CN103884496B - 连续管注入头试验模拟加载装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种连续管注入头试验模拟加载装置，属于石油领域。所述装置包括：一套加载注入头、四台磁粉制动器、两台齿轮减速器、四根万向轴、一个测试安装台、一个连接座、多个载荷传感器及一个编码器，四台磁粉制动器用以给加载注入头提供制动力矩，连接座用以安装测试注入头，多个载荷传感器用以测试加载力的大小，编码器用以测试注入头的试验速度和下入深度。本发明通过上述结构，对连续管注入头试验测试提供动态加载，通过较短的连续管起下模拟实际的现场连续管作业，满足各种规格注入头的试验，提供最大加载力测试，并满足各种结构形式注入头的固定安装。

Description

连续管注入头试验模拟加载装置

技术领域

本发明属于石油领域，特别是一种连续管注入头试验模拟加载装置。

背景技术

连续管装备中的关键部件：注入头、滚筒及液路系统在组装完成后，需要进行严格的单元试验和整机试验。

目前，在连续管装备的试验方面，由于缺乏有效的装置和方法来进行试验测试，只能进行简单的运转和动作试车，无法进行连续管下井模拟试验，特别是注入头的动态加载。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种连续管注入头试验模拟加载装置，所述装置能够为连续管注入头试验测试提供动态加载，能够通过较短的连续管起下模拟实际的现场连续管作业；能够满足各种规格注入头的试验，能够提供最大加载力测试；能够满足各种结构形式注入头的固定安装。该装置能够所述技术方案如下：

一种连续管注入头试验模拟加载装置，所述装置包括：一套加载注入头、四台磁粉制动器、两台齿轮减速器、四根万向轴、一个测试安装台、一个连接座、多个载荷传感器及一个编码器，所述一套加载注入头两边分别对称布置着两台磁粉制动器和一台齿轮减速器，所述一套加载注入头通过所述四根万向轴与所述一套加载注入头两边的所述两台齿轮减速器相连，所述两台齿轮减速器组成双输入双输出结构，所述两台齿轮减速器的两输出轴均通过齿轮啮合，实现所述两输出轴的同步运转，所述两台齿轮减速器分别通过各自联轴器与所述四台磁粉制动相连，所述四台磁粉制动器用以给所述加载注入头提供制动力矩，所述一个测试安装台固定设置在所述加载注入头上，所述一个连接座安装在所述一个测试安装台上，所述连接座用以安装测试注入头，所述多个载荷传感器安装在所述一个测试安装台上，所述多个载荷传感器用以测试加载力的大小，所述编码器安装在所述两台齿轮减速器的输出轴端，所述编码器用以测试所述测试注入头的试验速度和下入深度。

具体地，所述一套加载注入头包括：底座、箱体、框架、驱动机构、夹紧机构、链条总成及张紧机构，所述底座与地基相固定，所述底座上部设置所述箱体和所述框架，所述框架用于承受试验时注入头的重量和试验载荷，所述驱动机构安装在所述箱体的上部，所述驱动机构通过所述两台齿轮减速器和所述四台磁粉制动器产生的制动力矩，为注入头提供载荷，从而驱动所述链条总成运动，所述张紧机构安装在所述箱体下部，所述张紧机构用于张紧所述链条总成，使得所述测试试验注入头提升力时给所述加载注入头的链条总成提供相应的平衡力作用，所述链条总成安装在所述驱动机构和所述张紧机构上，所述夹紧机构安装在所述箱体中部，所述夹紧机构用于推动所述链条总成向内侧移动进而夹紧连续管。

具体地，所述驱动机构为两组，每组驱动机构均包括左轴承座、右轴承座、两个轴承、一个驱动轴、一个驱动链轮、两个轴承盖板和两个连接盘，所述每组驱动机构中的所述左轴承座和所述右轴承座分别设置在所述箱体上部，所述两个轴承分别安装在所述左轴承座和所述右轴承座中，所述驱动轴的两个侧部分别支承载所述两个轴承上，所述驱动链轮安装在所述驱动轴中部，所述驱动链轮与所述链条总成相连，所述两个轴承盖板对应安装在所述两个轴承的外部，所述两个连接盘分别安装在所述驱动轴的两端，所述两个连接盘分别与它们对应的万向轴相连。

