一种连续同心管滚筒装置的制作方法

本实用新型涉及一种连续同心管滚筒装置，属于石油机械技术领域。

背景技术：

滚筒装置是连续管作业设备的重要组成部分，其作用是储存和容纳连续管，并配合注入头完成连续管的起下作业，通过滚筒装置建立外部泵送设备与连续管间作业介质的动态连接通道，从而完成压裂、钻井、冲砂、气举、测井、修井、集输、酸化、试油、采气、完井等各种井下作业，其功能的完善程度决定了整个连续管作业设备的性能。

随着油气井的常年开采，地层出现亏空、负压严重，酸液不能及时排出，压井液污染产层，井筒积砂等造成减产甚至停产。要排出井内液体、积砂，需要采用射流负压排液和负压冲砂技术，根据射流泵原理，利用高速射流产生的抽吸力，排出井筒内的液体、积砂，但是，该技术需要建立独立的泵入和返排通道，借助连续同心管、配套滚筒装置及井下工具才能完成，目前，已有技术的连续管滚筒只能缠绕单根单通道连续管，旋转接头及高压管汇只有一个通道，现有的连续管滚筒装置无法满足连续同心管作业要求。因此，研发与连续同心管功能相适应的滚筒装置是本领域亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种连续同心管滚筒装置，通过双通道高压管汇，实现了连续同心管环空、内管与滚筒装置高压管汇的有效连接和密封，建立了滚筒装置与连续同心管之间独立的泵入和返排通道，再通过滚筒装置建立连续同心管与地面泵送和返排设备的连接，适用于射流负压排液、负压冲砂等作业，能够满足连续同心管的各种井下作业要求，兼容性好，不仅可用于连续同心管作业，还可用于普通单根连续管的各种井下作业，解决背景技术中存在的上述问题。

本实用新型的技术方案是：

一种连续同心管滚筒装置，至少包含滚筒底座、滚筒驱动总成和双通道高压管汇，滚筒驱动总成和双通道高压管汇设置在滚筒底座上，滚筒驱动总成为液压马达驱动连接直角减速机，直角减速机通过驱动链轮驱动连接滚筒体，双通道高压管汇包含环空高压管汇通道和内管高压管汇通道，连续同心管是由同心布置的连续同心管外管和连续同心管内管构成的环形套管结构，环形套管结构的中心为中空管，中空管的外面为环空管，环空高压管汇通道和内管高压管汇通道的一端分别与连续同心管外管和连续同心管内管连通，另一端分别与外部泵送和返排设备连接，形成独立动态的泵入通道和返排通道。

所述滚筒驱动总成包含：滚筒体、左半轴、右半轴、左轴承座、右轴承座、左安装座、右安装座、驱动链轮、从动链轮、链条、链轮护罩、直角减速机、减速机座和液压马达等；左半轴和右半轴分别安装在滚筒体的左右两侧，均为空心结构，左半轴和右半轴分别支撑在左轴承座和右轴承座上，左轴承座和右轴承座分别固定在左安装座和右安装座上，左安装座和右安装座分别通过螺栓固定在滚筒底座上，左轴承座和右轴承座内均安装有重载调心滚子轴承，滚筒体的两端分别设置在左半轴和右半轴上；直角减速机及液压马达通过减速机座固定在左安装座上，左安装座上设有长条孔，用于定期调整驱动链轮和从动链轮的中心距，保证链条张紧适当；驱动链轮通过花键与直角减速机输出轴相连，从动链轮固定在左半轴上，与滚筒体同轴心旋转。

所述环空高压管汇通道和内管高压管汇通道，每个通道的高压管件均包括安装在滚筒体内的旋转部分和固定在滚筒底座上的固定部分，每个通道配备一个高压旋转接头；所述环空高压管汇通道，高压管件包括：90度弯头、旋塞阀、t型三通、压力传感器、高压流量计、由壬堵头、活动弯头、高压旋转接头、右旋转接头座、泄压针阀、高压直管a、角度式t型三通和穿越式高压密封装置；所述内管高压管汇通道，高压管件包含：90度弯头、旋塞阀、t型三通、压力传感器、高压流量计、由壬堵头、活动弯头、高压旋转接头、左旋转接头座、泄压针阀、高压直管b、高压直管c、穿越式高压密封装置和高压直管d。

