小修作業(yè)自動(dòng)化現(xiàn)狀與試驗(yàn)方案

鄭雅各

摘要：小修作業(yè)是保證油田穩(wěn)產(chǎn)上產(chǎn)的重要技術(shù)手段，目前遼河油田井下作業(yè)自動(dòng)化程度不高，員工與修井機(jī)配合起下管桿，完成修井作業(yè)。因此為提高遼河油田修井自動(dòng)化、智能化水平，降低作業(yè)員工勞動(dòng)強(qiáng)度，強(qiáng)化安全保障，促進(jìn)清潔綠色修井，提升生產(chǎn)效率，很有必要加大小修自動(dòng)化投入，為此我們研究分析了國(guó)內(nèi)小修自動(dòng)化現(xiàn)場(chǎng)，并提出了遼河油田的推進(jìn)方案。

關(guān)鍵詞：小修作業(yè);自動(dòng)化;現(xiàn)狀;推進(jìn)方案

1.概述

小修作業(yè)是保證油田穩(wěn)產(chǎn)上產(chǎn)的重要技術(shù)手段，遼河油田小修系統(tǒng)目前均采用四人一機(jī)的作業(yè)模式，員工與修井機(jī)配合起下管桿，完成修井作業(yè)。該作業(yè)方式自動(dòng)化程度較低，存在以下不足之處：

第一：修井作業(yè)工作環(huán)境艱苦，勞動(dòng)強(qiáng)度大，小修系統(tǒng)員工流失嚴(yán)重，員工平均年齡逐年增高，現(xiàn)有隊(duì)伍已經(jīng)很難滿足油田穩(wěn)產(chǎn)上產(chǎn)的基本需求。

第二：所有操作均需員工與設(shè)備配合進(jìn)行，安全風(fēng)險(xiǎn)較高，若發(fā)生各類事故則對(duì)油田各方面工作造成不良影響。

第三：小修作業(yè)自動(dòng)化程度低，不符合企業(yè)科技發(fā)展的要求。

因此結(jié)合遼河小修作業(yè)現(xiàn)狀，為降低職工勞動(dòng)強(qiáng)度、強(qiáng)化安全保障需要研究一套適合小修作業(yè)的自動(dòng)化裝置，解決以上難題。為此我們對(duì)國(guó)內(nèi)部分油田的小修自動(dòng)化現(xiàn)狀進(jìn)行了分析研究。

2.國(guó)內(nèi)小修自動(dòng)化現(xiàn)狀：

2.1大慶油田

大慶油田小修自動(dòng)化項(xiàng)目主要由地面送管系統(tǒng)、作業(yè)懸吊系統(tǒng)和作業(yè)上卸扣系統(tǒng)組成。

作業(yè)地面送管系統(tǒng)：小修地面送管系統(tǒng)裝置由液壓貓道和液壓油管盒組成。液壓貓道具備水平和垂直輸送功能，在接受從油管盒過來的油管后，可以將油管送至井口預(yù)定位置，其送管的速度、高度滿足工藝要求;貓道帶有液壓支腿，便于調(diào)節(jié)高度;液壓油管盒是容納油管的裝置，由內(nèi)盒和主體框架兩部分組成。內(nèi)盒為5層框架結(jié)構(gòu)，容量130根。主體框架帶有液壓支腿，可以調(diào)節(jié)裝置整體高度內(nèi)盒的5層框架用來容納油管，為液壓管排架構(gòu)，可以通過控制機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)起升、下降和傾斜，使其中的某一層對(duì)應(yīng)過橋高度。實(shí)現(xiàn)油管進(jìn)出管盒的雙向動(dòng)作。

作業(yè)懸吊系統(tǒng)：改變?cè)半p吊卡”操作模式為羊角吊卡和氣動(dòng)卡瓦配合的“一吊一卡”懸吊系統(tǒng)，井口單人起下作業(yè)，減少用工數(shù)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度和安全風(fēng)險(xiǎn)。小修作業(yè)采用氣動(dòng)卡瓦動(dòng)力吊卡，其中新型的氣動(dòng)卡瓦具有油管防脫落、防上頂功能。

作業(yè)上卸扣系統(tǒng)：小修自動(dòng)化研制了機(jī)械式油管扶正器，通過氣路開關(guān)控制工作臂的開合，實(shí)現(xiàn)了油管快速扶正，有效防止油管偏扣、粘扣，提高了起下速度和施工質(zhì)量。

2.2新疆油田

新疆油田小修自動(dòng)化設(shè)備主要由井口操作平臺(tái)、管桿輸送裝置、液壓管橋系統(tǒng)、積液罐和操作間組成。

井口操作平臺(tái)長(zhǎng)2.5m、寬2.0m，由支架、漏斗形積液裝置及防滑踏板組成。管桿輸送裝置由液壓貓道、撥輪推管裝置及氣動(dòng)滑車組成。液壓管橋系統(tǒng)由液壓升降管橋及導(dǎo)流蓋板等組成，通過導(dǎo)流蓋板將管桿內(nèi)外原油導(dǎo)入積液管內(nèi)，可以有效防止油污落地，液壓管橋容量為300根油管。

