專利名稱：用于不壓井起下作業(yè)裝置的管引導(dǎo)件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于在不壓井起下作業(yè)裝置(snubbing units)中使用的管引導(dǎo)件，所述不壓井起下作業(yè)裝置用于將管強(qiáng)行下入到油井和氣井中以及將管從油井和氣井中強(qiáng)行
起出ο
背景技術(shù)：
不壓井起下作業(yè)裝置用于將管進(jìn)給到地下井中以及從地下井中起出。通常的不壓井起下作業(yè)裝置包括不壓井起下作業(yè)的固定卡瓦(stationary snubbing slips)或夾鉗、 以及不壓井起下作業(yè)的游動(dòng)卡瓦(traveling snubbing slips)，以便隨著不壓井起下作業(yè)的游動(dòng)卡瓦朝向以及遠(yuǎn)離不壓井起下作業(yè)的固定卡瓦運(yùn)動(dòng)而交替地夾持以及釋放管。如今在不壓井起下作業(yè)裝置上使用的傳統(tǒng)管引導(dǎo)件通常采用位于不壓井起下作業(yè)的固定卡瓦和不壓井起下作業(yè)的游動(dòng)卡瓦之間的兩個(gè)互鎖且可伸縮的管子。這些管引導(dǎo)件所固有的問題包括管引導(dǎo)系統(tǒng)的空間和重量以及它們給不壓井起下作業(yè)裝置所增加的高度。另外，喪失了不壓井起下作業(yè)裝置大約一半的有效行程，因此與如果能夠?qū)嵤┩暾牟粔壕谐痰那闆r相比，不壓井起下操作變得低效得多。正在被強(qiáng)行下入到壓力大的井(live well)中或從壓力大的井強(qiáng)行起出的管在管發(fā)生彎曲前僅可支承有限量的壓縮力。在不壓井起下作業(yè)的游動(dòng)卡瓦夾持管的位置和管暴露在井口外面的位置之間的暴露的管的較長長度確定了管在發(fā)生彎曲之前所允許承受的壓縮載荷。當(dāng)在不帶有管引導(dǎo)設(shè)備的情況下克服井壓進(jìn)行不壓井起下作業(yè)時(shí)，用于防止彎曲的合理的安全因數(shù)可以通過不使管部分暴露得長于由與保持井壓的密封位置相關(guān)的摩擦產(chǎn)生的力所支承的管來獲得。另外的因數(shù)，例如管插入到井中或從井中移除的速度，是通常預(yù)作業(yè)計(jì)算的全部，需要這些預(yù)作業(yè)計(jì)算以便預(yù)先確定管在不出現(xiàn)可能的彎曲的情況下操縱管時(shí)可被暴露的最大允許長度。一旦已經(jīng)完成這些計(jì)算，不壓井起下作業(yè)操作者使用短行程將管移入到井中或從井中移出，而絕不允許使用超出計(jì)算量的不能得到支承的暴露。液壓不壓井起下作業(yè)裝置通常分為兩種構(gòu)型，即自含獨(dú)立式構(gòu)型以及鉆井裝置輔助式不壓井起下作業(yè)裝置。自含獨(dú)立式構(gòu)型對于壓力大的井能適當(dāng)?shù)毓ぷ鳎谶@種情況下裝備的總高度不是那么重要，因?yàn)橥ǔ]有用于處理待被插入到壓力大的井或從壓力大的井移除的管的空間限制。然而，對于鉆井裝置輔助式不壓井起下作業(yè)裝置，總高度是重要的，因?yàn)椴粔壕鹣伦鳂I(yè)裝置必須在形成鉆井裝置的一部分的井架頂部的高度限制內(nèi)工作，不壓井起下作業(yè)裝置與鉆井裝置聯(lián)合操作。在不壓井起下作業(yè)裝置的頂部和從鉆井裝置井架的頂部起的工作區(qū)域內(nèi)部之間的距離在許多情況下排除了具有管引導(dǎo)設(shè)備的選擇，因?yàn)樵O(shè)備給不壓井起下作業(yè)裝置增加的額外的高度將不允許具有用于待處理的管長度的足夠空間。因此，操作者采取在危險(xiǎn)的高壓井上執(zhí)行如上所述的短行程操作。支承管以防止彎曲的管引導(dǎo)件是已知的。這些引導(dǎo)件通常在不壓井起下作業(yè)的固定卡瓦和不壓井起下作業(yè)的游動(dòng)卡瓦之間的位置處通過未固定的引導(dǎo)環(huán)來引導(dǎo)進(jìn)行不壓井起下作業(yè)的管。引導(dǎo)環(huán)必須具有足夠的直徑，以允許具有比管本身更大外徑的工具連接接頭(tool joint connection)穿過。

發(fā)明內(nèi)容
