CN110695646B - 一种双层连续管穿管装置及穿管方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及石油开采技术领域，尤其涉及一种双层连续管穿管装置及穿管方法，包括相对设置的两个滚筒撬，所述滚筒撬之间设有注入头机构，其中一个滚筒撬上盘卷有连续管一，另一滚筒撬上盘卷有连续管二，其中连续管二的直径大于连续管一的直径，所述连续管一穿过注入头机构伸入连续管二中，所述注入头机构用于为连续管一伸入连续管二中提供动力，本装置结构简单，操作方便，连续管二和连续管一分别盘卷于相对设置的两个滚筒撬上，使操作过程中占用空间小，通过注入头机构提供动力，促进穿管过程，减少人工劳动强度，降低作业成本，并且注入头机构的推动连续管一发生屈服形变向前滑动穿管可避免常规的穿管方法反复拉直卷曲连续管，影响连续管寿命。

Description

一种双层连续管穿管装置及穿管方法

技术领域

本发明涉及石油开采技术领域，尤其涉及一种双层连续管穿管装置及穿管方法。

背景技术

双层连续管穿管技术是实现双梯度钻井成功实施的关键，研究并实施切实可行的双层连续管穿管工艺，将使海洋开采装备取得突破性发展，目前穿管技术主要分为垂直悬挂坠入法、水平机械推拉法、水平流体泵入法三类，且主要采用电缆等材质较软的管线，由于上述穿管方法反复拉直卷曲连续管，对连续管使用寿命影响较大，并且人工劳动强度大，作业成本高，穿管操作过程中占用空间大。

综上所述，目前亟需一种双层连续管穿管装置。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种双层连续管穿管装置。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种双层连续管穿管装置，包括相对设置的两个滚筒撬，所述滚筒撬之间设有注入头机构，其中一个滚筒撬上盘卷有连续管一，另一滚筒撬上盘卷有连续管二，其中连续管二的直径大于连续管一的直径，所述连续管一穿过注入头机构伸入连续管二中，所述注入头机构用于为连续管一伸入连续管二中提供动力。

连续管一和连续管二均为中空结构，连续管一通过注入头机构伸入连续管二中，启动注入头机构，在注入头机构的推动下连续管一在连续管二内发生屈服变形，并向前滑动, 直至连续管一全部穿入连续管二中，本装置结构简单，操作方便，连续管二和连续管一分别盘卷于相对设置的两个滚筒撬上，使操作过程中占用空间小，通过注入头机构提供动力，促进穿管过程，减少人工劳动强度，降低作业成本，并且注入头机构的推动连续管一发生屈服形变向前滑动穿管可避免常规的穿管方法反复拉直卷曲连续管，影响连续管寿命。

优选的，所述连续管二的自由端设有注水装置，所述注水装置外接注水设备，所述注水装置与连续管二中心线沿自由端延伸方向的夹角α为锐角，注水装置与连续管二中心线沿自由端延伸方向的夹角α为锐角，启动注水设备，高压水流沿注水装置进入连续管二内，对连续管二内的连续管一产生沿穿管方向的冲击力，从而促进连续管的穿管过程。

优选的，所述滚筒撬包括底座和滚筒，所述滚筒通过安装座固定于底座上，所述滚筒和安装座转动连接，所述安装座上还设有可驱动滚筒转动的动力装置；所述滚筒上还设有排管装置，所述排管装置上安装有深度计数器，滚筒撬通过底座安装定位，动力装置驱动滚筒旋转，在穿管过程中，滚筒撬上的动力装置驱动盘装有连续管一的滚筒旋转，配合注入头机构对连续管一的推动力，更能促进连续管一穿入连续管二内，在滚筒上设置的排管装置可防止连续管在穿管过程中发生扭曲和弯折，可维持连续管的外形，在排管装置上安装深度计数器，可测量连续管一在连续管二内的穿管长度。

优选的，所述注入头机构包括基座，所述基座的上端设有框架体，所述框架体的入管侧安装有导向装置，出管侧设有鹅颈管，所述框架体内安装有推动装置，连续管一沿入管侧进入注入头机构，沿出管侧穿出注入头机构，通过框架体的入管侧安装的导向装置提供的静摩擦力配合推动装置的推送力，实现连续管一张紧并注入连续管二内；出管侧设有鹅颈管具有为连续管一穿出导向的作用。