具体地，所述夹紧机构包括两个推板及多个夹紧单元，所述两个推板呈竖直状并平行设置，所述多个夹紧单元沿所述两个推板呈上下平行设置，每个夹紧单元均包括两个夹紧液缸、两个夹紧梁、四个销轴及两个导向杆，所述两个夹紧液缸安装在相同平面且呈平行布置，所述两个夹紧液缸的两端通过所述四个销轴固定连接着所述两个夹紧梁，所述两个导向杆由所述两个夹紧梁穿过，所述两个夹紧梁内侧固定推板，通过所述两个夹紧液缸带动所述两个夹紧梁在所述两个导向上移动，使得所述两个夹紧梁带动所述两个推板相互靠近。

具体地，所述链条总成为两套，每套链条总成均包括链条、夹持块、托架及滚轮，所述链条的内侧安装着所述托架，所述链条的外侧安装着所述夹持块，所述滚轮安装在所述托架上，通过推动所述滚轮将所述链条内侧推向所述加载注入头的箱体的中心，从而通过所述夹持块夹紧连续管。

具体地，所述张紧机构为对称结构，所述张紧机构包括两个张紧液缸、两个张紧套、一个张紧轴、一个张紧链轮、两个张紧机构轴承及两个张紧机构轴承盖板，所述两个张紧液缸分别通过所述两个张紧套与所述张紧轴相连，所述张紧链轮固定在所述张紧轴上，所述两个张紧机构轴承支承在所述张紧轴的两端，所述两个张紧机构轴承盖板对应设置在所述两个张紧机构轴承的外侧，并且所述两个张紧机构轴承盖板与所述张紧链轮固定在一起。

进一步地，所述装置还包括支腿，所述支腿设置在所述测试安装台上，所述支腿用于支撑测试注入头。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本发明通过上述结构，对连续管注入头试验测试提供动态加载，通过较短的连续管起下模拟实际的现场连续管作业，满足各种规格注入头的试验，提供最大加载力测试，并满足各种结构形式注入头的固定安装。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的连续管注入头试验模拟加载装置主视图；

图2是图1的俯视图；

图3A是本发明实施例提供的加载注入头的主视图；

图3B是图3A的A-A剖视图；

图4是本发明提供的连续管注入头试验系统结构图；

图5是本发明提供的加载注入头中驱动机构的结构图；

图6A是本发明提供的加载注入头中夹紧机构的结构图；

图6B是图6A的B-B剖视图；

图7A是本发明提供的加载注入头中链条装置的结构图；

图7B是图7A的C-C剖视图；

图8是本发明提供的加载注入头中张紧机构的结构图。

图中各符号表示含义如下：

1磁粉制动器，

2齿轮减速器，

3加载注入头，

4载荷传感器，

5连接座，

6测试安装台，

7万向轴，

8联轴器，

9井筒，

10编码器，

11底座，

12箱体，

13框架，

14驱动机构，14-1驱动轴，14-2左轴承座，14-3轴承，14-4驱动链轮，14-5右轴承座，14-6轴承盖板，14-7连接盘，

15夹紧机构，15-1夹紧液缸，15-2夹紧梁，15-3推板，15-4销轴，15-5导向杆，

16链条总成，16-1链条，16-2夹持块，16-3托架，16-4滚轮，

17张紧机构，17-1张紧液缸，17-2张紧机构轴承盖板，17-3张紧链轮，17-4张紧轴，17-5张紧机构轴承，17-6张紧套，

18滚筒，

19连续管，

20导向器，

21测试注入头，

22支腿。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

如图1及图2所示，本发明提供了一种连续管注入头试验模拟加载装置，所述装置包括：一套加载注入头3、四台磁粉制动器1、两台齿轮减速器2、四根万向轴7、一个测试安装台6、一个连接座5、多个载荷传感器4及一个编码器10，所述一套加载注入头3两边分别对称布置着两台磁粉制动器1和一台齿轮减速器2，所述一套加载注入头3通过所述四根万向轴7与所述一套加载注入头3两边的所述两台齿轮减速器2相连，所述两台齿轮减速器2组成双输入双输出结构，所述两台齿轮减速器2的两输出轴均通过齿轮啮合，实现所述两输出轴的同步运转，所述两台齿轮减速器2分别通过各自联轴器8与所述四台磁粉制动相连，所述四台磁粉制动器1用以给所述加载注入头3提供制动力矩，所述一个测试安装台6固定设置在所述加载注入头3上，所述一个连接座5安装在所述一个测试安装台6上，所述连接座5用以安装测试注入头21，所述多个载荷传感器4安装在所述一个测试安装台6上，所述多个载荷传感器4用以测试加载力的大小，所述编码器10安装在所述两台齿轮减速器2的输出轴端，所述编码器10用以测试所述测试注入头21的试验速度和下入深度。

