206可以通过滑移板208和支撑板212向滚子支承件402施加压力。
再者，由于盘管的艰巨特性，支撑板212为易损件。支撑板212可以从注入头组件102的前端或后端触及，并且很容易移至注入头组件的侧面。因此，支撑板212很容易在现场进行替换和/或修理。
此外，夹持件/链条组件204A、204B(包括夹持件404和滚子支承件402)在操作期间处于高负载状态。因此，在某些实施方案中，垂直空间应该做到最大化，从而可以允许将附加的夹持组件放置在负载通道内，因而减少单个夹持件404的负载，进而将延长注入头组件102的使用寿命。进一步地，夹持件404为一体式夹持件/链条组件204。因此，在某些实施方案中，夹持件托架允许夹持件404的单独替换。在另一个实施例中，整个夹持件/链条组件204能够在一次操作中进行替换。这形成用来更换夹持件尺寸(例如，从11/2英寸更换为2英寸)的快速维护阶段，并能保证所有的夹持件在相似的状态操作，也就是说，单独的磨损元件不会与系统保持在一起。当持器/链条组件204或者夹持件404确实磨损时，有效的替换工作可在只需几分钟的短时间内完成。在进行地下作业时，操作时间至关重要。因此，设备的操作时间越长，维护性能越好。
在某些实施例中，不同构件可由高等级铝制成，与钢相比(钢的重量大约是铝的2.5倍)，铝足够强同时减轻重量。减轻重量的好处在于在安装期间容易处理，使操作者的工作更加容易并且更有成效。
因此，本公开内容很好地用于达到所提及的以及其固有的结论和优势。上述公开的特定实施例仅仅是示例性的，因为本发明可以使用在此教导下对本领域技术人员来说显而易见的、不同但等效的方式做出修改和实践。此外，未打算对在此给出的结构或设计细节进行限定，而是如下方权利要求所论述的。因此对上述公开的特定实施例进行更改或修改是显而易见的，但是所有这些变形都落入本发明的范围和本质内。同时，权利要求中的术语具有其简明的普通含义，除非专利权人做出明确清楚地限定。
Claims (18)
1.一种注入头组件，包括：
第一夹持组件和第二夹持组件，其中第一和第二夹持组件中的每一个都包括一个或多个夹持件以及一个或多个滚子支承件；
第一变速箱单元和第二变速箱单元，其中第一变速箱单元驱动第一夹持组件，第二变速箱单元驱动第二夹持组件；
牵引缸；
联接到牵引力缸的滑移板，其中牵引缸向滑移板施加压力；
联接到滑移板的支撑板，其中支撑板与一个或多个滚子支承件接触。
2.根据权利要求1所述的注入头组件，其特征在于，牵引缸施加的压力带动滑移板和支撑板在第一位置和第二位置之间移动。
3.根据权利要求1所述的注入头组件，其特征在于，滑移板由高等级铝制成。
4.根据权利要求1所述的注入头组件，其特征在于，支撑板由钢材制成。
5.根据权利要求1所述的注入头组件，进一步包括张紧缸，其中张紧缸可操作为在基本垂直于牵引缸所施加的力的方向的方向上施加力。
6.根据权利要求1所述的注入头组件，其特征在于，滑移板通过多个滑块进行导向，其中滑块设置在滑移板上。
7.根据权利要求1所述的注入头组件，其特征在于，滑移板联接到多个牵引缸。
8.根据权利要求1所述的注入头组件，其特征在于，第一变速箱单元在第一方向上驱动第一夹持组件，第二变速箱单元在第二方向上驱动第二夹持组件。
9.根据权利要求8所述的注入头组件，其特征在于，第一夹持组件的侧面正对第二夹持组件的侧面，第一夹持组件和第二夹持组件的相对侧面在同一垂直方向上移动。
10.一种注入头组件，包括：
盘管注入头，其中该盘管注入头包括：
第一夹持组件和第二夹持组件，其中第一和第二夹持组件中的每一个都包括一个或多个夹持件以及一个或多个滚子支承件；
第一变速箱单元和第二变速箱单元，其中第一变速箱单元驱动第一夹持组件，第二变速箱单元驱动第二夹持组件；
牵引缸；
滑移板，其中牵引缸向滑移板施加压力；
一个支撑板，其中滑移板联接到支撑板，支撑板联接到一个或多个滚子支承件；以及
盘管注入头控制进出井道的那段盘管的进给速率。
11.根据权利要求10所述的注入头组件，其特征在于，牵引缸施加的压力带动滑移板和支撑板在第一位置和第二位置之间移动。
12.根据权利要求10所述的注入头组件，滑移板由高等级铝制成。
13.根据权利要求10所述的注入头组件，支撑板由钢材制成。
14.根据权利要求10所述的注入头组件，进一步包括张紧缸，其中张紧缸可操作为在基本垂直于牵引缸所施加的力的方向的方向上施加力。
15.根据权利要求10所述的注入头组件，滑移板通过多个滑块进行导向，其中滑块设置在滑移板上。
16.根据权利要求10所述的注入头组件，滑移板联接到多个牵引缸。
17.根据权利要求10所述的注入头组件，其特征在于，第一变速箱单元在第一方向上驱动第一夹持组件，第二变速箱单元在第二方向上驱动第二夹持组件。
18.根据权利要求17所述的注入头组件，其特征在于，第一夹持组件的侧面正对第二夹持组件的侧面，第一夹持组件和第二夹持组件的相对侧面在同一垂直方向上移动。
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Application publication date: 20160427 |