CN112012681A - 连续导管作业装备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及连续导管作业装备，包括翻折式机架和用于牵引连续导管下井或起出的导向注入机构，所述翻折式机架包括底座、与底座活动连接的安装架以及用于使所述安装架围绕所述活动连接处在竖直面内转动的伸缩机构，所述伸缩机构一端与所述底座活动连接，所述伸缩机构另一端与所述安装架活动连接；所述导向注入机构安装在所述安装架上。本发明将导向注入机构安装在翻折式机架上，折叠起来后可暴露出井口，方便安装井口设备；本发明将导向和注入功能基于一体，可省去导向鹅颈，能有效降低设备的高度；尤其适用于空间高度有限的作业环境。
Description
技术领域
本发明涉及地下勘探技术领域，尤其涉及连续导管作业装备。
背景技术
连续油管作业是勘探开发常用的技术之一。如图1所示，现有的连续油管作业设备通常包括导向鹅颈(序号100)和注入头(序号200)，导向鹅颈用于引导连续管进入注入头。注入头主要功能有：
(1)向连续管施加轴向作用力用以克服连续管的自重及在井筒的浮力和摩擦力，提供足够的推、拉力用以控制连续管的出井以及入井运动；
(2)当连续管静止时承受整个连续管的悬挂重量；
(3)提供足够大的夹持力以防止连续管与夹持块之间发生相对滑动；
(4)在不同的情况下，控制连续管的提升和下放速度；
(5)为指重传感器及编码器提供工作平台；
(6)承受全部连续管的自重及附加载荷。
现有的连续管注入头的入口位于出口正上方。安装井口设备时，注入头位于井口正上方，会对井口进行一定程度的遮挡，对井口设备的安装带来不便。
此外，如图1所示，注入头(序号200)本身具有一定的高度，再加上导向鹅颈(序号100)的高度，导致整个设备高度很高，这并不适用于空间高度有限的作业环境(例如煤矿巷道，一般高度不超过3m)。
发明内容
本发明为了解决上述技术问题提供连续导管作业装备。
本发明通过下述技术方案实现：
连续导管作业装备，包括翻折式机架和用于牵引连续导管下井或起出的导向注入机构，所述翻折式机架包括底座、与底座活动连接的安装架以及用于使所述安装架围绕所述活动连接处在竖直面内转动的伸缩机构；
所述伸缩机构一端与所述底座活动连接，所述伸缩机构另一端与所述安装架活动连接；所述导向注入机构安装在所述安装架上。
进一步的，所述连续导管作业装备还包括钻杆驱动装置，所述钻杆驱动装置安装在所述安装架上，钻杆驱动装置位于导向注入机构下方。
进一步的，所述导向注入机构包括一对链轮链条夹持组件；所述的一对链轮链条夹持组件用于夹持连续导管以及牵引连续导管下井或起出，所述的一对链轮链条夹持组件间可构成供连续导管通过的导管导向通道，所述导管导向通道的入口与出口不在一条直线上。
进一步的，所述导管导向通道为圆弧形。
进一步的，两个链轮链条夹持组件均包括链轮组、链条、安装在链条上的夹持块以及用于压紧夹持块的推板；
所述推板为圆弧形板，两个链轮链条夹持组件的推板同心设置；至少一个链轮链条夹持组件的推板连接有用于带动其径向移动的夹紧驱动装置；
两个链轮链条夹持组件的推板用于使两个链轮链条夹持组件的部分夹持块之间形成所述导管导向通道，以及使两个链轮链条夹持组件上的所述部分夹持块夹紧导管。
其中，位于外围的链轮链条夹持组件的链轮组包括主动轮、张紧轮和从动轮；位于内围的链轮链条夹持组件的链轮组至少包括主动轮和从动轮。
进一步的，所述连续导管作业装备还包括校直装置，所述校直装置用于对连续导管进行校直。
进一步的，校直装置包括支架、第一滚轮、第二滚轮、拐臂和压紧油缸；所述第一滚轮有至少两个，第一滚轮沿直线方向排布；
所述拐臂一端与所述支架活动连接，所述第二滚轮转动安装在所述拐臂的拐点处，所述压紧油缸的输出端与拐臂的另一端连接以使第一滚轮与第二滚轮间形成校直通道。
