一種新型管柱起下裝置

王彥華

勝利油田濱南采油廠井下作業(yè)大隊

摘要：隨著我國綜合實力的不斷進步，在很多行業(yè)的發(fā)展過程中，都通過現(xiàn)代化科學技術的控制，實現(xiàn)了更大的生產(chǎn)目標。目前，在油田作業(yè)中起下管柱的作業(yè)過程中，就存在很多問題，使得工作人員始終不能創(chuàng)造出更大的生產(chǎn)目標。針對目前修井作業(yè)時起下管柱繁瑣的問題，研制了一種新型管柱起下裝置。本文主要對修井作業(yè)中起下管柱裝置進行探討。

關鍵詞：起下管柱；問題；裝置

在油田開采的過程中，傳統(tǒng)的施工設備已經(jīng)不能滿足工程的需要，所以要通過對設備的重新設計，來更快的提高開采效率。當前修井作業(yè)的基本方式是通過吊卡上邊沿卡住管柱接箍下邊沿來實現(xiàn)管柱的支撐和起吊。月牙吊卡結(jié)構(gòu)簡單，既可以作為支座，又可以作為吊卡。起下管柱作業(yè)工作繁瑣的主要原因是管柱支撐和起吊方式不理想。

一、修井作業(yè)起下管柱作業(yè)現(xiàn)狀

1、管柱起下方式

在傳統(tǒng)的作業(yè)系統(tǒng)中，通過油管和抽油桿的控制，來完成接箍管柱過程，由于技術的匱乏，使得管柱在使用的過程中，存在著很大的安全隱患，因此，目前的起下管柱關鍵設備就是利用月牙吊卡，通過月牙吊卡依靠在吊卡上的方式，來加強設備的穩(wěn)定性。因為井下作業(yè)的范圍和規(guī)模都比較大，所以一旦發(fā)生安全事故，會造成非常嚴重的后果，因此在修井作業(yè)中，用邊緣卡住管柱接箍的方式，可以在很大程度上提高設備的應用水平。技術人員還對應用的設備進行了升級，使其具備更加結(jié)實的質(zhì)量，增加了承受重力的能力，設備下邊緣實現(xiàn)的管柱夾緊和起吊功能，也提高了設備的實用性，同時這種設備的管柱起下方式，非常容易操作，對于施工任務繁重的井下作業(yè)來說，可以縮短施工的工期。

2、分支撐油管作業(yè)機械手作業(yè)水平

近年來，我國很多的油田企業(yè)都加大了開采的力度，在作業(yè)的過程中，也逐漸暴露出了很多問題，其中，井口油管作業(yè)機械手的作業(yè)情況，就是需要提高的一個方面，經(jīng)過科研人員不斷的研發(fā)，技術已經(jīng)應用在了實際的井下作業(yè)中。這種分支撐油管作業(yè)機械手的結(jié)構(gòu)設計較新穎，可以滿足現(xiàn)代社會的開采需要，同時分支撐油管作業(yè)機械手也具備一定的實用價值。這種機械手結(jié)構(gòu)由上吊夾和下座夾組成，通過下座夾的固定作用，來加固井口的安全性，使施工人員在作業(yè)中，可以在安全的環(huán)境下，加大開采的力度。把上吊夾掛在吊環(huán)上，利用上吊夾的穩(wěn)定作用，代替吊卡，實現(xiàn)了將油管接箍圓周均分的過程。

二、新型裝置總體方案

鑒于油田管柱的特點，除了夾持油管接箍外，就是夾持油管本體。過去曾經(jīng)使用過這種作業(yè)方式，但是由于卡瓦材料的限制，容易損傷油管，縮短油管的使用壽命。隨著材料科學的發(fā)展，目前已經(jīng)能夠制造出一種新型彈性材料，在這種彈性材料中嵌入微型卡緊條制成的楔形卡瓦，對管柱表面的損傷極小，完全能夠達到油田管柱使用壽命要求使用這種楔形卡瓦卡住管柱本體，使接箍完全外露，可以實現(xiàn)新的管柱起下作業(yè)方式。新型起下管柱系統(tǒng)需要在原有修井設備的基礎上，開發(fā)設計專用的筒式吊卡、卡瓦支座、立式排架。