优选的，所述导向装置包括相对设置的夹板，所述夹板通过支座安装于框架体上，所述夹板的相对侧设有用于引导连续管一进入注入头机构的滚轮，夹板通过支座安装于框架体上，夹板的相对侧设有滚轮，连续管一位于滚轮之间，滚轮在连续管一进入注入头机构过程中具有导向作用。

优选的，所述推动装置包括相对设置的转动轴组，每一所述转动轴组上均设有链条，每一所述转动轴组均采用驱动装置带动旋转，推动装置包括相对设置转动轴组，每一转动轴组上均设有链条，所述链条上设有夹持块，每一所述转动轴组均采用驱动装置带动旋转，连续管一位于相对链条的夹持块之间，通过驱动装置带动转轴组旋转，进而驱动链条转动，链条的夹持块与连续管一接触，链条在转动过程中产生促进连续管一向前移动的推力。

优选的，所述驱动装置包括马达和齿轮箱，所述马达和齿轮箱之间设有制动器，制动器安装在马达和齿轮箱之间，具有自动刹车和紧急刹车功能，提高穿管过程中操作的安全性。

优选的，所述连续管二的自由端与连续管一的外壁采用密封组件连接，通过在连续管二的自由端与连续管一的外壁采用密封组件连接，具有良好的密封效果，可保证高压注水促进连续管的穿管操作的顺利进行。

优选的，所述连续管一与连续管二之间设有保持架，所述保持架为对开式结构体，所述保持架的外环面与连续管二的内壁间隙配合，所述保持架的内环面与连续管一的外壁过盈配合，所述保持架上还均匀开设有若干腰形孔，保持架为对开式结构体，方便安装于连续管一上，保持架的外环面与连续管二的内壁间隙配合，可减小穿管过程中的摩擦阻力，保持架的内环面与连续管一的外壁过盈配合，使保持架卡紧于连续管一上，避免保持架在移动过程中滑落，保持架具有使连续管一穿入连续管二后能够均匀环空的作用，保持架上的腰形孔可提供流体通过空间。

一种双层连续管穿管方法，步骤如下：

A将盘卷有连续管一的滚筒撬和注入头机构分别安装定位，启动盘卷有连续管二的滚筒旋转，并将连续管二沿排管装置水平拉出一段距离；

B启动卷盘有连续管一的滚筒旋转，并将连续管一沿排管装置水平拉出一段距离，将连续管一穿过注入头机构后，启动注入头机构，通过注入头机构的作用，使连续管一伸入连续管二中10~12m的距离，驱动盘卷连续管二的滚筒旋转同时拖动盘卷连续管二的滚筒撬靠近注入头机构，使连续管二和连续管一的重合段盘卷于滚筒上1~2圈，将盘卷连续管二的滚筒撬安装定位；

C在连续管一上安装保持架，启动注入头机构推进连续管一伸入连续管二，使保持架完全进入连续管二内，关闭注入头机构；

D将连续管二的自由端与连续管一的外壁采用密封组件连接到位后，启动注水设备检测密封组件的密封性；

E同时启动注入头机构和注水设备并使盘卷连续管二的滚筒旋转，使连续管一在连续管二的滚筒上盘卷0.5~1圈时，关闭注入头机构和注水设备，拆卸连续管二自由端的密封组件；

F重复步骤C~步骤E的操作，直至连续管一全部穿入连续管二。

所有设备安装调试到位后，正式穿管前启动注水设备检测密封组件的连接处无渗漏，通过注入头机构推动将连续管一在连续管二内刚进入滚筒位置发生屈服变形，缓慢注入连续管二内，盘绕连续管二的滚筒通过动力装置制动旋转，可降低穿管过程中的摩擦阻力以及保证大、连续管一均匀对中，注水装置一端为与连续管二等径的圆管，并且与连续管二贯通密封，注水装置的一端是由壬接头，可通过快速连接注水设备, 注水装置连接泥浆泵或者高压注水设备到位，通过高压流体流动对连续管一表面造成的摩擦力提供辅助穿管动力，本设备通过滚筒撬、注入头机构和注水装置的配合，促进穿管过程，减少人工劳动强度，降低作业成本，避免常规的穿管方法反复拉直卷曲连续管，影响连续管寿命。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明一种双层连续管穿管装置，连续管一通过注入头机构伸入连续管二中，启动注入头机构，在注入头机构的推动下向前滑动,连续管一穿入连续管二中，在所有设备安装调试到位后，正式穿管前启动注水设备检测密封组件的连接处无渗漏，注入头机构推动将连续管一在连续管二内刚进入滚筒位置发生屈服变形，缓慢注入连续管二内，盘绕连续管二的滚筒通过动力装置制动旋转，可降低穿管过程中的摩擦阻力以及保证大、连续管一均匀对中，注水装置一端为与连续管二等径的圆管，并且与连续管二贯通密封，注水装置的一端是由壬接头，可通过快速连接注水设备, 注水装置连接泥浆泵或者高压注水设备到位，通过高压流体流动对连续管一表面造成的摩擦力提供辅助穿管动力，本设备通过滚筒撬、注入头机构和注水装置的配合，促进穿管过程，减少人工劳动强度，降低作业成本，避免常规的穿管方法反复拉直卷曲连续管，影响连续管寿命。

