连续油管作业机注入头与卷筒同步控制系统及其控制方法 【技术领域】
本发明涉及一种石油开采业中的连续油管作业机，特别是一种连续油管作业机的注入头与卷筒同步控制系统及其控制方法。
背景技术
目前，国内各油田使用的连续油管作业机完全依赖进口，这种连续油管作业机的注入头和卷筒分别由注入头马达和卷筒马达带动旋转。通过手动控制方式来控制连续油管的下推和上提速度，并且通过手动控制方式来控制马达驱动，连续油管作业机在进行作业时，注入头马达在高压下运转，卷筒马达在低压下运转，两者之间共同完成输送连续油管的动作；连续油管一端夹持在注入头夹块内，由注入头马达驱动，连续油管的另一端缠绕在卷筒上，由卷筒马达驱动。在输送油管的全过程中，在注入头和卷筒之间的连续油管要在不被拉伤的情况下处于直线状态，并具有一定张力——即注入头马达与卷筒马达的运动要同步匹配。但手动控制的人为因素导致不能准确控制同步匹配，容易造成卷筒上的连续油管排列不整齐或连续油管受拉力过大，降低连续油管的使用寿命。中国专利200810104308.5公开了“一种连续管装备的注入头与滚筒之间速度匹配控制装置”，该装置由负载敏感+压力补偿泵、一个比例方向阀、一个梭阀、两个平衡阀、一个手动换向阀、两个注入头马达、一个滚筒马达、两个减压阀、两个转速传感器、四个电磁换向阀、一个比例溢流阀、一个比例减压阀、一个比例流量阀和油箱组成，该装置能实现注入头和滚筒两个子系统的协同控制，达到滚筒注入或上提速度与注入头连续管的松开或缠绕速度一致，使滚筒上连续管“背拉力”基本恒定。但该装置由于比例阀的线性误差和滞后现象，使工作过程存在可靠性问题，而且结构复杂、制造成本较高。
【发明内容】
为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种连续油管作业机的注入头与卷筒同步控制系统及其控制方法，实现连续油管作业机工作时注入头和卷筒两者之间的运动同步匹配、连续油管在下推或是上提过程中受力恒定，连续油管作业机工作可靠、结构简单、制造成本较低。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种连续油管作业机的注入头与卷筒同步控制系统，主要包括注入头闭式传动子系统和卷筒开式子系统，所述的注入头闭式液压传动子系统包括双向变量柱塞泵、同轴转动的齿轮泵和注入头马达，所述的卷筒开式子系统包括负载敏感变量泵、比例阀和卷筒马达，还包括变背压阀和溢流阀；所述的变背压阀安装在卷筒马达的回油路上，其进油口与卷筒马达的出口相连，其出油口通过换向阀与油箱相连；所述的溢流阀安装在卷筒马达的进油路上，其进油口通过手动比例阀与负载敏感变量泵相连，其出油口和油箱连接。
本发明所述的变背压阀和溢流阀均为普通的变背压阀和溢流阀。
一种连续油管作业机的注入头与卷筒同步控制系统的控制方法，主要包括以下步骤：
A、下推油管：连续油管作业机在向油井内下推连续油管时，注入头马达为主动，卷筒马达为随动，此时卷筒马达相当一个液压油泵，注入头上安装的夹块在液压油缸的驱动下，将连续油管夹紧，注入头马达驱动链条将连续油管向井内下推；连续油管的另一端缠绕在卷筒上，由卷筒马达驱动，在注入头马达向井内下推连续油管时，卷筒马达回油路上的变背压阀对连续油管产生一个恒定的拉力，将连续油管拉直，下推油管速度由注入头马达转速决定；
B、上提油管：连续油管作业机从油井中上提连续油管时，卷筒马达为主动，而注入头马达为随动；此时卷筒马达驱动卷筒旋转缠绕连续油管；注入头马达将井内连续油管上提，提升速度由注入头马达决定，连续油管的拉直力由并联安装在卷筒马达的进油路上的溢流阀决定。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、由于本发明的系统回路中溢流阀和变背流阀的作用，连续油管在工作过程中无论是下推还是上提，均被拉直并且具有一定的张力，实现了注入头马达和卷筒马达的同步速度匹配。
2、由于本发明无论是向井内下推连续油管还是从井下上提连续油管，注入头与卷筒之间的连续油管受拉力恒定，不但确保连续油管被拉直，卷筒上连续油管排列整齐，还能延长油管使用寿命。
3、由于本发明采用的溢流阀和变背压阀是我国机械工业中常用的技术成熟的国产液压元件，普通溢流阀的成本约为比例溢流阀成本的十分之一，所以采用这种同步速度匹配技术具有工作可靠、结构简单、成本低、安装维修调整方便的优点。
【附图说明】
本发明仅有附图1张，其中：
图1是连续油管作业机注入头与卷筒同步匹配控制系统液压图。
图中：1、注入头马达，2、卷筒马达，3、变背压阀，4、溢流阀，5、连续油管，6、双向变量柱塞泵，7、齿轮泵，8、负载敏感变量泵，9、手动比例阀，10、油箱。
【具体实施方式】
下面结合附图对本发明进行进一步地描述。如图1所示，一种连续油管作业机的注入头与卷筒同步控制系统，主要包括注入头闭式传动子系统和卷筒开式子系统，所述的注入头闭式液压传动子系统包括双向变量柱塞泵6、同轴转动的齿轮泵7和注入头马达1，所述的卷筒开式子系统包括负载敏感变量泵8、手动比例阀9和卷筒马达2，还包括变背压阀3和溢流阀4；所述的变背压阀3安装在卷筒马达2的回油路上，其进油口与卷筒马达2的出口相连，其出油口通过换向阀与油箱10相连；所述地溢流阀4安装在卷筒马达2的进油路上，其进油口通过手动比例阀9与负载敏感变量泵8相连，其出油口和油箱10连接。所述的变背压阀3和溢流阀4均为普通的变背压阀3和溢流阀4。
一种连续油管作业机的注入头与卷筒同步控制系统的控制方法主要包括以下步骤：
A、下推油管：连续油管作业机在向油井内下推连续油管5时，注入头马达1为主动，卷筒马达2为随动，此时卷筒马达2相当一个液压油泵，注入头上安装的夹块在液压油缸的驱动下，将连续油管5夹紧，注入头马达1驱动链条将连续油管5向井内下推；连续油管5的另一端缠绕在卷筒上，由卷筒马达2驱动，在注入头马达1向井内下推连续油管5时，卷筒马达2回油路上的变背压阀3对连续油管5产生一个恒定的拉力，将连续油管5拉直，下推油管速度由注入头马达1转速决定；
B、上提油管：连续油管作业机从油井中上提连续油管5时，卷筒马达2为主动，而注入头马达1为随动；此时卷筒马达2驱动卷筒旋转缠绕连续油管5；注入头马达1将井内连续油管5上提，提升速度由注入头马达1决定，连续油管5的拉直力由并联安装在卷筒马达2的进油路上的溢流阀4决定。