所述左半轴和右半轴内均同轴心安装一个旋转接头座，即左旋转接头座和右旋转接头座（内有高压通道，通道的一端为法兰式结构，另一端为fig1502由壬），左旋转接头座和右旋转接头座的法兰端分别与两个通道的高压旋转接头转动部分相连，另一端则通过fig1502由壬分别与两个管汇通道在滚筒体内的转动部分相连接；所述环空高压管汇通道在滚筒体内的末端通过一个角度式t型三通的一个接口与连续同心管的连续同心管外管相连（连续同心管的连续同心管外管带有fig1502由壬），连续同心管内管则穿过该角度式t型三通，从另一接口穿出，并通过穿越式高压密封装置（带有fig1502由壬，与连续同心管内管穿出处的三通接口相连接）将连续同心管的环空可靠密封；连续同心管内管穿出后，在连续同心管内管的末端安装另一套穿越式高压密封装置；该穿越式高压密封装置则安装在内管高压管汇通道在滚筒体内的开口末端，通过一个90度弯头连接。

环空高压管汇通道和内管高压管汇通道的高压管件在滚筒底座上的固定部分通过两个活动弯头分别连接在两个高压旋转接头的固定端，两个高压通道均为双入口式结构（接头形式为fig1502母由壬）：其中一个入口需要经过高压流量计，用于通过粘度和密度较小的液体介质；另一入口则不经过高压流量计，用于通过气体介质。外部泵送设备的输出管道和返排设备的输入管道分别连接环空高压管汇通道和内管高压管汇通道在滚筒外部的两个或一个接口（90度弯头），从而建立了滚筒装置与连续同心管环空和连续同心管内管间独立的、动态的泵入和返排连接通道，满足连续同心管井下作业要求。

所述高压旋转接头用于实现滚筒体内的转动高压件与滚筒底座上固定高压件的动态连接，压力传感器和高压流量计分别用于测量作业介质的压力和流量；活动弯头在作业时对高压流体起缓冲作用；泄压针阀用于卸荷；穿越式高压密封装置起到密封连续同心管环空和连续同心管内管的作用，并对连续同心管内管起夹持和悬挂作用，防止连续同心管下入井内后连续同心管内管在重力作用下发生滑移。内管高压管汇通道在滚筒体内的转动部分通过高强度支架固定在滚筒体内，可承受连续同心管全部下入井内后连续同心管内管的自重。

所述穿越式高压密封装置，包含：翼型螺母、由壬接头、压紧螺栓二、铆销、铆销套、挤压环、凹胶芯和凸胶芯；由壬接头为管状，一端的外沿上设有凸台一，管状内腔分为管腔一和管腔二，管腔一内设有相互匹配的铆销和铆销套，端部通过压紧螺栓一压紧在铆销上；管腔二内设有挤压环、凹胶芯和凸胶芯，凹胶芯和凸胶芯相互匹配，相互匹配的胶芯两端各有一个挤压环，端部通过压紧螺栓二压紧挤压环，挤压环与管腔二之间设有o型圈；压紧螺栓二、铆销、铆销套、挤压环、凹胶芯和凸胶芯在由壬接头内形成一个可密封的通道；翼型螺母内孔设有凸台二，与由壬接头端部外沿的凸台一匹配。

所述管腔二的中部设有一个螺纹孔，内有挡圈，挡圈开有一个环槽和若干径向孔，用于周向均匀注入密封介质，挡圈将管腔二分成两部分，每部分的内部结构相同，均设有挤压环、凹胶芯和凸胶芯，凹胶芯和凸胶芯相互匹配，每组相互匹配的胶芯两端各有一个挤压环。

