阅读说明：本技术 适用于煤矿井下连续油管拖动压裂的连续油管作业机 (Coiled tubing operation machine suitable for dragging and fracturing coiled tubing under coal mine ) 是由 程斌 范耀 刘磊 庞涛 杨建超 李浩哲 于 2019-09-27 设计创作，主要内容包括：一种适用于煤矿井下连续油管拖动压裂的连续油管作业机,包括井口四通、连续油管防喷组件、注入头、导向鹅颈、连续油管、连续油管排管器、滚筒以及升降支架,井口四通设置于煤壁的井口处,所述连续油管防喷组件至少包含连续油管防喷盒,连续油管防喷组件与注入头相连,注入头后连接有一导向鹅颈,另一导向鹅颈安装在连续油管排管器上,所述滚筒可旋转的设置于滚筒支架,所述连续油管排管器安装于滚筒支架；由此,本发明适用于连续油管平行地面拖动的要求,缩短了连续油管滚筒到井口的距离,使之更适用于井下狭小空间；该作业机各部件均配有液压升降平台,可随作业要求调整高度,避免人工搬运,安全便捷,且能精确控制设备摆放高度。(The coiled tubing operation machine comprises a wellhead four-way, a coiled tubing blowout prevention assembly, an injection head, a guide gooseneck, a coiled tubing pipe arranger, a roller and a lifting support, wherein the wellhead four-way is arranged at a wellhead of a coal wall, the coiled tubing blowout prevention assembly at least comprises a coiled tubing blowout prevention box, the coiled tubing blowout prevention assembly is connected with the injection head, the rear part of the injection head is connected with the guide gooseneck, the other guide gooseneck is arranged on the coiled tubing pipe arranger, the roller is rotatably arranged on the roller support, and the coiled tubing pipe arranger is arranged on the roller support; therefore, the coiled tubing tractor is suitable for the requirement that the coiled tubing is dragged parallel to the ground, and the distance from the coiled tubing roller to a wellhead is shortened, so that the coiled tubing tractor is more suitable for narrow underground space; all parts of the operation machine are provided with the hydraulic lifting platform, the height can be adjusted along with operation requirements, manual carrying is avoided, safety and convenience are achieved, and the placement height of the equipment can be accurately controlled.)

适用于煤矿井下连续油管拖动压裂的连续油管作业机

技术领域

本发明涉及煤矿安全的技术领域，尤其涉及一种适用于煤矿井下连续油管拖动压裂的连续油管作业机，可以在煤矿井下连续油管拖动压裂带压工况下对连续油管进行推入、拖动、回收等动作，亦可应用于适合本设备的煤矿井下连续油管其它作业。

背景技术

连续油管是用低碳合金钢制作的管材，有很好的挠性，可以代替常规油管或钻杆进行多种作业，连续油管作业设备具有带压作业、连续起下的特点，设备体积小，作业周期快，成本低。连续油管作业机是可移动式的液压驱动的连续油管起下、运输设备，其基本功能是在进行连续油管作业时，向井内起下连续油管柱，作业完后起出连续油管并卷绕在滚筒上以便运输。作业时，缠绕在滚筒上的连续油管通过注入头下推进入井内，完成施工作业。连续油管作业机适用于修井、固井、钻井、采油的各个阶段，被誉为“万能作业机”。

连续油管在煤矿井下有着良好的应用前景，如使用连续油管进行拖动压裂，是煤矿瓦斯治理最前沿的研究方向。但是，煤矿井下条件与地面条件区别较大，导致现有的连续油管作业机不能直接应用。如井下空间较小，传统的立式鹅颈导向器在井下运输困难，同时连续油管缠绕之滚筒边缘时，与连续油管注入方向会形成较大的角度，容易造成连续油管损伤；煤矿井下钻孔一般布置在煤壁或岩壁上，在钻孔中进行连续油管作业时，连续油管拖动方向平行于地面，需要连续油管作业机横向作业，现有的注入头体积过大，且不能横向作业；连续油管作业设备重量较大，井下搬运困难，同时难以依靠人力组装等。

为此，本发明的设计者有鉴于上述缺陷，通过潜心研究和设计，综合长期多年从事相关产业的经验和成果，研究设计出一种适用于煤矿井下连续油管拖动压裂的连续油管作业机，以克服上述缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于煤矿井下连续油管拖动压裂的连续油管作业机，其结构简单，操作方便，与现有技术相比，该作业机体积更小，且适用于连续油管平行地面拖动的要求，采用新型鹅颈导向器，缩短了连续油管滚筒到井口的距离，使之更适用于井下狭小空间；该作业机各部件均配有液压升降平台，可随作业要求调整高度，避免人工搬运，安全便捷，且能精确控制设备摆放高度。本发明解决了煤矿井下连续油管作业没有适用的连续油管作业机的问题。