一方面，本發(fā)明包括用于在管的不壓井起下作業(yè)期間引導(dǎo)管的管引導(dǎo)設(shè)備，所述管引導(dǎo)設(shè)備包括(a) 一對液壓缸以及一對活塞桿；(b)固定引導(dǎo)件，所述固定引導(dǎo)件附接在底部起重板(jack plate)和頂部起重板之間，并包括固定管引導(dǎo)件；(c)附接到活塞桿的游動(dòng)起重板；(d)游動(dòng)管引導(dǎo)件，所述游動(dòng)管引導(dǎo)件與活塞桿滑動(dòng)接合并且通過舉升桿連接到游動(dòng)起重板；其中固定管引導(dǎo)件或游動(dòng)管引導(dǎo)件、或者固定管引導(dǎo)件和游動(dòng)管引導(dǎo)件兩者限定管開口并包括柔性的彈性引導(dǎo)構(gòu)件，所述柔性的彈性引導(dǎo)構(gòu)件具有開口，所述開口具有與正在進(jìn)行不壓井起下作業(yè)的管的外徑緊密配合的直徑。另一方面，本發(fā)明包括一種用不壓井起下作業(yè)裝置對管進(jìn)行不壓井起下作業(yè)的方法，所述不壓井起下作業(yè)裝置包括一對液壓缸以及一對活塞桿、游動(dòng)起重板、頂部起重板、 不壓井起下作業(yè)的游動(dòng)卡瓦、和不壓井起下作業(yè)的固定卡瓦，其中所述方法包括以下步驟 當(dāng)管正在進(jìn)行不壓井起下作業(yè)時(shí)，通過具有大體圓形開口的柔性的彈性引導(dǎo)構(gòu)件來在橫向上限制管，所述大體圓形開口具有與管的外徑緊密配合的直徑。


在附圖中，相同的元件用相同的附圖標(biāo)記表示。附圖不必按比例繪制，而是重點(diǎn)在于闡明本發(fā)明的原理。另外，所描述的每個(gè)實(shí)施例都只是利用本發(fā)明的基本原理所做出的多個(gè)可能的布置中的一個(gè)。附圖被簡要地描述如下圖1示出了帶有管引導(dǎo)件的管不壓井起下作業(yè)裝置的正視圖，所述不壓井起下作業(yè)裝置處于下降位置；圖2示出了與圖1對應(yīng)的視圖，但其中不壓井起下作業(yè)裝置處于延伸位置；圖3示出了游動(dòng)管引導(dǎo)件的平面圖；圖4示出了圖3中的管引導(dǎo)件的側(cè)視圖；圖5示出了固定管引導(dǎo)件的平面圖；圖6示出了沿圖5中的A-A線的剖視圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明涉及用于不壓井起下作業(yè)裝置的管引導(dǎo)件。當(dāng)描述本發(fā)明時(shí)，在這里未定義的所有術(shù)語具有它們通常在領(lǐng)域中熟知的含義。就下列描述只是本發(fā)明的具體實(shí)施例或特定應(yīng)用來說，僅希望是示例性的，而不限制要求保護(hù)的本發(fā)明。下列的描述希望覆蓋包含在所附權(quán)利要求中限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的所有的可選例、變型或等效物。
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如圖1和2所示，不壓井起下作業(yè)裝置10包括底部起重板12和頂部起重板14。 不壓井起下作業(yè)裝置10包括設(shè)有位于下面的防噴器18的不壓井起下作業(yè)的固定卡瓦或管夾鉗16、17 ；不壓井起下作業(yè)的游動(dòng)卡瓦或管夾鉗20、21 ；以及用于使不壓井起下作業(yè)的游動(dòng)卡瓦20豎直地朝向以及遠(yuǎn)離不壓井起下作業(yè)的固定卡瓦16運(yùn)動(dòng)的一對液壓缸起重器 24。每個(gè)起重器24均包括液壓缸24，活塞桿26從液壓缸24延伸，液壓缸24安裝在底部起重板12和頂部起重板14之間，并且活塞桿26的最上端連接到游動(dòng)起重板28，游動(dòng)重型卡瓦20和不壓井起下作業(yè)的游動(dòng)卡瓦21安裝至游動(dòng)起重板28。圖1示出了處于下降或縮回狀態(tài)的不壓井起下作業(yè)裝置，其中液壓缸活塞桿26縮回。圖2示出了處于延伸狀態(tài)的相同的不壓井起下作業(yè)裝置，其中游動(dòng)起重板28被向上推且遠(yuǎn)離頂部起重板14。隨著用于不壓井起下作業(yè)的管30繼續(xù)向下進(jìn)入井口(未示出)，管30穿過游動(dòng)卡瓦座20,21,固定卡瓦座16,17和防噴器18。游動(dòng)管引導(dǎo)件32設(shè)置在游動(dòng)起重板28和頂部起重板14之間。游動(dòng)管引導(dǎo)件包括具有管引導(dǎo)殼體38的基板34、以及位于基板34的兩端的每一端上的一對氣缸引導(dǎo)件36。 