連續管注入器裝置和方法與流程

2023-12-09 15:46:01 1

本申請要求2012年3月14日申請的美國臨時申請61/610643的優先權。上述申請在此以參見的方式被援引。

背景技術：

技術領域

本發明總的涉及油田生產設備，更具體地，涉及用於從井中放入和移除連續管的連續管注入器裝置。

現有技術描述

連續管在石油和天然氣工業的使用上從其開始以來顯著增加。連續管操作自1950年代早期可行的有限應用發展而來，且現在被認為在多種作業中是可行的解決方案，這些作業包括水下井作業，不壓井起下作業(snubbing)、壓裂作業和甚至連續管應用。連續管作業已經成長為更流行，由於它們相比於傳統井作業的快速調動次數和通常較小的規模。更進一步，除了顯著節省費用之外，它們需要更少的作業隊和人員。由於連續管的應用已經成為更多數，連續管的強度和尺寸也有選擇地增加。連續管開始通常直徑上小於1英寸，然而現在其可發現直徑尺寸達4英寸。

連續管鑽探設備最早由以下組成：用於從井口插入和移除連續管的注入頭、用於存儲和運輸連續管的捲軸、用於給注入頭提供動力的電源組和用於操作機器的控制室。注入頭用於夾持連續管，通常通過一系列由鏈條結構提供動力的夾持件，這些夾持件在必要時提供足夠的力以移動連續管，不會阻礙連續管的結構穩定性。儘管在功能上需要其它構件操作該系統，但注入頭是連續管鑽探設備的一體部分。

注入頭包括能承受相當數量磨損的構件，因此需要頻繁維修。

下面的專利描述了有關如上所述的主題的背景技術。

美國專利US8,191,3520，出版日2012年6月5日，專利權人Maschek,Jr等，公開了用於連續管注入器單元內的夾持組件。該夾持組件包括將夾持件固定到連續管注入器單元的鏈條驅動機構的承載件和由承載件承載的夾持掌。該夾持組件的結構允許夾持掌移除和替換。

美國專利US6,910,530，出版日2005年6月28日，專利權人Austbo等，公開了連續管注入器裝置，其用於向井中插入連續管，臨時懸掛連續管，和從井中移除連續管。該裝置包括具有一對間隔開的從其朝上延伸的承載件的基部。該基部是框架的位於井口之上的部分。承載件的每一個具有可旋轉地安裝在其上的並可與其一起運動的夾持鏈條驅動系統。致動和聯接系統允許承載件沿側向或橫向方向相對上部構造和基部彼此相向和遠離移動。因此，夾持鏈條驅動系統包括夾持鏈條，這些夾持鏈條能夠接合和脫離延伸穿過裝置的連續管。一潤溼流體盆位於夾持鏈條下面，支承導向件接合在夾持鏈條下面的連續管，以防止扣住連續管。夾持鏈條驅動系統包括安裝在惰鏈輪軸上的惰鏈輪。惰鏈輪軸的第一和第二端的位置被監控，且可調整以保持與驅動鏈輪軸平行的狀態，該驅動鏈輪軸上安裝支撐夾持鏈條的驅動鏈輪。

美國專利US6,347,664，出版日2002年2月19日，專利權人Perio，Jr.，公開了連續管注入頭，包括多個環形鏈條，每一個至少三節寬，它們圍繞在注入頭內的多個鏈輪和/或惰滾輪設置。多個夾持組件圍繞環行鏈條的中間節設置。支承滑動件設置在注入頭內，支承滑動件包括多個交錯構造的支承件，支承件適於與夾持組件的一部分滾動接合。注入頭包括多個半部，其每一個聯接到定位杆，定位杆具有多個形成在其中的開口，這些開口適於改變第一和第二半部之間的距離。

美國專利US6,173,769，出版日2001年1月16日，專利權人Goode，公開了一種連續管注入器的夾持元件，其具有承載件和安裝其上的可移除夾持掌。該可移除夾持掌可滑動到形成於承載件上的狹槽，且通過在承載件和掌之間插入彈性墊而在承載件上浮動。沿承載件的一側可手動壓下的彈簧以防止掌在注入器運行過程中滑出狹槽。