管桿輸送裝置升降輸送原理與大慶油田同類裝備類似，在液壓貓道上增加銅襯小滑車，可以有效保護(hù)油管絲扣。在下油管時(shí)，液壓管橋由操作員工在操作間控制液壓管橋升降，將油管送至管桿輸送裝置附近，通過撥輪將油管傳送到液壓貓道，之后控制貓道將油管送至井口。井口操作由原“雙吊卡”操作模式改為普通吊卡和氣動(dòng)卡瓦配合的“一吊一卡”懸吊系統(tǒng)，由操作手負(fù)責(zé)提放管柱，井口班長(zhǎng)單人摘、掛吊環(huán)、操作液壓鉗上卸扣。自動(dòng)化設(shè)備起下單根速度為45根/小時(shí)。

2.3.濟(jì)南芯樂小修自動(dòng)化設(shè)備

濟(jì)南芯樂小修自動(dòng)化設(shè)備與普通小修通井機(jī)相配合使用，該設(shè)備由輔助作業(yè)機(jī)及全自動(dòng)管橋組成。輔助作業(yè)機(jī)上由作業(yè)機(jī)行走本體、管桿自動(dòng)丈量裝置、管桿輸送導(dǎo)輪、管桿輸送機(jī)械抓手、液壓動(dòng)力鉗及管桿扶正一體機(jī)械臂組成。全自動(dòng)管橋可以實(shí)現(xiàn)油管排列輸送及油污回收。

該自動(dòng)化設(shè)備改變?cè)⌒拮鳂I(yè)“雙吊卡”操作模式為液壓卡瓦式吊卡和液壓卡瓦配合的“一吊一卡”懸吊系統(tǒng)。井口實(shí)現(xiàn)無人操作，由一名員工操作通井機(jī)，一名員工操作輔助作業(yè)機(jī)。

下油管時(shí)，全自動(dòng)管橋?qū)⒂凸芩腿牍軛U輸送導(dǎo)輪，在進(jìn)行自動(dòng)丈量之后，由管桿輸送機(jī)械抓手抓取管材，自液壓卡瓦式吊卡下部穿入后，吊卡對(duì)管材實(shí)現(xiàn)咬合，操作手操作通井機(jī)將管柱放入下部油管母扣內(nèi)，液壓動(dòng)力鉗及管桿扶正一體機(jī)械臂對(duì)管桿進(jìn)行扶正及上扣，之后打開氣動(dòng)卡瓦，完成下管作業(yè)后。液壓驅(qū)動(dòng)吊卡打開，上提吊卡，管桿輸送機(jī)械抓手送入管柱，繼續(xù)下入。起出油管程序與此相反。該型小修自動(dòng)化設(shè)備目前未投入現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，目前僅在臨盤采油廠實(shí)驗(yàn)基地進(jìn)行試運(yùn)行。試驗(yàn)起下速度與目前小修設(shè)備相近該設(shè)備也可以與XJ90Z作業(yè)機(jī)配合使用。

3.遼河油田小修自動(dòng)化試驗(yàn)方案

3.1研究目標(biāo)

研究小修自動(dòng)化技術(shù)，采油廠將按照分步（自動(dòng)上管、自動(dòng)上扣）、分期（Ⅰ期先導(dǎo)試驗(yàn);Ⅱ期改進(jìn)完善）、分級(jí)（3/4級(jí);2級(jí)）進(jìn)行配套研究。

2019年重點(diǎn)實(shí)現(xiàn)工人遙控油管運(yùn)輸、井口自動(dòng)上卸扣、單人摘掛吊卡的功能，完成三、四級(jí)井控油井小修作業(yè)過程中起下油管自動(dòng)化操作。

3.2主要研究?jī)?nèi)容

①井口自動(dòng)化上卸扣裝置。研究井口自動(dòng)化上卸扣系統(tǒng)，與現(xiàn)有小修XJ90Z配合使用，并在現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。

②井口氣動(dòng)卡盤裝置。研究油管和抽油桿井口氣動(dòng)卡盤，實(shí)現(xiàn)井口單人摘掛吊卡，并完成現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。

③油管自動(dòng)輸送裝置。研究油管自動(dòng)輸送裝置，與現(xiàn)有綠色修井平臺(tái)有效結(jié)合，下油管時(shí)自動(dòng)將油管送至井口合適位置，完成現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。

④作業(yè)控制裝置。研究小修自動(dòng)化控制裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸送油管及井口上卸扣實(shí)現(xiàn)遙控操作，完成現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。

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