优选地，所述伸缩机构为液压伸缩机构。
进一步的，所述底座的底部设有履带行走机构。
进一步的，所述连续导管作业装备还包括卷盘装置、连续导管和移动底座，卷盘装置包括卷筒，卷筒安装在卷筒架上，卷筒架上设有排管装置总成，排管装置总成用于控制连续导管卷盘顺序，卷筒由卷筒马达驱动；卷筒架安装在所述移动底座上。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1，本发明将导向注入机构安装在翻折式机架上，折叠起来后可暴露出井口，方便安装井口设备；
2，本发明将导向和注入功能基于一体，可省去导向鹅颈，能有效降低设备的高度；尤其适用于空间高度有限的作业环境；
3，本发明增设了校直装置，在有效降低设备高度的同时，又能确保不增加井下磨损。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。
图1是现有技术中导向鹅颈与注入头的结构示意图；
图2是本发明的结构示意图；
图3是翻折式机架折叠起来时1号作业小车的示意图；
图4是卷盘装置的示意图；
图5是卷盘装置的侧视图；
图6是实施例一中导向注入机构及校直装置的结构示意图；
图7是夹持块夹紧导管时局部位置的示意图；
图8是图7中A-A处的剖面图；
图9是导管导向通道的局部示意图；
图10是使用本发明进行取芯时的示意图；
图11是实施例二中导向注入机构及校直装置的结构示意图；
图12是实施例三中导向注入机构及校直装置的结构示意图；
图13是实施例四中导向注入机构的示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例一
如图2、3所示，本实施例公开的连续导管作业装备，包括1号作业小车12、2号作业小车13和连续导管9。
1号作业小车12包括1号履带行走机构1202、翻折式机架、钻杆驱动装置1204和用于牵引连续导管下井或起出的导向注入机构2。
翻折式机架包括1号底座1201、与1号底座1201活动连接的安装架1203，以及用于使安装架1203围绕活动连接处在竖直面内转动的伸缩机构1205，伸缩机构1205一端通过铰链1206与1号底座1201活动连接，伸缩机构1205另一端与安装架1203活动连接。
活动连接的方式本技术领域有多种方式。本实施例中安装架1203底部与1号底座1201铰接，通过伸缩缩机构1205的伸长或回缩，可使安装架1203围绕铰接处顺时针或逆时针转动。
1号履带行走机构1202设于1号底座1201底部。导向注入机构2和钻杆驱动装置1204安装在安装架1203上。钻杆驱动装置1204位于导向注入机构2下方。
2号作业小车13包括卷盘装置1和移动底座1301，移动底座1301包括2号底座1301和2号履带行走机构1302，2号履带行走机构1302设于2号底座1301底部。
如图2、4、5所示，卷盘装置1安装在2号底座1301上用于收纳连续导管9。卷盘装置1包括卷筒1101和卷筒架1102，卷筒架1102安装固定在2号底座1301上，卷筒1101设于卷筒架1102上，卷筒架1102上设有排管装置总成。
排管装置总成包括排管支架1104、力矩限制器，排管支架1104转动连接卷筒架1102，排管支架1104和卷筒架1102之间设有升降液压杆1105，排管支架1104上设有双向丝杠1106，双向丝杠1106上设有导向装置1107。导向装置1107内设有机械计数器和转动系统，转动系统包括多个传送轮1109。导向装置1107与双向丝杠1106之间设有举升油缸1108，当连续导管9在传递过程中，导向装置1107沿双向丝杠1106往返运动，使得连续导管9整齐的收纳在卷筒1101上。
本发明将导向注入机构安装在翻折式机架上，折叠起来后可暴露出井口，方便安装井口设备。
