专利名称：连续油管作业机注入头与卷筒同步控制系统及其控制方法
技术领域：
本发明涉及一种石油开采业中的连续油管作业机，特别是一种连续油管作 业机的注入头与巻筒同步控制系统及其控制方法。
背景技术：
目前，国内各油田使用的连续油管作业机完全依赖进口，这种连续油管作 业机的注入头和巻筒分别由注入头马达和巻筒马达带动旋转。通过手动控制方 式来控制连续油管的下推和上提速度，并且通过手动控制方式来控制马达驱动， 连续油管作业机在进行作业时，注入头马达在高压下运转，巻筒马达在低压下
运转，两者之间共同完成输送连续油管的动作；连续油管一端夹持在注入头夹 块内，由注入头马达驱动，连续油管的另一端缠绕在巻筒上，由巻筒马达驱动。 在输送油管的全过程中，在注入头和巻筒之间的连续油管要在不被拉伤的情况 下处于直线状态，并具有一定张力——即注入头马达与巻筒马达的运动要同步 匹配。但手动控制的人为因素导致不能准确控制同步匹配，容易造成巻筒上的 连续油管排列不整齐或连续油管受拉力过大，降低连续油管的使用寿命。中国 专利200810104308.5公开了 "一种连续管装备的注入头与滚筒之间速度匹配控 制装置"，该装置由负载敏感+压力补偿泵、 一个比例方向阀、 一个梭阀、两个 平衡阀、 一个手动换向阀、两个注入头马达、 一个滚筒马达、两个减压阀、两 个转速传感器、四个电磁换向阀、 一个比例溢流阀、 一个比例减压阀、 一个比 例流量阀和油箱组成，该装置能实现注入头和滚筒两个子系统的协同控制，达 到滚筒注入或上提速度与注入头连续管的松开或缠绕速度一致，使滚筒上连续 管"背拉力"基本恒定。但该装置由于比例阀的线性误差和滞后现象，使工作过程 存在可靠性问题，而且结构复杂、制造成本较高。
发明内容
为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种连续油管作业机的注 入头与巻筒同歩控制系统及其控制方法，实现连续油管作业机工作时注入头和 巻筒两者之间的运动同歩匹配、连续油管在下推或是上提过程中受力恒定，连续油管作业机工作可靠、结构简单、制造成本较低。 为了实现上述目的，本发明的技术方案如下
一种连续油管作业机的注入头与巻筒同步控制系统，主要包括注入头闭式 传动子系统和巻筒开式子系统，所述的注入头闭式液压传动子系统包括双向变 量柱塞泵、同轴转动的齿轮泵和注入头马达，所述的巻筒开式子系统包括负载 敏感变量泵、比例阀和巻筒马达，还包括变背压阀和溢流阀；所述的变背压阀 安装在巻筒马达的回油路上，其进油口与巻筒马达的出口相连，其出油口通过 换向阀与油箱相连；所述的溢流阀安装在巻筒马达的进油路上，其进油口通过 手动比例阀与负载敏感变量泵相连，其出油口和油箱连接。
本发明所述的变背压阀和溢流阀均为普通的变背压阀和溢流阀。 一种连续油管作业机的注入头与巻筒同步控制系统的控制方法，主要包括 以下步骤
A、 下推油管连续油管作业机在向油井内下推连续油管时，注入头马达为 主动，巻筒马达为随动，此时巻筒马达相当一个液压油泵，注入头上安装的夹 块在液压油缸的驱动下，将连续油管夹紧，注入头马达驱动链条将连续油管向 井内下推；连续油管的另一端缠绕在巻筒上，由巻筒马达驱动，在注入头马达 向井内下推连续油管时，巻筒马达回油路上的变背压阀对连续油管产生一个恒 定的拉力，将连续油管拉直，下推油管速度由注入头马达转速决定；
B、 上提油管连续油管作业机从油井中上提连续油管时，巻筒马达为主动， 而注入头马达为随动；此时巻筒马达驱动巻筒旋转缠绕连续油管；注入头马达 将井内连续油管上提，提升速度由注入头马达决定，连续油管的拉直力由并联 安装在巻筒马达的进油路上的溢流阀决定。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果
1、 由于本发明的系统回路中溢流阀和变背流阀的作用，连续油管在工作过 程中无论是下推还是上提，均被拉直并且具有一定的张力，实现了注入头马达 和巻筒马达的同步速度匹配。
2、 由于本发明无论是向井内下推连续油管还是从井下上提连续油管，注入 头与巻筒之间的连续油管受拉力恒定，不但确保连续油管被拉直，巻筒上连续 油管排列整齐，还能延长油管使用寿命。
3、 由于本发明采用的溢流阀和变背压阀是我国机械工业中常用的技术成熟的国产液压元件，普通溢流阀的成本约为比例溢流阀成本的十分之一，所以采 用这种同步速度匹配技术具有工作可靠、结构简单、成本低、安装维修调整方 便的优点。
本发明仅有附图l张，其中
图1是连续油管作业机注入头与巻筒同步匹配控制系统液压图。
图中1、注入头马达，2、巻筒马达，3、变背压阀，4、溢流阀，5、
连续油管，6、双向变量柱塞泵，7、齿轮泵，8、负载敏感变量泵，9、手动比
