CN112814577B - 井下连续油管抗弯曲支撑套件及其安装设备和安装方法 - Google Patents

井下连续油管抗弯曲支撑套件及其安装设备和安装方法 Download PDF

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Abstract

井下连续油管抗弯曲支撑套件,包括自锁卡扣支撑件和卡针支撑件,自锁卡扣支撑件和卡针支撑件均包括支撑管体,支撑管体为半圆形管,支撑管体上开设有两个通孔,支撑管体的两侧管壁上开设有若干安装孔,若干安装孔上下并排间隔设置;综上所述,本发明为井下连续油管外层套嵌支撑件可大幅度提高连续油管抗弯性能,允许连续油管伸入更深的井下工作;该支撑套件被设计为两部分,使用自锁卡扣的方式连接两套管使其拼接为一个完整的套管,简单方便,易实现标准化流程的自动安装;本发明得益于紧凑的设计,该支撑套件自动安装设备内部空间可容纳多个支撑件料斗,有利于提高设备工作的续航能力,面对更深的油井埋管作业。

Description

井下连续油管抗弯曲支撑套件及其安装设备和安装方法
技术领域
本发明属于石油开采辅助设备技术领域,具体涉及井下连续油管抗弯曲支撑套件及其安装设备和安装方法。
背景技术
连续油管(CoiledTubing,简称CT)又称挠性油管、蛇形管或盘管,指可缠绕在大直径卷筒上.由若干段钢带斜接在一起,经轧制成型焊接而成的无接头连续油管。这种具有高强度、高韧性特点的连续性的油管,外形犹如两米多高卷起来的电缆一样,因为提高了自动化,机动性好,使作业更加安全高效环保,应用在石油工业之后,在最近的这二十年被广泛地应用在多项油气作业领域。但在井下工作是连续油管因为自身强度的问题,很容易在井下弯曲导致施工不能正常进行。
为井下连续油管外层嵌套支撑套管可以大幅度提高连续油管抗弯性能,允许连续油管伸入更深的井下工作。目前该技术以分体式半圆套件形式为主,此种形式的套管在现场安装前需要完成一系列的加工工序,使其形成两个能够对接安装的半圆柱形套管,在对接时需要依靠套管上复杂的机械结构实现,且需要特制料斗进行存储与上料,此种形式的套管加工量大,加工周期长且成本高,另外占用空间大,不利于现场施工,也不利于推广应用。
发明内容
本发明为了解决现有技术中的不足之处,提供一种利用现场施工、加工周期短的井下连续油管抗弯曲支撑套件及其安装设备和安装方法。
为解决上述技术问题,本发明采用如下技术方案:井下连续油管抗弯曲支撑套件,包括自锁卡扣支撑件和卡针支撑件,自锁卡扣支撑件和卡针支撑件均包括支撑管体,支撑管体为半圆形管,支撑管体上开设有两个通孔,支撑管体的两侧管壁上开设有若干安装孔,若干安装孔上下并排间隔设置;
自锁卡扣支撑件的支撑管体上的安装孔内均安装有自锁卡扣埋件,自锁卡扣埋件包括埋件外壳,埋件外壳的外侧设置有若干弹性棘齿,埋件外壳的内腔壁具有两个对称设置的倾斜面,埋件外壳的外端开设有插孔,埋件外壳内端有卡板,埋件外壳的内腔安装有两组自锁件,每组自锁件包括弹簧、滚柱架和滚柱,弹簧的两端分别连接在卡板和滚柱架上,滚柱装配在滚柱架上,两个滚柱之间形成夹紧区域;
卡针支撑件的支撑管体上的安装孔内均安装有卡针。
井下连续油管抗弯曲支撑套件的安装设备,包括机柜,机柜上安装有第一对开门和第二对开门,机柜的底部安装有车轮,机柜的顶部设有连续油管入口,机柜的底部设有连续油管出口;
