井下连续油管支撑套管的自动拆除设备及其拆除方法[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 112814590 A(43)申请公布日 2021.05.18

(21)申请号 202110018650.9(22)申请日 2021.01.07

(71)申请人 西安石油大学

地址 710065 陕西省西安市雁塔区电子二

路东段18号(72)发明人 张明　杨红斌　侯学军　窦亮彬　

赵凯　杨玲　李健　石可信　(74)专利代理机构 苏州拓云知识产权代理事务

所(普通合伙) 32344

代理人 王超(51)Int.Cl.

E21B 19/14(2006.01)E21B 19/24(2006.01)E21B 19/22(2006.01)

权利要求书2页 说明书5页 附图6页

CN 112814590 A(54)发明名称

井下连续油管支撑套管的自动拆除设备及其拆除方法(57)摘要

井下连续油管支撑套管的自动拆除设备，包括自动拆除装置、工控机、连续油管输送系统和起吊系统；自动拆除装置包括底座，底座包括上板和下板，上板和下板通过若干根支柱固定连接，上板与下板上对应开设有连续油管通过孔，连续油管穿过连续油管通过孔，所有支撑套管包裹在连续油管外侧；综上所述，本发明井下连续油管挤压成型式支撑套管自动拆除设备，实现了挤压成型式支撑套管的自动拆除，且不中断连续油管从井下的拔出动作，有益于提高工作效率；

通过顶针该支撑套管由简单的平整板挤压而成，

穿入连续油管和套管缝隙，并协同控制顶针空间方位的方式将支撑套管撑开，并利用金属成型的方式平整套管，实现回收和重复利用。

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1.井下连续油管支撑套管的自动拆除设备，其特征在于：包括自动拆除装置、工控机、连续油管输送系统和起吊系统；

自动拆除装置包括底座，底座包括上板和下板，上板和下板通过若干根支柱固定连接，上板与下板上对应开设有连续油管通过孔，连续油管穿过连续油管通过孔，所有支撑套管包裹在连续油管外侧，且所有的支撑套管上下间隔设置，支撑套管由矩形的平整板弯折而成，平整板的两侧边各设置有三个圆孔，起吊系统为起吊作业车，起吊作业车的吊臂上通过吊绳连接有连续油管注入器，连续油管输送系统包括输送作业车和电动卷筒，电动卷筒安装在输送作业车上，连续油管向上穿过连续油管注入器后缠绕在电动卷筒上；

上板上设置有撑开系统、导向系统、抓取系统、平整系统和回收系统，工控机分别于撑开系统、导向系统、抓取系统、平整系统和回收系统连接。

2.根据权利要求1所述的井下连续油管支撑套管的自动拆除设备，其特征在于：撑开系统包括导向齿圈和安装杆，导向齿圈和安装杆均固定在上板上，导向齿圈与连续油管通过孔同轴线设置，导向齿圈上安装有两组撑开件，两组撑开件可绕导向齿圈转动且关于导向齿圈的圆心对称设置，安装杆上安装有超声测距机，超声测距机与工控机通过线路连接。

3.根据权利要求2所述的井下连续油管支撑套管的自动拆除设备，其特征在于：每组撑开件包括滑座，滑座安装在导向齿圈上且可绕导向齿圈转动，滑座上安装有第一电机和第二电机，第一电机的主轴上安装有齿轮，齿轮与导向齿圈相啮合，第二电机的主轴垂直向上并固定有竖杆，竖杆上安装有三组拨动件，三组拨动件上下间隔设置，每组拨动件包括第一直线电缸，第一直线电缸的推杆端部固定有顶针，顶针与竖杆相互垂直；

第一电机、第二电机和第一直线电缸均通过线路与工控机连接。4.根据权利要求3所述的井下连续油管支撑套管的自动拆除设备，其特征在于：导向系统设置有两组，其中一组导向系统安装在下板上表面，另外一组导向系统安装在连续油管注入器底面，两组导向系统上下对称设置，位于上方的导向系统包括安装环、编码器和四个导向轮，安装环的底面固定有四个安装件，四个导向轮分别转动安装在四个安装件上，编码器设置在其中一个安装件上且与导向轮传动连接；

连续油管穿过两组导向系统的安装环。

5.根据权利要求4所述的井下连续油管支撑套管的自动拆除设备，其特征在于：抓取系统包括机架，机架的顶部具有顶板，顶板的底面设置有滑轨，滑轨上滑动安装有滑块，滑块上安装有第三电机，第三电机通过齿轮齿条副驱动滑块沿滑轨移动，滑块的底部安装有第二直线电缸，第二直线电缸的推杆端部安装有第四电机，第四电机的主轴上安装有机械手，第四电机用于旋转机械手；

