CN114183084B - 一种电动连续油管注入头控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动连续油管注入头控制系统，涉及能源开采技术领域，包括固定机构、调节机构、注入机构、夹持机构，固定机构内部两侧设有沿油管轴向反向的滑槽，调节机构包括对称设置在油管径向两侧的异形板Ⅰ、异形板Ⅱ，异形板Ⅰ和异形板Ⅱ反向移动，异形板Ⅰ和异形板Ⅱ之间设有用于带动油管向下移动的夹持机构，夹持机构包括行走杆；异形板Ⅱ内侧包括斜面一、斜面二、平面、斜面三，行走杆有两组，第一个行走杆沿斜面二、平面、斜面一环形移动，同时第二个行走杆沿平面、斜面三、斜面一环形移动，当行走杆接触平面时，夹紧部夹紧油管，带动油管向下移动，两组行走杆交替夹紧油管，带动油管向下移动，具有集成化程度高、省时省力的特点。

Description

一种电动连续油管注入头控制系统

技术领域

本发明涉及能源开采技术领域，特别涉及一种电动连续油管注入头控制系统。

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。

公开号为CN201010110549.8的中国专利公开了提供连续油管注入头装置，包括夹紧油缸、张紧油缸、驱动链轮、鞍型夹持块、链条，该装置的三对夹紧油缸的缸头和活塞杆头分别用一根轴连接起来，每根轴上装有一个可在轴上转动轴承支架，两端各设一个滑块，每个轴承支架的两端用销轴各装有一个可在销轴上转动的轴承架体，每个轴承架体用销轴安装可在销轴上转动的夹紧轴承。

虽然上述方案可以解决注入问题，但是由于连续管注入头装置均为液压驱动及控制，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，油管磨损导致夹持力不够，丢失米数，导致初始和过程中无法准确记录每段连续油管的起下井次数及局部疲劳次数，因此，本发明提供一种电动连续油管注入头控制系统，采用单电机控制油管的连续下降，压杆交替夹持油管，带动油管下降，具有集成化程度高、省时省力的特点。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种可以便于人工控制，可以改变油管夹持力的电动连续油管注入头控制系统。

针对上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种电动连续油管注入头控制系统，包括固定机构、调节机构、注入机构、夹持机构，所述的固定机构内部两侧设有沿油管轴向反向的滑槽，所述的调节机构包括对称设置在油管径向两侧的异形板Ⅰ、异形板Ⅱ，异形板Ⅰ和异形板Ⅱ反向移动，异形板Ⅰ和异形板Ⅱ之间设有用于带动油管向下移动的夹持机构；所述的夹持机构包括沿油管轴向往复移动的长板、内板，长板上滑动安装联动板，联动板与传动组件相连接，带动联动板纵向移动，长板靠近油管位置设有夹紧部，夹紧部后侧与所述的滑槽滑动安装，夹紧部外侧设有行走杆，所述的行走杆外端由两个斜面组成，所述的异形板Ⅱ内侧包括斜面一、斜面二、平面、斜面三，平面前侧设有斜面一，平面上侧设有斜面二，平面下侧设有斜面三，斜面二、斜面三与平面夹角相同，所述的行走杆有两组，第一个行走杆沿斜面二、平面、斜面一环形移动，同时第二个行走杆沿平面、斜面三、斜面一环形移动，当行走杆接触平面时，夹紧部夹紧油管，带动油管向下移动，两组行走杆交替夹紧油管，带动油管向下移动。

进一步地，所述的夹紧部包括短板、伸缩杆、压杆、滑动架，所述的滑动架沿固定机构内侧滑槽滑动，所述的短板外侧滑动安装行走杆，行走杆上设有挡块，行走杆外侧设有弹簧二，弹簧二两端分别和短板外侧、挡块固定连接，短板后端固定安装伸缩杆第一端，伸缩杆第二端与压杆第一端滑动连接，压杆第二端固定安装滑动架，所述的压杆中间位置设有弧形凹槽，便于与油管表面接触，用于夹紧油管，带动油管向下移动。