氣缸引導(dǎo)件36與活塞桿26滑動(dòng)地接合。管引導(dǎo)殼體38優(yōu)選為分體式殼體，并容納至少一個(gè)對中盤40。在一個(gè)實(shí)施例中，設(shè)置有兩個(gè)或更多個(gè)對中盤40。盤40具有與進(jìn)行不壓井起下作業(yè)的管30的外徑緊密配合的中心開口。在本文中，“緊密配合”是指該開口允許穿過該開口的管30進(jìn)行相對自由的軸向(豎直)運(yùn)動(dòng)但橫向地限制管。在一個(gè)實(shí)施例中，盤開口的內(nèi)徑可等于或略小于管的外徑。如果開口略小于管的外徑，則盤必須由能夠變形以允許管的插入的材料制成。因此，盤40優(yōu)選由柔性的的彈性材料制成，該彈性材料能夠彈性變形從而允許管和工具連接接頭穿過該開口。在一個(gè)實(shí)施例中，盤可由橡膠或彈性體材料制成。也可優(yōu)選低摩擦的材料，以便于管穿過開口的軸向運(yùn)動(dòng)。在實(shí)踐中，盤開口的內(nèi)徑可略大于管的外徑，例如大于1%、2%、3%或4%或更多。 然而，優(yōu)選盤開口不要比管大太多，以便降低在較大負(fù)載下發(fā)生彎曲的風(fēng)險(xiǎn)。正如本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，如果管在兩個(gè)負(fù)載承受位置之間是直的，則管可在其軸向上承受明顯更大的壓縮負(fù)載。如果管向外彎曲，那么與它是直的時(shí)情況相比， 在相同的壓縮力下更可能發(fā)生彎曲。對中盤40確保管30在游動(dòng)卡瓦的下方保持大體為直的。 在一個(gè)實(shí)施例中，盤40具有外側(cè)周向環(huán)部分和內(nèi)開口部分，外側(cè)周向環(huán)部分和內(nèi)開口部分通過比它們薄的腹板部分連接。所述腹板部分在沒有增加中心開口的直徑的情況下允許稍微更大的柔性。上部延伸桿44穿過基板34上的板45并且在其上端附接到游動(dòng)起重板28。桿42 的下端被擴(kuò)大因此它不能穿過板45。隨著游動(dòng)起重板28被向上推，上部延伸桿44將向上拉游動(dòng)管引導(dǎo)件。下部延伸限位桿42穿過基板34上的板43并且在其下端附接到頂部起重板14。 桿42的上端被擴(kuò)大因此它不能穿過板43。下部延伸限位桿44限制了游動(dòng)管引導(dǎo)件32的上行運(yùn)動(dòng)范圍。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，固定管引導(dǎo)件50設(shè)在頂部起重板14的正下方。它除了被
5螺栓連接到與固定卡瓦16、17相同的組件并且位于卡瓦的正上方之外，構(gòu)造成與游動(dòng)管引導(dǎo)件32相似。它以與游動(dòng)管引導(dǎo)件32相似方式包括一個(gè)或多個(gè)對中盤40，如圖5和6所示。固定管引導(dǎo)件50可包括通過橫過分體式殼體接縫螺栓連接的分體式殼體保持板54來保持在一起的分體式殼體52。分體式殼體52螺栓連接到基板56，基板本身螺栓連接到不壓井起下作業(yè)的固定卡瓦堆。在操作不壓井起下作業(yè)裝置10時(shí)，活塞桿26使不壓井起下作業(yè)的游動(dòng)卡瓦20、21 相對于不壓井起下作業(yè)的固定卡瓦16、17豎直地上下運(yùn)動(dòng)，同時(shí)不壓井起下作業(yè)的固定卡瓦20、21和不壓井起下作業(yè)的游動(dòng)卡瓦16、17交替地夾持管30。通過這種方式，管30通過不壓井起下作業(yè)的卡瓦并通過那些卡瓦“節(jié)節(jié)向上的”操作來向井中下入管30或從井中取出管30。如上所述，不壓井起下作業(yè)裝置10的組件和其操作方式在現(xiàn)有技術(shù)中是已知的， 因此，在這里不進(jìn)行更詳細(xì)地描述。管30進(jìn)行不壓井起下作業(yè)的最大允許行程可通過改變上部延伸限位桿44和下部延伸限位桿42的長度來改變。這些桿用于限制游動(dòng)起重板28的行進(jìn)，且用于在游動(dòng)起重板28和頂部起重板14之間定位游動(dòng)管引導(dǎo)件32。