網(wǎng)電修井機(jī)及井口作業(yè)機(jī)械化裝置在孤東油田的應(yīng)用

朱益飛?。▌倮吞锕聳|采油廠(chǎng)）

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網(wǎng)電修井機(jī)及井口作業(yè)機(jī)械化裝置在孤東油田的應(yīng)用

朱益飛（勝利油田孤東采油廠(chǎng)）

針對(duì)油田修井作業(yè)系統(tǒng)傳統(tǒng)機(jī)械式修井設(shè)備以柴油機(jī)為動(dòng)力，提出了引進(jìn)應(yīng)用網(wǎng)電修井機(jī)及井口作業(yè)機(jī)械化裝置這一重要研究應(yīng)用課題，介紹了網(wǎng)電修井機(jī)及井口作業(yè)機(jī)械化裝置的工作原理、產(chǎn)品優(yōu)點(diǎn)以及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況，并對(duì)新設(shè)備的應(yīng)用效果進(jìn)行了分析。實(shí)踐證明，應(yīng)用網(wǎng)電修井機(jī)后綜合節(jié)能率達(dá)到21.2%，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)噪音從101.7 dB下降到84.1 dB，杜絕了修井機(jī)作業(yè)過(guò)程因使用柴油而排放的CO2；應(yīng)用井口作業(yè)機(jī)械化裝置技術(shù)后，員工勞動(dòng)強(qiáng)度降低了50%，勞動(dòng)生產(chǎn)效率提高30%，管桿絲扣損傷問(wèn)題得到有效解決，且能有效改進(jìn)油田井口生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境，具有良好的推廣應(yīng)用前景。

網(wǎng)電修井機(jī)；井口作業(yè)；機(jī)械化裝置；應(yīng)用效果

引　言

油田開(kāi)發(fā)企業(yè)是產(chǎn)能大戶(hù)，同時(shí)也是能耗大戶(hù)。企業(yè)開(kāi)展節(jié)能減排既是企業(yè)自身發(fā)展的必然要求，也是企業(yè)必須承擔(dān)的一項(xiàng)社會(huì)責(zé)任［1］。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，綠色低碳，節(jié)能減排越來(lái)越成為一種新常態(tài)，企業(yè)必須高度重視節(jié)能減排新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和利用［2］，而在油田修井作業(yè)系統(tǒng)傳統(tǒng)機(jī)械式修井設(shè)備以柴油機(jī)為動(dòng)力，不但技術(shù)性能差、能耗高、效率低、噪音大、環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)大、安全隱患大、維修維護(hù)費(fèi)用高，而且修井作業(yè)過(guò)程自動(dòng)化程度低，生產(chǎn)效率低，工人作業(yè)勞動(dòng)程度大，需要現(xiàn)場(chǎng)操作人員人數(shù)多，作業(yè)過(guò)程管桿絲損易造成損傷。為此，在調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，積極開(kāi)展節(jié)能新產(chǎn)品和新技術(shù)在油田修井作業(yè)系統(tǒng)中的研究應(yīng)用，提出了引進(jìn)應(yīng)用網(wǎng)電修井機(jī)及井口作業(yè)機(jī)械化裝置這一重要研究應(yīng)用課題，并取得了良好應(yīng)用效果。

1　工作原理

1.1網(wǎng)電修井機(jī)

網(wǎng)電修井機(jī)采用全數(shù)字化電氣控制技術(shù)和交流變頻調(diào)速技術(shù)，具有機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安全可靠性好、設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)工作量小等優(yōu)點(diǎn)［3］。變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)調(diào)速范圍寬，可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，能夠在低速下輸出恒轉(zhuǎn)矩，為提高油水井修井作業(yè)效率、優(yōu)化鉆修井工藝等提供了有利條件。其變頻電動(dòng)機(jī)輸出動(dòng)力通過(guò)齒輪箱傳至滾筒進(jìn)行。作業(yè)主滾筒的旋轉(zhuǎn)是通過(guò)電動(dòng)機(jī)控制手柄實(shí)現(xiàn)的，通過(guò)控制電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)來(lái)控制滾筒的正反轉(zhuǎn)，帶動(dòng)滾筒向上或向下提升大鉤。

1.2井口作業(yè)機(jī)械化裝置

井口作業(yè)機(jī)械化裝置的核心設(shè)備為閉口液壓鉗。同時(shí)該裝置對(duì)管桿輸送裝置、液控系統(tǒng)、氣控系統(tǒng)、液壓鉗扶正系統(tǒng)、油管卡放機(jī)構(gòu)及操作平臺(tái)進(jìn)行了系統(tǒng)化設(shè)計(jì)配套，主要由油管卡放機(jī)構(gòu)、閉口式液壓鉗、操作平臺(tái)、吊卡和管桿輸送機(jī)等5部分組成。

1）油管卡放機(jī)構(gòu)。連接在封井器上方，氣動(dòng)卡瓦固定安裝在操作平臺(tái)內(nèi)，液壓鉗通過(guò)頂部吊繩懸掛在井架上，并由操作平臺(tái)扭力軌道臂定位對(duì)中安裝在井口上方，對(duì)開(kāi)式吊卡直接掛在大鉤吊環(huán)上。