本发明通过上述结构，对连续管注入头试验测试提供动态加载，通过较短的连续管起下模拟实际的现场连续管作业，满足各种规格注入头的试验，提供最大加载力测试，并满足各种结构形式注入头的固定安装。

如图3A和图3B所示，具体地，所述一套加载注入头3包括：底座11、箱体12、框架13、驱动机构14、夹紧机构15、链条总成16及张紧机构17，所述底座11与地基相固定，所述底座11上部设置所述箱体12和所述框架13，所述框架13用于承受试验时注入头的重量和试验载荷，所述驱动机构14安装在所述箱体12的上部，所述驱动机构14通过所述两台齿轮减速器2和所述四台磁粉制动器1产生的制动力矩，为注入头提供载荷，从而驱动所述链条总成16运动，驱动机构14可在驱动轴14-1两端同时输入，两根轴共有四个输入口，可减小单边输入受力过大的弊端，所述张紧机构17安装在所述箱体12下部，所述张紧机构17用于张紧所述链条总成16，使得所述测试试验注入头提升力时给所述加载注入头3的链条总成16提供相应的平衡力作用，所述链条总成16安装在所述驱动机构14和所述张紧机构17上，所述夹紧机构15安装在所述箱体12中部，所述夹紧机构15用于推动所述链条总成16向内侧移动进而夹紧连续管19。

具体地，如图5所示，所述驱动机构14为两组，每组驱动机构14均包括左轴承座14-2、右轴承座14-5、两个轴承14-3、一个驱动轴14-1、一个驱动链轮14-4、两个轴承盖板14-6和两个连接盘14-7，所述每组驱动机构14中的所述左轴承座14-2和所述右轴承座14-5分别设置在所述箱体12上部，所述两个轴承14-3分别安装在所述左轴承座14-2和所述右轴承座14-5中，所述驱动轴14-1的两个侧部分别支承载所述两个轴承14-3上，所述驱动链轮14-4安装在所述驱动轴14-1中部，所述驱动链轮14-4与所述链条总成16相连，所述两个轴承盖板14-6对应安装在所述两个轴承14-3的外部，所述两个连接盘14-7分别安装在所述驱动轴14-1的两端，所述两个连接盘14-7分别与它们对应的万向轴7相连。

具体地，如图6A及6B所示，所述夹紧机构15包括两个推板15-3及多个夹紧单元，所述两个推板15-3呈竖直状并平行设置，所述多个夹紧单元沿所述两个推板15-3呈上下平行设置，每个夹紧单元均包括两个夹紧液缸15-1、两个夹紧梁15-2、四个销轴15-4及两个导向杆15-5，所述两个夹紧液缸15-1安装在相同平面且呈平行布置，所述两个夹紧液缸15-1的两端通过所述四个销轴15-4固定连接着所述两个夹紧梁15-2，所述两个导向杆15-5由所述两个夹紧梁15-2穿过，所述两个夹紧梁15-2内侧固定推板15-3，通过所述两个夹紧液缸15-1带动所述两个夹紧梁15-2在所述两个导向上移动，使得所述两个夹紧梁15-2带动所述两个推板15-3相互靠近。

具体地，如图7A及7B所示，所述链条总成16为两套，每套链条总成16均包括链条16-1、夹持块16-2、托架16-3及滚轮16-4，所述链条16-1的内侧安装着所述托架16-3，所述链条16-1的外侧安装着所述夹持块16-2，所述滚轮16-4安装在所述托架16-3上，通过推动所述滚轮16-4将所述链条16-1内侧推向所述加载注入头3的箱体12的中心，从而通过所述夹持块16-2夹紧连续管19。

具体地，如图8所示，所述张紧机构17为对称结构，所述张紧机构17包括两个张紧液缸17-1、两个张紧套17-6、一个张紧轴17-4、一个张紧链轮17-3、两个张紧机构轴承17-5及两个张紧机构轴承盖板17-2，所述两个张紧液缸17-1分别通过所述两个张紧套17-6与所述张紧轴17-4相连，所述张紧链轮17-3固定在所述张紧轴17-4上，所述两个张紧机构轴承17-5支承在所述张紧轴17-4的两端，所述两个张紧机构轴承盖板17-2对应设置在所述两个张紧机构轴承17-5的外侧，并且所述两个张紧机构轴承盖板17-2与所述张紧链轮17-3固定在一起。

