一种连续管的自补偿储存机构的制作方法

[0001]
本发明涉及钻探、钻井技术领域，具体涉及一种连续管的自补偿储存机构。


背景技术：

[0002]
目前，在传统钻具系统领域，通过对钻具的材料、结构和加工工艺等方面进行完善与优化，以此来尽可能地提高钻进效率，降低钻进成本，并且已经取得相关理论成果。但是，关于双钻头自平衡钻具方面的研究很少，为此，吉林大学提出了“一种井下扭矩自平衡有缆钻具系统”，详见专利号201710082518，双钻头自平衡钻具系统的理论和方法具有原创性，研究和应用前景广阔，将具有十分深远的意义。由于双钻头自平衡钻具系统的缆管将电源线、钻井液循环通道和数据信号控制线等集成在一起，用现有绞车提升钻具，就缆管而言会出现如下几个难题：缆管极易在滚筒上被挤偏；绞车上旋转滚筒的缆管固定端与地面静止部分动静密封和动静状态下的电液隔离技术难以克服，且机构十分复杂。为此，吉林大学提出了“一种自平衡钻具系统用缆管地面仿生存储系统”，有效地解决了上述问题，简化了机构，提高了钻进效率。但是，当工作环境在地下时，由于受到空间的限制，该套连续管存储系统，即“一种自平衡钻具系统用缆管地面仿生存储系统”，便不在适用，此时，就需要有新的连续管存储机构，来满足地下工作的要求，为此，提出“一种连续管的自补偿储存机构”，克服了地下空间的限制，为地下进行连续管的储存提供了新的思路和方法。