进一步地，所述的短板前端固定安装内板，内板外侧固定安装长板，所述的两个短板通过圆轴一滑动连接，圆轴一外侧设有弹簧一，弹簧一两端和短板内侧固定连接，便于夹持油管。

进一步地，所述的内板上端固定安装固定块，固定块、长板、内板各有两个，两个固定块中间固定安装联动杆，联动杆上转动安装拉动杆，拉动杆转动安装推动板第二端，推动板第一端转动安装转杆Ⅱ第二端，推动板中间位置固定安装旋转轴，旋转轴上转动安装右侧板一，转杆Ⅱ第一端转动安装转杆Ⅰ第二端，用于带动外板沿油管轴向往复移动。

进一步地，所述的转杆Ⅰ第一端固定安装长轴右端，长轴与注入电机转轴固定连接，长轴可伸缩，注入电机固定安装注入侧板外侧，注入侧板固定安装异形板Ⅱ前端，为行走杆的移动提供动力。

进一步地，所述的异形板Ⅱ外侧固定安装左连杆第二端，左连杆第一端固定安装齿条Ⅰ左端，异形板Ⅰ外侧固定安装右连杆第二端，右连杆第一端固定安装齿条Ⅱ右端，调节齿轮前侧与齿条Ⅰ相啮合，调节齿轮后侧与齿条Ⅱ相啮合，齿条Ⅰ与齿条Ⅱ反向移动，调节齿轮转动安装在固定机构上，用于适应不同直径的有关，便于改变夹持力。

进一步地，所述的传动组件包括偏心轮、旋转架、直板、联动板，偏心轮偏心位置固定安装长轴，偏心轮外侧转动安装旋转架，旋转架外侧固定安装直板第一端，直板第二端固定安装联动板，为联动板的往复移动提供动力。

进一步地，所述的固定机构包括上安装板、下安装板、固定板一、固定板二，下安装板上方沿油管轴向方向设有上安装板，上安装板、下安装板设有通孔，便于油管的滑动，上安装板和下安装板中间右侧依次固定安装右侧板一、连接板一、连接板二、右侧板二，上安装板和下安装板中间左侧依次固定安装左侧板一、左侧板二，下安装板上固定安装固定板一、固定板二，固定板一设在固定板二前侧，固定板一上滑动安装齿条Ⅰ，固定板二上滑动安装齿条Ⅱ，用于方便油管的下降。

本发明与现有技术相比的有益效果是：（1）本发明设置夹持机构，利用行走杆沿多斜面的异形板Ⅰ、异形板Ⅱ环形移动，两组压板交替夹紧油管，带动油管向下移动，利用异形板Ⅰ、异形板Ⅱ的平面，避免压板夹紧油管时，油管磨损导致的夹持力不足，丢失米数的情况，准确记录油管下降长度；（2）本发明设置注入机构，利用偏心轮带动直板移动，带动联动板纵向往复移动，利用杠杆原理带动长板沿油管轴向方向往复移动，长板与联动板滑动连接，进而通过短板带动行走杆实现环形移动；（3）本发明设置调节机构，利用齿轮齿条啮合传动，带动异形板Ⅰ、异形板Ⅱ横向移动，调节压板的夹紧力，可以适应多种直径的油管。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图。

图2为本发明固定机构结构示意图。

图3为本发明调节机构结构示意图。

图4为本发明注入机构结构示意图（后视角度）。

图5为本发明注入机构结构示意图（前视角度）。

图6为本发明夹持机构结构第一示意图。

图7为本发明夹持机构结构第二示意图。

图8为本发明异形板Ⅱ和行走杆结构示意图。

附图标号：1-固定机构；2-调节机构；3-注入机构；4-夹持机构；5-油管；101-上安装板；102-右侧板一；103-连接板一；104-连接板二；105-右侧板二；106-左侧板一；107-左侧板二；108-下安装板；109-固定板一；110-固定板二；201-调节电机；202-调节齿轮；203-齿条Ⅰ；204-齿条Ⅱ；205-右连杆；206-异形板Ⅰ；207-左连杆；208-异形板Ⅱ；301-注入侧板；302-注入电机；303-长轴；304-偏心轮；305-旋转架；306-直板；307-联动板；308-转杆Ⅰ；309-转杆Ⅱ；310-推动板；311-旋转轴；312-拉动杆；401-联动杆；402-固定块；403-长板；404-内板；405-短板；406-圆轴一；407-弹簧一；408-行走杆；409-弹簧二；410-伸缩杆；411-压杆；412-滑动架；2081-斜面一；2082-斜面二；2083-平面；2084-斜面三。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