三、關鍵部件設計

1、楔形卡瓦支座

（1）采用上面提到的對分支撐方式，吊卡和支座的對中要求過于嚴格，難以實際應用。因此，可以采用楔形卡瓦夾持接箍下部的管體，讓接箍全部露出，為吊卡卡住接箍提供方便為防止楔形卡瓦卡傷管柱表面，影響管柱的使用壽命和耐腐蝕能力，卡瓦與管柱接觸部分采用彈性體微條嵌入式。

（2）進行卡緊操作時，卡瓦在動力缸的驅(qū)動下向下移動，初步卡緊管柱，并在管柱自重力的作用下實現(xiàn)自緊，進行松開操作時，動力缸處于向上運動狀態(tài)，與管柱的上提動作一同上提卡瓦，卡瓦內(nèi)周直徑擴大，松開管柱，并能使接箍通過。

2、筒式吊卡

（1）動力卡瓦夾持管柱體，管柱接箍完全露出，給吊卡設計帶來很大的方便。為了省掉工人倒換吊卡、摘掛吊環(huán)和推拉閉鎖環(huán)手柄的工序，新型吊卡設計為筒式結(jié)構(gòu)，能自動卡入和自動松開管柱接箍.

（2）卡牙和開啟汽缸各3個，沿周向均布。吊卡下行，管柱接箍碰到卡牙下面的斜面時，卡牙沿吊卡體的滑槽上行，卡牙內(nèi)周擴大，接箍通過。接箍到達傳感器位置時，停止下放吊卡，此時卡牙由于重力自行復位，上提吊卡則卡牙卡住接箍將管柱吊起。當管柱到達適當位置被動力卡瓦夾緊時，下放吊卡，使接箍到達傳感器位置，此時開啟汽缸充氣上行，推環(huán)推動卡牙上行，保持卡牙位置一段時間，上提吊卡則管柱接箍脫出。

（3）筒式吊卡內(nèi)接箍位置傳感器為電渦流傳感器，該型傳感器的信號為無線傳輸，需要進行嚴格的標定。

（4）該筒式吊卡不需要軸向定位，而且吊卡下部有導向斜面，吊卡軸線與管柱軸線不完全平行時，接箍也可自動卡入。與適當?shù)目刂葡到y(tǒng)結(jié)合使用，可以實現(xiàn)管柱的自動卡放。起下抽油桿時，需要更換卡牙。

（5）該筒式吊卡的顯著特點是無彈性元件，卡牙復位完全依靠重力，可靠性和使用壽命顯著提高。

3、立式排管架

（1）為解決管柱從水平位到豎直位的運動問題，設計出一種立式自動排管架，實現(xiàn)管柱的立式排放。

（2）該立式排管架能實現(xiàn)管柱的支撐、排放和傳送，并具有自動控制功能。設計方案有2 種：一種是充分利用機械傳動，使排管架上的油管傳送裝置做直線運動，使控制程序簡單可靠，但排管架結(jié)構(gòu)將略顯復雜，另一種是充分發(fā)揮自動控制功能，用機械手排放管柱，則排管架結(jié)構(gòu)將大大簡化，但需要的控制程序復雜，傳感器增多。

（3）管柱立式排放，使工作場地明顯減小，簡化了管柱的運動軌跡，同時能夠解決筒式吊卡的自動裝填問題，并能保護油管螺紋，具有非常大的優(yōu)越性。

四、結(jié)束語

石油開采的力度，也促進了我國的經(jīng)濟實力，所以技術人員要加大技術研發(fā)的力度，建立一種新型裝置的起下裝置，在實際的開采過程中，加大技術應用，使其在井下作業(yè)中，可以不斷提高開采的效率。同時要提高裝置的應用機會，使其更加全面的滲透到井下作業(yè)中。

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