第三电机、第二直线电缸、第四电机和机械手均通过线路与工控机连接。6.根据权利要求5所述的井下连续油管支撑套管的自动拆除设备，其特征在于：平整系统包括固定在上板上的安装座，安装座上安装有第三直线电缸，第三直线电缸的推杆端部固定有主动压板，被动压板固定在上板上，主动压板与被动压板相互平行，第三直线电缸通过线路与工控机连接。

7.根据权利要求6所述的井下连续油管支撑套管的自动拆除设备，其特征在于：回收系统包括回收料板，回收料板上固定有四根圆柱，圆柱沿水平方向设置。

8.根据权利要求7所述的井下连续油管支撑套管的自动拆除设备的拆除方法，其特征

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在于：包括以下步骤：

(1)将自动拆除装置安装在井口周围处，使得连续油管依次穿过两组导向系统的安装环，两组导向系统位于井口正上方；

(2)将起吊作业车和输送作业车运输至指定位置，再将穿过安装环的连续油管穿过连续油管注入器，最后缠绕在输送作业车的电动卷筒上；

(3)电动卷筒转动，向上拉动连续油管，支撑套管随着连续油管上升，超声测距机监测到支撑套管与连续油管之间的半径差，向工控机发送信号；

(4)工控机接收到信号后，命令两组撑开件撑开支撑套管；(5)待支撑套管被撑开后，工控机发出指令，启动第二直线电缸和机械手，第二直线电缸伸出，机械手开始向下抓取撑开的支撑套管，两组撑开件恢复至初始位置；

第三电机通过齿轮齿条副驱动滑块沿滑轨移动，在移动过程(6)工控机命令第三电机，

中，第四电机转动，使撑开的支撑套管旋转90°，此时撑开的支撑套管位于主动压板和被动压板之间；

(7)工控机命令第三直线电缸启动，第三直线电缸驱动主动压板，与被动压板共同挤压撑开的支撑套管，支撑套管挤压后形成平整板；

(8)挤压平整后，第三电机继续驱动滑块沿滑轨向回收料板方向移动，在此过程中第四电机转动，使平整板旋转90°，回收料板上的四根圆柱对应穿入平整板上的其中四个圆孔，完成支撑套管的回收；

(9)连续油管继续上升，重复步骤(3)‑(8)，完成对剩余的支撑套管的平整回收作业。9.根据权利要求8所述的井下连续油管支撑套管的自动拆除设备的拆除方法，其特征在于：步骤(4)中两组撑开件撑开支撑套管的步骤为：工控机命令两组撑开件移动至初始位置，第一电机工作驱动滑座沿导向齿圈移动，直至初始位置后，第一直线电缸启动，第一直线电缸推动顶针，使得顶针顺利穿入支撑套管的圆孔内，并插进连续油管与支撑套管的缝隙中，此时工控机发出指令，再次启动第一电机，第一电机驱动滑座移动沿导向齿圈移动至拨开位置，在两组撑开件顶针的拨动下，支撑套管被撑开。

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井下连续油管支撑套管的自动拆除设备及其拆除方法

技术领域

[0001]本发明属于石油开采辅助设备领域，具体涉及一种井下连续油管支撑套管的自动拆除设备及其拆除方法。

背景技术

[0002]连续油管(CoiledTubing，简称CT)又称挠性油管、蛇形管或盘管，指可缠绕在大直径电动卷筒上.由若干段钢带斜接在一起，经轧制成型焊接而成的无接头连续油管。这种具有高强度、高韧性特点的连续性的油管，外形犹如两米多高卷起来的电缆一样，因为提高了自动化，机动性好，使作业更加安全高效环保，应用在石油工业之后，在最近的这二十年被广泛地应用在多项油气作业领域；但在井下工作是连续油管因为自身强度的问题，很容易在井下弯曲导致施工不能正常进行。

[0003]井下连续油管外层嵌套支撑套管可以大幅度提高连续油管抗弯性能，允许连续油管伸入更深的井下工作；目前该技术以分体式半圆套件形式为主，此种形式的套管在现场安装前需要完成一系列的加工工序，使其形成两个能够对接安装的半圆柱形套管，在对接时需要依靠套管上复杂的机械结构实现，在拆卸时需要考虑如何将复杂的机械结构解锁，此种形式的套管机械结构过于复杂，且加工量大，加工周期长、成本高，不利于现场施工，也不利于推广应用，因此，亟需一种无需复杂机械加工、在现场即能完成成型、安装、拆卸的平整板式支撑套管及其自动拆除设备及其拆除方法。