更具体地，如图7A所示，链条总成16安装在驱动链轮14-4（参见图5）和张紧链轮17-3（参见图8）上。

进一步地，如图4所示，所述装置还包括支腿22，所述支腿22设置在所述测试安装台6上，所述支腿22用于支撑测试注入头21。支腿22高度可通过螺纹调节，以适应不同型号和规格注入头的安装高度。

本发明安装过程如下：

如图4所示，本发明通过滚筒18缠绕连续管19，在室内井筒9容纳下放的连续管19。当要进行测试注入头21的试验时，首先将测试注入头21通过连接座5与测试安装台6连接，并通过支腿22支撑测试注入头21，以保准测试注入头21安装的稳定性，其中，支腿22高度可通过螺纹调节，以适应不同型号和规格注入头的安装高度，然后将导向器20与测试注入头21连接，再将连续管19从滚筒18上拉出，通过导向器20穿入测试注入头21，通过测试注入头21本身的动力将连续管19穿过加载注入头3，进入到井筒9。通过更换连接座5可实现不同注入头的安装测试。

当注入头21安装完毕，连续管19穿过加载注入头3后，即可进行测试注入头21的动态加载试验。

本发明加载过程如下：

首先，通过加载注入头3的张紧机构17将链条总成16张紧，然后通过夹紧液缸15-1带动夹紧梁15-2在导向杆15-5上移动，夹紧梁15-2带动两个推板15-3相互靠近，推动滚轮16-4将链条16-1内侧推向加载注入头3箱体12的中心，从而通过上边的夹持块16-2夹紧连续管19。连续管19在注入头21的牵引下在井筒9内下入和起出，加载注入头3中的链条总成16将跟随连续管19的移动而运动。链条16-1带动驱动轴14-1转动，驱动轴14-1通过连接盘14-7与万向轴7一端相连，万向轴7另外一端与齿轮减速器2连接，齿轮减速器2与磁粉制动器1连接，磁粉制动器1主要提供制动力矩，且可跟随齿轮减速器2输入轴的转动同步旋转，同时可通过调节磁粉制动器1的控制电流大小，来调节制动力矩的大小，磁粉制动器1的转动速度随注入头的速度而变化，而制动力矩不受速度变化的影响，只与控制电流的大小有关，因此可方便实现注入头的变速恒载荷，恒速变载荷，变速变载荷动态模拟加载试验。

该加载装置通过载荷传感器4测试加载载荷大小，当测试注入头21从井筒9中起出连续管19时，载荷传感器4的下面一个受到压力作用，在试验过程中测试注入头21的提升力大小（管重），当注入头21向井筒9中下入连续管19时，载荷传感器4的上面一个受到压力作用，在试验过程中测试注入头21的注入力大小（管轻）。此外，通过齿轮减速器2轴端安装的编码器10以测试测试注入头21的试验速度和下入深度。

在试验过程中，加载注入头3的受力方向刚好与测试注入头21相反，当测试注入头21的提升力的时候，加载注入头3受到注入力的作用，反之测试注入头21受到注入力的时候，加载注入头3受到提升力的作用，因此加载注入头3的张紧机构17受力远远大于注入头的张紧力，至少为4倍。当进行注入头21的模拟加载试验时，载荷要逐步增加，并且在测试注入头21的提升力的时候，加载注入头3的张紧机构17的张紧液缸17-1压力要随测试载荷的增加相应增加，保持张紧力稍大于提升力，以平衡测试注入头21的提升力对加载注入头3中链条总成16的上拉作用，防止由于张紧力不够使得链条16松弛，从而在加载注入头3的上部产生堆积。

此外，根据试验最大载荷的要求，可开启相应数量的磁粉制动器1，一般当加载力大小不高于450kN时，开启两个磁粉制动器1，大于450kN时，开启四个磁粉制动器1。而且将磁粉制动器1的控制分为两组，在加载注入头3同侧的两个磁粉制动器1为一组，可进行分组同步控制，以保证加载注入头3两根驱动轴14-1上的输入制动力矩大小一致。