为实现上述目的，本发明公开了一种适用于煤矿井下连续油管拖动压裂的连续油管作业机，包括井口四通、连续油管防喷组件、注入头、导向鹅颈、连续油管、连续油管排管器、滚筒以及升降支架，其特征在于：

井口四通设置于煤壁的井口处，其下法兰与套管相连，从而连通至井口，上法兰连接连续油管防喷组件，所述井口四通的两侧法兰分别连接第一阀闸和第二阀闸，所述连续油管防喷组件至少包含连续油管防喷盒，连续油管防喷组件与注入头相连，注入头后连接有一导向鹅颈，另一导向鹅颈安装在连续油管排管器上，所述滚筒可旋转的设置于滚筒支架，所述连续油管排管器安装于滚筒支架，连续油管缠绕在滚筒上并沿连续油管排管器、两导向鹅颈、注入头、连续油管防喷组件以及井口四通伸入，其中，所述连续油管防喷组件和注入头装有升降支架。

其中：所述连续油管防喷组件还包含连续油管防喷器。

其中：所述注入头内设有夹持器，且注入端安装有人字形导轨，与导向鹅颈的人字形导轨配合使用。

其中：所述升降支架包含升降平台、液压支架和底座，所述液压支架的下端设置于底座，上端连接至升降平台，通过液压支架的伸缩实现张开和闭合状态，所述升降平台的上方还设有支撑安装座以对需要支撑的构件进行有效的支撑固定。

其中：所述底座的下端还设有多个滚轮以便于移动和定位，所述底座的两侧还设有供地锚贯穿的地锚支架。

其中：所述导向鹅颈包含一人字型导轨构架，所述人字型导轨构架包含两条向外延伸且向内弯曲的导轨，各导轨的曲率半径为连续油管的最小安全弯曲半径。

其中：井口四通与连续油管防喷组件起到密封井口的作用，第一闸阀连接水泵以控制环空注液，第二闸阀连接固液分离装置以控制环空出液。

通过上述内容可知，本发明的适用于煤矿井下连续油管拖动压裂的连续油管作业机具有如下效果：

(1)使得在煤矿井下可以使用连续油管作业机实现对连续油管的带压拖动；

(2)本发明体积小巧，适合在煤矿井下运输、作业；

(3)针对煤矿井下的特殊作业要求，设计了新型导向鹅颈，最大限度利用连续油管的安全曲率半径，在节省空间的同时避免连续油管弯折损伤；

(4)本发明各部件均可随作业要求调整高度，节省人力，安全便捷，实现对设备摆放高度的精确控制。

本发明的详细内容可通过后述的说明及所附图而得到。

附图说明

图1显示了本发明的适用于煤矿井下连续油管拖动压裂的连续油管作业机的结构示意图。

图2A显示了本发明中升降支架中液压支架连杆机构张开状态的示意图。

图2B显示了本发明中升降支架中液压支架连杆机构闭合状态的示意图。

图3显示了本发明的侧视图。

附图标记：

1煤壁；2套管；3井口四通；3-1第一闸阀；3-2第二闸阀；4连续油管防喷组件；5注入头；5-1夹持器；6导向鹅颈；7连续油管；8连续油管排管器；9滚筒；10支撑安装部；11升降平台；12液压支架；13底座；14滚轮；15地锚；16地面。

具体实施方式

参见图1至图3，显示了本发明的适用于煤矿井下连续油管拖动压裂的连续油管作业机。

尤其参见图1，所述适用于煤矿井下连续油管拖动压裂的连续油管作业机包括井口四通3、连续油管防喷组件4、注入头5、导向鹅颈6、连续油管7、连续油管排管器8、滚筒9以及升降支架，其中，井口四通3设置于煤壁1的井口处，其下法兰与套管2相连，从而连通至井口，上法兰连接连续油管防喷组件4，所述井口四通3的两侧法兰分别连接第一阀闸3-1和第二阀闸3-2，所述连续油管防喷组件4至少包含连续油管防喷盒，也可包含连续油管防喷器，所述连续油管防喷器在煤层瓦斯压力较小的情况下可以省略，连续油管防喷组件4与注入头5相连，注入头5后连接有一导向鹅颈6，另一导向鹅颈安装在连续油管排管器8上，所述滚筒9可旋转的设置于滚筒支架，所述连续油管排管器8安装于滚筒支架，连续油管7缠绕在滚筒9上并沿连续油管排管器8、两导向鹅颈6、注入头5、连续油管防喷组件4以及井口四通3伸入，其中，所述连续油管防喷组件4、注入头5和导向鹅颈6下方可装有升降支架。