本申请其他实施方式的有益效果是：

1、注水装置与连续管二中心线沿自由端延伸方向的夹角为锐角，启动注水设备，高压水流沿注水装置进入连续管二内，对连续管二内的连续管一产生沿穿管方向的冲击力，从而促进连续管的穿管过程。

2、滚筒撬通过底座安装定位，动力装置驱动滚筒旋转，在穿管过程中，滚筒撬上的动力装置驱动盘装有连续管一的滚筒旋转，配合注入头机构对连续管一的推动力，更能促进连续管一穿入连续管二内，在滚筒上设置的排管装置可防止连续管在穿管过程中发生扭曲和弯折，可维持连续管的外形，在排管装置上安装深度计数器，可测量连续管一在连续管二内的穿管长度。

3、 连续管一沿入管侧进入注入头机构，沿出管侧穿出注入头机构，通过框架体的入管侧安装的导向装置提供的静摩擦力配合推动装置的推送力，实现连续管一张紧并注入连续管二内；出管侧设有鹅颈管具有为连续管一穿出导向的作用。

4、夹板通过支座安装于框架体上，夹板的相对侧设有滚轮，连续管一位于滚轮之间，滚轮在连续管一进入注入头机构过程中具有导向作用。

5、推动装置包括相对设置转动轴组，每一转动轴组上均设有链条，连续管一位于相对的链条的夹持块之间，通过驱动装置带动转轴组旋转，进而驱动链条转动，链条的夹持块与连续管一接触，链条在转动过程中产生促进连续管一向前移动的推力。

6、制动器安装在马达和齿轮箱之间，具有自动刹车和紧急刹车功能，提高穿管过程中操作的安全性。

7、通过在连续管二的自由端与连续管一的外壁采用密封组件连接，具有良好的密封效果，可保证高压注水促进连续管的穿管操作的顺利进行。

8.保持架为对开式结构体，方便安装于连续管一上，保持架的外环面与连续管二的内壁间隙配合，可减小穿管过程中的摩擦阻力，保持架的内环面与连续管一的外壁过盈配合，使保持架卡紧于连续管一上，避免保持架在移动过程中滑落，保持架具有使连续管一穿入连续管二后能够均匀环空的作用，保持架上的腰形孔可提供流体通过空间。

附图说明

图1为本发明一种双层连续管穿管装置的结构示意图；

图2为本发明第二种安装方式的结构示意图；

图3为发明第三种安装方式的结构示意图；

图4为本发明滚筒撬的结构示意图；

图5为本发明注入头机构的结构示意图；

图6为本发明图1中部位A放大的结构示意图；

图7为本发明图1中部位B放大的结构示意图；

图8为本发明图1中部位C放大的结构实用图；

图9为本发明保持架的结构示意图。

附图标记

1-滚筒撬，1a-底座，1b-滚筒，1c-安装座，1d-动力装置，1e-排管装置，1f-深度计数器，2-注入头机构，2a-基座，2b-框架体，2c-导向装置，2c1-夹板，2c2-滚轮，2d-鹅颈管，2e-推动装置，2e1-转动轴组，2e2-链条，2f-夹持块，3-连续管一， 4-连续管二，5-注水装置，6-密封组件，7-保持架，7a-腰形孔。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

