一种注入头伸缩塔架及其使用方法与流程

本发明涉及一种注入头伸缩塔架及其使用方法，属于油气田开采设备。

背景技术：

1、连续油管增产作业技术在国内经过几十年的发展，逐渐由浅层富油采油发展向深层高难度复杂井况生产，其作业装备也随着油田作业模式发展日新月异，注入头是连续油管装备作业设备中最重要的部件之一，现阶段十四万磅规格的注入头已经成为普遍配置。作业装备的升级换代带来的是设备体积增大、质量增加、作业能力提升。常规作业时注入头通过大吨位吊机悬挂在井口上方，作业时吊机保持悬挂状态，作业时存在一定倾倒风险，故而需要一种注入头专用井口作业塔架，保证可稳定承载注入头自身和井下设备重量。因注入头作业高度较高，通常可达离地高度二、三十米，所以作业塔架也要达到相应高度，又为了保证运输能力，需要控制塔架尺寸，通常可以选择多个撬体叠装的方式实现，但其运输占用空间大，运输成本高，组装麻烦施工时间长。为解决以上问题，设计可伸缩的注入头塔架，通过分级分层逐级伸展达到作业需求高度。完全收缩后体积较小，满足道路运输要求。例如：中国专利申请cn2022102156907，专利名称为一种可以支撑注入头移动并且可以更换工具的多功能塔架及其使用方法，以及中国专利申请cn 2022204774603，专利名称为可以支撑注入头工作并且具有运输油田设备的多功能塔架，用于保证稳定承载注入头自身和井下设备重量。

2、但是，上述技术存在以下缺点：1、伸缩塔架的尺寸从下到上依次减小，位于上部的伸缩塔架的长宽尺寸会变得很小，因此设置在顶部塔架上的翻转平台尺寸也会较小，操作人员工作空间小，容易发生坠落事故。上层伸缩塔架的内部也不能安装操作平台等辅助系统，不方便对设备检修。另外，安装在顶部塔架上的注入头安装座即使能够前后左右移动，由于空间有限，其调整的幅度也较小。2、注入头安装座只能带动注入头在有限的空间内前后左右移动，不能实现注入头沿z轴旋转。3、现有防倾倒装置都是垂直固定安装在地面塔架底部，不仅运输时会占用运输空间，而且也只能在井口作业塔架长度方向上实现防倾倒的作用，在宽度方向上作用不大，防倾倒效果不理想。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种注入头伸缩塔架及其使用方法，增大了内嵌塔架的尺寸，进而增大了操作空间，同时注入头纵向位移和横向位移的移动空间增大，并且能够实现注入头沿z轴回转，更好的调整注入头位置；防倾倒机构转动设置在地面塔架底部，其横向转动角度可调节，运输时能够收回至地面塔架内，减少占用空间；同时，可以在宽度方向上增加防倾倒功能，提高防倾倒效果，解决背景技术存在的上述问题。

2、本发明的技术方案是：

3、一种注入头伸缩塔架，包含地面塔架、外层塔架、内嵌塔架、液压系统、注入头位移总成和防倾倒装置，所述地面塔架和外层塔架均为矩形框架结构，内嵌塔架为t型框架结构，内嵌塔架包含顶部平台和底部框架；地面塔架、外层塔架和内嵌塔架通过液压系统逐级升降，整体构成可伸缩塔架总成，其中：外层塔架的内部体积大于地面塔架的外部体积，外层塔架在地面塔架外侧进行升降，内嵌塔架的顶部平台长宽尺寸与外层塔架的长宽尺寸匹配，内嵌塔架的底部框架滑动设置在外层塔架内，顶部平台始终位于外层塔架上方；所述内嵌塔架上设有注入头位移总成，液压系统控制注入头位移总成实现注入头纵向位移、横向位移以及沿z轴进行回转动作。

4、进一步地，所述内嵌塔架为多层，多层内嵌塔架的体积从下到上逐级减小；相邻两层内嵌塔架之间，位于上方的内嵌塔架通过液压系统可以向下移动到位于下方的内嵌塔架内。

5、进一步地，所述地面塔架底部四角处均设有可转动的防倾倒装置，防倾倒装置能够在地面塔架底部进行横向转动，向外转动至地面塔架外，向内转动至地面塔架长度方向的底部边框下方。

