CN110485951A - 数字化连续油管注入头 - Google Patents

Abstract

本发明涉及数字化连续油管注入头，包括箱体、液压马达、夹持块、过渡架和调节部件，两个液压马达架设在箱体一侧，液压马达上转动连接有链轮，夹持块通过链条套接在链轮外，过渡架架设在箱体顶部一侧，调节部件架设在环形的链条中部，其中，调节部件包括螺纹杆和定位垫，箱体内固连有支撑架，螺纹杆螺纹连接在支撑架上，定位垫转动连接在螺纹杆一端，定位垫端面上固连有限位板，限位板与夹持块抵接，以使夹持块与连续油管抵接；定位垫内固连有压力传感器，压力传感器与限位板抵接，压力传感器与箱体外的数据终端电性连接，本发明具有准确判断注入头的工作状况，保证注入头能高效稳定工作的优点。

Description

数字化连续油管注入头

技术领域

本发明涉及油气钻采及增产设备技术领域，尤其涉及数字化连续油管注入头。

背景技术

连续油管注入头是连续油管设备的核心部件，广泛应用于石油和天然气开采及增产领域，其作用是带动连续油管出入井来执行各种不同的井下作业。在进行连续油管作业时，通常采用吊车吊装注入头进行作业，注入头框架顶部通常安装有钢丝绳吊索，作业时，通过吊机将注入头吊至井口上十几米的位置，注入头通过防喷盒与防喷管与井口连接；注入头是通过夹持装置将油管夹住并进行运动，夹持装置也是注入头上最重要的部件之一，通常是多组夹持块共同使用，它的作用是夹持连续油管并输送连续油管，将连续油管注入或者提出油气井。

现在常规的连续油管注入头都是液压驱动及控制，注入头的驱动及控制参数靠人为调节控制，操作难度较大，对操作人员的要求较高，一旦操作失误容易引起作业事故；另一方面，常规的连续油管设备使用时，无法记录每段连续油管的起下井次数及局部疲劳次数，无法准确的判断设备与注入头之间的张力，无法准确的判断连续油管某段的疲劳寿命及发生疲劳风险位置，无法准确地确定更换油管的周期。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中的缺陷，提供了数字化连续油管注入头。

为了解决上述技术问题，本发明提供了数字化连续油管注入头，包括箱体、液压马达、夹持块、过渡架和调节部件，两个液压马达架设在箱体一侧，液压马达上转动连接有链轮，夹持块通过链条套接在链轮外，过渡架架设在箱体顶部一侧，调节部件架设在环形的链条中部，其中，调节部件包括螺纹杆和定位垫，箱体内固连有支撑架，螺纹杆螺纹连接在支撑架上，定位垫转动连接在螺纹杆一端，定位垫端面上固连有限位板，限位板与夹持块抵接，以使夹持块与连续油管抵接；定位垫内固连有压力传感器，压力传感器与限位板抵接，压力传感器与箱体外的数据终端电性连接。

通过采用上述技术方案，利用螺纹杆和定位垫的推动作用，可使限位板将夹持块推至连续油管处，使夹持块与连续油管紧密配合，避免夹持块在运动过程中打滑而影响连续油管的运输；并且利用螺纹杆和定位垫，可进行手动调节，且螺纹配合使定位垫不易移动，进而保证夹持块可长时间保持夹紧连续油管的状态，且调节部件结构简单，生产成本低，便于维护；同时设置压力传感器和数据终端，可由数据终端实时记录压力传感器的数据，一旦压力传感器的数据出现较大变化，则由数据终端提示使用者夹持块可能出现松脱，以实现及时发现问题的作用，配合后续使用者的及时维护，保障注入头可长时间稳定运作，减少停工时长，提高工作效率。

作为对本发明的进一步说明，优选地，箱体内架设有四组调节部件，其中每两组调节部件位于箱体内下方，另两组调节部件位于箱体内上方，其中位于上方的两组调节部件与箱体的进管口间距大于下方两组调节部件与箱体的出管口间距。

通过采用上述技术方案，调节部件均匀分布在夹持块周围且使连续油管受力均匀，同时使调节部件更为靠近出管口，有效降低连续油管在调节部件与出管口之间打滑的概率，进而保证夹持块能将连续油管运输出箱体外。