如附图1- 9所示，本实施例一种双层连续管穿管装置包括滚筒撬1，注入头机构2，连续管一3，连续管二4，注水装置5，密封组件6和保持架7；滚筒撬1包括底座1a，滚筒1b，安装座1c，动力装置1d，排管装置1e和深度计数器1f；注入头机构2包括基座2a，框架体2b，导向装置2c，鹅颈管2d和推动装置2e，导向装置2c包括夹板2c1和滚轮2c2，推动装置2e包括转动轴组2e1，链条2e2和夹持块2f，保持架7上开设有腰形孔7a；连续管一3通过注入头机构2伸入连续管二3中，盘绕连续管一3的滚筒撬1和注入头机构2安装到位后，启动注入头机构2，连续管一3在注入头机构2的推动下向前滑动, 驱动盘卷连续管二4的滚筒1b旋转同时拖动盘卷连续管二4的滚筒撬1靠近注入头机构2，使连续管二4和连续管一3的重合段盘卷于滚筒1b上1~2圈，将盘卷连续管二4的滚筒撬1安装定位，在连续管一3上安装保持架7，启动注入头机构2推进连续管一3伸入连续管二4，使保持架7完全进入连续管二4内，关闭注入头机构2，在正式穿管前启动注水设备检测密封组件6的连接处无渗漏，注入头机构2推动将连续管一3在连续管二4内的进入滚筒1b位置的位置处发生屈服变形，使连续管一3缓慢注入连续管二4内，盘绕连续管二4的滚筒1b通过动力装置1d制动旋转，可降低穿管过程中的摩擦阻力以及保证连续管二4和连续管一3均匀对中，注水装置5一端为与连续管二4等径的圆管，并且与连续管二4贯通密封，注水装置5的一端是由壬接头，注水装置5可通过由壬接头快速连接泥浆泵或者高压注水设备到位，通过约30MPa的高压流体流动对连续管一3表面造成的摩擦力提供辅助穿管动力，本设备通过滚筒撬1、注入头机构2和注水装置5的配合，促进穿管过程，减少人工劳动强度，降低作业成本，避免常规的穿管方法反复拉直卷曲连续管，影响连续管寿命。

注水装置5与连续管二4中心线沿自由端延伸方向的夹角为锐角，启动注水设备，高压水流沿注水装置5进入连续管二4内，对连续管二4内的连续管一3产生沿穿管方向的冲击力，从而促进连续管的穿管过程。

滚筒撬1通过底座1a安装定位，动力装置1d驱动滚筒1b旋转，在穿管过程中，滚筒撬1上的动力装置1d驱动盘装有连续管一3的滚筒1b旋转，配合注入头机构2对连续管一3的提供推动力，更能促进连续管一3穿入连续管二4内，在滚筒1b上设置的排管装置1e可防止连续管在穿管过程中发生扭曲和弯折，可维持连续管的外形，并且排管装置1e的角度是可以随着连续管的摆动做微调，具有调节连续管引入或引出角度的作用，在排管装置1e上安装深度计数器1f，可测量连续管一3在连续管二4内的穿管长度。

连续管一3沿入管侧进入注入头机构2，沿出管侧穿出注入头机构2，通过框架体2b的入管侧安装的导向装置2c提供的静摩擦力配合推动装置2e的推送力，实现将连续管一3张紧并注入连续管二4内；出管侧设有鹅颈管2d具有为连续管一3穿出导向的作用。

夹板2c1通过支座安装于框架体2b上，夹板2c1的相对侧设有滚轮2c2，连续管一3位于滚轮2c2之间，滚轮2c2在连续管一3进入注入头机构2过程中具有导向作用。

推动装置2e包括相对设置的转动轴组2e1，每一转动轴组2e1上均设有链条2e2，连续管一3位于相对的链条2e2之间，通过驱动装置带动转轴组2e1旋转，进而驱动链条2e2转动，链条2e2与连续管一3接触，链条2e2在转动过程中产生促进连续管一3向前移动的推力。

制动器安装在马达和齿轮箱之间，具有自动刹车和紧急刹车功能，提高穿管过程中操作的安全性。

通过在连续管二4的自由端与连续管一3的外壁采用密封组件6连接，具有良好的密封效果，可保证高压注水促进连续管的穿管操作的顺利进行。

保持架7为对开式结构体，方便安装于连续管一3上，保持架7的外环面与连续管二4的内壁间隙配合，可减小穿管过程中的摩擦阻力，保持架7的内环面与连续管一3的外壁过盈配合，使保持架7卡紧于连续管一3上，避免保持架7在移动过程中滑落，保持架7具有使连续管一3穿入连续管二4后能够均匀环空的作用，保持架7上的腰形孔7a可提供流体通过空间。