美國專利US5,918,671，出版日1999年7月6日，專利權人Bridges等，公開了一種用於柔性管的注入器，該注入器具有在管的路徑的相對兩側的環形驅動傳送裝置。該驅動傳送裝置包括夾持塊，其沿著管路徑相對成對工作。成對的夾持塊被夾緊到管並沿管路徑運動以將管注入到井中或將管從井中移除。夾持塊通過滑動件夾緊到管，並相對成對工作。滑動件具有滾輪，這些滾輪接觸夾持塊。每一滾輪具有兩端，這些端容納在各自滑動件上的安裝件內部的支承。

上述的現有技術不涉及本發明提供的技術方案，而是揭示了通常增加可靠性和減小修理和/或維修注入頭所需的頻率和時間的系統。從而，本領域技術人員將了解涉及上述和其它問題的本發明。

技術實現要素：

本發明第一個可能的目的是為深井和高的不壓井起下力(snubbing force)提供一種更可靠的連續管注入器系統。

本發明一個可能的目的是提供一種用於連續管系統的改進的注入頭組件。

本發明另一可能的目的是提供一種在作業中需要減少維修成本和停機時間的連續管注入器。

本發明另一可能的目的是提供一種用於連續管作業的改進的「鏈條在鏈條滑動件上」的設計，連續管作業包括不壓井作業和油井維修作業。

本發明的這些目的以及其它目的，優點和特徵由下文將要討論的說明書和附圖而變得清楚。要理解的是，上述目的並不是全部的，旨在幫助理解本發明，不是用來限制本發明的範圍。

附圖說明

當本發明更完整的理解和其優點通過參見如下的結合附圖的詳細描述變得更明白時，本發明更完整的理解和其優點就容易了解，其中

圖1是連續管注入器裝置一部分的分解立體示意圖，示出根據本發明的一個可能實施例的滑板；

圖2是連續管注入器裝置一部分的俯視示意圖，示出根據本發明的一個可能實施例的滑板；

圖3是根據本發明的一個可能實施例的連續管注入器裝置的正視剖面圖；

圖4是連續管注入器的側視圖，以部分截面的形式示出根據本發明的一個可能的實施例的圖3的截面10；

圖5是根據本發明的一個可能實施例的連續管注入器裝置的透視圖。

具體實施方式

參考附圖，特別是圖1，示出內部組件1的分解視圖，內部組件1是連續管注入器裝置100的一部分，裝配如圖5所示，是根據本發明的一個可能的實施例。在一個實施例中，現有的連續管注入器單元可根據本發明更改或改型，以更長久和可靠地作業。在一個實施例中，連續管注入器100採用「鏈條在鏈條滑動件上」的設計，在該設計中，製造的滾柱可連接於鏈節，且設計成用於多種起油管和不壓井起下油管應用。連續管注入器100可用於為多種其它油或氣作業輸送多種尺寸的連續管進入和離開井。

內部組件1採用中心板10，中心板10包括多個圓形孔，在壓縮用於夾持管子的夾持件的過程中，缸體保持環35將液壓缸40保持在其中。滑板20位於中心板10的第一側，且可通過支撐柱55安裝於中心板10。在一個實施例中，滑板20可為矩形形狀，具有包括挖去部的細長側，挖去部與中心板10的缸體保持環35相對應，從而不妨礙液壓缸40作業。滑板20進一步包括通道90，其尺寸做成能接收細長的耐磨板15。在這個實施例中，不必要整個滑板由設計成應對摩擦較久耐用的硬化材料構成。更進一步，為了較少的修理費用，限定滑板耐用。耐磨板15通過多個夾緊板30被夾緊到滑板20，這些夾緊板30配合在沿著滑板20的通道90形成的凹部95內。耐磨板15可比通道90厚，而且，如果需要，從滑板20向外延伸。凹部95和夾緊板30的形狀可不同於圖示的，可以是細長的。夾緊板30進一步每一個包括至少一個舌狀部32，其配合在耐磨板15相應的狹槽22中。舌狀部32可為矩形、圓形或相似形。在另一實施例中，夾緊板30可機加工在耐磨板15上，其中舌狀部32用於插入滑板20上的相應凹部95。