2）閉口式液壓鉗。采用成熟的上卸扣設(shè)備，是閉口式、可變扭矩、液壓升降、壓力油潤(rùn)滑、齒輪變速、鏈條傳動(dòng)及雙速驅(qū)動(dòng)式液壓鉗。它采用對(duì)稱(chēng)式圓盤(pán)摩擦傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及雙速驅(qū)動(dòng)模式，可以在齒輪嚙合的條件下，液壓鉗正常轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，高低檔自由轉(zhuǎn)換。設(shè)備懸掛在井口上方，液路管線(xiàn)與通井機(jī)液壓源連接。不需更換鉗牙即可實(shí)現(xiàn)60～89 mm管徑變化。液壓鉗通過(guò)配套雙級(jí)液缸實(shí)現(xiàn)上下浮動(dòng)，到達(dá)任意位置完成上卸扣。閉口式液壓鉗主要參數(shù)：額定系統(tǒng)壓15 MPa，扭矩范圍0.41～8.13 kN·m（扭矩可顯），轉(zhuǎn)速27～126 r/min，系統(tǒng)供油量126 L/min，最大通徑127 mm，工作范圍2～3寸半油管、鉆桿或套管。

3）操作平臺(tái)。操作平臺(tái)為八角操作平臺(tái)，可方便實(shí)現(xiàn)角度轉(zhuǎn)位，以適應(yīng)不同井場(chǎng)對(duì)井架的擺放位置變化，通過(guò)底部法蘭牢固連接在井口防噴器上方，承載作業(yè)工人以及液壓鉗的扭力軌道臂，操作平臺(tái)配有梯子和護(hù)欄，護(hù)欄上方制作掛鉤方便懸掛常用工具。主要參數(shù)：外形尺寸2.2 m×2.2 m、高度1.4～2.6 m、承載2000 kg。

4）吊卡。吊卡選用符合API Spec 8A《鉆井和采油提升設(shè)備規(guī)范》，具有API認(rèn)證的DD型對(duì)開(kāi)式吊卡。該吊卡產(chǎn)品成熟可靠，質(zhì)量性能好，井口作業(yè)工可獨(dú)立完成扣掛吊卡的操作，可替代月牙形吊卡，從而改變目前2人搬抬吊卡的現(xiàn)狀。

5）管桿輸送機(jī)。該管桿輸送機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)：系統(tǒng)壓力10 MPa，電機(jī)功率11 kW，額定塌升負(fù)荷300 kg，控制器操作距離50 m。

2　產(chǎn)品優(yōu)點(diǎn)

2.1網(wǎng)電修井機(jī)的優(yōu)點(diǎn)

1）節(jié)能效果好。采用網(wǎng)電修井與傳統(tǒng)柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)械式修井機(jī)相比，運(yùn)行效率高，節(jié)能效率好，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用結(jié)果表明，其綜合節(jié)能率可達(dá)20%以上。

2）作業(yè)費(fèi)用低，使用成本低。采用網(wǎng)電修井與傳統(tǒng)柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)械式修井機(jī)相比，完成相同的工作量費(fèi)用大約可節(jié)約25%左右。

3）噪音低。在井口1 m處網(wǎng)電修井機(jī)作業(yè)噪音為84.1 dB，而機(jī)械式修井機(jī)作業(yè)噪音為101.7 dB，噪音污染大大降低.

4）減排效果好。以三相交流電為動(dòng)力，杜絕了修井機(jī)作業(yè)過(guò)程因使用柴油而產(chǎn)生的CO2排放。

5）操作簡(jiǎn)單，速度快。網(wǎng)電修井機(jī)的作業(yè)速度快，操作簡(jiǎn)單方便、起下鉆平穩(wěn)。

2.2井口作業(yè)機(jī)械化裝置的優(yōu)點(diǎn)

1）自動(dòng)化程度高。油管輸送裝置自動(dòng)上下料、自動(dòng)長(zhǎng)降，操作簡(jiǎn)捷。整機(jī)設(shè)備實(shí)現(xiàn)PLC智能控制，半自動(dòng)化運(yùn)行，具有學(xué)習(xí)錄入、一鍵起升和下降半自動(dòng)化運(yùn)行、手動(dòng)運(yùn)行3種運(yùn)行模式。具有遙控操作、手動(dòng)操作兩種操作方式，可根據(jù)工作實(shí)際情況和習(xí)慣選擇控制方式。

2）作業(yè)效率高。油管舉升、下降速度快，作業(yè)效率高。將油管從管排架輸送到鉆臺(tái)約30 s，從鉆臺(tái)轉(zhuǎn)至管排架約20 s。同時(shí)，液壓系統(tǒng)流量可調(diào)節(jié)，用戶(hù)可根據(jù)需求調(diào)節(jié)整機(jī)運(yùn)行速度。