由此可见，本发明连续管注入头试验模拟加载装置可实现恒速变载荷、变速恒载荷和变速变载荷加载，可准确的模拟现场作业工况受力；加载能力最大达到1000kN，可实现各种规格注入头的试验；测试安装台6满足不同结构注入头的固定安装。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种连续管注入头试验模拟加载装置，其特征在于，所述装置包括：一套加载注入头、四台磁粉制动器、两台齿轮减速器、四根万向轴、一个测试安装台、一个连接座、多个载荷传感器及一个编码器，所述一套加载注入头两边分别对称布置着两台磁粉制动器和一台齿轮减速器，所述一套加载注入头通过所述四根万向轴与所述一套加载注入头两边的所述两台齿轮减速器相连，所述两台齿轮减速器组成双输入双输出结构，所述两台齿轮减速器的两输出轴均通过齿轮啮合，实现所述两输出轴的同步运转，所述两台齿轮减速器分别通过各自联轴器与所述四台磁粉制动器相连，所述四台磁粉制动器用以给所述加载注入头提供制动力矩，所述一个测试安装台固定设置在所述加载注入头上，所述一个连接座安装在所述一个测试安装台上，所述连接座用以安装测试注入头，所述多个载荷传感器安装在所述一个测试安装台上，所述多个载荷传感器用以测试加载力的大小，所述编码器安装在所述两台齿轮减速器的输出轴端，所述编码器用以测试所述测试注入头的试验速度和下入深度。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述一套加载注入头包括：底座、箱体、框架、驱动机构、夹紧机构、链条总成及张紧机构，所述底座与地基相固定，所述底座上部设置所述箱体和所述框架，所述框架用于承受试验时注入头的重量和试验载荷，所述驱动机构安装在所述箱体的上部，所述驱动机构通过所述两台齿轮减速器和所述四台磁粉制动器产生的制动力矩，为注入头提供载荷，从而驱动所述链条总成运动，所述张紧机构安装在所述箱体下部，所述张紧机构用于张紧所述链条总成，使得在试验所述测试注入头的提升力时给所述加载注入头的链条总成提供相应的平衡力作用，所述链条总成安装在所述驱动机构和所述张紧机构上，所述夹紧机构安装在所述箱体中部，所述夹紧机构用于推动所述链条总成向内侧移动进而夹紧连续管。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述驱动机构为两组，每组驱动机构均包括左轴承座、右轴承座、两个轴承、一个驱动轴、一个驱动链轮、两个轴承盖板和两个连接盘，所述每组驱动机构中的所述左轴承座和所述右轴承座分别设置在所述箱体上部，所述两个轴承分别安装在所述左轴承座和所述右轴承座中，所述驱动轴的两个侧部分别支承在所述两个轴承上，所述驱动链轮安装在所述驱动轴中部，所述驱动链轮与所述链条总成相连，所述两个轴承盖板对应安装在所述两个轴承的外部，所述两个连接盘分别安装在所述驱动轴的两端，所述两个连接盘分别与它们对应的万向轴相连。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述夹紧机构包括两个推板及多个夹紧单元，所述两个推板呈竖直状并平行设置，所述多个夹紧单元沿所述两个推板呈上下平行设置，每个夹紧单元均包括两个夹紧液缸、两个夹紧梁、四个销轴及两个导向杆，所述两个夹紧液缸安装在相同平面且呈平行布置，所述两个夹紧液缸的两端通过所述四个销轴固定连接着所述两个夹紧梁，所述两个导向杆由所述两个夹紧梁穿过，所述两个夹紧梁内侧固定推板，通过所述两个夹紧液缸带动所述两个夹紧梁在所述两个导向杆上移动，使得所述两个夹紧梁带动所述两个推板相互靠近。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述链条总成为两套，每套链条总成均包括链条、夹持块、托架及滚轮，所述链条的内侧安装着所述托架，所述链条的外侧安装着所述夹持块，所述滚轮安装在所述托架上，通过推动所述滚轮将所述链条内侧推向所述加载注入头的箱体的中心，从而通过所述夹持块夹紧连续管。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述张紧机构为对称结构，所述张紧机构包括两个张紧液缸、两个张紧套、一个张紧轴、一个张紧链轮、两个张紧机构轴承及两个张紧机构轴承盖板，所述两个张紧液缸分别通过所述两个张紧套与所述张紧轴相连，所述张紧链轮固定在所述张紧轴上，所述两个张紧机构轴承支承在所述张紧轴的两端，所述两个张紧机构轴承盖板对应设置在所述两个张紧机构轴承的外侧，并且所述两个张紧机构轴承盖板与所述张紧链轮固定在一起。

7.根据权利要求1-6任一项权利要求所述的装置，其特征在于，所述装置还包括支腿，所述支腿设置在所述测试安装台上，所述支腿用于支撑测试注入头。