注入头作为连续油管作业设备的核心部件,其工作的稳定性和控制的安全性,将直接影响连续油管设备的整个系统作业的稳定及安全。介绍了一种带有自动紧急刹车功能、液压同步控制功能、防液压冲击功能的连续油管设备注入头液压控制系统,通过对该控制系统的操作,可实现注入头对作业油管的上提、下放、悬停,以及急刹等多种功能,并通过对注入头的提升力及运行速度的无极调控,达到满足油田现场不同作业的施工工艺要求。

连续管注入头链传动的不平稳性和链条、链轮的磨损是常见问题,也是导致连续管打滑、溜管和咬伤的主要因素。为此,建立了注入头链条与链轮轮齿啮合接触力学模型,分析了链条紧边力、紧边夹角、链条伸长率对接触点位置和齿面支反力的影响,揭示了链条与链轮的啮合行为,并用Ansys仿真验证了接触力学模型的准确性,为注入头的设计和安全可靠工作奠定理论基础。研究表明,当链条紧边力增加,松边力不变时,紧边侧链条的啮入位置基本不变,松边侧链条的啮出位置向齿底靠近,齿面支反力增大;当紧边力接近松边力时,松边侧链条啮出位置的齿面支反力存在陡然增加现象;链条紧边夹角增加对紧边侧链条啮入位置及其齿面支反力影响不大,链条的啮出位置向齿底靠近;当链条伸长时,链条的啮入和啮出位置分别背向轮齿齿底方向,啮合点位置升高。

连续油管注入头夹持系统中的夹持块轴承出现过碰撞碎裂的情况,作为减振部件夹持块垫片的刚度很重要。文中基于动力学基本理论,构建了连续油管注入头夹持系统多体动力学模型。在考虑系统刚度的前提下,针对夹持块垫片刚度对夹持块轴承和滑道板碰撞力的影响做了对比分析;同时,在不同的夹持块垫片厚度下对单个夹持块轴承进行了瞬态动力学碰撞分析。研究结果表明由于链轮多边形效应,夹持块进入滑道板区域时轴承会与滑道板发生碰撞,滑道板端部采用倒圆弧设计能有效减缓夹持块轴承受到的横向冲击;合适的夹持块垫片刚度与厚度能有效起到减缓夹持块轴承与滑道板碰撞冲击的作用。

为分析注入头液压马达壳体温度高的原因,进行了注入头液压马达壳体温度的实验。针对不同实验方案记录数据并进行分析。依据实验情况进行优化后,现场应用结果表明,优化后的方案对液压马达壳体温度升高有很好的改善效果,能更好地满足现场工况,提高现场作业的安全性。

连续管作业时,连续管上的张力与滚筒和注入头的运动状态有关。利用有限元研究了在滚筒和导向器之间连续管的张力与松弛度之间的关系,并拟合成函数关系式。然后建立了连续管注入头与滚筒液压系统的耦合动力学模型。研究发现:在匀速运动时,滚筒液压系统的溢流压力能控制连续管上张力的大小;但运动状态快速变化时,张力会产生波动。波动的幅度和波动的频率与滚筒及滚筒上卷绕的连续管的转动惯量有关:当滚筒上卷绕大部分连续管时,快速操纵连续管注入和起升速度手柄将造成较大张力波动,引起张力过小或过载;当滚筒上卷绕很少连续管时,快速操纵连续管注入和起升速度手柄将产生某个频率的张力振动,极有可能引起连续管的共振。

注入头是油田作业设备,用于井口上作业,通过马达带动链传动机构,在夹紧装置的作用下,将油管送入井内进行井下作业,注入头切入角的大小直接影响夹块与油管的碰撞程度,注入头切入角的产生主要是由于链轮的分度圆直径不同,横向的链轮中心距不同,同时与夹紧装置的作用位置有关。推导出切入角的关系式,分析出上述三个因素的变化对切入角的影响程度,通过MATLAB软件进行切入角的优化分析,得到最优切入角,有利于改进结构设计,降低成本。

分析了南阳二机LXGFC40型连续管作业机在油田现场使用的一些不足,研发了一款自制XD40/8×8运载车,改进了井架的设计参数和性能,改用气动绞车,增加作业过程安全性,解决了注入头只能与连续管滚筒呈一字型排列的工作问题。

为减轻操作人员劳动强度降低作业风险提高注入头的自动化和智能化控制水平研制了电液控制式ZR360注入头.该注 入头导向架采用液压缸作为执行元件实现了导向架的远程控制.注入头控制系统采用电液控制技术实现夹紧力和张紧力根据注 入头载荷变化的自适应控制.试验结果表明：各项技术指标均满足设计要求运行稳定、操作简单性能可靠.该注入头的研制有利 于推动连续管装备的自动化和智能化发展.

连续油管作业技术是一项具有广阔应用前景的实用性技术，该作业技术能实现各种常归和复杂的井下作业。连续油管作业机关键部件是注入头，注入头的动作要求与油管另一端缠绕的油管滚筒有相互的协同动作关系，以保证在注入及上提油管的作业时油管的合理受力，防止过卷及过放。该文针对连续油管作业机液压系统设计过程中对注入头与滚筒协同作业部分的液压控制提出3种方案并对3种方案进行比较分析。

注入头是连续油管测井机的核心部分，其液压系统采用目前先进的电液集成控制技术，实现模块化、集成化设计，提高连续油管测井机的自动化水平。根据连续管测井机注人头的主要功能和技术耍求以及连续管测井作业的工艺特点，液压系统方案中，设计满足负载特性要求的主驱动回路和辅助驱动回路。在此基础上，应用自动控制技术，实现连续管测井机工作过程的自动化。实验结果表明：连续管测井机注入头液压系统工作可靠，是一种理想的连续管注入头液压系统。