整个泵入、返排通道的流通过程为：外部泵送设备的输出管道连接环空高压管汇通道固定部分的两个或一个90度弯头：若泵入介质为气体，则连接不经过高压流量计的入口通道，并关闭流经高压流量计入口通道的旋塞阀；若泵入介质为粘度不大的轻质液体，则需要连接经过高压流量计的入口通道，并关闭不流经高压流量计入口通道的旋塞阀；介质进入后通过一个t型三通进入活动弯头，再进入高压旋转接头，通过右旋转接头座进入环空高压管汇通道在滚筒体内的转动部分，分别经t型三通、高压直管a、90度弯头、旋塞阀、90度弯头、角度式t型三通后进入连续同心管内外管间的环空通道，在连续同心管井内的末端进入射流工具，通过环空喷嘴高压射流进入内管工具，并在内管工具抽吸段产生负压，将井内液体或积砂吸入内管工具抽吸段，再经喉管加速后进入连续同心管内管，在高速、高压介质流的作用下将井内混合介质举升至地面。

所述混合介质在连续同心管内管返排至地面后通过一个与其相连的穿越式高压密封装置进入内管高压管汇通道在滚筒体内的转动部分，依次经过90度弯头、旋塞阀、t型三通、高压直管d、90度弯头、高压直管c及左旋转接头座进入高压旋转接头，从高压旋转接头引出后进入内管高压管汇通道的固定部分，先后进入活动弯头、高压直管b、2个90度弯头、t型三通，与泵入通道相同，根据介质情况选择是否经过带有高压流量计的通道，并关闭另一路通道，介质再经旋塞阀和90度弯头与地面通道排出至外部容器。

本实用新型还包含：排管系统、导向及润滑系统、计数系统、吊臂、运输底座、钢丝绳吊具、视频监控装置和液压隔板/电气接线箱，滚筒底座下面设有运输底座，滚筒底座上设有吊臂及钢丝绳吊具。

本实用新型的积极效果：通过双通道高压管汇，实现了连续同心管环空、连续同心管内管与滚筒装置高压管汇的有效连接和密封，建立了滚筒装置与连续同心管之间独立的泵入和返排通道，再通过滚筒装置建立连续同心管与地面泵送和返排设备的连接，能够满足连续同心管的各种井下作业要求。连续同心管滚筒装置兼容性好，不仅可用于连续同心管作业，还可用于普通单根连续管的各种井下作业。

附图说明

图1是本实用新型实施例结构示意图；

图2是本实用新型实施例立体结构示意图；

图3是本实用新型实施例滚筒驱动总成结构示意图；

图4是本实用新型实施例双通道高压管汇结构示意图；

图5是本实用新型实施例环空高压管汇通道结构示意图；

图6是本实用新型实施例内管高压管汇通道结构示意图；

图7是本实用新型实施例穿越式高压密封装置结构示意图；

图中：1-滚筒底座，2-滚筒驱动总成，201-右安装座，202-右轴承座，203-右半轴，204-滚筒体，205-左轴承座，206-左安装座，207-链条，208-从动链轮，209-左半轴，210-液压马达，211-直角减速机，212-驱动链轮，213-链轮护罩，214-减速机座，3-排管系统，4-导向及润滑系统，5-计数系统，6-双通道高压管汇，61-环空高压管汇通道，611-翼型螺母，612-由壬接头，613-铆销，614-铆销套，615-堵头，616-挡圈，617-凸胶芯，618-凹胶芯，619-挤压环，620-o型圈，621-压紧螺栓二，6101-90度弯头，6102-旋塞阀，6103-t型三通，6104-压力传感器，6105-高压流量计，6106-由壬堵头，6107-活动弯头，6108-高压旋转接头，6109-右旋转接头座，6110-泄压针阀，6111-高压直管a，6112-角度式t型三通，6113-穿越式高压密封装置，62-环空高压管汇支架，63-内管高压管汇通道，6309-左旋转接头座，6311-高压直管b，6312-高压直管c，6314-高压直管d，64-内管高压管汇支架，7-吊臂，8-运输底座，9-视频监控装置，10-钢丝绳吊具，11-液压隔板/电气接线箱，12-连续同心管，1201-连续同心管外管，1202-连续同心管内管。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步的说明：