作为对本发明的进一步说明，优选地，限位板顶部固连有敞口板，敞口板长度方向倾斜且向外伸展。

通过采用上述技术方案，设置敞口板避免夹持块卡接在限位板上而影响夹持块的移动，保障所有移动至限位板顶部的夹持块均能进入限位板的限制范围内。

作为对本发明的进一步说明，优选地，两个液压马达位于同一水平面且轴线方向平行；位于两个所述链条内侧的夹持块水平抵接，夹持块抵接面上开设有半环状的螺纹槽。

通过采用上述技术方案，双面夹持提高夹持的稳定性，并且开设螺纹槽增大夹持块与连续油管的摩擦力，使夹持块能更好的运输连续油管。

作为对本发明的进一步说明，优选地，夹持块外转动连接有滚轮，滚轮与限位板抵接。

通过采用上述技术方案，降低夹持块与限位板的摩擦力，使夹持块在受到挤压时也能顺利移动。

作为对本发明的进一步说明，优选地，支撑架顶端固连有固定架，固定架上固连有载重传感器，载重传感器抵接在链轮底部且与链轮转动连接，载重传感器与所述数据终端电性连接。

通过采用上述技术方案，利用检测上部链轮的所受压力，进而可知链轮所受载荷是否在合理范围内，保障驱动部件的安全和正常运作。

作为对本发明的进一步说明，优选地，过渡架包括支架和转轮，支架为半环状结构，若干个转轮沿支架长度方向转动连接在支架之间，支架一端固连在箱体顶部入管口一侧。

通过采用上述技术方案，连续油管绕过过渡架进入注入头内，避免连续油管出现弯折而封闭的问题，保障连续油管的全线通透。

作为对本发明的进一步说明，优选地，在支架上固连有载荷传感器，且所述载荷传感器设置在所述支架的最高点与所述支架靠近箱体入管口的一端之间的位置，载荷传感器与所述数据终端电性连接。

通过采用上述技术方案，利用连续油管对载荷传感器的压力变化，实现注入头对连续油管的上提力和下推力的实时监控。

作为对本发明的进一步说明，优选地，箱体底部的出管口一侧固连有红外摄像器，红外摄像器与所述数据终端电性连接。

通过采用上述技术方案，以起到方便观察连续油管是否穿过出管口，以及是否运动的作用。

作为对本发明的进一步说明，优选地，所述数据终端外电性连接有黑匣子，所述黑匣子为集成电路存储器。

通过采用上述技术方案，对注入头使用工况进行全程存储记录，能够监控涨紧压力、夹紧压力、马达压力、指重指轻、正向反向工作、连续、间歇运行等数据并进行全方位记录，为使用者提供全部数据，便于监测。

实施本发明的，具有以下有益效果：

1、本发明通过设置带有压力传感器的调节部件，保障夹持块能长时间稳定的夹持连续油管，使连续油管能稳定运动；

2、通过设置各种传感器和数据终端，利用电子器件准确监控各个部件的工作情况，以便使用者进行监控，配合及时的维护修缮，进一步保证设备能长时间稳定工作。

附图说明

图1为本发明的总装效果图；

图2是图1中A的放大图；

图3是本发明的俯视图；

图4是本发明的剖面图；

图5是图4中B的放大图；

图6是本发明的夹持块结构图；

图7是本发明的电路图。

附图标记说明：

1、箱体；11、机箱；12、固定架；13、支撑架；14、限位板；15、敞口板；2、液压马达；21、链轮；3、夹持块；31、块座；32、垫片；33、块夹；34、滚轮；4、过渡架；41、支架；42、转轮；43、液压缸；44、导向校直器；45、导向面；46、校直机构；47、调节机构；5、调节部件；51、螺纹杆；52、定位垫；6、载荷传感器；7、压力传感器；8、载重传感器；9、红外摄像器。

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的技术方案，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