6、进一步地，所述地面塔架的四个立柱一底部均设有底座，底座中心攻丝并与球头支腿一的螺杆螺纹连接；所述防倾倒装置包含支撑杆，支撑杆的一端通过销轴a转动连接在立柱一底部侧面的固定座上，支撑杆的另一端固定有套管，套管内部设有升降杆，升降杆底部与球头支腿二连接；所述升降杆上从上至下设有多个销轴孔一，与套管上的销轴孔二相匹配，销轴b贯穿相应的销轴孔一和销轴孔二，将升降杆和套管固定在一起。

7、进一步地，所述注入头位移总成包含纵向滑轨机构、横向滑轨机构、夹心回转减速机和注入头安装座，所述纵向滑轨机构包含t型滑轨和双滑轨行车桥，双滑轨行车桥通过螺纹锁紧油缸纵向滑动设置在内嵌塔架上的t型滑轨上，横向滑轨机构通过限位油缸二横向滑动设置在双滑轨行车桥上，横向滑轨机构上设有夹心回转减速机，夹心回转减速机与注入头安装座连接，夹心回转减速机带动注入头安装座沿z轴360度回转。

8、进一步地，所述地面塔架包含上部横梁一、立柱一、下部短横梁、斜支撑一和销套一，四个上部横梁一形成顶部框架一，顶部框架一的四个角分别与四个立柱一的顶端焊接，每个立柱一的底部两侧分别与相应的下部短横梁的一端焊接，每个下部短横梁的另一端分别与相应的斜支撑一的底部焊接，每个斜支撑一的顶部分别与相应的上部横梁一焊接，位于同侧长度方向上的两个斜支撑一之间形成底部敞口的梯形空间，防倾倒装置收回状态下位于梯形空间的底部；四个所述立柱一底部外侧面均设有油缸座一，四个所述立柱一上均设有从上至下依次设置的多个销套一。

9、进一步地，所述外层塔架包含滑套、立柱二、u型加强筋、油缸座二、连接筋板、斜套管、油缸座三、上部横梁二、下部横梁二和斜支撑二；

10、四个所述上部横梁二形成顶部框架二，顶部框架二的四个角分别与四个立柱二顶部焊接，四个下部横梁二形成底部框架二，底部框架二的四个角分别与四个立柱二底部焊接；所述顶部框架二的四角处设有斜套管，斜套管上开孔并设有垂直滑套，垂直滑套的两侧开孔并设有销套二；

11、所述立柱二内侧面底部焊接滑套，滑套与立柱二之间焊接连接筋板，滑套套设在地面塔架的立柱一上，定位销a贯穿立柱一相应位置上的销套一和滑套，将滑套和立柱一固定；所述立柱二外侧面开槽，槽内多个从上至下设置的u型加强筋，立柱二槽内顶部设有油缸座二；液压油缸一的缸底安装在地面塔架的油缸座一上，液压油缸一位于u型加强筋内，液压油缸一的杠杆与油缸座二连接。

12、进一步地，所述内嵌塔架的顶部平台包含外部框架、斜角梁和上部横梁三，所述外部框架外侧铰接设有多个翻转踏板，外部框架的四个角内侧均设有斜角梁，四个上部横梁三形成顶部框架三，顶部框架三的四角分别与相应的斜角梁连接；所述底部框架包含立柱三和下部横梁三，四个立柱三顶部分别垂直连接在相应的斜角梁上，四个下部横梁三形成底部框架三，底部框架三的四个角分别与四个立柱三底部垂直连接；位于宽度方向的上部横梁三两端均设有油缸座四；限位油缸一的缸体安装在外层塔架的油缸座三上，限位油缸一的杠杆顶端安装在油缸座四上；所述立柱三上设有套管孔，所述立柱三设置在斜套管上的垂直滑套内，定位销b贯穿销套二和套管孔，将立柱三和斜套管固定。

