輕型修井機(jī)的技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

黃萍

摘 要：國內(nèi)油田小修作業(yè)主要使用修井機(jī)，因而本文將圍繞其展開研究，本文首先介紹修井機(jī)修井作業(yè)工藝技術(shù)現(xiàn)狀，最后提出輕型修井機(jī)朝著發(fā)展趨勢加大裝機(jī)功率與可靠性和先進(jìn)性方向發(fā)展，以供參考。

關(guān)鍵詞：輕型修井機(jī);技術(shù)現(xiàn)狀;發(fā)展趨勢

0.引言

修井機(jī)是油田小修作業(yè)的專用設(shè)備，國內(nèi)油田小修作業(yè)主要使用價(jià)格便宜的通井機(jī)，其比重占油田小修設(shè)備總量的八成以上。

1.修井機(jī)修井作業(yè)工藝技術(shù)現(xiàn)狀

修井機(jī)修井作業(yè)就是利用油田井場的提升系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)起下放修井作業(yè)。油田井場的提升系統(tǒng)主要包括修井機(jī)滾筒系統(tǒng)總成、井架、天車、游動(dòng)系統(tǒng)、鋼絲繩纜及卡瓦、吊卡、吊環(huán)、吊鉗等組成。其中鋼絲繩纜末端帶有接頭，可以根據(jù)作業(yè)對象的實(shí)際井下工況和不同的修井作業(yè)內(nèi)容，選擇連接不同的修井作業(yè)工具完成油井的各項(xiàng)修井任務(wù)。修井機(jī)修井作業(yè)由兩個(gè)作業(yè)內(nèi)容組成，分別為提升作業(yè)和下放作業(yè)，修井機(jī)滾筒系統(tǒng)通過纏繞鋼絲繩纜使修井工具在油田井道內(nèi)循環(huán)往復(fù)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)修井作業(yè)。

提升作業(yè)時(shí)，通過修井機(jī)的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)，將柴油機(jī)的動(dòng)力傳遞給滾筒，滾筒通過纏繞鋼絲繩纜將油田井下的修井工具向上提升。作業(yè)開始時(shí)，修井機(jī)的柴油機(jī)處于怠速運(yùn)行狀態(tài)，滾筒系統(tǒng)的推盤離合器處于分離狀態(tài)，司鉆技術(shù)人員根據(jù)修井機(jī)指重表顯示的將要提升的重量以及修井作業(yè)的相關(guān)操作規(guī)程，將修井機(jī)置于適當(dāng)?shù)臋n位，拉開滾筒系統(tǒng)的駐動(dòng)剎車，結(jié)合推盤離合器，實(shí)現(xiàn)提升作業(yè)。提升作業(yè)中，司鉆技術(shù)人員目視指重表和滾筒轉(zhuǎn)速，余光注視井口[mo，以獲取提升作業(yè)的實(shí)時(shí)狀態(tài)。在提升作業(yè)的整個(gè)過程中，修井工具會經(jīng)歷三個(gè)運(yùn)行狀態(tài)，依次為：加速啟動(dòng)、勻速運(yùn)行、減速停車。

在加速啟動(dòng)的過程中，司鉆技術(shù)人員通過變換檔位，調(diào)整油門開度以控制柴油機(jī)輸出到滾筒系統(tǒng)的動(dòng)力矩，當(dāng)滾筒系統(tǒng)受到的動(dòng)力矩大于修井工具和游動(dòng)系統(tǒng)對滾筒系統(tǒng)產(chǎn)生的阻力矩時(shí)，滾筒實(shí)現(xiàn)加速轉(zhuǎn)動(dòng)，修井工具提升速度不斷增大。

