软管绕组工具、将软管卷绕到卷筒上的方法以及展开和收回复合软管的系统技术方案

本发明专利技术提供了一种绕组工具，其与匀绕装置一起工作，该绕组工具将软管以螺旋形式卷绕到卷筒上。在一个实施例中，绕组工具包括多个辊，该多个辊使用偏动构件紧贴软管的绕组移动。驱动装置为辊提供受控的振动平移运动。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及用于卷绕复合软管的装置。本专利技术具体涉及在卷绕过程中与复合软管配合的装置。本专利技术更具体涉及以压缩方式与卷绕到卷筒上的复合软管的绕组配合的装置。本专利技术进一步具体涉及进行轴向振动以便以压缩方式与卷绕到卷筒上的复合软管的连续绕组配合的装置。本专利技术的另一特点涉及用于将复合软管卷绕到卷筒中的均匀螺旋层内。现有的软管装卸系统一般包括卷筒组件，软管注入头，以及钢质软管。卷筒组件存放和分配软管，并且一般包括支架，用于支撑卷筒；旋转式卷筒，用于存放和保持钢制软管；驱动电动机，用于旋转卷筒；以及旋转式联轴器，其安装到卷筒上，用于将气体或流体注入钢制软管内。软管注入头从井口放松和拉紧钢制软管。尽管现有的软管装卸系统可令人满意地用于采用例如钢等金属制成的软管，然而这些系统未利用复合材料制软管固有的有利特性。这样一种特性是，复合软管的重量明显轻于类似尺寸的钢制软管。另一有用特性是，复合材料耐疲劳断裂能力强，而疲劳断裂经常是使用钢制软管时所担心的。复合材料的这些独特性可显著增大由复合软管构成的钻柱的工作范围。这样，复合软管可使完井和修井作业达到以前采用其他方法不容易达到的深度。然而，这些在钻井作业方面的引人注目的改善需要可有效和低廉地使加长长度的复合软管展开的装卸系统。同时，现有钢制软管装卸系统不能充分应付复合软管固有的独特问题。例如，复合软管的装卸经常由于一种被称为“蛇形运动”的问题而变得复杂。当复合软管在井下起下钻之后被卷回到卷筒上时，会出现蛇形运动。蛇形运动被定义为软管在卷筒组件上发生的不期望有的不均匀卷绕，从而使存放软管所优选采用的安排有序的方式被中断，并且不再使卷筒存放空间得到最大限度的使用。复合软管作“蛇形运动”的倾向可认为是由复合材料中的不均匀性造成的，而这可归因于制造过程中的偏差。在卷筒上作蛇形运动会导致软管在连续展开作业中发生缠结，从而延长过程时间并增大维修成本。现有软管装卸系统经常包括匀绕装置，该匀绕装置在卷绕过程中沿卷筒纵向前后移动。尽管匀绕装置可最初在平稳卷绕中使复合软管对准，然而在卷绕的复合软管内的张力可能会不足以保持平稳卷绕。在这种情况下，复合软管可能会跳跃，致使所有后序卷绕都落入一种很不希望有的正弦卷绕模式中。现有钢制软管系统还在某些应用场合使用固定机械限制器。示范性的机械限制器包括固定宽柔性辊，其安装在液压活塞上。柔性辊紧压住钢制软管的外层，以防止钢制软管从卷筒上盘旋出来或开卷。该系统对钢制软管有点效果，因为钢制软管倾向于从卷筒上开卷，以便当钢制软管被弯曲成与卷筒的轮廓相符时，释放所获得的大量势能。相比之下，复合软管不具有采用类似方式进行盘旋或开卷的如此大的倾向，因为复合软管与钢制软管相比，挠性相对较大，从而在弯曲时需要小得多的能量。不过，软管当被置于卷筒上并且无反张力时，倾向于扭结，或者长度缩短。因此，倾向于仅抵抗盘旋或开卷的装置不足以应付复合软管对无法预料的非均速运动的敏感度。防止复合软管作蛇形运动的手动过程会是乏味和耗时的。拉紧过程必须缓慢进行，并且要多加小心和监督。由于较快的拉紧过程省时省钱，因而需要一种可将蛇形运动效果降至最小的装卸系统。尽管采油和采气作业会从能够装卸由复合材料或其他类似材料制成的长度较长的软管的软管装卸系统中大大受益，然而现有技术却没有披露这种装卸系统。在另一实施例中，绕组工具具有框架，导向装置，以及偏动构件。框架包括导螺杆，其上以螺纹方式安装有导向装置。该框架还包括皮带装置，用于将旋转运动传送到导螺杆。导螺杆的旋转推动导向装置作振动平移运动。导向装置具有多个辊，这些辊具有弓形表面，适合于接收复合软管的绕组。偏动构件与框架相连，从而最终使导向装置紧贴绕组移动。这样，本专利技术包括各种特点和优点的组合，这些特点和优点可使本专利技术能够克服现有软管装卸装置的各种缺点。