实施例：如图1-图8所示的一种电动连续油管注入头控制系统，包括固定机构1、调节机构2、注入机构3、夹持机构4、油管5。

固定机构1包括上安装板101、右侧板一102、连接板一103、连接板二104、右侧板二105、左侧板一106、左侧板二107、下安装板108、固定板一109、固定板二110，下安装板108上方沿油管5轴向方向设有上安装板101，上安装板101、下安装板108上设有通孔，便于油管5的滑动，上安装板101和下安装板108中间左侧依次通过左侧板一106、左侧板二107固定连接，上安装板101和下安装板108中间右侧依次通过右侧板一102、连接板一103、连接板二104、右侧板二105固定连接，下安装板108上表面固定安装固定板一109、固定板二110，固定板一109设在固定板二110前侧。

调节机构2包括调节电机201、调节齿轮202、齿条Ⅰ203、齿条Ⅱ204、右连杆205、异形板Ⅰ206、左连杆207、异形板Ⅱ208，下安装板108上位于固定板一109和固定板二110中间固定安装调节电机201，调节电机201输出轴同轴固定安装调节齿轮202，调节齿轮202前侧与齿条Ⅰ203相啮合，调节齿轮202后侧与齿条Ⅱ204相啮合，齿条Ⅰ203沿固定板一109横向滑动，齿条Ⅱ204沿固定板二110横向滑动，齿条Ⅱ204右端固定安装右连杆205第一端，右连杆205第二端固定安装异形板Ⅰ206外侧，异形板Ⅰ206沿连接板一103、连接板二104横向滑动，齿条Ⅰ203左端固定安装左连杆207第一端，左连杆207第二端固定安装异形板Ⅱ208外端，异形板Ⅱ208沿左侧板一106、左侧板二107横向滑动。

注入机构3包括注入侧板301、注入电机302、长轴303、偏心轮304、旋转架305、直板306、联动板307、转杆Ⅰ308、转杆Ⅱ309、推动板310、旋转轴311、拉动杆312，异形板Ⅱ208前侧固定安装注入侧板301，注入侧板301外侧固定安装注入电机302，注入电机302转轴固定安装长轴303，长轴303可伸缩，偏心轮304偏心位置固定安装长轴303，偏心轮304外侧转动安装旋转架305，旋转架305外端固定安装直板306第一端，直板306第二端固定安装联动板307，长轴303右端固定安装转杆Ⅰ308第一端，转杆Ⅰ308第二端转动安装转杆Ⅱ309第一端，转杆Ⅱ309第二端转动安装推动板310第一端，推动板310中间位置固定安装旋转轴311，右侧板一102上转动安装旋转轴311，推动板310第二端转动安装拉动杆312第一端，转杆Ⅱ309和拉动杆312通过旋转轴311、推动板310形成交替升降。

夹持机构4包括联动杆401、固定块402、长板403、内板404、短板405、圆轴一406、弹簧一407、行走杆408、弹簧二409、伸缩杆410、压杆411、滑动架412，拉动杆312第二端转动安装伸缩杆410，伸缩杆410两端固定安装固定块402，固定块402下端固定安装内板404，内板404外侧固定安装长板403，长板403前端沿油管5轴向方向滑动安装联动板307，固定块402、长板403、内板404各有两个，每个内板404后端固定安装两个短板405，上方两个短板405通过圆轴一406滑动连接，圆轴一406外侧设有弹簧一407，弹簧一407两端与短板405固定连接，短板405垂直于油管5轴向方向固定安装伸缩杆410第一端，伸缩杆410第二端滑动安装压杆411第一端，压杆411第二端固定安装滑动架412，压杆411中间位置设有弧形凹槽，便于与油管5接触。