通常情況下，隨著修井工具的提升，處于提升狀態(tài)的鋼絲繩纜質(zhì)量不斷減小，滾筒受到的阻力矩Mf也會不斷減小，因此在勻速提升階段，司鉆技術(shù)人員會不斷調(diào)整油門的開度，以應(yīng)對提升過程中由于井下鋼絲繩纜減小、井筒對修井工具的阻力突變等隨機(jī)擾動(dòng)造成的提升速度波動(dòng)，將提升速度控制在工藝要求的范圍內(nèi)。

經(jīng)過一段時(shí)間的提升，當(dāng)司鉆技術(shù)人員判斷修井工具快要接近井口位置或者提升的指定位置時(shí)，提升作業(yè)進(jìn)入到減速停車階段。司鉆技術(shù)人員減小油門的開度，使傳遞給滾筒的動(dòng)力矩小于滾筒受到的阻力矩，降低滾筒的轉(zhuǎn)速，修井工具上提速度也會隨之減小。當(dāng)修井工具提升到井口位置或指定位置時(shí)，司鉆技術(shù)人員迅速控制滾筒剎車剎把，使剎車系統(tǒng)抱死滾筒，同時(shí)分離滾筒推盤離合器，切斷柴油機(jī)向滾筒傳遞動(dòng)力的路徑，實(shí)現(xiàn)修井工具的穩(wěn)定停車。

下放作業(yè)時(shí)，修井機(jī)滾筒的推盤離合器處于分離狀態(tài)，利用井下的鋼絲繩纜和修井工具的自重對滾筒產(chǎn)生的動(dòng)力矩來使?jié)L筒轉(zhuǎn)動(dòng)。在下放作業(yè)的過程中，通井機(jī)柴油機(jī)一直處于怠速運(yùn)行狀態(tài)，為通井機(jī)配套的液壓系統(tǒng)、氣壓系統(tǒng)及發(fā)電系統(tǒng)提供動(dòng)力。作業(yè)開始時(shí)，司鉆技術(shù)人員松開通井機(jī)滾筒駐動(dòng)剎車，滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)，盤繞在滾筒上的鋼絲繩纜慢慢下放，從而實(shí)現(xiàn)修井工具在油田井道里的下放作業(yè)。在下放作業(yè)的整個(gè)過程中，司鉆技術(shù)人員目視指重表和滾筒轉(zhuǎn)速，余光看井口，通過調(diào)整剎車剎把的位置，輸出合適的制動(dòng)力矩，以達(dá)到控制下放作業(yè)速度的效果。和提升作業(yè)一樣，下放作業(yè)的整個(gè)過程中，修井工具下放過程也會經(jīng)歷三個(gè)運(yùn)行階段，分別為：加速下放、勻速下放、減速停車。

在加速下放的工程中，隨著修井工具下放深度的增加，井下的鋼絲繩纜越來越長，盤繞在滾筒上待下放的鋼絲繩纜越來越少，造成了滾筒所受的動(dòng)力矩Mg越來越大，滾筒的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Ji越來越小，滾筒加速運(yùn)轉(zhuǎn)，修井工具加速下放。

隨著下放深度的增加，井下鋼絲繩纜和修井工具的總質(zhì)量增加，滾筒上待下放的鋼絲繩纜質(zhì)量相對減少，從而導(dǎo)致下放過程中滾筒的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量變小，滾筒加速轉(zhuǎn)動(dòng)，為了將修井工具的下放速度控制在工藝要求的范圍內(nèi)，司鉆技術(shù)人員需要不斷調(diào)整滾筒剎車系統(tǒng)剎把的位置，以使?jié)L筒剎車系統(tǒng)輸出合適的制動(dòng)力矩，將修井工具的下放速度控制在工藝要求的范圍內(nèi)。

當(dāng)修井工具下放到接近油井指定位置時(shí)，下放作業(yè)進(jìn)入到減速停車的過程。司鉆技術(shù)人員通過加大滾筒剎車系統(tǒng)剎把的位置，使輸出的制動(dòng)力矩大于滾筒的動(dòng)力矩，以快速降低下修井工具下放速度。當(dāng)司鉆技術(shù)人員判斷修井工具到達(dá)井下指定位置時(shí)，迅速將滾筒剎車系統(tǒng)的剎把置于最大位置，剎車系統(tǒng)牢牢抱死滾筒，修井工具停止下放。

