连续油管注入头

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1、第二章注入头部件2.1注入头概述 连续油管注入器是连续油管作业装备的关键设备，注入器主要功能是夹持油管并克服井下压力对油管柱的上顶力和摩擦力,把连续油管下入井内或夹持不动或从井内起出，控制油管注入和起出的速度。2.2结构形式的拟定通过对油田连续油管注入头的现场调研，查阅国内外相关文献，多种方案对比，确定注入头设计方案，结构如图2-1、图2-2所示。由两台同步的可正反转动的液压马达提供动力，链条驱动，带动夹持块夹持连续油管上下移动。液压马达为低速径向柱塞马达，带有内部实效保护。两个液压马达通过液压系统达到基本同步，由同步齿轮传动实现链轮的机械同步；由两组胀紧液压缸推动浮动夹块达到

2、链条胀紧的目的；由夹紧液压缸推动夹紧浮动夹块，夹紧装在链条上的油管夹块夹紧油管，通过链条带动夹块实现油管起下动作。链条上由带有特殊表面形状和处理工艺的夹持块通过链条销轴固定在一起，以适应连续油管的外径，并达到良好的夹持注入的性能，同时达到最小连续油管的夹持变形和最低的附加应力；由压力传感器通过杠杆机构测量连续油管注入和上提力的大小。 注入头的主要设计参数如下： 1、驱动方式：液压马达； 2、注入最大下入速度：60m/min（1m/s）； 3、注入方式：夹持夹块摩擦驱动，链条带动夹块传动； 4、链条张紧液缸数：2*2个 5、 链条夹紧液缸数：3*2个； 6、最大下井深度：4000

3、m； 7、测力系统：压力传感器； 8、液压马达型号：CA50； 9、适应连续油管：Ф31.75mm，Ф38.1mm； 2.3结构形式设计说明1、连续油管起下方式 作业要求连续油管不断的向油井内注入或起出。利用夹块夹持油管产生足够的摩擦力，再利用链条输送夹块完成油管的注入或起出。为了使夹块对油管的夹持应力不超限，必须采用多个夹块夹持。 2、夹块夹持方式 因多夹块必须同时夹持，采用三级浮动的多滚子夹头。为了保证每个夹块都有一个浮动夹头的滚子夹持，油管承受的夹持力足够能产生下入和提升4000m油管的使用要求。为减小油管所受压强，采用三组具有24个滚子的浮动夹头。 3、链条与夹块的连接

4、方式用两条32A链条，每节连接1个夹块，成为双排链条，夹块与链条同时连续运动，这样受力好，提升力大。4、链条传动方式 链条采用径向低速大扭矩柱塞液压马达传动，省去价格昂贵的减速器，又缩小了轴向尺寸，链条带有胀紧装置。 19 对键的表面进行氮化处理后，硬度提高2～3倍。这时P][s＝300MPa～450MPa Ps132*16*11013424040*4==231MPa≤P][s        ==132*28*11013424040*2t66MPa][t£ 键符合使用要求。  图2-12  平键连接的受力分析  2.10.2下轴平键的选择与校核 （1）下轴安装平键处轴径为d＝8

5、0mm，查手册选择A型平键。确定键的宽度为b＝22mm、高度h＝14mm轴上及轮毂上槽深t＝9mm，t1＝5.4mm， （2）按轴的结构设计确定键长L＝200mm。 （3）强度校核，键的主要失效形式为压溃、剪切。 由于下轴几乎不受扭矩作用，可以忽略不计，所以键所受的力非常小，强度一定合格。  2.11连续油管屈服强度校核 连续油管的所受压强：        SFPj=1                                 （2-22） 式中    S－一套夹紧机构与连续油管接触的面积在夹紧力垂直方向的投影（mm2）。 夹块与连续油管接触如图2-13所示。 截面宽度 

6、                mmrb27.31875.15*985.0*2*80sin*2==°= 式中            r－连续油管半径（mm）； 轴向长度由于两边导r＝2mm圆角       所以轴向长度                l＝47－4＝43mm   20      图2-13  夹块结构    21  单个横截面积                 s＝l×b ＝43×31.27 ＝1344.6mm2    一套夹紧机构中，同时有8个夹块作用连续油管 连续油管所受压强 MPaSFPj1.98*6.1344980001=== 外径为31.75mm的油管屈

7、服压力[б]=64.1MPa，P1≤[б]。 连续油管可以正常工作。  2.12上下轴轴承设计 由于注入头传递载荷大、工作可靠性要求高，加之为尽量减小支撑结构的空间和质量，我们选用圆柱滚子轴承，这种轴承具有承载大、运动平稳、便于装拆、易于检修保养等优点。 根据轴的强度估算，上轴传动端轴承部位的轴径为120mm、90mm，下轴传动端轴承部位的轴径为75mm，所以上轴选用轴承NF224、NF218，下轴选用NF215轴承。   2.12.1  NF224轴承寿命计算 额定寿命就算 e)(6010