发明内容

[0004]本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种能够将挤压成型式支撑套管自动拆除、且不中断连续油管从井下拔出动作的井下连续油管支撑套管的自动拆除设备及其拆除方法。

[0005]为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：井下连续油管支撑套管的自动拆除设备及其拆除方法，包括自动拆除装置、工控机、连续油管输送系统和起吊系统；[0006]自动拆除装置包括底座，底座包括上板和下板，上板和下板通过若干根支柱固定连接，上板与下板上对应开设有连续油管通过孔，连续油管穿过连续油管通过孔，所有支撑套管包裹在连续油管外侧，且所有的支撑套管上下间隔设置，支撑套管由矩形的平整板弯折而成，平整板的两侧边各设置有三个圆孔，起吊系统为起吊作业车，起吊作业车的吊臂上通过吊绳连接有连续油管注入器，连续油管输送系统包括输送作业车和电动卷筒，电动卷筒安装在输送作业车上，连续油管向上穿过连续油管注入器后缠绕在电动卷筒上；[0007]上板上设置有撑开系统、导向系统、抓取系统、平整系统和回收系统，工控机分别于撑开系统、导向系统、抓取系统、平整系统和回收系统连接。[0008]撑开系统包括导向齿圈和安装杆，导向齿圈和安装杆均固定在上板上，导向齿圈与连续油管通过孔同轴线设置，导向齿圈上安装有两组撑开件，两组撑开件可绕导向齿圈转动且关于导向齿圈的圆心对称设置，安装杆上安装有超声测距机，超声测距机与工控机

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通过线路连接。

[0009]每组撑开件包括滑座，滑座安装在导向齿圈上且可绕导向齿圈转动，滑座上安装有第一电机和第二电机，第一电机的主轴上安装有齿轮，齿轮与导向齿圈相啮合，第二电机的主轴垂直向上并固定有竖杆，竖杆上安装有三组拨动件，三组拨动件上下间隔设置，每组拨动件包括第一直线电缸，第一直线电缸的推杆端部固定有顶针，顶针与竖杆相互垂直；[0010]第一电机、第二电机和第一直线电缸均通过线路与工控机连接。[0011]导向系统设置有两组，其中一组导向系统安装在下板上表面，另外一组导向系统安装在连续油管注入器底面，两组导向系统上下对称设置，位于上方的导向系统包括安装环、编码器和四个导向轮，安装环的底面固定有四个安装件，四个导向轮分别转动安装在四个安装件上，编码器设置在其中一个安装件上且与导向轮传动连接；[0012]连续油管穿过两组导向系统的安装环。[0013]抓取系统包括机架，机架的顶部具有顶板，顶板的底面设置有滑轨，滑轨上滑动安装有滑块，滑块上安装有第三电机，第三电机通过齿轮齿条副驱动滑块沿滑轨移动，滑块的底部安装有第二直线电缸，第二直线电缸的推杆端部安装有第四电机，第四电机的主轴上安装有机械手，第四电机用于旋转机械手；[0014]第三电机、第二直线电缸、第四电机和机械手均通过线路与工控机连接。[0015]平整系统包括固定在上板上的安装座，安装座上安装有第三直线电缸，第三直线电缸的推杆端部固定有主动压板，被动压板固定在上板上，主动压板与被动压板相互平行，第三直线电缸通过线路与工控机连接。[0016]回收系统包括回收料板，回收料板上固定有四根圆柱，圆柱沿水平方向设置。[0017]井下连续油管支撑套管的自动拆除设备的拆除方法，包括以下步骤：[0018](1)将自动拆除装置安装在井口周围处，使得连续油管依次穿过两组导向系统的安装环，两组导向系统位于井口正上方；[0019](2)将起吊作业车和输送作业车运输至指定位置，再将穿过安装环的连续油管穿过连续油管注入器，最后缠绕在输送作业车的电动卷筒上；[0020](3)电动卷筒转动，向上拉动连续油管，支撑套管随着连续油管上升，超声测距机监测到支撑套管与连续油管之间的半径差，向工控机发送信号；[0021](4)工控机接收到信号后，命令两组撑开件撑开支撑套管；[0022](5)待支撑套管被撑开后，工控机发出指令，启动第二直线电缸和机械手，第二直线电缸伸出，机械手开始向下抓取撑开的支撑套管，两组撑开件恢复至初始位置；[0023](6)工控机命令第三电机，第三电机通过齿轮齿条副驱动滑块沿滑轨移动，在移动过程中，第四电机转动，使撑开的支撑套管旋转90°，此时撑开的支撑套管位于主动压板和被动压板之间；[0024](7)工控机命令第三直线电缸启动，第三直线电缸驱动主动压板，与被动压板共同