如图6所示，本实施例中导向注入机构2包括用于夹持连续导管9以及牵引连续导管9下井或起出的第一链轮链条夹持组件20和第二链轮链条夹持组件21。第一链轮链条夹持组件20与第二链轮链条夹持组件21间可构成供导管通过的导管导向通道，导管导向通道的入口与出口不在一条直线上。
为使连续导管的变形更加平滑，导管导向通道为圆弧形。
本实施例中第一链轮链条夹持组件20包括第一主动轮201、第一张紧轮204、第一从动轮202、第一链条203、第一推板205以及安装在第一链条203上的若干夹持块23；第一主动轮201、第一张紧轮204与第一从动轮202不在一条直线上，第一链条203与第一主动轮201、第一张紧轮204和第一从动轮202啮合。
第二链轮链条夹持组件21包括第二主动轮211、第二从动轮212、第二链条213、第二推板215以及安装在第二链条213上的若干夹持块23，第二链条213与第二主动轮211和第二从动轮212啮合。
第一推板205和第二推板215均为圆弧形板，第一推板205和第二推板215同心设置，第一推板205的半径小于第二推板215的半径。
当然的，第一主动轮201与第二主动轮211均连接有牵引马达。第一主动轮201、第一张紧轮204、第一从动轮202、第二主动轮211、第二从动轮212和第二链条213均安装在机架上，该机架与钻机支架1203连接。图中未示出牵引马达和机架，这是本领域的常规技术，此处不再赘述。
本实施例中第二推板215连接有用于带动其在径向方向移动的夹紧驱动装置22；夹紧驱动装置22为油缸。
第一推板205与第二推板215用于使第一链条203上的部分夹持块23与第二链条213上的部分夹持块23之间形成导管导向通道以及使第一链条203和第二链条213上的该部分夹持块23夹紧连续导管9。
本实施例中第一张紧轮204的内外侧均与第一链条203啮合。第一主动轮201与第一张紧轮204间以及第一张紧轮204与第一从动轮202间均设有一个第一推板205。
本实施例中第二推板215一端始于第二主动轮211处，第二推板215另一端延伸至第二从动轮212处。由于第二推板215弧长较长，因而第二推板215连接有至少两个夹紧驱动装置22，以保证足够的夹持力度。
如图6、7、8、9所示，夹持块23一节一节设置在链条上。相邻夹持块23之间具有间隙31。第一推板205与第二推板215使多个夹持块23沿其圆弧方向布置从而形成导管导向通道24，继而实现对连续导管9的导向。
第一链条203和第二链条213上夹持块23的夹持面在导向方向具有一定的弧度，以与连续导管9面接触，增加夹持力量，同时可使连续导管9的变形更加平滑。
如图8所示，夹持块23上安装有轴承滚轮25，第一推板205压紧第一链条203上夹持块23的轴承滚轮25，第二推板215压紧第二链条213上夹持块23的轴承滚轮25。
当然，轴承滚轮25也可安装在推板上。
导管导向通道24为弧形，在注入导管时，连续导管9在导管导向通道6处发生塑性弯曲变形，因而从导管导向通道6出来的连续导管9存在残余弯曲，下井之后残余弯曲使得连续导管9在井下易与井壁发生偏磨，从而增加井下磨损。
如图6所示，本发明增设了校直装置8对连续导管9进行校直，可最大限度的连续导管9的残余弯曲，利于保证连续连续导管9垂直进入井内，能有效减轻井下磨损。
本实施例中校直装置8选择为滚轮校直装置。滚轮校直装置有很多，可根据需要选择。
如图6所示，本发明公开的校直装置8包括支架80、第一滚轮82、第二滚轮83、拐臂84和压紧油缸85；第一滚轮82安装在支架80上，第一滚轮82有至少两个，第一滚轮82沿直线方向排布。拐臂84一端与支架80活动连接，第二滚轮83转动安装在拐臂84的拐点处，压紧油缸85的输出端与拐臂84的另一端连接以使第二滚轮83可压向连续导管9，从而使第一滚轮82与第二滚轮83间形成校直通道。