通过阅读下列对本专利技术的优选实施例所做的详细说明，并参照附图，本领域内的技术人员将容易领会上述各种特征以及其他特点。优选实施例的详细说明现参照附图说明图1，优选的绕组工具10被示出为系统的一部分，其包括软管12，卷筒14，支架16，以及匀绕装置18。以下所称的软管12是指采用复合材料或者采用当绕到卷筒14上时具有作跳跃或蛇形运动倾向的任何其他材料制成的软管。复合管材在于1998年5月20日提出的系列号为09/081,981的美国专利申请中作了论述，题目为“井系统”，在此引用供参考。支架16是卷筒14的现有支撑结构，并可包括辅助连接件和设备，例如，在该领域内公知的(未示出)。卷筒14以可旋转方式设置在支架16内，并且可能够存放数千英尺长的软管12，从而其直径可达到数英尺。有关移动式卷筒14的设计，在于2000年2月2日提出的系列号为09/502,317中作了论述，题目为“软管装卸系统和方法”，在此引用供参考。支架16包括轴(未示出)，该轴与卷筒14配合。轴和卷筒14优选地依靠原动力来旋转，例如，与皮带驱动装置或液压驱动装置相连的电动机。一般，卷筒14的操作与相关软管喷射器(未示出)相配合，以便放出或收回软管12。当软管12被卷绕到卷筒14上时，优选的是它产生均匀的螺旋绕组层。就该论述而言，“卷绕”是指旋转卷筒14以便收回软管12的过程。“绕组”是指依靠卷筒14的旋转而设置在卷筒14上的软管12的长度。绕组通常使用数字20来表示。各绕组20最初由匀绕装置18采用有序的螺旋方式设置在卷筒14上。正如在该领域中公知的，匀绕装置18包括驱动机构，其沿一条与卷筒14的轴平行的线提供受控平移运动。该机构包括自动开关，一旦到达卷筒14的轴向端，该自动开关就使行程反向。这样，在作业中，匀绕装置18采用振动平移方式运动。支架、卷筒和匀绕装置的设计一般在该领域中是公知的，并且对该领域中的技术人员是明了的。因此，将不对其设计的具体方面进行详细论述。现参照图2，绕组工具10与通过匀绕装置18(图1)和卷筒14的旋转形成的各绕组20配合，并将其压缩。优选的绕组工具10包括轨道100，驱动装置110，基座120，软管导向装置130，以及偏动构件140。随着软管由匀绕装置18采用有序方式卷绕到卷筒14上(图1)，导向装置130压在新敷设的绕组20上，并防止其作蛇形运动。现参照图3，轨道100对基座120的运动进行稳定。根据一个实施例，轨道100优选地包括四根导轨，其采用层叠成对方式布置，并且围绕导螺杆112。导轨102可包括实心钢暗销或钢条。或者，导轨102可包括空心管件。应理解的是，具体应用场合可能会需要四根以上的导轨102，或者可能会需要不到四根导轨102。并且，尽管为导轨102示出了圆形截面，然而应理解的是，一般方形配置或其他截面配置也可容易使用。还应理解的是，在作业中，基座120将对导轨102施加弯曲力矩和剪切力。这样，材料选择和设计应考虑具体的应力和张力，以及在作业中可能会遇到的其他力。确实，这些分析可以表明，如果发现驱动装置110(图2)为基座120提供足够支撑，则可全部省去导轨102。仍参照图3，基座120在驱动装置110上移动，并且在作业中为导向装置130提供结构支撑。基座120优选地包括底盘122，八个轮124以及四根轴126。底盘122包括螺纹孔128，其适合于接收导螺杆112。这样，导螺杆112本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种卷筒用的卷绕工具，用于接收易于作蛇形运动的复合软管的连续绕组，该绕组工具包括：导向装置，其设置成邻近卷筒，并适合于紧贴软管的至少一个绕组就位；偏动构件，用于使上述导向装置紧贴卷筒移动；以及驱动装置，其与上述导向装置相关，该驱 动装置为上述导向装置提供振动平移运动。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：E艾伦科茨，托马斯P威尔逊，
申请(专利权)人：哈利伯顿能源服务公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]