技术实现要素：

[0003]
本发明的目的是提供一种连续管的自补偿储管机构，用以解决当工作环境处于地下时，受限于空间的狭小，传统的地面储管系统无法发挥作用的技术问题。
[0004]
一种连续管的自补偿储存机构，包括储管机构、换向机构、取管导向车、自动调位机构、储管导向车和注入机构；
[0005]
储管机构包括储管平台底座、储管平台和连续管，储管平台整体为平卧的“8”字形结构，储管平台内部设有“8”字形结构的连接管容纳槽，储管平台外壳上端面设有螺纹，储管平台外壳外壁和储管平台内壳内壁设有可使储管导向车和取管导向车通过的导槽，连续管存放在容纳槽内部，储管平台固定连接在储管平台底座上且储管平台底座上设有可使自动调位机构自由滑动的轨道；
[0006]
换向机构包括换向主体、换向主体连接件、换向主体支撑架和换向电机，换向主体整体为平卧的“s”形结构，换向主体两侧均设有换向导槽，换向主体连接件连接在一对相同的换向主体之间，换向电机定子外壳固连在换向主体支撑架上，换向主体支撑架固连在储管平台底座上；
[0007]
取管导向车包括取管导向车支撑、多个连续管导向轮、多个取管导向车滚轮、第一丝杠和第一丝杠驱动电机，多个取管导向车滚轮与取管导向车支撑转动连接，取管导向车滚轮滚动连接在导槽和换向导槽内，多个连续管导向轮分布在取管导向车支撑内部，第一丝杠驱动电机定子与导向车支撑固定连接，第一丝杠驱动电机转子与第一丝杠固定连接，
第一丝杠与储管平台外壳上端面的螺纹转动配合进而带动取管导向车支撑在储管平台上移动；
[0008]
储管导向车包括储管导向车支撑、储管导向车滚轮、第二丝杠、第二丝杠驱动电机、伸缩杆、伸缩驱动电机和伸缩杆末端滚轮，储储管导向车滚轮与储管导向车支撑转动连接，储管导向车滚轮滚动连接在导槽和换向导槽内，伸缩驱动电机定子与第二丝杠驱动电机定子均与储管导向车支撑固定连接，伸缩驱动电机转子与伸缩杆固定连接，伸缩杆下端转动连接有伸缩杆末端滚轮，第二丝杠驱动电机转子与第二丝杠固定连接，第二丝杠与储管平台外壳上端面的螺纹转动配合进而带动储管导向车支撑在储管平台上移动；
[0009]
自动调位机构包括滑车座、立柱、支撑板、轴承座、多个自动调位导向轮、第三丝杠驱动电机和第三丝杠，第三丝杠驱动电机定子与储管平台底座固定连接，第三丝杠驱动电机转子与第三丝杠固定连接，第三丝杠与滑车座丝扣配合带动滑车座滑动连接在轨道上，支撑板通过立柱与滑车座固定连接，支撑板通过轴承与轴承座转动连接，多个自动调位导向轮转动连接在轴承座内部。
[0010]
本发明的有益效果：
[0011]
1.储管机构外观整体上呈平卧的“8”字形，这样的设计可以有效避免连续管在存入和取出时出现扭结现象而使连续管发生翘曲，因此，在存入和取出连续管时，连续管几乎不存在竖直方向上的形变，只表现为水平方向上的弹性形变及形变恢复过程，故而在一定程度上，降低了对于地下工作空间高度的要求。
[0012]
2.通过在储管平台外壳上安装滑轮垫，可以有效减小连续管在存入和取出时受到的摩擦力，方便对于连续管的存取操作。
[0013]
3.在整个机构工作过程中，储管导向车和取管导向车始终保持一定的间距，可有效避免两车之间的干扰，换向机构则可以保证储管导向车和取管导向车顺利地从“8”字形储管平台的一侧行进至另一侧。
[0014]
4.自动调位机构则会根据连续管的方向和状态实时地调整其所在位置，使得连续管受到的弯曲维持在一个较小地范围内，减轻重复弯曲对连续管造成的损伤。
[0015]
5.当连续管由取管导向车和储管导向车取出或者存入储管机构时，中间通过自动调位机构，而后由注入机构同步地输送到指定位置或者从指定位置取出，整个机构运行过程中，组成该机构的各个分支机构之间相互配合，同步运转，共同完成地下连续管存储的全过程。
附图说明
[0016]
图1为本发明的立体示意图。
[0017]
图2为本发明的俯视图。
[0018]
图3为本发明储管机构立体示意图。
[0019]
图4为图3中a处局部放大示意图。
[0020]
图5为本发明滑轮垫立体示意图。
[0021]
图6为本发明储管机构立体示意图。
[0022]
图7为图6中b处局部放大示意图。
[0023]
图8为本发明换向机构立体示意图。
[0024]
图9为图8中c处局部放大示意图。
[0025]
图10为本发明取管导向车俯视图。
[0026]
图11为本发明取管导向车立体示意图。
[0027]
图12为本发明储管导向车立体示意图。
[0028]
图13为图12中d处局部放大示意图。
[0029]
图14为本发明自动调位机构立体示意图。
具体实施方式
[0030]
请参阅图1至图14所示，一种连续管的自补偿储存机构，包括储管机构1、换向机构2、取管导向车3、自动调位机构4、储管导向车5和注入机构6；
[0031]
储管机构1包括储管平台底座101、储管平台109、连续管104和滑轮垫105，储管平台109整体为平卧的“8”字形结构，储管平台109内部设有“8”字形结构的连接管容纳槽，储管平台外壳102内壁周向设有用于安装滑轮垫105的凹槽，储管平台外壳102上端面设有螺纹108，储管平台外壳102内壁上端处设有限制连续管104滑出容纳槽的凸起，储管平台外壳102外壁和储管平台内壳103内壁设有等高的可使储管导向车5和取管导向车3通过的导槽106，连续管104存放在容纳槽内部，滑轮垫105固连在储管平台外壳102内壁凹槽内，滑轮垫105上横向内嵌有可转动的滑轮1050，储管平台109固定连接在储管平台底座101上且储管平台底座101上设有可使自动调位机构自由滑动的轨道107；
[0032]
换向机构2包括换向主体201、换向主体连接件202、换向主体支撑架203和换向电机204，换向主体201整体为平卧的“s”形结构，换向主体201两侧均设有换向导槽2010，换向主体连接件202连接在一对相同的换向主体201之间，换向电机204定子外壳固连在换向主体支撑架203上，换向主体支撑架203固连在储管平台底座101上且换向主体支撑架203上设有半环形限位槽205，换向主体连接件202上设有限位杆206，限位杆206与半环形限位槽205滑动连接；
[0033]
取管导向车3包括取管导向车支撑302、多个连续管导向轮301、取管导向车滚轮303、第一丝杠304和第一丝杠驱动电机305，取管导向车滚轮303与取管导向车支撑302转动连接，取管导向车滚轮303滚动连接在导槽106和换向导槽2010内，多个连续管导向轮301分布在取管导向车支撑302内部，第一丝杠驱动电机305定子与导向车支撑302固定连接，第一丝杠驱动电机305转子与第一丝杠304固定连接，第一丝杠304与储管平台外壳102上端面的螺纹108转动配合进而带动取管导向车支撑302在储管平台109上移动；