3）運(yùn)行質(zhì)量安全可靠。采用V型滑道內(nèi)襯高強(qiáng)度膠木板技術(shù)，替代傳統(tǒng)的地滑車(chē)，可有效保護(hù)管桿絲扣不受損傷，確保修井作業(yè)質(zhì)量。

4）提升員工勞動(dòng)生產(chǎn)效率。作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)3名操作人員輕松完成原來(lái)5個(gè)人的工作量，提高員工勞動(dòng)生產(chǎn)效率30%，降低工人勞動(dòng)節(jié)強(qiáng)度50%。

5）作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)做到清潔化生產(chǎn)作業(yè)。采用封閉式操作平臺(tái)設(shè)計(jì)，安裝有閉式液壓鉗噴提裝置，實(shí)現(xiàn)密封提下油管，避免或減少井場(chǎng)污染，改善作業(yè)環(huán)境質(zhì)量。

3　現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果

引進(jìn)應(yīng)用網(wǎng)電修井機(jī)4臺(tái)：40 t網(wǎng)電修井機(jī)3臺(tái)，30 t網(wǎng)電修井機(jī)1臺(tái)。網(wǎng)電修井機(jī)已累計(jì)出勤1388 d、累計(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)8789 h、累計(jì)作業(yè)油井225口，累計(jì)耗電257 586 kWh。

引進(jìn)井口作業(yè)機(jī)械化裝置4臺(tái)：大修2臺(tái)，小修2臺(tái)，自投入現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用以來(lái)，已連續(xù)應(yīng)用589 d。

3.1風(fēng)電修井機(jī)

表1為網(wǎng)電修井機(jī)應(yīng)用前后能耗對(duì)比數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表。從表1中可以看出，作業(yè)225口井，網(wǎng)電修井機(jī)比傳統(tǒng)機(jī)械式修井設(shè)備節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤28 025.8 kg，其綜合節(jié)能率達(dá)到21.2%，具有良好的節(jié)能減排效果。

表1　網(wǎng)電修井機(jī)應(yīng)用前后能耗對(duì)比

3.2井口作業(yè)機(jī)械化裝置

從表2中可以看出，應(yīng)用井口作業(yè)機(jī)械化裝置后，大大地降低了油水井作業(yè)員工的勞動(dòng)強(qiáng)度，提升了井口作業(yè)的自動(dòng)化水平，且油管提升下降速度不僅得到大大提升，而且可根據(jù)油水井生產(chǎn)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況需要調(diào)節(jié)整機(jī)作業(yè)運(yùn)行速度，管桿絲扣保護(hù)情況明顯好于傳統(tǒng)機(jī)械式井口修井設(shè)備，避免因現(xiàn)場(chǎng)修井作業(yè)造成管桿絲扣損壞所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)損失。

表2　井口作業(yè)機(jī)械化裝置應(yīng)用前后效果對(duì)比

4　結(jié)語(yǔ)

油田井口作業(yè)設(shè)備是油田開(kāi)發(fā)生產(chǎn)中一種重要的生產(chǎn)設(shè)備，推廣應(yīng)用高效節(jié)能減排修井設(shè)備替代傳統(tǒng)的技術(shù)狀況差、安全隱患大、能耗高、維修費(fèi)用高的老舊機(jī)械式修井設(shè)備，改善油田特殊作業(yè)環(huán)境，降低員工作業(yè)勞動(dòng)強(qiáng)度是一種必然發(fā)展趨勢(shì)。實(shí)際證明，網(wǎng)電修井機(jī)及井口作業(yè)機(jī)械化裝置技術(shù)先進(jìn)、自動(dòng)化程度高、節(jié)能減排效果好、操作簡(jiǎn)單、生產(chǎn)效率高、安全可靠性強(qiáng)，作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)噪音低，環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)小，能有效改進(jìn)油田井口生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境，其產(chǎn)品性能優(yōu)越，具有良好的推廣應(yīng)用前景。

［1］朱益飛，宮暢，周亮.油田多措并舉推進(jìn)節(jié)能減排［J］.石油石化節(jié)能.2013，3（12）：40-41.

［2］朱益飛.堅(jiān)持以人為本 抓質(zhì)量創(chuàng)效益［J］.石油工業(yè)技術(shù)監(jiān)督，2009，25（6）：57-59.

［3］程明，劉佳暢.淺談變頻技術(shù)在油田抽機(jī)上的應(yīng)用［J］.變頻技術(shù)應(yīng)用2011，6（1）：94-114.

10.3969/j.issn.2095-1493.2016.09.011

2016-03-27

（編輯王古月）

朱益飛，高級(jí)工程師，1989年畢業(yè)于華東石油學(xué)院（生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化），從事油田技術(shù)質(zhì)量監(jiān)督工作，E-mail：zhuyifei112. slyt@sinopec.com，地址：山東省東營(yíng)市河口區(qū)仙河鎮(zhèn)勝利油田孤東采油廠(chǎng)技術(shù)質(zhì)量監(jiān)督中心，257237。