連續(xù)油管注入頭、用于連續(xù)油管注入頭的夾持裝置及該夾持裝置的鎖定/拆卸方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明一般涉及連續(xù)油管注入頭、用于連續(xù)油管注入頭的夾持裝置以及該夾持裝置的鎖定/拆卸的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知，連續(xù)油管注入頭廣泛應(yīng)用于石油和天然氣工業(yè)，以輸送連續(xù)油管出入油井來執(zhí)行各種不同的井下作業(yè)，比如修復(fù)服務(wù)、鉆井，完井和生產(chǎn)。作為連續(xù)油管注入頭的重要部件之一，夾持裝置用于接合和夾持連續(xù)油管以將一段連續(xù)長度的連續(xù)油管強迫插入或取出油或天然氣井。
[0003]一般來講，注入頭支承在油井上的支架上。一段連續(xù)長度的油管被纏繞并支撐在一個滾筒上，并且經(jīng)由一個弧形的導(dǎo)引部件或俗稱“鵝頸”的裝置輸送到注入頭。注入頭利用安裝在一對相向設(shè)置的循環(huán)鏈條上的夾持裝置來夾住連續(xù)油管。
[0004]圖1A和圖1B示出了由標(biāo)號10表示的典型的連續(xù)油管注入頭。注入頭10包括兩個液壓馬達(dá)12、一對驅(qū)動鏈輪14、一對從動鏈輪16、一對循環(huán)鏈條18、張緊油缸20和由一組夾緊油缸24驅(qū)動的夾緊側(cè)板22。每個循環(huán)鏈條18安裝在一個驅(qū)動鏈輪14和一個從動鏈輪16之間，并且由連接到從動鏈輪14上相應(yīng)的張緊油缸20張緊。每個循環(huán)鏈條18還攜帶有一系列的夾持裝置26.—對夾緊側(cè)板22強迫地將一對相向的夾持裝置26推向一起，向它們之間的連續(xù)油管施加力以夾緊連續(xù)油管。同時，這對夾持裝置被循環(huán)鏈條驅(qū)動。因此，由圖1B的虛線所示的連續(xù)油管在井口上方被驅(qū)動向上或向下移動，連續(xù)油管被輸送或取出油井。
[0005]傳統(tǒng)的夾持裝置通常是整體的一塊，多個這樣的夾持塊被安裝在相對的循環(huán)鏈條上。鏈條向相反的方向旋轉(zhuǎn)，并被設(shè)計為在井頭上方的線性部分相遇。每個夾持塊在與連續(xù)油管運動方向垂直的方向上有凹陷的夾持表面。每個夾持塊具有半圓形、V形、或結(jié)合有曲面和平面的輪廓，用于在一個夾持塊輪廓和與其相對的夾持塊輪廓之間接合連續(xù)油管。在這種夾持塊相對設(shè)置的情況下，相對的夾持塊之間形成了長圓形、菱形或混合型的夾持輪廓。每個或內(nèi)部相連的相鄰的夾持塊通過傳統(tǒng)鏈條的鏈環(huán)連接到另外的夾持塊上。這種【背景技術(shù)】的夾持塊在Pilcher的美國專利3，258，110,Avakov的美國專利5，094, 340,Avakov的美國專利5，853，118和Parks的美國專利6，230, 955中已被公開。在操作過程中，由于夾持塊與連續(xù)油管反復(fù)接觸，夾持塊的夾持表面很容易磨損或損壞。因此需要經(jīng)常用新的夾持塊替換舊的夾持塊。此外，不同直徑大小的連續(xù)油管需要不同大小的輪廓和夾持塊，在磨損的情況下，有可能需要用一套全新的夾持塊替換所有舊的夾持塊。然而，上述提到的夾持塊是由鏈條的聯(lián)接板直接連接起來，為了用新的夾持塊替換磨損或損壞的夾持塊，首先必須將一些相鄰鏈條的聯(lián)接板拆卸，然后才能將磨損或舊的夾持塊從鏈條中分離開，再才能進(jìn)一步從相鄰的夾持塊拆卸下來。安裝的過程與上述拆卸的過程相反。整個更換的操作過程復(fù)雜，并且要花費大量的時間。