数字化连续油管注入头，结合图1、图2，包括箱体1、液压马达2、夹持块3、过渡架4和调节部件5，箱体1为方形金属框架，由四根钢柱支撑，中部焊接有方形框，独特的结构设计，最大限度减少作业过程箱体1变形概率，箱体1底座带叉车孔，搬运方便，箱体1上平台可带护栏，以保障作业人员安全；箱体1内固连有两个机箱11，两个机箱11上下分置，两个液压马达2固连位于上方的机箱11一侧，两个液压马达2位于同一水平面且轴线方向平行；液压马达2伸出端上转动连接有主动的链轮21，位于下方的机箱11内转动连接有从动的链轮21；链条套接在同侧的一组主动和从动的链轮21外，链条配带气动喷淋润滑机构，且使用专用链条免维护轴承，减少日常设备维护；夹持块3架设在链条上，过渡架4架设在箱体1顶部一侧，调节部件5架设在环形的链条中部。

如图6所示，夹持块3包括块座31、垫片32和块夹33，其中块座31开设有两段槽，链条的链节通过销轴连接在所述槽两侧的薄壁上，使夹持块3与链条连接（图2中将链条简化），则夹持块3的数量与链条的链节数量相同；垫片32固连在块座31远离所述槽一侧，块夹33固连在块座31靠近垫片32的一侧上，块夹33上开设带有螺纹槽的半环形槽口。

结合图1、图3，过渡架4包括支架41和转轮42，支架41为半环状结构，若干个转轮42沿支架41长度方向转动连接在支架41之间，支架41一端固连在箱体1顶部的入管口一侧，连续油管绕过过渡架4后进入注入头内，避免连续油管出现弯折而封闭的问题，保障连续油管的全线通透；支架41中部设有铰接扣，所述铰接扣外侧的支架41上铰接有液压缸43，液压缸43远离支架41一端与机箱11铰接，设置可弯折的支架41，使支架41长度可变短，进而便于存放和运输，设置液压缸43，以实现支架41的自动伸展和收缩。

结合图3、图4，支架41与箱体1相接处固连有导向校直器44，导向校直器44为方形筒状，导向校直器44底部固连在箱体1入管口的四周，导向校直器44内壁上开设有导向面45，导向面45端面倾斜，以使导向校直器44底部宽度与箱体1入管口直径相同；设置导向校直器44可将连续油管的端头导向至箱体1入管口内，进而使连续油管可自动且准确进入箱体1内，避免出现卡位的问题。

结合图3、图4，支架41与箱体1入管口相接处设置有校直机构46，校直机构46为两组在竖直方向间隔分布的导轮，所述导轮外径大于转轮42外径，所述导轮外圆面与箱体1入管口边相切；导向校直器44与箱体1入管口处设置有调节机构47，调节机构47为硬质合金轮，所述硬质合金轮与两个所述导轮间隙位于同一水平面上，所述硬质合金轮与油管抵接；所述硬质合金轮一侧设有液压缸或者螺杆等可直线运动的调节部件，以调节所述硬质合金轮与校直机构46的间距，以适配不同外径的油管；由于伸入的井越深，所用的油管管径越大，注入头自身不易弯曲油管，且油管弹性大，油管管口不易对准箱体1入管口，设置校直机构46和调节机构47，可使油管在进入箱体1入管口前利用调节机构47的轮子将油管导向校直机构46上的轮子，在竖直分布的校直机构46轮子的导向作用下，使油管长度方向变为竖直，则可令油管更易进入箱体1内。

结合图4、图5，位于两个链条内侧（两个链条相邻近的一侧）的竖直部分的夹持块3两两水平抵接，以使两组位于同一水平面的夹持块3的块夹33的半环形槽口在抵接时形成完整的圆柱状孔，连续油管穿过所述孔内且与所述螺纹槽表面抵接，利用夹持块3的双面夹持提高夹持的稳定性，利用链轮链条的传动，使夹持块3夹持连续油管向下或向上移动，以实现连续油管的运输，并且开设螺纹槽增大夹持块3与连续油管的摩擦力，使夹持块3能更好的运输连续油管。