13、进一步地，所述固定座设置在下部短横梁的下方，固定座包含顶板一、侧板、底板、挡板一和挡板二，所述底板上固定有侧板、挡板一和挡板二，挡板一和挡板二对支撑杆的横向转动最大角度进行限位，顶板一固定在侧板和挡板二上；所述底板上设有销轴孔三，下部短横梁上设有销轴孔四，销轴a贯穿销轴孔三和销轴孔四，将固定座与下部短横梁连接；所述支撑杆的一端插入到固定座内并转动连接在销轴a上；

14、所述支撑杆插入到固定座内的一端设有限位孔五，底板上设有限位孔三，下部短横梁上设有与限位孔三上下对应的限位孔四，当防倾倒装置处于收回状态时，限位孔三、限位孔五和限位孔四的圆心位于同一直线上，将定位销插入限位孔三、限位孔五和限位孔四内，对支撑杆进行锁定；所述顶板一和底板上分别设有上下对应的多个限位孔一和限位孔二，支撑杆转动到设定角度时，相应位置上的限位孔一、限位孔五和限位孔二的圆心位于同一直线上，将定位销插入相应位置的限位孔一、限位孔五和限位孔二内，对支撑杆进行锁定。

15、进一步地，所述双滑轨行车桥包含限位滑块、行车桥、高位横梁、工型滑轨和l型限位块一，两个高位横梁和两个工型滑轨相互连接形成矩形框架，两个高位横梁分别沿内嵌塔架长度方向上设置，两个高位横梁分别沿内嵌塔架宽度方向上设置；两个工型滑轨的下端面均设有行车桥，行车桥的前后端均设有限位滑块，限位滑块滑动设置在相应的t型滑轨上并通过l型限位块一进行限位；

16、所述横向滑轨机构包含单向限位滑块、双桥架、顶板二、侧立板、下法兰和l型限位块二，所述顶板二的中部开孔，开孔处设有下法兰，顶板二的前后两侧均设有双桥架，顶板二的左右两侧均设有侧立板，双桥架与侧立板的连接处以及侧立板上均设有单向限位滑块，每个单向限位滑块滑动设置在相应的工型滑轨并通过l型限位块二进行限位；

17、所述注入头安装座包含上法兰、底座框架、过渡板、加强筋、固定销座和注入头销，底座框架的内部设有过渡板，过渡板的中心开孔，开孔处设有上法兰，底座框架的四角处设有固定销座，注入头销安装在固定销座上，过渡板上设有多个加强筋；

18、所述夹心回转减速机的上下两个安装面均为法兰面，分别与上法兰和下法兰连接；所述夹心回转减速机采用蜗轮蜗杆减速机，蜗杆作为主动端，通过液压马达驱动，蜗轮带动注入头安装座沿z轴进行360度回转。

19、一种注入头伸缩塔架的使用方法，采用上述的注入头伸缩塔架进行，所述注入头伸缩塔架具有以下两种状态：

20、运输状态时，注入头伸缩塔架处于收缩状态，外层塔架、地面塔架和内嵌塔架从内到外依次套设，整体尺寸高度降低到可以运输状态；地面塔架底部四角处的防倾倒装置转动至地面塔架长度方向的底部边框下方并锁定，减少占用空间；

21、作业状态时，外层塔架、地面塔架和内嵌塔架通过液压系统逐级伸出，防倾倒装置向外转动展开超过90度，达到作业状态后安装注入头在注入头位移总成上方，通过注入头位移总成实现注入头纵向位移、横向位移以及沿z轴进行回转动作。

22、本发明的积极效果：

23、1、在地面塔架外侧设置尺寸更大的外层塔架，外层塔架为塔架总成的最大宽度，将塔架总成的最大长宽尺寸向上提升一级，内嵌塔架的长宽尺寸相应可以增加，进而操作空间加大。

24、2、增大了注入头纵向位移和横向位移的移动空间，并且实现注入头沿z轴回转，更好的调整注入头位置；防倾倒机构转动设置在地面塔架底部，其横向转动角度可调节，运输时能够收回至地面塔架内，减少占用空间。

25、3、可以在宽度方向上增加防倾倒功能，提高防倾倒效果。