2.輕型修井機(jī)的發(fā)展趨勢

2.1加大裝機(jī)功率

早期，修井機(jī)的功率配置較小，每噸大鉤載荷的起升功率僅為2～3kW。為了提高作業(yè)效率，現(xiàn)在大部分修井機(jī)每噸大鉤載荷的起升功率增加到4kW左右，有些特殊用途的修井機(jī)甚至可達(dá)5～6kW。美制修井機(jī)裝機(jī)功率較大，廠家從用戶實(shí)際使用情況出發(fā)，使修井機(jī)在額定鉤載下起升，發(fā)動(dòng)機(jī)也不處于滿載荷工作狀態(tài)。其優(yōu)點(diǎn)是：發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械載荷和熱載荷相對較低，損耗相對減少，故障率降低，使用壽命長;發(fā)動(dòng)機(jī)長期處于經(jīng)濟(jì)區(qū)域運(yùn)轉(zhuǎn)，油耗相對降低;故障率降低，修井機(jī)能夠較長時(shí)間保持高使用率及低維修率，經(jīng)濟(jì)效益好。

2.2可靠性和先進(jìn)性

提高產(chǎn)品可靠性和先進(jìn)性是生產(chǎn)廠家和用戶共同追求的目標(biāo)，但實(shí)際運(yùn)作起來卻很困難。目前，輕型修井機(jī)是個(gè)買方市場，因此對用戶提出的各種結(jié)構(gòu)要求，生產(chǎn)廠家都得想方設(shè)法滿足。但同一規(guī)格的修井機(jī)，產(chǎn)品型號眾多，給生產(chǎn)廠家組織設(shè)計(jì)生產(chǎn)帶來種種困難，也影響了產(chǎn)品的可靠性。修井機(jī)模塊系列化設(shè)計(jì)方案，可提高系列機(jī)型互換性、通用性，便于組織生產(chǎn)，縮短生產(chǎn)周期;模塊部件形成小批量生產(chǎn)，有利于提高產(chǎn)品的可靠性。集中精力解決矛盾突出的某一模塊問題，改善其性能，即可提高整機(jī)的性能水平。

2.3作業(yè)周期短，適應(yīng)更狹小空間

常規(guī)修井機(jī)作業(yè)前，需根據(jù)井場的實(shí)際情況挖好四個(gè)風(fēng)載繃?yán)K地錨坑（0.8X1.3X1.8m），錨坑里面還需填充水泥、砂子和石塊，各種費(fèi)用（挖掘費(fèi)用、材料費(fèi)用）總共需要為3000元;水泥凝固時(shí)間最少為24小時(shí)，這樣算來，如果使用地錨坑固定風(fēng)載繃?yán)K，作業(yè)準(zhǔn)備時(shí)間最少為2天，耗費(fèi)最少為3000元。如果使用自緊繃?yán)K式修井機(jī)進(jìn)行作業(yè)，作業(yè)前的安裝、調(diào)試僅需6個(gè)小時(shí);因此在保證作業(yè)安全的條件下，可以使用無繃?yán)K修井機(jī)，它操作方便、能減輕作業(yè)強(qiáng)度、降低作業(yè)成本，提高作業(yè)效率，適應(yīng)狹小的作業(yè)環(huán)境。

3.結(jié)語

綜上，修井機(jī)是油田小型作業(yè)修井機(jī)，修井作業(yè)是油氣井修井作業(yè)施工現(xiàn)場工作頻率最高的作業(yè)形式，修井機(jī)修井作業(yè)輔助控制的實(shí)現(xiàn)對于提高修井作業(yè)效率和修井作業(yè)質(zhì)量具有重要的意義。

參考文獻(xiàn)：

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