[0034]
储管导向车5包括储管导向车支撑500、储管导向车滚轮501、第二丝杠502、第二丝杠驱动电机503、伸缩杆504、伸缩驱动电机505和伸缩杆末端滚轮506，储储管导向车滚轮501与储管导向车支撑500转动连接，储管导向车滚轮501滚动连接在导槽106和换向导槽2010内，伸缩驱动电机505定子与第二丝杠驱动电机503定子均与储管导向车支撑500固定连接，伸缩驱动电机505转子与伸缩杆504固定连接，伸缩杆504下端转动连接有伸缩杆末端滚轮506，第二丝杠驱动电机503转子与第二丝杠502固定连接，第二丝杠502与储管平台外壳102上端面的螺纹108转动配合进而带动储管导向车支撑500在储管平台109上移动；
[0035]
自动调位机构4包括滑车座401、立柱402、支撑板403、轴承座404、轴承、多个自动调位导向轮406、第三丝杠驱动电机407和第三丝杠408，第三丝杠驱动电机407定子与储管
平台底座101固定连接，第三丝杠驱动电机407转子与第三丝杠408固定连接，第三丝杠408与滑车座401丝扣配合带动滑车座401滑动连接在轨道107上，支撑板403通过立柱402与滑车座401固定连接，支撑板403通过轴承与轴承座404转动连接，多个自动调位导向轮406转动连接在轴承座404内部；
[0036]
注入机构6为现有技术，主要起到夹持和输送连续管的作用。
[0037]
更进一步而言，所述的储管平台外壳102和储管平台内壳103为多块外壳板和多块内壳板拼接而成，其作用是储管平台外壳102和储管平台内壳103整体尺寸过大，不便于加工及其运输。
[0038]
更进一步而言，所述的储管平台外壳102和储管平台内壳103上开设有多处贯穿的开口，其作用是：在存取连续管时，减小连续管104与储管平台109之间的摩擦。此外，也可节约制造成本。
[0039]
更进一步而言，所述取管导向车连续管导向轮301为三个，连续管导向轮301上下交错平行转动安装在取管导向车支撑302内部，连续管104活动连接在上下平行的两组连续管导向轮301之间。
[0040]
更进一步而言，所述的自动调位导向轮406为两个，且自动调位导向轮406上下平行转动安装在轴承座404内部，连续管104活动连接在上下平行的两个自动调位导向轮406之间。
[0041]
储管平台109整体为平卧的“8”字形结构可以有效避免连续管104在储存和取出的时候发生扭结而使得连续管104翘曲，实现了连续管104自身扭矩的自补偿，极大地降低了该系统整体所占用的空间大小。
[0042]
滑轮垫105上横向内嵌有可转动的滑轮1050的作用是在储存和取出连续管104时，可以大大减少连续管104与储管平台109间的摩擦，使连续管104可以顺利地取出和存放。
[0043]
换向主体支撑架203上设有半环形限位槽205，以此来保证换向主体201停在预定的位置，当储管导向车5和取管导向车3行进至平卧的“8”字形储管平台109交汇处时，储管导向车5和取管导向车3上端的储管导向车滚轮501和取管导向车滚轮303会套合在换向导槽2010中，将其引导至“8”字形储管平台109的另一侧，然后换向电机204反向旋转180
°
，进而带动换向主体连接件202和换向主体201旋转180
°
，换向主体连接件202上设有限位杆206，此时限位杆206刚好被半环形限位槽205阻挡，使得换向主体201停在预定的位置，如此循环，不断完成换向操作。
[0044]
储管导向车5和取管导向车3工作时，第二丝杠驱动电机503和第一丝杠驱动电机305驱动第二丝杠502和第一丝杠304旋转，由于第二丝杠502和第一丝杠304与储管平台外壳102上端面的螺纹108之间存在啮合关系，因此第二丝杠502和第一丝杠304的旋转可以使得储管导向车5和取管导向车3在“8”字形储管平台109上端面上行进。连续管104在储管导向车5的下方并与伸缩杆末端滚轮506接触，经过取管导向车3时，则直接从取管导向车3中间的连续管导向轮301中间穿过。取管导向车3与储管导向车5之间始终保持一定的距离，当需要取出连续管104时，两车同时沿着“8”字形储管平台109上端面行进，取管导向车3和储管导向车5的行进路线是一致的，由取管导向车3取出连续管104。当需要将连续管104存放到储管机构1中时，取管导向车3和储管导向车5同时沿着与取管时路线相反的方向行进，由伸缩驱动电机505驱动伸缩杆504以及伸缩杆末端滚轮506，逐步地将连续管104压入储管机
构1。如此循环，便可实现连续管104的取出和存入。
[0045]
本发明的工作原理与使用过程：
[0046]
当取管导向车3与储管导向车5在储管机构1上进行存、取连续管104操作时，该自动调位机构4可以不断地调整其位置，使得连续管104的弯曲程度维持在一个相对较小的范围内，减轻连续管104由于不断重复弯曲造成的损伤。
[0047]
注入机构6主要起到夹持和输送连续管104的作用。在整个系统运行过程中，注入机构6、取管导向车3与储管导向车5和自动调位机构4都是同步工作的，当取管导向车3与储管导向车5将连续管104取出时，经自动调位机构4，由注入机构6同步地将其注入到指定的位置。当取管导向车3与储管导向车5将连续管104存入时，注入机构6将连续管104从指定位置取出，经自动调位机构4，存入储管机构1。如此循环，便可实现将连续管104输送到指定位置或者是从指定位置取出的功能。
[0048]
储管机构1提供存储连续管104的空间，换向机构2保证储管导向车5和取管导向车3能顺利地从“8”字形储管平台109一侧行进至另一侧，此外，储管导向车5和取管导向车3用于将连续管104存入和取出储管机构1，两者之间始终保持一定的距离，以保证存取连续管104的过程中，两者不会存在干扰。当该机构工作时，储管导向车5和取管导向车3同时向着同一方向行进，完成连续管104的取出和放入的操作，与此同时，自动调位机构4则跟随连续管104的状态实时地调整其所处位置，以保证在存取连续管104过程中，连续管104受到的弯曲维持在较小的范围内。注入机构6则用于将连续管104连续地输送到指定位置或者从指定位置取出。在整个过程中，组成该机构的各个分支机构都处于运行状态，并且相互配合，同步工作，共同完成存取连续管104的全过程。

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