机柜内固定有隔板,隔板的下层装有主控计算机、信号处理机和备用电源,机柜的顶部和底部均安装有导向系统,两组导向系统上下对称设置,两组导向系统、连续油管入口和连续油管出口位于同一条竖直的直线上;隔板上设置有两组送料装置,两组送料装置对称设置,两组送料装置分别用于传送自锁卡扣支撑件和卡针支撑件。
每组送料装置包括料斗接口和两组送料机构,料斗接口内插设有料斗支架,料斗支架上固定有两根水平的圆柱导轨,两组送料机构相对设置,每组送料机构包括底板,底板固定在隔板上,底板上表面设置有安装板,安装板的一端通过圆柱销铰接,安装板的另一端底面设置有弧形槽,该弧形槽的圆心位于圆柱销的中心线上,底板上表面固定有弧形导轨,安装板通过弧形槽安装在弧形导轨上,安装板的侧面和弧形导轨上对应开设有插孔,安装板通过插设在插孔内的插销与弧形导轨固定;安装板的上表面固定有带轮支架,带轮支架上安装有激光传感器和两个带轮,两个带轮之间安装有送料带,送料带的外缘设有等距间隔设置的凸起,带轮支架上还安装有步进电机,步进电机与其中一带轮连接;两组送料机构的送料带之间形式传送区域;
自锁卡扣支撑件的支撑管体通过两个通孔安装在其中一组送料装置的两根圆柱导轨上,且该支撑管体位于传送区域;
卡针支撑件的支撑管体通过两个通孔安装在另外一组送料装置的两根圆柱导轨上,且该支撑管体位于传送区域;
送料装置上的自锁卡扣支撑件的支撑管体与另外一个送料装置上的卡针支撑件的支撑管体相对设置。
导向系统包括辊轮架,辊轮架上安装有三个测距辊轮,每个测距辊轮连接有编码器。
井下连续油管抗弯曲支撑套件的安装方法,包括以下步骤:
(1)打开机柜的第一对开门和第二对开门,通过人工将自锁卡扣支撑件和卡针支撑件分别装入两组送料装置;
(2)接着将连续油管从机柜上方的连续油管入口插入,经过两组导向系统后,经连续油管出口穿出;
(3)导向系统的编码器将辊轮转动圈数数据传递给信息处理机,解算后将信息传递给主控计算机,主控计算机根据设定的长度间隔,控制两组送料装置的步进电机带动送料带向前推动一个自锁卡扣支撑件和卡针支撑件,自锁卡扣支撑件和卡针支撑件首先在送料装置推动的作用下进行预咬合,此时两个支撑件尚未完全咬合,与连续油管之间也没有紧固力,随着重力作用,预咬合的两个支撑件落入下方导向系统内,四个锟轮所围成的圆的直径略小于两个支撑件的外径,在通过锟轮的过程中,两个支撑件受力咬合,紧紧贴住连续油管;
(4)重复以上步骤,为连续油管隔一段长度安装一对支撑套件。
步骤(1)中将自锁卡扣支撑件和卡针支撑件分别装入两组送料装置的步骤为:首先将若干自锁卡扣支撑件和卡针支撑件分别装入两组送料装置的料斗支架的圆柱导轨上,然后拔出插销,将两侧的送料机构沿弧形导轨向外推开,将装好的料斗支架安装在料斗接口内,此时自锁卡扣支撑件位于传送区域,安装完毕后将送料机构复位;人工操作主控计算机执行复位命令,此时激光传感器处于不被遮挡状态,步进电机带动带轮转动,送料带推动自锁卡扣支撑件滑动,当自锁卡扣支撑件遮挡住激光传感器,步进电机停止转动,复位完毕;
卡针支撑件装入送料装置的步骤与以上自锁卡扣支撑件装入送料装置的步骤相同。
采用上述技术方案,本发明具有以下有益效果:本发明为井下连续油管外层套嵌支撑件可大幅度提高连续油管抗弯性能,允许连续油管伸入更深的井下工作;该支撑套件被设计为两部分,使用自锁卡扣的方式连接两套管使其拼接为一个完整的套管,简单方便,易实现标准化流程的自动安装;该支撑套件自动安装设备结构轻便,外缘凸起的送料带可准确地进行套管分料,有利于提高套管安装的准确度和成功率;得益于紧凑的设计,该支撑套件自动安装设备内部空间可容纳多个支撑件料斗,有利于提高设备工作的续航能力,面对更深的油井埋管作业。