结合图1、图2，箱体1内架设有四组调节部件5，其中每两组调节部件5位于箱体1内下方，另两组调节部件5位于箱体1内上方，其中位于上方的两组调节部件5与箱体1的进管口间距大于下方两组调节部件与箱体1的出管口间距；调节部件5包括螺纹杆51和定位垫52，上方的机箱11底部和下方的机箱11顶部固连有固定架12，固定架12位于环形夹持块3中间，固定架12之间固连有支撑架13，支撑架13长度方向竖直，螺纹杆51螺纹连接在支撑架13上，螺纹杆51长度小于环形链条的宽度，螺纹杆51长度方向水平，定位垫52为橡胶垫，定位垫52转动连接在螺纹杆51靠近相接的夹持块3一端，螺纹杆51另一端固连有手柄，以便于旋动螺纹杆51；定位垫52端面上固连有限位板14，可使限位板14滑动连接在上下两组机箱之间，限位板14为H型钢板，结合图6，夹持块3的块座31外转动连接有滚轮34，滚轮34与限位板14抵接。

结合图1、图2，调节部件5均匀分布在夹持块3周围且使连续油管受力均匀，同时使调节部件5更为靠近出管口，有效降低连续油管在调节部件5与出管口之间打滑的概率，进而保证夹持块3能将连续油管运输出箱体外；利用螺纹杆51和定位垫52的推动作用，可使限位板14将夹持块3推至连续油管处，使夹持块3与连续油管紧密配合，避免夹持块3在运动过程中打滑而影响连续油管的运输；并且利用螺纹杆51和定位垫52，可进行手动调节，且螺纹配合使定位垫52不易移动，进而保证夹持块3可长时间保持夹紧连续油管的状态，且调节部件5结构简单，生产成本低，便于维护；设置滚轮34降低夹持块3与限位板14的摩擦力，使夹持块3在受到挤压时也能顺利移动。

结合图4、图5，限位板14顶部固连有敞口板15，敞口板15长度方向倾斜且向外伸展，设置敞口板15避免夹持块3卡接在限位板14上而影响夹持块3的移动，保障所有移动至限位板14顶部的夹持块3均能进入限位板14的限制范围内。

箱体1外设置有数据终端，所述数据终端可为PLC或者电子计算机，数据终端内配有油管疲劳分析软件,对油管的极限疲劳次数及疲劳位置精准的记录；且配有独立的超数据检测、记录、分析、传输系统，实现注入头所有工作数据的记录、分析；所述数据终端主要工作数据可根据用户权限传输到手机APP，以便于帮助使用者管理及诊断操作。

结合图1，图3，在支架41上固连有载荷传感器6，且所述载荷传感器6设置在支架41的最高点与所述支架41靠近箱体1入管口的一端之间的位置，优选地，更为靠近支架41的最高点，所述最高点为支架41顶部与水平面相切的唯一一点；载荷传感器6为常规的电子指重传感器，载荷传感器6与连续油管抵接，载荷传感器6与数据终端电性连接，利用连续油管对载荷传感器6的压力变化，实现注入头对连续油管的上提力和下推力的实时监控；同时将载荷传感器6安装在靠近支架41最高点的位置，不仅避免因太靠近入管口而使载荷传感器6不受力造成的检测不准，还能减少在最高点受到的重力影响而产生较大摩擦力，提高载荷传感器6的使用寿命。

结合图4、图5，定位垫52内固连有压力传感器7，压力传感器7采用MBS3050(0-400bar)标准霍斯曼接头型传感器，配有G1/4外螺纹，其输出信号为4-20ma；压力传感器7与限位板14抵接，压力传感器7与数据终端电性连接；设置压力传感器7和数据终端，可由数据终端实时记录压力传感器7的数据，一旦压力传感器7的数据出现较大变化，则由数据终端提示使用者夹持块3可能出现松脱，以实现及时发现问题的作用，配合后续使用者的及时维护，保障注入头可长时间稳定运作，减少停工时长，提高工作效率。

结合图4、图5，位于支撑架13上方的固定架12上固连有载重传感器8，载重传感器8选用SAHX-120B型载重传感器，载重传感器8抵接在链轮21底部且与链轮21转动连接，载重传感器8与所述数据终端电性连接，利用检测上部链轮21的所受压力，进而可知链轮21所受载荷是否在合理范围内，保障驱动部件的安全和正常运作；主动的链轮21外的机箱11上固连有编码器，所述编码器选用型号为：ZHM58/1813E.CS0T型编码器，所述编码器与链轮21转动连接，所述编码器与数据终端电性连接，以感应链轮21转速及输出扭矩；箱体1底部的出管口一侧固连有红外摄像器9，红外摄像器9与所述数据终端电性连接，以起到方便观察连续油管是否穿过出管口，以及是否运动的作用。