左侧板一106、左侧板二107、右侧板一102、连接板一103、连接板二104、右侧板二105内侧设有滑槽，滑动架412沿滑槽滑动，短板405外侧设有行走杆408，行走杆408外侧设有弹簧二409，行走杆408上设有挡块，弹簧二409两端分别和短板405外侧、行走杆408挡块固定连接，行走杆408外端由两个斜面组成，异形板Ⅱ208和异形板Ⅰ206对称设置，行走杆408外端接触异形板Ⅱ208、异形板Ⅰ206的内部，异形板Ⅱ208内侧包括斜面一2081、斜面二2082、平面2083、斜面三2084，其中平面2083垂直于油管5轴向方向，平面2083前侧设有斜面一2081，平面2083上侧设有斜面二2082，平面2083下侧设有斜面三2084，斜面二2082、斜面三2084与平面2083夹角相同。

本发明公开的一种电动连续油管注入头控制系统的工作原理为：将油管5穿过上安装板101、下安装板108，通过调节电机201带动调节齿轮202转动，带动齿条Ⅰ203、齿条Ⅱ204反向移动，通过左连杆207、右连杆205带动异形板Ⅱ208、异形板Ⅰ206横向移动至合适的位置，适应不同直径的油管5，注入侧板301连接计数器，方便记录油管5下降的米数，启动注入电机302，带动长轴303转动，同时带动偏心轮304、转杆Ⅰ308转动，偏心轮304通过旋转架305、直板306带动联动板307纵向往复移动，转杆Ⅰ308转动带动转杆Ⅱ309转动，带动推动板310发生往复升降，通过拉动杆312、联动杆401、固定块402带动内板404、长板403沿油管5轴向往复移动，带动上下两组压杆411交替夹持油管5，带动油管5连续向下移动，可以通过设置多个注入机构3和夹持机构4，交替进行夹持油管5，带动油管5连续向下移动。

第一个行走杆408依次经过斜面二2082、平面2083、斜面一2081，进行环形移动，同时，第二个行走杆408依次经过平面2083、斜面三2084、斜面一2081，进行环形移动，当行走杆408在平面2083上时，通过短板405带动伸缩杆410、压杆411横向移动，夹紧油管5，并带动油管5向下移动，当行走杆408移动至斜面二2082、斜面三2084、斜面一2081时，松开油管5，其中压杆411可以沿油管5外壁滑动，当行走杆408由平面2083向上运动至斜面一2081时，通过伸缩杆410和压杆411滑动连接来保证滑动架412沿油管5轴向滑动，采用异形板Ⅱ208和行走杆408相互配合的方式，当行走杆408移动至平面2083时，在平面2083和弹簧二409作用下，行走杆408相互靠近，夹紧油管5，实时调整油管5的夹紧力，可以有效减少油管5磨损导致的夹持力不足的技术问题，避免丢失米数，可以准确记录每段油管5的下井次数及局部疲劳次数。

本发明不局限上述具体实施方式，所属技术领域的技术人员从上述构思出发，不经过创造性的劳动，做出的种种变换，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电动连续油管注入头控制系统，其特征在于：包括固定机构（1）、调节机构（2）、注入机构（3）、夹持机构（4），所述的固定机构（1）内部两侧设有沿油管（5）轴向反向的滑槽，所述的调节机构（2）包括对称设置在油管（5）径向两侧的异形板Ⅰ（206）、异形板Ⅱ（208），异形板Ⅰ（206）和异形板Ⅱ（208）反向移动，异形板Ⅰ（206）和异形板Ⅱ（208）之间设有用于带动油管（5）向下移动的夹持机构（4）；所述的夹持机构（4）包括沿油管（5）轴向往复移动的长板（403）、内板（404），长板（403）上滑动安装联动板（307），联动板（307）与传动组件相连接，带动联动板（307）纵向移动，长板（403）靠近油管（5）位置设有夹紧部，夹紧部后侧与所述的滑槽滑动安装，夹紧部外侧设有行走杆（408），所述的行走杆（408）外端由两个斜面组成，所述的异形板Ⅱ（208）内侧包括斜面一（2081）、斜面二（2082）、平面（2083）、斜面三（2084），平面（2083）前侧设有斜面一（2081），平面（2083）上侧设有斜面二（2082），平面（2083）下侧设有斜面三（2084），斜面二（2082）、斜面三（2084）与平面（2083）夹角相同，所述的行走杆（408）有两组，第一个行走杆（408）沿斜面二（2082）、平面（2083）、斜面一（2081）环形移动，同时第二个行走杆（408）沿平面（2083）、斜面三（2084）、斜面一（2081）环形移动，当行走杆（408）接触平面（2083）时，夹紧部夹紧油管（5），带动油管（5）向下移动，两组行走杆（408）交替夹紧油管（5），带动油管（5）向下移动。