支撑套管挤压后形成平整板；挤压撑开的支撑套管，

[0025](8)挤压平整后，第三电机继续驱动滑块沿滑轨向回收料板方向移动，在此过程中第四电机转动，使平整板旋转90°，回收料板上的四根圆柱对应穿入平整板上的其中四个圆孔，完成支撑套管的回收；[0026](9)连续油管继续上升，重复步骤(3)‑(8)，完成对剩余的支撑套管的平整回收作

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业。

步骤(4)中两组撑开件撑开支撑套管的步骤为：工控机命令两组撑开件移动至初

始位置，第一电机工作驱动滑座沿导向齿圈移动，直至初始位置后，第一直线电缸启动，第一直线电缸推动顶针，使得顶针顺利穿入支撑套管的圆孔内，并插进连续油管与支撑套管的缝隙中，此时工控机发出指令，再次启动第一电机，第一电机驱动滑座移动沿导向齿圈移动至拨开位置，在两组撑开件顶针的拨动下，支撑套管被撑开。[0028]采用上述技术方案，本发明具有以下有益效果：本发明平整板式支撑套管在安装前以简单带孔平整板的形式存储，当施工时现场对其进行挤压成型使之包裹在连续油管上，依靠摩擦力使两者固连在一起，达到提高连续油管抗弯能力的目的，当拆卸时同样依靠金属成型的方式使之恢复到平整板形态，实现重复利用，这显著缩短了机械加工的周期，降低了加工成本；本发明井下连续油管挤压成型式支撑套管自动拆除设备，实现了挤压成型式支撑套管的自动拆除，且不中断连续油管从井下的拔出动作，有益于提高工作效率；该支

通过顶针穿入连续油管和套管缝隙，并协同控制顶针空撑套管由简单的平整板挤压而成，

间方位的方式将支撑套管撑开，并利用金属成型的方式平整套管，实现回收和重复利用。附图说明

[0029]图1是本发明现场施工示意图；[0030]图2是本发明初始状态示意图；[0031]图3是本发明初始状态侧面视图；[0032]图4是导向系统的结构示意图；

[0033]图5是两组撑开件撑开支撑套管的示意图；[0034]图6是支撑套管压平过程示意图；

[0035]图7是支撑套管与平整板的结构示意图。

具体实施方式

[0036]如图1‑7所示，本发明的井下连续油管支撑套管的自动拆除设备，包括自动拆除装

连续油管输送系统和起吊系统；置1、工控机100、

[0037]自动拆除装置1包括底座，底座包括上板2和下板3，上板2和下板3通过若干根支柱4固定连接，上板2与下板3上对应开设有连续油管通过孔5，连续油管6穿过连续油管通过孔5，所有支撑套管7包裹在连续油管6外侧，且所有的支撑套管7上下间隔设置，支撑套管7由矩形的平整板8弯折而成，平整板8的两侧边各设置有三个圆孔9，起吊系统为起吊作业车10，起吊作业车10的吊臂上通过吊绳连接有连续油管注入器11，连续油管输送系统包括输送作业车12和电动卷筒13，电动卷筒13安装在输送作业车12上，连续油管6向上穿过连续油管注入器11后缠绕在电动卷筒13上；[0038]上板2上设置有撑开系统、导向系统101、抓取系统、平整系统和回收系统，工控机100分别于撑开系统、导向系统101、抓取系统、平整系统和回收系统连接。[0039]撑开系统包括导向齿圈14和安装杆15，导向齿圈14和安装杆15均固定在上板2上，导向齿圈14与连续油管通过孔5同轴线设置，导向齿圈14上安装有两组撑开件，两组撑开件可绕导向齿圈14转动且关于导向齿圈14的圆心对称设置，安装杆15上安装有超声测距机