本实施例中导向注入机构2的工作原理：
如图6所示，连续导管9的自由一端从第一链条203与第二链条213的夹持块23之间穿过；
第一推板205与第二推板215压紧第一链条203和第二链条213上的夹持块23，使夹持块23夹紧连续导管9；
第一主动轮201与第二主动轮211转动，带动第一链条203与第二链条213运动，继而带动夹持块23运动，从而使夹持块23夹紧的连续导管9下井或起出；
从导管导向通道出来的连续导管9，经校直装置8校直后进入井下。
本实施例中的导向注入机构将导向和注入功能基于一体，又增设了校直装置，在有效降低设备高度的同时，又能确保不增加井下磨损。本发明尤其适用于空间高度有限的作业环境，例如在煤矿巷道中作业。
我国既是煤炭生产大国，也是煤炭消费大国，煤炭是我国重要的基础能源和原料。煤层瓦斯含量和煤层瓦斯压力是突出煤层突出危险性区域预测和区域效果检验的主要指标，煤层瓦斯含量通常采用地面煤层气含量测定、地勘瓦斯含量测定、矿井井下煤层钻孔取芯等方法进行测定。现有的取芯器通常由内管总成和外管总成组成。
下面介绍使用本发明设备进行取芯的方法，包括以下步骤：
S1、如图10所示，将1号作业小车12移动至取芯地点，将2号作业小车13移动至1号作业小车12后方，如图3所示，此时1号作业小车12上的翻折式机架是折叠起来的，方便安装井口设备；
S2、连接钻杆4与取芯器3的外管总成，从地面逐渐下放外管总成至取芯位置；
S3、地面装配好取芯器3的内管总成后；连续导管9从卷盘装置1通过排管装置总成伸入导向注入机构2；通过快速接头将连续导管9与取芯器3内管总成的中心杆连接；
S4、通过连续导管作业装置连续下放连续导管9，从而在钻杆4内下放内管总成；
S5、启动地面钻机，转动钻杆驱动装置1204并加压钻进，此时内管总成与外管总成配合向下钻进，开始取芯作业；
S6、取芯作业过程中，连续导管作业装置停止下放连续导管9，保持连续导管9在钻杆4内的位置不变，中心组件保持静止，随着内管组件及外管总成的下移，岩心入筒；
S7、取芯完成后，启动卷盘装置1和导向注入机构2，上提连续导管9，将内管总成提出；
S8、通过连续导管9将内管总成提出钻杆4后，拆卸连续导管9末端的快速接头，取下内管总成。
使用本发明的连续导管来上提、下放保压取芯器，起到传统绳索取芯中“绳索”的作用；而且，连续导管的中空结构，可内穿电缆传输测控信号，通过对取芯器上设置传感器或相关测控装置，实现对孔底所需目标参数的实时测量。
实施例二
本实施例与实施例一的区别在于：如图11所示，本实施例中第二链轮链条夹持组件21还包括与第二链条213啮合的第二张紧轮24，第二主动轮211、第二张紧轮24与第二从动轮212不在一条直线上。
本实施例在导管导向通道的入口处设有弧形导向短节5，弧形导向短节5引导连续导管9更加顺滑的进入导管导向通道。弧形导向短节5与导管导向通道同心且半径相等。
弧形导向短节5位于导管导向通道入口的下方，对连续导管9具有一定的支撑作用。
实施例三
本实施例与实施例一或实施例二的区别在于：如图12所示，本实施例中第一推板205连接有用于带动其在径向方向移动的夹紧驱动装置22。
实施例四
本实施例与实施例一的区别在于：如图13所示，本实施例中导向注入机构2包括连续导管注入头5和导向拱6，连续导管注入头的入口与出口在一条直线上，连续导管注入头可给连续导管提供下井和起出动力。本实施例将现有技术中的连续导管注入头5与导向拱6位置调换，使导向拱6用于引导连续导管进入井内。其中，导向拱6为圆弧形。
连续导管注入头5与导向拱6位置调换后，由导向拱6引导连续导管进入井内，因而连续导管注入头5无需再竖直设置，从而可降低装置整体的高度。