2.根据权利要求1所述的一种电动连续油管注入头控制系统，其特征在于：所述的夹紧部包括短板（405）、伸缩杆（410）、压杆（411）、滑动架（412），所述的滑动架（412）沿固定机构（1）内侧滑槽滑动，所述的短板（405）外侧滑动安装行走杆（408），行走杆（408）上设有挡块，行走杆（408）外侧设有弹簧二（409），弹簧二（409）两端分别和短板（405）外侧、挡块固定连接，短板（405）后端固定安装伸缩杆（410）第一端，伸缩杆（410）第二端与压杆（411）第一端滑动连接，压杆（411）第二端固定安装滑动架（412），所述的压杆（411）中间位置设有弧形凹槽，便于与油管（5）表面接触。

3.根据权利要求2所述的一种电动连续油管注入头控制系统，其特征在于：所述的短板（405）前端固定安装内板（404），内板（404）外侧固定安装长板（403），两个短板（405）通过圆轴一（406）滑动连接，圆轴一（406）外侧设有弹簧一（407），弹簧一（407）两端和短板（405）内侧固定连接。

4.根据权利要求3所述的一种电动连续油管注入头控制系统，其特征在于：所述的内板（404）上端固定安装固定块（402），固定块（402）、长板（403）、内板（404）各有两个，两个固定块（402）中间固定安装联动杆（401），联动杆（401）上转动安装拉动杆（312），拉动杆（312）转动安装推动板（310）第二端，推动板（310）第一端转动安装转杆Ⅱ（309）第二端，推动板（310）中间位置固定安装旋转轴（311），旋转轴（311）上转动安装右侧板一（102），转杆Ⅱ（309）第一端转动安装转杆Ⅰ（308）第二端。

5.根据权利要求4所述的一种电动连续油管注入头控制系统，其特征在于：所述的转杆Ⅰ（308）第一端固定安装长轴（303）右端，长轴（303）与注入电机（302）转轴固定连接，长轴（303）可伸缩，注入电机（302）固定安装注入侧板（301）外侧，注入侧板（301）固定安装异形板Ⅱ（208）前端。

6.根据权利要求5所述的一种电动连续油管注入头控制系统，其特征在于：所述的异形板Ⅱ（208）外侧固定安装左连杆（207）第二端，左连杆（207）第一端固定安装齿条Ⅰ（203）左端，异形板Ⅰ（206）外侧固定安装右连杆（205）第二端，右连杆（205）第一端固定安装齿条Ⅱ（204）右端，调节齿轮（202）前侧与齿条Ⅰ（203）相啮合，调节齿轮（202）后侧与齿条Ⅱ（204）相啮合，齿条Ⅰ（203）与齿条Ⅱ（204）反向移动，调节齿轮（202）转动安装在固定机构（1）上。

7.根据权利要求1所述的一种电动连续油管注入头控制系统，其特征在于：所述的传动组件包括偏心轮（304）、旋转架（305）、直板（306）、联动板（307），偏心轮（304）偏心位置固定安装长轴（303），偏心轮（304）外侧转动安装旋转架（305），旋转架（305）外侧固定安装直板（306）第一端，直板（306）第二端固定安装联动板（307）。

8.根据权利要求1-7任一项权利要求所述的一种电动连续油管注入头控制系统，其特征在于：所述的固定机构（1）包括上安装板（101）、下安装板（108）、固定板一（109）、固定板二（110），下安装板（108）上方沿油管（5）轴向方向设有上安装板（101），上安装板（101）、下安装板（108）设有通孔，便于油管（5）的滑动，上安装板（101）和下安装板（108）中间右侧依次固定安装右侧板一（102）、连接板一（103）、连接板二（104）、右侧板二（105），上安装板（101）和下安装板（108）中间左侧依次固定安装左侧板一（106）、左侧板二（107），下安装板（108）上固定安装固定板一（109）、固定板二（110），固定板一（109）设在固定板二（110）前侧，固定板一（109）上滑动安装齿条Ⅰ（203），固定板二（110）上滑动安装齿条Ⅱ（204）。

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