附图说明
图1是本发明井下连续油管抗弯曲支撑套件的结构示意图;
图2是自锁卡扣埋件的结构示意图;
图3是卡针的结构示意图;
图4是井下连续油管抗弯曲支撑套件的安装设备外部结构示意图;
图5是井下连续油管抗弯曲支撑套件的安装设备内部结构示意图;
图6是两组送料装置的安装示意图;
图7是送料机构的结构示意图;
图8是导向系统的结构示意图;
图9是井下连续油管抗弯曲支撑套件的安装设备的工作状态图。
具体实施方式
如图1-9所示,本发明的井下连续油管抗弯曲支撑套件,包括自锁卡扣支撑件1和卡针支撑件2,自锁卡扣支撑件1和卡针支撑件2均包括支撑管体3,支撑管体3为半圆形管,支撑管体3上开设有两个通孔4,支撑管体3的两侧管壁上开设有若干安装孔5,若干安装孔5上下并排间隔设置;
自锁卡扣支撑件1的支撑管体3上的安装孔5内均安装有自锁卡扣埋件6,自锁卡扣埋件6包括埋件外壳7,埋件外壳7的外侧设置有若干弹性棘齿8,用于将自锁卡扣埋件6固定在安装孔5内,埋件外壳7的内腔壁具有两个对称设置的倾斜面9,埋件外壳7的外端开设有插孔10,埋件外壳7内端有卡板11,埋件外壳7的内腔安装有两组自锁件,每组自锁件包括弹簧12、滚柱架13和滚柱14,弹簧12的两端分别连接在卡板11和滚柱架13上,滚柱14装配在滚柱架13上,两个滚柱14之间形成夹紧区域15;
卡针支撑件2的支撑管体3上的安装孔5内均安装有卡针16,卡针16可插入自锁卡扣埋件6的插孔10内,滚柱14可沿倾斜面9滑移,在弹簧12的压紧力下,滚柱14一方面压紧埋件外壳7内壁,另一方面压紧插入的卡针16,形成自锁,使卡针16无法拔出;
自锁卡扣支撑件1和卡针支撑件2配对使用,可紧紧套嵌在井下连续油管17的外壁上,形成有效支撑,提高连续油管17刚度,抵抗长距离的变形弯曲,使连续油管17尽可能长的送入井下,显然将连续油管17全部套上支撑件是不经济的,此时需要隔一段长度套一组支撑件,为此,提出一种支撑套件安装设备。
井下连续油管抗弯曲支撑套件的安装设备,包括机柜18,机柜18上安装有第一对开门19和第二对开门20,机柜18的底部安装有车轮21,机柜18的顶部设有连续油管入口22,机柜18的底部设有连续油管出口23;
机柜18内固定有隔板24,隔板24的下层装有主控计算机25、信号处理机26和备用电源,机柜18的顶部和底部均安装有导向系统28,两组导向系统28上下对称设置,两组导向系统28、连续油管入口22和连续油管出口23位于同一条竖直的直线上;隔板24上设置有两组送料装置29,两组送料装置29对称设置,两组送料装置29分别用于传送自锁卡扣支撑件1和卡针支撑件2。
每组送料装置29包括料斗接口30和两组送料机构31,料斗接口30内插设有料斗支架32,料斗支架32上固定有两根水平的圆柱导轨33,两组送料机构31相对设置,每组送料机构31包括底板34,底板34固定在隔板24上,底板34上表面设置有安装板35,安装板35的一端通过圆柱销36铰接,安装板35的另一端底面设置有弧形槽,该弧形槽的圆心位于圆柱销36的中心线上,底板34上表面固定有弧形导轨37,安装板35通过弧形槽安装在弧形导轨37上,安装板35的侧面和弧形导轨37上对应开设有插孔38,安装板35通过插设在插孔38内的插销39与弧形导轨37固定;安装板35的上表面固定有带轮支架40,带轮支架40上安装有激光传感器41和两个带轮42,两个带轮42之间安装有送料带43,送料带43的外缘设有等距间隔设置的凸起44,带轮支架40上还安装有步进电机45,步进电机45与其中一带轮42连接;两组送料机构31的送料带43之间形式传送区域46;