其中，所述注入头5内设有夹持器5-1。

其中，参见图2A和图2B，所述升降支架包含升降平台11、液压支架12和底座13，所述液压支架12的下端设置于底座13，上端连接至升降平台11，通过液压支架12的伸缩实现图2A和图2B的张开和闭合状态，所述升降平台11的上方还可设有支撑安装座10，以对需要支撑的构件进行有效的支撑固定，且所述底座的下端还设有多个滚轮14，以便于移动和定位，所述底座的两侧还可设有供地锚15贯穿的地锚支架，在移动至预定位置后，可通过两侧的地锚15***地面16来实现整个升降支架的稳固支撑。

其中，井下使用连续油管作业的一个难点是空间狭小，当连续油管排管器8运行至滚筒两侧时，与中轴线上的连续油管注入头5存在较大夹角，连续油管容易弯折。为克服这一难点，本发明的两导向鹅颈6进行了特别设计，所述导向鹅颈6包含一人字型导轨构架(如图1所示)，所述人字型导轨构架包含两条向外延伸且向内弯曲的导轨，各导轨的曲率半径为连续油管的最小安全弯曲半径，由此，无论连续油管排管器8运行至任何位置，连续油管总能沿两侧导轨的切线进出导向鹅颈6，从而可以有效保护连续油管不发生弯折失效，有效解决了当连续油管由滚筒两侧输出时连续油管容易发生弯折的问题。

本发明中，井口四通3与连续油管防喷组件4可以起到密封井口的作用，作业时，第一闸阀3-1连接水泵，可以控制环空注液，第二闸阀3-2连接固液分离装置，可以控制环空出液，注入头5为连续油管7提供推力或拉力，实现连续油管7的拖动；连续油管防喷组件4中的连续油管防喷盒可实现对环空的密封，在进行压裂等需要环空承压较高的作业时，或目标煤层瓦斯压力较大，有突出危险时，需要连续油管防喷器实现静密封；发生意外情况，需要紧急关井时，需要连续油管防喷器剪断连续油管，封闭钻孔。

本发明作业时，先将连续油管作业机的各部件摆放到位，向升降支架打压，并提升设备；设备提升到位、安装完毕后，使用地锚15固定设备位置，实现连续油管作业机的组装，有效克服了井下使用连续油管作业机的另一个难点，即连续油管作业机的一些部件自重较大，平行于地面使用时不易安装、不易固定的问题。

本发明在具体工作时，当需要进行井下钻孔压裂或其它相关作业时，首先在裸眼中下入套管2进行固井，在套管2口安装法兰，连接好井口四通3，此时下入作业需要的工具串，留下接口等待连接连续油管；根据作业需要，将连续油管防喷组件4(有时可以不使用连续油管防喷器，只安装连续油管防喷盒)、注入头5、夹持器5-1、导向鹅颈6、滚筒9按照图1所示顺序排放到位，将各液压支架12调整到适当高度，将连续油管7按照图1所示方法穿过以上设备，连接连续油管7与作业工具串。之后，适用法兰连接井口四通3与连续油管防喷组件4，使用地锚15固定设备位置。

进行连续油管拖动分段压裂时，首先将第一闸阀3-1连接水泵，第二闸阀3-2连接固液分离装置；关闭第一闸阀3-1、打开第二闸阀3-2，启动注入头5，将工具串拖动至合适的位置，如有需要，可以关闭连续油管防喷器中的半封闸板；射孔完毕后，关闭第二闸阀3-2，打开第一闸阀3-1，进行压裂作业；作业完毕后，打开第二闸阀3-2，启动注入头5，拖动油管，进行下一段压裂作业。

通过上述内容可知，本发明的适用于煤矿井下连续油管拖动压裂的连续油管作业机具有如下效果：

(1)使得在煤矿井下可以使用连续油管作业机实现对连续油管的带压拖动；

(2)本发明体积小巧，适合在煤矿井下运输、作业；

(3)针对煤矿井下的特殊作业要求，设计了新型导向鹅颈，最大限度利用连续油管的安全曲率半径，在节省空间的同时避免连续油管弯折损伤；

(4)本发明各部件均可随作业要求调整高度，节省人力，安全便捷，实现对设备摆放高度的精确控制。

显而易见的是，以上的描述和记载仅仅是举例而不是为了限制本发明的公开内容、应用或使用。虽然已经在实施例中描述过并且在附图中描述了实施例，但本发明不限制由附图示例和在实施例中描述的作为目前认为的最佳模式以实施本发明的教导的特定例子，本发明的范围将包括落入前面的说明书和所附的权利要求的任何实施例。