一种连续同心管滚筒装置，至少包含滚筒底座1、滚筒驱动总成2和双通道高压管汇6，滚筒驱动总成2和双通道高压管汇6设置在滚筒底座1上，滚筒驱动总成2为液压马达210驱动连接直角减速机211，直角减速机211通过驱动链轮212驱动连接滚筒体204，双通道高压管汇6包含环空高压管汇通道61和内管高压管汇通道63，连续同心管12是由同心布置的连续同心管外管1201和连续同心管内管1202构成的环形套管结构，环形套管结构的中心为中空管，中空管的外面为环空管，环空高压管汇通道61和内管高压管汇通道63的一端分别与连续同心管外管1201和连续同心管内管1202连通，另一端分别与外部泵送和返排设备连接，形成独立动态的泵入通道和返排通道。

所述滚筒驱动总成2包含：滚筒体204、左半轴209、右半轴203、左轴承座205、右轴承座202、左安装座206和右安装座201；左半轴209和右半轴203分别安装在滚筒体204的左右两侧，均为空心结构，左半轴209和右半轴203分别支撑在左轴承座205和右轴承座202上，左轴承座205和右轴承座202分别固定在左安装座206和右安装座201上，左安装座206和右安装座201分别通过螺栓固定在滚筒底座1上，左轴承座205和右轴承座202内均安装有重载调心滚子轴承，滚筒体204的两端分别设置在左半轴209和右半轴203上。

所述滚筒驱动总成2还包含：驱动链轮212、从动链轮208、链条207、链轮护罩213、直角减速机211、减速机座214和液压马达210；直角减速机211及液压马达210通过减速机座214固定在左安装座206上，左安装座206上设有长条孔，用于定期调整驱动链轮212和从动链轮208的中心距，保证链条张紧适当；驱动链轮212通过花键与直角减速机211输出轴相连，从动链轮208固定在左半轴209上，与滚筒体204同轴心旋转。

所述环空高压管汇通道61和内管高压管汇通道63，每个通道的高压管件均包括安装在滚筒体204内的旋转部分和固定在滚筒底座1上的固定部分，每个通道配备一个高压旋转接头6108。所述环空高压管汇通道61，高压管件包括：90度弯头6101、旋塞阀6102、t型三通6103、压力传感器6104、高压流量计6105、由壬堵头6106、活动弯头6107、高压旋转接头6108、右旋转接头座6109、泄压针阀6110、高压直管a6111、角度式t型三通6112和穿越式高压密封装置6113；所述内管高压管汇通道63，高压管件包含：90度弯头6101、旋塞阀6102、t型三通6103、压力传感器6104、高压流量计6105、由壬堵头6106、活动弯头6107、高压旋转接头6108、左旋转接头座6309、泄压针阀6110、高压直管b6311、高压直管c6312、穿越式高压密封装置6113和高压直管d6314。

所述左半轴209和右半轴203内均同轴心安装一个旋转接头座，即左旋转接头座6309和右旋转接头座6109（内有高压通道，通道的一端为法兰式结构，另一端为fig1502由壬），左旋转接头座6309和右旋转接头座6109的法兰端分别与两个通道的高压旋转接头6108转动部分相连，另一端则通过fig1502由壬分别与两个管汇通道在滚筒体204内的转动部分相连接；所述环空高压管汇通道61在滚筒体204内的末端通过一个角度式t型三通6112的一个接口与连续同心管12的连续同心管外管1201相连（连续同心管12的连续同心管外管1201带有fig1502由壬），连续同心管内管1202则穿过该角度式t型三通6112，从另一接口穿出，并通过穿越式高压密封装置6113（带有fig1502由壬，与连续同心管内管1202穿出处的三通接口相连接）将连续同心管12的环空可靠密封；连续同心管内管1202穿出后，在连续同心管内管1202的末端安装另一套穿越式高压密封装置6113；该穿越式高压密封装置6113则安装在内管高压管汇通道63在滚筒体204内的开口末端，通过一个90度弯头6101连接。