例阀，10、油箱。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明进行进一步地描述。如图1所示， 一种连续油管作 业机的注入头与巻筒同步控制系统，主要包括注入头闭式传动子系统和巻筒开 式子系统，所述的注入头闭式液压传动子系统包括双向变量柱塞泵6、同轴转动 的齿轮泵7和注入头马达1，所述的巻筒开式子系统包括负载敏感变量泵8、手 动比例阀9和巻筒马达2，还包括变背压阀3和溢流阀4;所述的变背压阀3安 装在巻筒马达2的回油路上，其进油口与巻筒马达2的出口相连，其出油口通 过换向阀与油箱10相连；所述的溢流阀4安装在巻筒马达2的进油路上，其进 油口通过手动比例阀9与负载敏感变量泵8相连，其出油口和油箱10连接。所 述的变背压阀3和溢流阀4均为普通的变背压阀3和溢流阀4。
一种连续油管作业机的注入头与巻筒同步控制系统的控制方法主要包括以 下步骤
A、 下推油管连续油管作业机在向油井内下推连续油管5时，注入头马达 l为主动，巻筒马达2为随动，此时巻筒马达2相当一个液压油泵，注入头上安 装的夹块在液压油缸的驱动下，将连续油管5夹紧，注入头马达1驱动链条将 连续油管5向井内下推；连续油管5的另一端缠绕在巻筒上，由巻筒马达2驱 动，在注入头马达1向井内下推连续油管5时，巻筒马达2回油路上的变背压 阀3对连续油管5产生一个恒定的拉力，将连续油管5拉直，下推油管速度由 注入头马达1转速决定；
B、 上提油管连续油管作业机从油井中上提连续油管5时，巻筒马达2为 主动，而注入头马达l为随动；此时巻筒马达2驱动巻筒旋转缠绕连续油管5;
5注入头马达1将井内连续油管5上提，提升速度由注入头马达1决定，连续油
管5的拉直力由并联安装在巻筒马达2的进油路上的溢流阀4决定。
权利要求
1、一种连续油管作业机的注入头与卷筒同步控制系统，主要包括注入头闭式传动子系统和卷筒开式子系统，所述的注入头闭式液压传动子系统包括双向变量柱塞泵(6)、同轴转动的齿轮泵(7)和注入头马达(1)，所述的卷筒开式子系统包括负载敏感变量泵(8)、手动比例阀(9)和卷筒马达(2)，其特征在于还包括变背压阀(3)和溢流阀(4)；所述的变背压阀(3)安装在卷筒马达(2)的回油路上，其进油口与卷筒马达(2)的出口相连，其出油口通过换向阀与油箱(10)连接；所述的溢流阀(4)安装在卷筒马达(2)的进油路上，其进油口通过手动比例阀(9)与负载敏感变量泵(8)相连，其出油口和油箱(10)连接。
2、 根据权利要求1所述的连续油管作业机的注入头与巻筒同步控制系统， 其特征在于所述的变背压阀(3)和溢流阀(4)均为普通的变背压阀(3)和 溢流阀(4)。
3、 一种连续油管作业机的注入头与巻筒同步控制系统的控制方法，其特征在于主要包括以下步骤A、 下推油管连续油管作业机在向油井内下推连续油管(5)时，注入头马达(1)为主动，巻筒马达(2)为随动，此时巻筒马达(2)相当一个液压油 泵，注入头上安装的夹块在液压油缸的驱动下，将连续油管(5)夹紧，注入头 马达(1)驱动链条将连续油管(5)向井内下推；连续油管(5)的另一端缠绕在巻筒上，由巻筒马达(2)驱动，在注入头马达(1)向井内下推连续油管(5) 时，巻筒马达(2)回油路上的变背压阀(3)对连续油管(5)产生一个恒定的 拉力，将连续油管(5)拉直，下推油管速度由注入头马达(1)转速决定；B、 上提油管连续油管作业机从油井中上提连续油管(5)时，巻筒马达 (2)为主动，而注入头马达(1)为随动；此时巻筒马达(2)驱动巻筒旋转缠绕连续油管(5);注入头马达(1)将井内连续油管(5)上提，提升速度由注 入头马达(1)决定，连续油管(5)的拉直力由并联安装在巻筒马达(2)的进 油路上的溢流阀(4)决定。
全文摘要
本发明公开了一种连续油管作业机的注入头与卷筒同步控制系统及其控制方法，所述的控制系统包括注入头闭式传动子系统和卷筒开式子系统。所述的卷筒开式子系统包括负载敏感变量泵、手动比例阀和卷筒马达，还包括变背压阀和溢流阀；所述的变背压阀安装在卷筒马达的回油路上，所述的溢流阀安装在卷筒马达的进油路上。所述的控制方法，主要包括下推油管和上提油管两个步骤。由于本发明的系统回路中溢流阀和变背流阀的作用，连续油管在工作过程中无论是下推还是上提，均被拉直并且具有一定的张力，实现了注入头马达和卷筒马达的同步速度匹配。本发明具有工作可靠、结构简单、成本低、安装维修调整方便的优点。
文档编号E21B44/00GK101644153SQ200910012938
公开日2010年2月10日 申请日期2009年8月4日 优先权日2009年8月4日
发明者刘元伟, 宋淑娥, 施志辉, 朱乾敏, 李茂成, 王秀伦, 田小静, 立 许 申请人:大连交通大学