自锁卡扣支撑件1的支撑管体3通过两个通孔4安装在其中一组送料装置29的两根圆柱导轨33上,且该支撑管体3位于传送区域46;
卡针支撑件2的支撑管体3通过两个通孔4安装在另外一组送料装置29的两根圆柱导轨33上,且该支撑管体3位于传送区域46;
送料装置29上的自锁卡扣支撑件1的支撑管体3与另外一个送料装置29上的卡针支撑件2的支撑管体3相对设置。
导向系统28包括辊轮架47,辊轮架47上安装有三个测距辊轮48,每个测距辊轮48连接有编码器49。
井下连续油管抗弯曲支撑套件的安装方法,包括以下步骤:
(1)打开机柜18的第一对开门19和第二对开门20,通过人工将自锁卡扣支撑件1和卡针支撑件2分别装入两组送料装置29;
(2)接着将连续油管从机柜18上方的连续油管入口22插入,经过两组导向系统28后,经连续油管出口23穿出;
(3)导向系统28的编码器49将辊轮转动圈数数据传递给信息处理机,解算后将信息传递给主控计算机25,主控计算机25根据设定的长度间隔,控制两组送料装置29的步进电机45带动送料带43向前推动一个自锁卡扣支撑件1和卡针支撑件2,自锁卡扣支撑件1和卡针支撑件2首先在送料装置29推动的作用下进行预咬合,此时两个支撑件尚未完全咬合,与连续油管之间也没有紧固力,随着重力作用,预咬合的两个支撑件落入下方导向系统28内,四个锟轮所围成的圆的直径略小于两个支撑件的外径,在通过锟轮的过程中,两个支撑件受力咬合,紧紧贴住连续油管;
(4)重复以上步骤,为连续油管隔一段长度安装一对支撑套件。
步骤(1)中将自锁卡扣支撑件1和卡针支撑件2分别装入两组送料装置29的步骤为:首先将若干自锁卡扣支撑件1和卡针支撑件2分别装入两组送料装置29的料斗支架32的圆柱导轨33上,然后拔出插销39,将两侧的送料机构31沿弧形导轨37向外推开,将装好的料斗支架32安装在料斗接口30内,此时自锁卡扣支撑件1位于传送区域46,安装完毕后将送料机构31复位;人工操作主控计算机25执行复位命令,此时激光传感器41处于不被遮挡状态,步进电机45带动带轮42转动,送料带43推动自锁卡扣支撑件1滑动,当自锁卡扣支撑件1遮挡住激光传感器41,步进电机45停止转动,复位完毕;
卡针支撑件2装入送料装置29的步骤与以上自锁卡扣支撑件1装入送料装置29的步骤相同。
本实施例并非对本发明的形状、材料、结构等作任何形式上的限制,凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (4)

1.井下连续油管抗弯曲支撑套件,其特征在于:包括自锁卡扣支撑件和卡针支撑件,自锁卡扣支撑件和卡针支撑件均包括支撑管体,支撑管体为半圆形管,支撑管体上开设有两个通孔,支撑管体的两侧管壁上开设有若干安装孔,若干安装孔上下并排间隔设置;
自锁卡扣支撑件的支撑管体上的安装孔内均安装有自锁卡扣埋件,自锁卡扣埋件包括埋件外壳,埋件外壳的外侧设置有若干弹性棘齿,埋件外壳的内腔壁具有两个对称设置的倾斜面,埋件外壳的外端开设有插孔,埋件外壳内端有卡板,埋件外壳的内腔安装有两组自锁件,每组自锁件包括弹簧、滚柱架和滚柱,弹簧的两端分别连接在卡板和滚柱架上,滚柱装配在滚柱架上,两个滚柱之间形成夹紧区域;
卡针支撑件的支撑管体上的安装孔内均安装有卡针;
所述井下连续油管抗弯曲支撑套件还包括机柜,机柜上安装有第一对开门和第二对开门,机柜的底部安装有车轮,机柜的顶部设有连续油管入口,机柜的底部设有连续油管出口;