以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但本发明不局限于上述具体实施方式，因此任何对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种双层连续管穿管装置，其特征在于：包括相对设置的两个滚筒撬(1)，两个所述滚筒撬(1)之间设有注入头机构(2)，其中一个滚筒撬(1)上盘卷有连续管一(3)，另一滚筒撬(1)上盘卷有连续管二(4)，其中连续管二(4)的直径大于连续管一(3)的直径，所述滚筒撬(1)包括底座(1a)和滚筒(1b)，所述滚筒(1b)通过安装座(1c)固定于底座(1a)上，所述滚筒(1b)和安装座(1c)转动连接，所述安装座(1c)上还设有可驱动滚筒(1b)转动的动力装置(1d)；所述连续管一(3)穿过注入头机构(2)伸入连续管二(4)中，所述连续管一(3)与连续管二(4)之间设有保持架(7)，所述保持架(7)为对开式结构体，所述保持架(7)的外环面与连续管二(4)的内壁间隙配合，所述保持架(7)的内环面与连续管一(3)的外壁过盈配合，所述保持架(7)上还均匀开设有若干腰形孔(7a)；所述注入头机构(2)包括基座(2a)，所述基座(2a)的上端设有框架体(2b)，所述框架体(2b)的入管侧安装有导向装置(2c)，出管侧设有鹅颈管(2d)，所述框架体(2b)内安装有推动装置(2e)，所述注入头机构(2)用于为连续管一(3)伸入连续管二(4)中提供动力，所述连续管二(4)的自由端设有注水装置(5)，所述注水装置(5)外接注水设备，启动注水设备，高压水流沿注水装置(5)进入连续管二(4)内，用于促进连续管的穿管。

2.根据权利要求1所述的一种双层连续管穿管装置，其特征在于：所述注水装置(5)与连续管二(4)中心线沿自由端延伸方向的夹角α为锐角。

3.根据权利要求1所述的一种双层连续管穿管装置，其特征在于：所述滚筒(1b)上还设有排管装置(1e)，所述排管装置(1e)上安装有深度计数器(1f)。

4.根据权利要求1所述的一种双层连续管穿管装置，其特征在于：所述导向装置(2c)包括相对设置的夹板(2c1)，所述夹板(2c1)通过支座安装于框架体(2b)上，所述夹板(2c1)的相对侧设有用于引导连续管一(3)进入注入头机构(2)的滚轮(2c2)。

5.根据权利要求1所述的一种双层连续管穿管装置，其特征在于：所述推动装置(2e)包括相对设置的转动轴组(2e1)，每一所述转动轴组(2e1)上均设有链条(2e2)，所述链条(2e2)上设有夹持块(2f)，每一所述转动轴组(2e1)均采用驱动装置带动旋转。

6.根据权利要求5所述的一种双层连续管穿管装置，其特征在于：所述驱动装置包括马达和齿轮箱，所述马达和齿轮箱之间设有制动器。

7.根据权利要求1所述的一种双层连续管穿管装置，其特征在于：所述连续管二(4)的自由端与连续管一(3)的外壁采用密封组件(6)连接。

8.一种双层连续管穿管方法，其特征在于：采用如权利要求1～7任一所述的一种双层连续管穿管装置，步骤如下

A将盘卷有连续管一(3)的滚筒撬(1)和注入头机构(2)分别安装定位，启动盘卷有连续管二(4)的滚筒(1b)旋转，并将连续管二(4)沿排管装置(1e)水平拉出一段长度；

B启动卷盘有连续管一(3)的滚筒(1b)旋转，并将连续管一(3)沿排管装置(1e)水平拉出一段长度，将连续管一(3)穿过注入头机构(2)后，启动注入头机构(2)，通过注入头机构(2)的作用，使连续管一(3)伸入连续管二(4)中10～12m的长度，驱动盘卷连续管二(4)的滚筒(1b)旋转同时拖动盘卷连续管二(4)的滚筒撬(1)靠近注入头机构(2)，使连续管二(4)和连续管一(3)的重合段盘卷于滚筒(1b)上1～2圈，将盘卷连续管二(4)的滚筒撬(1)安装定位；

C在连续管一(3)上安装保持架(7)，启动注入头机构(2)推进连续管一(3)伸入连续管二(4)，使保持架(7)完全进入连续管二(4)内，关闭注入头机构(2)；

D将连续管二(4)的自由端与连续管一(3)的外壁采用密封组件(6)连接到位后，启动注水设备检测密封组件(6)的密封性；

E同时启动注入头机构(2)和注水设备并使盘卷连续管二(4)的滚筒(1b)旋转，使连续管一(3)在连续管二(4)的滚筒(1b)上盘卷0.5～1圈时，关闭注入头机构(2)和注水设备，拆卸连续管二(4)自由端的密封组件(6)；

F重复步骤C～步骤E的操作，直至连续管一(3)全部穿入连续管二(4)。

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