帽螺釘75進一步將夾緊板30緊固到滑板20，但不承受任何由連續管注入器100作業引起的橫向力。夾緊板30上的橫向力由凹部95的壁和狹槽22的壁承受，因此，帽螺釘75隻需要緊固夾緊板30至滑板20，在作業過程中不抵抗力。

張緊組件60位於中心板10的相對滑板20的相反側，且通過螺栓80和凹頭螺釘65固定到中心板10。其它形式的緊固件可用於該作業。張緊組件60支承多個分別對應於液壓缸40的注入器彈簧85。注入器彈簧85響應於作業過程中液壓缸40施加的力而膨脹和壓縮。為了對準，缸體間隔件45放置在液壓缸40和中心板10之間，以提供延伸作業以解決連續管的尺寸差異。張緊組件60包括至少兩組尖頭，這些尖頭與側板25中的至少兩個連接，以將張緊組件60固定於滑板20。側板25與張緊組件60互鎖，進而通過小的帽螺釘70固定於滑板20。在另一實施例，使用將側板25附連至滑板20的可替代的手段，其包括銷、夾緊件和類似件。側板25與耐磨板15匹配並引導鏈條組件50圍繞滑板20和耐磨板15。在一實施例，耐磨板15包括軌跡17，在其上鏈條組件50在連續管注入器裝置100作業時沿著其旋轉，將在以後更詳細地描述。

現在轉向圖2，圖2是圖1所示的內部組件1的俯視圖，根據本發明的一個可能的實施例示出。鏈條組件50包括多個由一系列沿著耐磨板15上的軌跡17旋轉的鏈節互連的滾柱(見圖1)。然而，本發明不局限於鏈條組件50的當前描述，其還可包括根據本發明的可替代的構造。在另一實施例中，鏈條組件50可進一步包括滑缸牽引臂和替代的驅動鏈條張緊系統，比如，鏈輪、行星齒輪、液壓馬達和/或控制器以及類似件可用於驅動鏈條組件50。滑板20做成緊固至中心板10以使其在連續管注入器裝置100的正常作業時不幹擾液壓缸40或缸體保持環35。

在圖3中，根據本發明的一個優選的實施例示出連續管注入器100的前視圖。連續管注入器100包括容納在框架110中的第一注入器構件170和第二注入器構件175。第一注入器構件170和第二注入器構件175結構上相對於結合圖1所描述的內部組件1可以是相同的或實質相同，而相對於中心路徑145彼此相反。作業中，聯合使用第一注入器構件170和第二注入器構件175，從而通過使用夾持件120,122從中心路徑145插入和/或移除連續管140。夾持件120,122與各自的夾持帶115,117相互連接，其中夾持帶115圍繞齒輪或鏈輪對130，132旋轉，夾持帶117圍繞齒輪或鏈輪對125,127旋轉。在一可替換的實施例中，夾持帶115，117做成其中的夾持件120，122為單一的一體的構件。

手動或自動地、典型的在控制室或框架110上的控制裝置中、運行液壓缸40以加壓夾持件120,122後，夾持件120,122給連續管140施加壓力。液壓缸40能夠運行以延伸和縮回，由此改變夾持件120,122施加到連續管140的壓力，以及使第一注入器構件170和第二注入器構件175朝向彼此會聚。儘管可以採用與本發明的教導一致的多種形狀的夾持件120,122，但夾持件120,122可包括為連續管140提供較好的接觸區域的半圓形通道。在一些實施例中，如果需要，夾持件120,122可包括基本上彈性的材料，以能夠壓下而與較小直徑管接合或能夠膨脹以處理較大直徑管。

在圖4中，根據本發明一個可能的實施例示出圖3所示的連續管注入頭100的部分11的前視放大圖。中心板10，滑板20和耐磨板15如在討論圖1時所詳細描述的那樣排列。鏈條組件50接觸夾持組件120，在連續管注入器裝置100作業時提供驅動力以使夾持組件運動。在此實施例，夾持組件120進一步包括直接接觸鏈條組件50的夾持帶115。這種布置避免滑板上的任何不適當的磨損，並更快和容易地更換耐磨板15，而不是更貴的也是更難替換的滑板20。

現在參考圖5，示出的連續管注入器裝置100具有針對多種尺寸的井口進行調整的可調整基座165。可調整基座165由柱150,155,160支撐，同時以上所述的連續管注入器裝置100的構件設置在框架110中。