本实施方式中将连续导管注入头5水平设置，导向拱6为四分之一圆弧状，导向拱6的一端与连续导管注入头5相连，导向拱6另一端竖直朝下。这种布置结构可将连续导管注入头5与导向拱6的整体高度降低到最小。
使用时，连续导管注入头5位于卷筒1与导向拱6之间。注入时，连续导管注入头5送出的连续导管9经导向拱6引导进入井内。
本实施例将连续导管注入头5与导向拱6位置调换，使得连续导管注入头5不用竖直设置，可有效降低设备的高度。
同样的，导向拱6为弧形，在注入导管时，连续导管9在导向拱6处发生塑性弯曲变形，因而从导向拱6出来的连续导管9存在残余弯曲，下井之后残余弯曲使得连续导管9在井下易与井壁发生偏磨，从而增加井下磨损。
因此，本发明增设校直装置8对连续导管9进行校直，可最大限度的消除连续导管9的残余弯曲，利于保证连续导管9垂直进入井内，能有效减轻井下磨损。导向拱6设于连续导管注入头5与校直装置8之间。
本发明中的导向注入机构相对于现有技术而言高度得到了有效的降低，尤其适用于空间高度有限的作业环境，例如在煤矿巷道中作业。
以上的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.连续导管作业装备，其特征在于：包括翻折式机架和用于牵引连续导管下井或起出的导向注入机构，所述翻折式机架包括底座、与底座活动连接的安装架，以及用于使所述安装架围绕所述活动连接处在竖直面内转动的伸缩机构；
所述伸缩机构一端与所述底座活动连接，所述伸缩机构另一端与所述安装架活动连接；所述导向注入机构安装在所述安装架上。
2.根据权利要求1所述的连续导管作业装备，其特征在于：它还包括钻杆驱动装置，所述钻杆驱动装置安装在所述安装架上，钻杆驱动装置位于导向注入机构下方。
3.根据权利要求1所述的连续导管作业装备，其特征在于：所述导向注入机构包括一对链轮链条夹持组件；所述的一对链轮链条夹持组件用于夹持连续导管以及牵引连续导管下井或起出，所述的一对链轮链条夹持组件间可构成供连续导管通过的导管导向通道，所述导管导向通道的入口与出口不在一条直线上。
4.根据权利要求3所述的连续导管作业装备，其特征在于：所述导管导向通道为圆弧形。
5.根据权利要求4所述的连续导管作业装备，其特征在于：两个链轮链条夹持组件均包括链轮组、链条、安装在链条上的夹持块以及用于压紧夹持块的推板；
所述推板为圆弧形板，两个链轮链条夹持组件的推板同心设置；至少一个链轮链条夹持组件的推板连接有用于带动其径向移动的夹紧驱动装置；
两个链轮链条夹持组件的推板用于使两个链轮链条夹持组件的部分夹持块之间形成所述导管导向通道，以及使两个链轮链条夹持组件上的所述部分夹持块夹紧导管。
6.根据权利要求5所述的连续导管作业装备，其特征在于：位于外围的链轮链条夹持组件的链轮组包括主动轮、张紧轮和从动轮；位于内围的链轮链条夹持组件的链轮组至少包括主动轮和从动轮。
7.根据权利要求3、4、5或6所述的连续导管作业装备，其特征在于：它还包括校直装置，所述校直装置用于对连续导管进行校直。
8.根据权利要求7所述的连续导管作业装备，其特征在于：校直装置包括支架、第一滚轮、第二滚轮、拐臂和压紧油缸；所述第一滚轮有至少两个，第一滚轮沿直线方向排布；
所述拐臂一端与所述支架活动连接，所述第二滚轮转动安装在所述拐臂的拐点处，所述压紧油缸的输出端与拐臂的另一端连接以使第一滚轮与第二滚轮间形成校直通道。
9.根据权利要求1或8所述的连续导管作业装备，其特征在于：所述底座的底部设有履带行走机构。
10.根据权利要求1所述的连续导管作业装备，其特征在于：它还包括卷盘装置、连续导管和移动底座，卷盘装置包括卷筒，卷筒安装在卷筒架上，卷筒架上设有排管装置总成，排管装置总成用于控制连续导管卷盘顺序，卷筒由卷筒马达驱动；卷筒架安装在所述移动底座上。
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