[发明专利]具有链条导板的连续管道注入器头

说明书

技术领域

本发明大体涉及用于将管道插入井眼中并从井眼收回管道的管道注入器。

背景技术

许多年以来连续管道油井介入在石油生产行业中是已知的。非常长的(通常15,000英尺)的小直径(一般为1.5英寸)钢质管道通过缠绕在大卷盘上而被处理，这种管道被取名为连续管道。这种管道卷盘不能用作绞车卷筒，因为作为绞车使用时所涉及的应力将毁坏管道。在石油行业中一种认可的解决方案是在需要时将管道从卷盘拉出并且使它绕过弯曲导向弓形结构或“鹅颈”，以便使它在与井眼共同的竖直轴线上。为了控制管道进出井眼的路程，一种所谓的连续管道注入器头的装置在导向弓形结构的下方被临时安装在井口上。通过利用注入器头，管道的重量和有效载荷在井口处从近似直线的管道减去，只留下必要的小拉力以用于使管道整齐地缠绕于管道卷盘。连续管道注入器的例子包括在美国专利号5,309,990、6,059,029和6,173,769中示出和描述的连续管道注入器，所有这些连续管道注入器通过参考结合于此。连续管道注入器头也能够被用于使得笔直连接管行进进出井眼。在这里大体提及的“管道”应当解释为包括连续管道和连接管，除非上下文中另外清楚地指出。

连续管道外部齐平并且因此非常适合于通过压力保持密封件或填料盒插入充气油井中，这意味着这种充气油井具有井口压力，如果不密封将喷射液体。在常规的连续管道应用中，当在深井中时，注入器头需要能够提升或拉起40,000磅或更重的管道重量和有效载荷。在进入井眼的行程的开始和结束处还需要能够压住或停住20,000磅或更重的管道重量和有效载荷，以克服填料盒摩擦和井口压力。通过管道卷盘驱动系统来控制卷绕张力并且该卷绕张力近似保持恒定，而不管注入头是使得管道行进进井还是出井，或不管管道是被拉起还是被停住。与管道的重量和在井眼中由管道携带的有效载荷相比，卷绕张力是无关紧要的，并且对于管道的整体性没有危害。管道在油井中通常行进到很深的深度，并且然后在较短的距离上重复地循环以安排化学处理或操作工具以校正或增强该井眼。正是通过对注入器头的仔细控制，连续管道操作者操纵管道深度和速度，以实现编程的任务。

为了使注入器头能够操纵管道，注入器头必须夹住管道并且然后同时移动夹紧装置以便在井眼内移动管道。虽然达到这种目的的其他方法是已知的，但是用于油井介入和打眼所用的注入器头利用多个用于夹紧管道的链条环。有许多注入器头的例子。大多数依赖于滚子链条和配合的链轮形式作为从驱动轴到链条环组件的传输驱动的装置。滚子链条不昂贵、非常牢固并且是挠性的。还有，当滚子链条与夹具——它有时候包括被安装在运送器上的可移动的夹紧元件或块——组装时，得到了笨重的子组件，在一些应用中其需要以每分钟高达300英尺的表面速度移动、围绕驱动器和张紧轮链轮快速改变方向。

图1是示意地示出作为用于使得管道进出油井和气井的注入器头的代表性例子的注入器头的基本部件。尽管可以使用多于两个的链条环，但是在这个例子中该注入器头包括两个闭合的或首尾相连的链条环12。每个闭合的或首尾相连的链条环12经由与滚子链节啮合的安装的链轮16由驱动轴14移动，所述滚子链节形成总的链条环组件的一部分。每个链条环12具有设置在其上的多个夹紧块(block)。当每个链条环运动通过预定的路径运动时，在基本直线且平行的长度上邻近其它链条环的每个链条环的部分——其也是其路径沿着管道18的部分——被一些装置(例如，液压推动的滚子和链组件20)朝着管道18推动，使得沿着链条环路径的这部分的夹具(可以叫做夹紧部分、夹紧长度或夹紧区域)接合管道18并且被推抵于管道18，因而在夹具和连续管道之间产生摩擦力，这导致牢固夹紧。与沿着链条环的路径的夹紧部分的链条不同，在驱动链轮16和空转链轮24之间延伸的每个环12的未夹紧长度22，在这个说明性的例子中，基本上不被支撑并且仅仅被居中安装的张紧件26控制。但是，许多现代的注入器在未接合长度上省去中心张紧件，并且实际上通过调节底部空转链轮24控制链条环张紧。

发明内容