[发明专利]具有负荷检测管引导件的缠绕管注入机

说明书

本发明涉及用于监视由缠绕管上的张力产生的缠绕管注入机的拱形管引导件上的负荷的方法和装置。在负荷表示由缠绕管的张力而在拱形管引导件上产生的负荷的位置处，负荷由负荷传感器检测，例如，布置在支撑拱形管引导件的支撑件中的测压仪，或布置在拱形管引导件结构或拱形管引导件至用于缠绕管注入机的框架的连接内的负荷销或测压仪。负荷传感器产生反馈信号。负荷被操作者或控制者监控，施加至周围缠绕有管道的卷筒的力矩被调节以避免拱形管引导件上过负荷或响应于该过负荷而被调节。

技术领域

本发明涉及一种具有负荷检测管引导件的缠绕管注入机。

背景技术

缠绕管指的是连续缠绕在大卷筒上用于运输和操作的连续的钢管线。缠绕管被广泛用在油田服务和操作领域。相对于直的、接合管可以高速地进出井孔中，并且不同于管线，可以被推入井孔中。具有从0.75英寸至大于4英寸的直径，缠绕管可以具有从50,000磅力每平方英寸(PSI)至大于120,000PSI的屈服抗拉强度，并且已经可以制造为具有大于30,000英尺的长度。已经被用于钻井、测井、洗井、压裂、固井、勾取物品、完井和生产的相关操作。

缠绕管注入机是用于使缠绕管以及某些情况下甚至是接合管进出井孔的机器。术语“缠绕管注入机(colied tubing injector)”来源于在已有的井孔中，管道可能需要通过滑动密封件被强迫或“注入”到井中来克服井中流体的压力，直到井中管道的重量超过由作用在管道的横截面上的压力产生的力。然而，一旦管道的重量克服了压力，则其必须被注入机支撑。

存在不同类型和结构的能够操作油田操作中所使用的缠绕管的缠绕管注入机。当前使用的典型的缠绕管注入机的头部包括两个连续的链条，每个链条安装在隔开的链轮上，从而在链轮之间存在延长长度的链条。至少一个链条被连接到一个或多个链轮上的马达驱动-典型的是液压马达，尽管其他类型的马达也可以被使用。链条被布置为使得进入注入机的缠绕管被安装至每个链条的夹持器保持在链条之间。夹持器压向管道的外直径，从而产生与管道的轴平行的摩擦力。该摩擦力与夹持器施加的法向力直接相关。

缠绕管的卷筒、缠绕管注入机、控制舱和用于操作注入机的其他设备被安装在拖车上并被运输到作为“缠绕管单元”的地点。当缠绕管从卷筒上被退绕下来或绕回卷筒上时，其被拱形管引导件引导与缠绕管注入机的链条对准。当缠绕管注入机在井场地被部署时，拱形管引导件被连接至缠绕管注入机的框架，从而其在注入机被操作时与缠绕管注入机具有固定关系。通常，拱形管引导件被布置或定向为使得缠绕管能够在注入机的链条之间被旋入注入机头的顶部。可选地，管道也可以首先被送入安装至框架的在注入机头上的矫直器中。矫直器在管道进入注入器头之前去除管道的弯曲。(如在该说明书中所使用的，“缠绕管注入机”表示单独的注入机头或与框架和/或矫直器的结合，其中，头部置于框架中，除非上下文另有说明。)

卷筒必须保持缠绕管上的张力以将管道缠绕在卷筒上，并在管道被退绕或缠绕时将其缠在卷筒上。拱形管道引导件防止缠绕管扭结或被卷筒施加至管道的张力损坏。

拱形管引导件通常以允许其以不同位置或方向被附着或连接的方式连接至缠绕管注入机的框架。例如，最佳位置或方向可以依赖于正被使用的管道的直径，或者管道是否正低于或被推入或拉出井孔。当管道离开卷筒时，相对于其被拉出井孔时具有相对更大的弧度，这可能影响到拱形管引导件如何被固定至注入机。因此，尽管拱形管引导件在操作过程中具有与缠绕管注入机头的固定关系，但是这不代表拱形管引导件与注入机的连接不允许被调节。