[发明专利]具有液压牵引滑动减轻回路的缠绕管注入机及用于控制缠绕管注入机的牵引的方法

说明书

当缠绕管注入机(100)的至少两个单独驱动的夹持器链条(102)其中一个开始比该注入机的另外一个单独驱动的夹持器链条旋转快一定量，表示所述单独驱动的夹持器链条相对于保持在所述驱动的夹持器链条之间的管子(109)滑动时通过液压计时马达(214，216)与所述驱动的链条连接的液压计时回路产生液压信号，该液压信号使注入机的液压牵引系统增加由液压缸(220)施加的液压，以产生由链条上的夹持器施加于管子的正交力。

背景技术

“缠绕管注入机(colied tubing injector)”是用于将管子导入或拉出钻井孔的机器。通常情况下，上述管子是连续的，但是注入机也可以用于抬起或降低接合管。连续管通常被称为缠绕管，因为其在未置入钻井孔之前是缠绕在一个大卷筒上的。术语“管(tubing)”或“管子(pipe)”并不由“连续”、“缠绕”或“接合”所限定，其语意和范围既包含连续管或缠绕管，也包含接合管。“缠绕管注入机”，简称“注入机”，指用于使上述任意类型的管子运转的机器。该机器的名称来自于以下实际情况，其通常用于缠绕管，并且在已经存在的钻井孔中，所述管子必须通过轴封被逐步地压入或者“注入”油井以克服油井内液体的压力，直至油井中管子的重量超过作用在管子的横截面上的压力产生的力。但是，一旦油井中管子的重量克服了所述压力，其必须由所述注入机来支承。当从油井中取出管子时，反向执行上述过程。

与传统的接合管或直管相比，缠绕管能够更快地进出钻井孔，并且通常主要用于使液体流入油井以及操作过程中的其他工作，但也能用于钻井。对于钻井，涡轮马达悬挂在管的末端并被泵出该管的泥浆或钻井液驱动。缠绕管还被用作生产井中的永久性管。由于缠绕管的直径更大和强度更高，其有可能具有其他新的应用。

缠绕管注入机的实例包括美国专利申请号5,309,990、6,059,029和6,173,769中所描述的方案，其内容都被并入本文作为参考。

传统缠绕管注入机具有两条连续链条，虽然也可以使用两条以上的连续链条。所述链条安装在扣链齿(sprocket)上以形成反方向旋转的细长环形回路。驱动系统向扣链齿施加力矩以使它们旋转，从而导致链条旋转。在大多数的注入机中，链条成对相对设置，所述管子保持在所述链条之间。由每条链条承载的夹持器在所述管子的相对侧合拢并施压于所述管子。从而所述夹持器在其移动进出所述钻井孔的过程中连续地夹持一定长度的管子。“夹持区”指所述夹持器与通过所述注入机的一定长度的管子发生接触的区域。

几种不同的设置可以用于将所述夹持器推压在管子上。一种常用设置利用滑板(skate)在夹持器通过所述夹持区时对其背面施加均匀力。在一个实例中，每个夹持器在其背面安装有圆柱形滚筒或者具有相同旋转轴线的多个滚筒。当所述夹持器通过所述夹持区时，所述滚筒沿着由滑板形成的连续平面上滚动。通过将所述滑板相对于管子适当定位，滑板能够以与管子正交的力或压力将夹持器挤压在管子上。在一种可选设置中，滚筒安装在所述滑板上，夹持器的背面具有沿着滚筒搭设(ride along)的平坦或平面的表面。所述滚筒的轴线在同一平面上，从而所述滚筒在相同平面接合所述滑板的背面，因此有效地呈现出平面的滚动面，滚筒可以在上面滚动。

缠绕管注入机向其夹持器施加正交力。所述正交力通过摩擦产生沿着管子的纵轴的轴向力。夹持器与管子之间的牵引力的大小至少部分地通过此力来确定。为了控制正交力的大小，用于相对链条的滑板通常通过牵引系统朝向彼此拖动，所述牵引系统包括液压活塞或类似机构，从而将夹持器部件压在管子上。可选择地，将滑板朝向彼此挤压。可以考虑不同条作条件，对由牵引系统施加至链条并进而施加至链条挤压其上的管子上的力进行调节。

如果用于缠绕管注入机的牵引系统的力由于任何原因设置得不足，则注入机将失去对管子的夹持。当在缠绕管注入机中使用独立驱动的链条时，存在一种风险，一个或多个链条有可能先于其他链条开始在管子上滑动。一旦链条开始在管子上滑动，摩擦的类型由静摩擦变为动摩擦，则滑动的链条的牵引减少巨大。当夹持消失时，缠绕管可能受损。当管子能够在注入机链条中滑动时，更有可能发生损害。当管子的速度增加时，很难重获对其的夹持，管子、机器和油井受损的可能性增加了。

概述