所述环空高压管汇通道61和内管高压管汇通道63的高压管件在滚筒底座1上的固定部分通过两个活动弯头6107分别连接在两个高压旋转接头6108的固定端，两个高压通道均为双入口式结构（接头形式为fig1502母由壬）：其中一个入口需要经过高压流量计6105，用于通过粘度和密度较小的液体介质；另一入口则不经过高压流量计6105，用于通过气体介质。外部泵送设备的输出管道和返排设备的输入管道分别连接环空高压管汇通道61和内管高压管汇通道63在滚筒外部的两个或一个接口（90度弯头6101），从而建立了滚筒装置与连续同心管12环空和内管1202间独立的、动态的泵入和返排连接通道，满足连续同心管12井下作业要求。

所述高压旋转接头6108用于实现滚筒体204内的转动高压件与滚筒底座1上固定高压件的动态连接，压力传感器6104和高压流量计6105分别用于测量作业介质的压力和流量；活动弯头6107在作业时对高压流体起缓冲作用；泄压针阀6110用于卸荷；穿越式高压密封装置6113起到密封连续同心管12环空和连续同心管内管1202的作用，并对连续同心管内管1202起夹持和悬挂作用，防止连续同心管12下入井内后连续同心管内管1202在重力作用下发生滑移。内管高压管汇通道63在滚筒体204内的转动部分通过高强度支架固定在滚筒体204内，可承受连续同心管12全部下入井内后连续同心管内管1202的自重。

为了使连续同心管内管1202从t型三通内易于通过且穿出后取出角度合适以更好地对环空进行密封，特设计了角度式t型三通6112，使得连续同心管内管1202通过t型三通后仍与三通的内通道保持同轴心，可以更方便地安装穿越式高压密封装置6113并保证密封性能的可靠。

所述穿越式高压密封装置6113，包含：翼型螺母611、由壬接头612、压紧螺栓二621、铆销613、铆销套614、挤压环619、凹胶芯618和凸胶芯617；由壬接头612为管状，一端的外沿上设有凸台一，管状内腔分为管腔一和管腔二，管腔一内设有相互匹配的铆销613和铆销套614，端部通过压紧螺栓一压紧在铆销613上；管腔二内设有挤压环619、凹胶芯618和凸胶芯617，凹胶芯618和凸胶芯617相互匹配，相互匹配的胶芯两端各有一个挤压环619，端部通过压紧螺栓二621压紧挤压环619，挤压环619与管腔二之间设有o型圈620；压紧螺栓二621、铆销613、铆销套614、挤压环619、凹胶芯618和凸胶芯617在由壬接头612内形成一个可密封的通道；翼型螺母611内孔设有凸台二，与由壬接头612端部外沿的凸台一匹配。

所述管腔二的中部设有一个螺纹孔，内有挡圈616，挡圈616开有一个环槽和若干径向孔，用于周向均匀注入密封介质，挡圈616将管腔二分成两部分，每部分的内部结构相同，均设有挤压环619、凹胶芯618和凸胶芯617，凹胶芯618和凸胶芯617相互匹配，每组相互匹配的胶芯两端各有一个挤压环619。

所述穿越式高压密封装置6113采用由壬与环空高压管汇通道61和内管高压管汇通道63相连并密封，连续同心管12的连续同心管内管1202从穿越式高压密封装置6113中间穿过；通过压紧螺栓二621压紧挤压环619并压缩凸胶芯617和凹胶芯618，胶芯受压变形后挤压内管1202和由壬接头612内壁即可实现可靠密封，挤压环619与由壬接头612的内孔之间通过o型圈620密封。

在由壬端，所述铆销613为翅片式结构，且内壁带有螺纹牙，铆销613与铆销套614间为锥面配合，通过压紧螺栓一挤压铆销613，相对于铆销套614产生轴向位移，锥面配合使铆销613翅片产生内收式变形，从而锁紧连续同心管内管1202，铆销613内壁的螺纹牙起增大摩擦系数的作用，其产生的摩擦夹持力可以承受整根连续同心管内管1202的重量，防止连续同心管12全部下入井内后连续同心管内管1202在重力作用下发生滑移。