[0006]為了易于在現(xiàn)場的更換操作，已對夾持塊設(shè)計進(jìn)行了各種改進(jìn)。其中的一個新設(shè)計的夾持裝置包括有安裝在鏈條上的夾持座和安裝在夾持座上的可拆卸夾持塊，來替代傳統(tǒng)的一個整體的夾持塊。將夾持塊和夾持座連接起來最簡單的方法就是用銷釘或螺絲。這樣的夾持裝置的例子在Austbo等人發(fā)明的美國專利6，892，810中已被公開。這種夾持裝置包括一個夾持塊主體、由銷釘與夾持塊主體連接起來的夾持板以及位于夾持塊主體和夾持板之間的一個彈性層，以允許夾持板的夾持表面相對于夾持塊主體運動。這種相對運動使夾持板的夾持表面能快速適應(yīng)連續(xù)油管外徑的變化。
[0007]為了增進(jìn)夾持裝置的性能也研發(fā)了其他的設(shè)計。Goode發(fā)明的美國專利6，173，769公開了一種夾持裝置，具有一個夾持座和安裝在夾持座上的可拆卸的夾持塊。這個可拆卸的夾持塊包括多個突起以滑進(jìn)形成在夾持座中的槽，夾持塊通過位于插入在夾持座和夾持塊之間的彈性墊浮裝在夾持座上。一個沿著夾持座一邊的可手動壓下的彈簧阻止在操作注入頭的過程中夾持塊從槽中滑出。
[0008]Maschek, Jr.等的美國專利8，191，620公開的夾持裝置包括有用以將夾持塊固定在連續(xù)油管注入頭單元的鏈條驅(qū)動機(jī)構(gòu)的夾持座和由夾持座支撐的夾持塊。夾持塊具有至少一個向下延伸的支腿，其攜帶有向內(nèi)突出的凸臺。該向內(nèi)突出的凸臺和向下延伸的支腿共同作用，阻止夾持塊側(cè)向運動，并允許夾持塊在夾持座上旋轉(zhuǎn)。這種夾持裝置的結(jié)構(gòu)能使夾持塊快速和簡單地被拆下和替換。
[0009]盡管為了易于操作中的安裝和拆卸，對夾持裝置做了各種改進(jìn)，但仍需要很多時間和費用。
[0010]因此，還有尋求改進(jìn)或替換夾持裝置的空間，以節(jié)省更多的時間和費用，來容易地維護(hù)和更換夾持裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明提供了多個夾持裝置中的夾持裝置。該夾持裝置適于可驅(qū)動地連接到連續(xù)油管注入頭。每個夾持裝置包括安裝到連續(xù)油管注入頭的夾持座和可靠的夾持塊。夾持座具有第一鎖定部分。夾持塊具有第二鎖定部分。鎖定軸干預(yù)第一和第二鎖定部分，以將夾持塊的第二鎖定部分和夾持座的第一鎖定部分可釋放地連接。鎖定軸在釋放位置和鎖定位置之間是可操作的，比如通過旋轉(zhuǎn)。在鎖定位置，鎖定軸與第一鎖定部分和第二鎖定部分接合以連接夾持塊和夾持座。夾持塊基于鎖定軸的啟動在釋放位置可從夾持塊中釋放。
[0012]在實施例中，夾持座具有前安裝表面，夾持塊具有后表面。夾持座的第一鎖定部分包括有位于前安裝表面的鎖定槽，夾持座進(jìn)一步支承與該鎖定槽對準(zhǔn)的鎖定軸。第二鎖定部分包括從后表面向后突出的鎖定凸臺。在鎖定凸臺插入到鎖定槽后，鎖定軸被啟動，接合鎖定凸臺，將鎖定凸臺限制在鎖定槽中，將鎖定凸臺保持在夾持座中。
[0013]在一個實施例中，鎖定軸是具有一直徑的圓柱體，其具有形成在其上一個弦切部分和非弦切鎖定部分。弦切部分的長度至少與鎖定凸臺的長度相同。鎖定軸坐落于一個鎖定輪廓中，鎖定凸臺具有形成在其中的鎖定懸舌。鎖定軸在鎖定位置和釋放位置之間旋轉(zhuǎn)。基于鎖定軸的旋轉(zhuǎn)啟動，在鎖定位置，非弦切鎖定部分與鎖定凸臺接合。當(dāng)鎖定軸旋轉(zhuǎn)到釋放位置，弦切部分與鎖定凸臺對齊，使鎖定懸舌能通過，以將鎖定凸臺從鎖定槽和夾持座釋放。
[0014]在夾持座的前安裝表面和從夾持塊的后表面相應(yīng)提供有對應(yīng)的定位槽和定位凸臺。定位槽和定位凸臺與鎖定槽和鎖定凸臺隔開。定位凸臺插入到定位槽中，以幫助傳遞其間的內(nèi)聯(lián)力。鎖定槽和鎖定凸臺以及定位槽和定位凸臺具有長對寬的η倍比率，使之在與力向量橫交的方向上占主導(dǎo)地位。