當(dāng)然，相同的功能可通過合適材料的吊索，例如尼龍帶來實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種用于在管的不壓井起下作業(yè)期間引導(dǎo)管的管引導(dǎo)設(shè)備，所述管引導(dǎo)設(shè)備與不壓井起下作業(yè)裝置一起使用，所述不壓井起下作業(yè)裝置包括一對液壓缸以及一對活塞桿、游動(dòng)起重板、頂部起重板、不壓井起下作業(yè)的游動(dòng)卡瓦、和不壓井起下作業(yè)的固定卡瓦，所述管引導(dǎo)設(shè)備包括(a)附接在底部起重板和頂部起重板之間的固定管引導(dǎo)件；和(b)與所述活塞桿滑動(dòng)接合并且通過上部延伸限位桿連接到游動(dòng)起重板的游動(dòng)管引導(dǎo)件；其特征在于，所述固定管引導(dǎo)件或所述游動(dòng)管引導(dǎo)件、或者所述固定管引導(dǎo)件和所述游動(dòng)管引導(dǎo)件兩者限定管開口并包括帶有大體圓形開口的至少一個(gè)柔性的彈性引導(dǎo)構(gòu)件， 所述大體圓形開口具有與正在進(jìn)行不壓井起下作業(yè)的管的外徑緊密配合的直徑。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述至少一個(gè)柔性的彈性引導(dǎo)構(gòu)件是對中ο
3.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于，所述固定管引導(dǎo)件或所述游動(dòng)管引導(dǎo)件、或者所述固定管引導(dǎo)件和所述游動(dòng)管引導(dǎo)件兩者包括兩個(gè)或更多個(gè)對中盤。
4.如權(quán)利要求2或3所述的設(shè)備，其特征在于，所述對中盤的開口直徑等于或略小于正在進(jìn)行不壓井起下作業(yè)的管的外徑。
5.如權(quán)利要求2或3所述的設(shè)備，其特征在于，所述對中盤包括橡膠或彈性體材料。
6.如權(quán)利要求2或3所述的設(shè)備，其特征在于，所述對中盤包括外側(cè)周向環(huán)部分和內(nèi)開口部分，所述外側(cè)周向環(huán)部分和所述內(nèi)開口部分通過比它們薄的腹板部分連接。
7.—種通過不壓井起下作業(yè)裝置對管進(jìn)行不壓井起下作業(yè)的方法，所述不壓井起下作業(yè)裝置包括一對液壓缸以及一對活塞桿、游動(dòng)起重板、頂部起重板、不壓井起下作業(yè)的游動(dòng)卡瓦、和不壓井起下作業(yè)的固定卡瓦，所述方法包括以下步驟當(dāng)所述管正在進(jìn)行不壓井起下作業(yè)時(shí)，通過具有大體圓形開口的柔性的彈性引導(dǎo)構(gòu)件來在橫向上限制管，所述大體圓形開口具有與所述管的外徑緊密配合的直徑。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述柔性的彈性引導(dǎo)件的開口直徑等于或略小于正在進(jìn)行不壓井起下作業(yè)的所述管的外徑。
9.如權(quán)利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述柔性的彈性引導(dǎo)構(gòu)件包括橡膠或彈性體材料。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述柔性的彈性引導(dǎo)構(gòu)件包括外側(cè)周向環(huán)部分和內(nèi)開口部分，所述外側(cè)周向環(huán)部分和所述內(nèi)開口部分通過比它們薄的腹板部分連接。
全文摘要
一種用于在管的不壓井起下作業(yè)期間引導(dǎo)管的管引導(dǎo)設(shè)備，所述管引導(dǎo)設(shè)備包括一對液壓缸以及一對活塞桿；附接在底部起重板和頂部起重板之間并包括固定管引導(dǎo)件的固定引導(dǎo)件；附接到活塞桿的游動(dòng)起重板；與活塞桿滑動(dòng)接合且通過舉升桿被連接到游動(dòng)起重板的游動(dòng)管引導(dǎo)件。固定管引導(dǎo)件和游動(dòng)管引導(dǎo)件均限定管開口并包括帶有開口的柔性的彈性引導(dǎo)構(gòu)件，所述開口具有與正在進(jìn)行不壓井起下作業(yè)的管的外徑緊密配合的直徑。
文檔編號(hào)E21B19/24GK102312658SQ201110189430
公開日2012年1月11日 申請日期2011年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月8日
發(fā)明者J·塔斯基嫩, L·索尼爾, S·麥金農(nóng) 申請人:斯納伯考制造股份有限公司