机柜内固定有隔板,隔板的下层装有主控计算机、信号处理机和备用电源,机柜的顶部和底部均安装有导向系统,两组导向系统上下对称设置,两组导向系统、连续油管入口和连续油管出口位于同一条竖直的直线上;隔板上设置有两组送料装置,两组送料装置对称设置,两组送料装置分别用于传送自锁卡扣支撑件和卡针支撑件;
每组送料装置包括料斗接口和两组送料机构,料斗接口内插设有料斗支架,料斗支架上固定有两根水平的圆柱导轨,两组送料机构相对设置,每组送料机构包括底板,底板固定在隔板上,底板上表面设置有安装板,安装板的一端通过圆柱销铰接,安装板的另一端底面设置有弧形槽,该弧形槽的圆心位于圆柱销的中心线上,底板上表面固定有弧形导轨,安装板通过弧形槽安装在弧形导轨上,安装板的侧面和弧形导轨上对应开设有插孔,安装板通过插设在插孔内的插销与弧形导轨固定;安装板的上表面固定有带轮支架,带轮支架上安装有激光传感器和两个带轮,两个带轮之间安装有送料带,送料带的外缘设有等距间隔设置的凸起,带轮支架上还安装有步进电机,步进电机与其中一带轮连接;两组送料机构的送料带之间形式传送区域;
自锁卡扣支撑件的支撑管体通过两个通孔安装在其中一组送料装置的两根圆柱导轨上,且该支撑管体位于传送区域;
卡针支撑件的支撑管体通过两个通孔安装在另外一组送料装置的两根圆柱导轨上,且该支撑管体位于传送区域;
送料装置上的自锁卡扣支撑件的支撑管体与另外一个送料装置上的卡针支撑件的支撑管体相对设置。
2.根据权利要求1所述的井下连续油管抗弯曲支撑套件的安装设备,其特征在于:导向系统包括辊轮架,辊轮架上安装有三个测距辊轮,每个测距辊轮连接有编码器。
3.根据权利要求1-2任一项所述的井下连续油管抗弯曲支撑套件的安装设备的安装方法,其特征在于:包括以下步骤:
(1)打开机柜的第一对开门和第二对开门,通过人工将自锁卡扣支撑件和卡针支撑件分别装入两组送料装置;
(2)接着将连续油管从机柜上方的连续油管入口插入,经过两组导向系统后,经连续油管出口穿出;
(3)导向系统的编码器将辊轮转动圈数数据传递给信息处理机,解算后将信息传递给主控计算机,主控计算机根据设定的长度间隔,控制两组送料装置的步进电机带动送料带向前推动一个自锁卡扣支撑件和卡针支撑件,自锁卡扣支撑件和卡针支撑件首先在送料装置推动的作用下进行预咬合,此时两个支撑件尚未完全咬合,与连续油管之间也没有紧固力,随着重力作用,预咬合的两个支撑件落入下方导向系统内,四个锟轮所围成的圆的直径略小于两个支撑件的外径,在通过锟轮的过程中,两个支撑件受力咬合,紧紧贴住连续油管;
(4)重复以上步骤,为连续油管隔一段长度安装一对支撑套件。
4.根据权利要求3所述的井下连续油管抗弯曲支撑套件的安装设备的安装方法,其特征在于:步骤(1)中将自锁卡扣支撑件和卡针支撑件分别装入两组送料装置的步骤为:首先将若干自锁卡扣支撑件和卡针支撑件分别装入两组送料装置的料斗支架的圆柱导轨上,然后拔出插销,将两侧的送料机构沿弧形导轨向外推开,将装好的料斗支架安装在料斗接口内,此时自锁卡扣支撑件位于传送区域,安装完毕后将送料机构复位;人工操作主控计算机执行复位命令,此时激光传感器处于不被遮挡状态,步进电机带动带轮转动,送料带推动自锁卡扣支撑件滑动,当自锁卡扣支撑件遮挡住激光传感器,步进电机停止转动,复位完毕;
卡针支撑件装入送料装置的步骤与以上自锁卡扣支撑件装入送料装置的步骤相同。
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