[0015]在一個實施例中，鎖定軸的啟動是通過手柄經(jīng)夾持座前安裝表面的手柄槽連接到鎖定軸。通過將手柄旋轉(zhuǎn)大約45度至90度之間的一個角度，鎖定軸被啟動，從鎖定位置轉(zhuǎn)換到釋放位置。位于夾持座和鎖定軸之間的回復(fù)簧將鎖定軸偏置，是之通常旋轉(zhuǎn)到鎖定位置。
[0016]如這里一個或多個實施例所述，本發(fā)明提供一種容易實施，且總體改進(jìn)的設(shè)計。夾持裝置容易進(jìn)行維修和更換，可以節(jié)省大量的費用和時間。鎖定機(jī)構(gòu)的設(shè)計保證了將夾持塊保持在夾持座上的自動安全的鎖定機(jī)構(gòu)。通過減小不適當(dāng)?shù)牟僮?，防止夾持塊從夾持座意外脫落，因此，避免夾持裝置故障和損害注入頭和人員。
[0017]在替換的實施例中，鎖定軸在鎖定位置和釋放位置之間的旋轉(zhuǎn)啟動是使用鎖定軸一個特定形狀的保持端以及一個相應(yīng)形狀的沉孔。鎖定軸通過軸向移動，是特定形狀的保持端脫離，來旋轉(zhuǎn)到釋放位置。并在鎖定位置接合特定形狀的保持端。鎖定軸在鎖定位置軸向偏置。
[0018]鎖定軸還具有穿過沿夾持座延伸的鎖軸通孔的一控制端和保持端。該鎖定軸的保持端具有墩粗部和形成在其上的平坦弦邊緣。鎖軸通孔具有用于容納保持端的一個沉孔，該沉孔具有占據(jù)沉孔和對應(yīng)于保持端的平坦弦邊緣的平邊。當(dāng)保持端的平坦弦邊緣與沉孔的平邊角度上對齊時，鎖定軸可軸向移動到鎖定位置。鎖定軸的控制端被偏置，在鎖定位置使保持端與沉孔的平邊接合。通過克服偏置使保持端的平坦邊緣與沉孔的平邊暫時脫離，使鎖定軸旋轉(zhuǎn)，鎖定軸被啟動，轉(zhuǎn)換到釋放位置。
[0019]該替換的鎖定軸實施例避免了需要容納鎖定手柄的空間，因此，使夾持座的尺寸最小化，或減輕了整個裝置的重量，或使夾持塊的尺寸最小化。
[0020]本發(fā)明還提供一種連續(xù)油管注入頭，該注入頭包括:一對攜帶有一系列夾持裝置的循環(huán)鏈條；其中每個夾持裝置包括:具有第一鎖定部分的夾持座；具有第二鎖定部分的夾持塊；包括有鎖定軸的鎖定裝置；其中，所述鎖定軸基于其旋轉(zhuǎn)可操作地在鎖定和打開/釋放位置之間轉(zhuǎn)換以將夾持塊和夾持座鎖定或釋放；在鎖定位置，鎖定軸與夾持座的第一鎖定部分和夾持塊的第二鎖定部分同時接合；在打開/釋放位置，鎖定軸只與第一鎖定部分和第二鎖定部分之一接合。
[0021]本發(fā)明還提供一種鎖定或拆卸夾持裝置的方法，所述夾持裝置包括具有第一鎖定部分的夾持座、具有第二鎖定部分的夾持塊以及包括有鎖定軸的鎖定裝置，所述方法包括:將鎖定軸旋轉(zhuǎn)第一個角度達(dá)到打開/釋放位置使夾持塊和夾持座自由接合或拆開，在此位置，鎖定軸只于夾持座的第一鎖定部分和夾持塊的第二鎖定部分之一接合；將夾持塊的第二鎖定部分與夾持座的第一鎖定部分接合或拆開；將鎖定軸旋轉(zhuǎn)第二個角度達(dá)到鎖定位置將夾持座和夾持塊鎖定，在此位置，鎖定軸與夾持座的第一鎖定部分和夾持塊的第二鎖定部分同時接合。
【附圖說明】
[0022]下面對本發(fā)明的附圖進(jìn)行詳細(xì)說明:
[0023]圖1A是傳統(tǒng)的連續(xù)油管注入頭的透視圖；
[0024]圖1B是沿圖1A中O - O的截面視圖；
[0025]圖2是根據(jù)本發(fā)明的第一個實施例安裝在一段循環(huán)鏈條上的一系列夾持裝置的透視圖；
[0026]圖3是圖2中一個夾持裝置更進(jìn)一步觀察的透視圖；
[0027]圖4是圖3中的夾持裝置的分解視圖；
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