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16，超声测距机16与工控机100通过线路连接。[0040]每组撑开件包括滑座17，滑座17安装在导向齿圈14上且可绕导向齿圈14转动，滑座17上安装有第一电机18和第二电机19，第一电机18的主轴上安装有齿轮，齿轮与导向齿圈14相啮合，第二电机19的主轴垂直向上并固定有竖杆20，竖杆20上安装有三组拨动件，三组拨动件上下间隔设置，每组拨动件包括第一直线电缸21，第一直线电缸21的推杆端部固定有顶针22，顶针22与竖杆20相互垂直；[0041]第一电机18、第二电机19和第一直线电缸21均通过线路与工控机100连接。[0042]导向系统101设置有两组，其中一组导向系统101安装在下板3上表面，另外一组导向系统101安装在连续油管注入器11底面，两组导向系统101上下对称设置，位于上方的导向系统101包括安装环23、编码器24和四个导向轮25，安装环23的底面固定有四个安装件26，四个导向轮25分别转动安装在四个安装件26上，编码器24设置在其中一个安装件26上且与导向轮25传动连接；

[0043]连续油管6穿过两组导向系统101的安装环23，导向轮25通过自身滚动保证连续油管正常上升，编码器用于记录连续油管上升距离。[0044]抓取系统包括机架27，机架27的顶部具有顶板28，顶板28的底面设置有滑轨29，滑轨29上滑动安装有滑块30，滑块30上安装有第三电机31，第三电机31通过齿轮齿条副驱动滑块30沿滑轨29移动，滑块30的底部安装有第二直线电缸32，第二直线电缸32的推杆端部安装有第四电机33，第四电机33的主轴上安装有机械手34(为现有技术，具体结构不再赘述)，第四电机33用于旋转机械手34；[0045]第三电机31、第二直线电缸32、第四电机33和机械手34均通过线路与工控机100连接。

[0046]平整系统包括固定在上板2上的安装座35，安装座35上安装有第三直线电缸36，第三直线电缸36的推杆端部固定有主动压板37，被动压板38固定在上板2上，主动压板37与被动压板38相互平行，第三直线电缸36通过线路与工控机100连接。[0047]回收系统包括回收料板39，回收料板39上固定有四根圆柱40，圆柱40沿水平方向设置。

[0048]井下连续油管支撑套管的自动拆除设备的拆除方法，包括以下步骤：[0049](1)如图1所示，将自动拆除装置1安装在井口周围处，使得连续油管6依次穿过两组导向系统101的安装环23，两组导向系统101位于井口正上方；[0050](2)将起吊作业车10和输送作业车12运输至指定位置，再将穿过安装环23的连续油管6穿过连续油管注入器11，最后缠绕在输送作业车12的电动卷筒13上；[0051](3)驱动电动卷筒13转动，向上拉动连续油管6，支撑套管7随着连续油管6上升，超声测距机16监测到支撑套管7与连续油管6之间的半径差，向工控机100发送信号；[0052](4)工控机100接收到信号后，命令两组撑开件撑开支撑套管7；[0053](5)待支撑套管7被撑开后，工控机100发出指令，启动第二直线电缸32和机械手34，第二直线电缸32伸出，机械手34开始向下抓取撑开的支撑套管7，两组撑开件恢复至初始位置；[0054](6)如图6所示，工控机100命令第三电机31，第三电机31通过齿轮齿条副驱动滑块30沿滑轨29移动，在移动过程中，第四电机33转动，使撑开的支撑套管7旋转90°，此时撑开

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的支撑套管7位于主动压板37和被动压板38之间；[0055](7)工控机100命令第三直线电缸36启动，第三直线电缸36驱动主动压板37，与被动压板38共同挤压撑开的支撑套管7，支撑套管7挤压后形成平整板8，如图7所示；[0056](8)挤压平整后，第三电机31继续驱动滑块30沿滑轨29向回收料板39方向移动，在此过程中第四电机33转动，使平整板8旋转90°，回收料板39上的四根圆柱40对应穿入平整板8上的其中四个圆孔9，完成支撑套管7的回收；[0057](9)连续油管6继续上升，重复步骤(3)‑(8)，完成对剩余的支撑套管7的平整回收作业。

[0058]步骤(4)中两组撑开件撑开支撑套管7的步骤为：如图2所示，工控机100命令两组撑开件移动至初始位置，第一电机18工作驱动滑座17沿导向齿圈14移动，直至初始位置后，第一直线电缸21启动，第一直线电缸21推动顶针22，使得顶针22顺利穿入支撑套管7的圆孔9内，并插进连续油管6与支撑套管7的缝隙中，此时工控机100发出指令，再次启动第一电机

在两组撑开件顶针22的拨18，第一电机18驱动滑座17移动沿导向齿圈14移动至拨开位置，

动下，如图3所示，支撑套管7被撑开。

[0059]本实施例并非对本发明的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

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