如图7所示，所述数据终端外电性连接有黑匣子，所述黑匣子为集成电路存储器，对注入头使用工况进行全程存储记录，能够监控涨紧压力、夹紧压力、马达压力、指重指轻、正向反向工作、连续、间歇运行等数据并进行全方位记录，为使用者提供全部数据；并带有压力系统自动报警装置，并在机箱11内装有机械和电子计数器，可分段计数、累计计数、上提下放计数等，能够准确记录油管起下位置。

最后应说明的是：以上技术方案仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述技术方案对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述技术方案所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明技术方案技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.数字化连续油管注入头，其特征在于，包括箱体（1）、液压马达（2）、夹持块（3）、过渡架（4）和调节部件（5），两个液压马达（2）架设在箱体（1）一侧，液压马达（2）上转动连接有链轮（21），夹持块（3）通过链条套接在链轮（21）外，过渡架（4）架设在箱体（1）顶部一侧，调节部件（5）架设在环形的链条中部，其中，

调节部件（5）包括螺纹杆（51）和定位垫（52），箱体（1）内固连有支撑架（13），螺纹杆（51）螺纹连接在支撑架（13）上，定位垫（52）转动连接在螺纹杆（51）一端，定位垫（52）端面上固连有限位板（14），限位板（14）与夹持块（3）抵接，以使夹持块（3）与连续油管抵接；定位垫（52）内固连有压力传感器（7），压力传感器（7）与限位板（14）抵接，压力传感器（7）与箱体（1）外的数据终端电性连接。

2.根据权利要求1所述的数字化连续油管注入头，其特征在于，箱体（1）内架设有四组调节部件（5），其中两组调节部件（5）位于箱体（1）内下方，另两组调节部件（5）位于箱体（1）内上方，其中位于上方的两组调节部件（5）与箱体（1）的进管口间距大于下方两组调节部件（5）与箱体（1）的出管口间距。

3.根据权利要求2所述的数字化连续油管注入头，其特征在于，限位板（14）顶部固连有敞口板（15），敞口板（15）长度方向倾斜且向外伸展。

4.根据权利要求1所述的数字化连续油管注入头，其特征在于，两个液压马达（2）位于同一水平面且轴线方向平行，位于两个所述链条内侧的夹持块（3）水平抵接，夹持块（3）抵接面上开设有半环状的螺纹槽。

5.根据权利要求4所述的数字化连续油管注入头，其特征在于，夹持块（3）外转动连接有滚轮（34），滚轮（34）与限位板（14）抵接。

6.根据权利要求5所述的数字化连续油管注入头，其特征在于，支撑架（13）顶端固连有载重传感器（8），载重传感器（8）抵接在链轮（21）底部且与链轮（21）转动连接，载重传感器（8）与所述数据终端电性连接。

7.根据权利要求1所述的数字化连续油管注入头，其特征在于，过渡架（4）包括支架（41）和转轮（42），支架（41）为半环状结构，若干个转轮（42）沿支架（41）长度方向转动连接在支架（41）之间，支架（41）一端固连在箱体（1）顶部入管口一侧。

8.根据权利要求7所述的数字化连续油管注入头，其特征在于，在支架（41）上固连有载荷传感器（6），且所述载荷传感器（6）设置在所述支架（41）的最高点与所述支架（41）靠近箱体（1）入管口的一端之间的位置，载荷传感器（6）与所述数据终端电性连接。

9.根据权利要求8所述的数字化连续油管注入头，其特征在于，箱体（1）底部的出管口一侧固连有红外摄像器（9），红外摄像器（9）与所述数据终端电性连接。

10.根据权利要求1所述的数字化连续油管注入头，其特征在于，所述数据终端外电性连接有黑匣子，所述黑匣子为集成电路存储器。