所述穿越式高压密封装置6113与连续同心管12间的密封为可拆卸式结构，密封件可重复使用，如果要使用连续同心管滚筒装置进行单根连续管的常规井下作业，只需将连续同心管12的两套穿越式高压密封装置6113拆除，并将环空高压管汇通道61在滚筒体204内与连续管连接的角度式t型三通6112另一个接口（原连续同心管内管1202穿出处）用由壬堵头6106封堵即可。

整个泵入、返排通道的流通过程为：外部泵送设备的输出管道连接环空高压管汇通道61固定部分的两个或一个90度弯头6101：若泵入介质为气体，则连接不经过高压流量计6105的入口通道，并关闭流经高压流量计6105入口通道的旋塞阀6102；若泵入介质为粘度不大的轻质液体，则需要连接经过高压流量计6105的入口通道，并关闭不流经高压流量计6105入口通道的旋塞阀6102；介质进入后通过一个t型三通6103进入活动弯头6107，再进入高压旋转接头6108，通过右旋转接头座6109进入环空高压管汇通道61在滚筒体204内的转动部分，分别经t型三通6103、高压直管a6111、90度弯头6101、旋塞阀6102、90度弯头6101、角度式t型三通6112后进入连续同心管12内外管间的环空通道，在连续同心管12井内的末端进入射流工具，通过环空喷嘴高压射流进入内管工具，并在内管工具抽吸段产生负压，将井内液体或积砂吸入内管工具抽吸段，再经喉管加速后进入连续同心管内管1202，在高速、高压介质流的作用下将井内混合介质举升至地面。

所述混合介质在连续同心管内管1202返排至地面后通过一个与其相连的穿越式高压密封装置6113进入内管高压管汇通道63在滚筒体204内的转动部分，依次经过90度弯头6101、旋塞阀6102、t型三通6103、高压直管d6314、90度弯头6101、高压直管c6312及左旋转接头座6309进入高压旋转接头6108，从高压旋转接头6108引出后进入内管高压管汇通道63的固定部分，先后进入活动弯头6107、高压直管b6311、2个90度弯头6101、t型三通6103，与泵入通道相同，根据介质情况选择是否经过带有高压流量计6105的通道，并关闭另一路通道，介质再经旋塞阀6102和90度弯头6101与地面通道排出至外部容器。

本实用新型还包含：排管系统3、导向及润滑系统4、计数系统5、吊臂7、运输底座8、钢丝绳吊具10、视频监控装置9和液压隔板/电气接线箱11，滚筒底座1下面设有运输底座8，滚筒底座1上设有吊臂7及钢丝绳吊具10。

所述排管系统3用于保证连续同心管12在滚筒体204上的规则、有序缠绕。所述导向及润滑系统4起导向和保养连续同心管12的作用。计数系统5用于记录连续同心管12在井内下入、起出的长度和速度。所述视频监控装置9用于方便操作者在控制室内观察滚筒上连续同心管12的排列情况。所述液压隔板/电气接线箱11用于连续同心管滚筒装置和连续管作业设备之间液压动力、控制管路及电气信号装置的集中快速连接。

所述滚筒底座1与运输底座8之间通过四个角的旋转升降式转锁固定在一起，可快速拆卸，运输底座8用于支撑和运输时固定整个连续同心管滚筒装置，运输底座8底部设有油污收集装置和集中排污口，排污口设有堵头。所述吊臂7和钢丝绳吊具10用于吊装整个连续同心管滚筒装置，钢丝绳吊具10安装在吊臂7上。所述滚筒驱动总成2包括：滚筒体204、左半轴209、右半轴203、左轴承座205、右轴承座202、左安装座206、右安装座201、驱动链轮212、从动链轮208、链条207、链轮护罩213、直角减速机211、减速机座214和液压马达210。

上述具体实施方式仅是本实用新型的具体个案，本实用新型的专利保护范围包括但不限于上述具体实施方式的产品形态和式样，任何符合本实用新型权利要求书的一种连续同心管滚筒装置及方法且任何所属技术领域的技术人员对其所做的任何变化或修饰，皆应落入本实用新型的专利保护范围。