車載式高壓直管擺放及固定裝置

王保祥，呂文偉，徐 武

（1.中國石油集團川慶鉆探工程有限公司長慶固井公司，陜西 西安710000；2.中石化四機石油機械有限公司，湖北 荊州434020）

1 引言

隨著全球工業(yè)化發(fā)展，石油需求不斷增加，各國都加大了石油的開采力度，井場道路條件越來越差，深井、水平井開采量不斷增加，非常規(guī)油氣資源的開發(fā)比例也逐漸增大。頁巖氣作為清潔高效能源，受到國家開采政策的大力支持，成為當(dāng)前油氣開采主戰(zhàn)場。中石化響應(yīng)國家能源局的號召在示范區(qū)涪陵焦石壩片區(qū)進(jìn)行了大規(guī)模的開采。國內(nèi)頁巖氣多分布在崇山峻嶺間，如蜀南、鄂西、貴州、重慶等地，該片區(qū)地處山區(qū)，井場場地條件嚴(yán)重受到地形地貌的制約，油田現(xiàn)場惡劣的條件對設(shè)備提出了更高的要求。連續(xù)油管車以其強大的功能和優(yōu)良的性能在當(dāng)今油田作業(yè)設(shè)備領(lǐng)域內(nèi)得到了廣泛的認(rèn)可和使用?，F(xiàn)代連續(xù)油管技術(shù)應(yīng)用在石油工業(yè)始于20 世紀(jì)60 年代，經(jīng)過50 多年的發(fā)展，現(xiàn)已成為世界油氣工業(yè)技術(shù)研究和應(yīng)用中的一個熱點。連續(xù)油管作業(yè)技術(shù)因占地面積小、效率高、對地層傷害小、帶壓作業(yè)等一系列優(yōu)點在油氣開采尤其長水平井開采中應(yīng)用越來越廣泛?，F(xiàn)階段，國外陸上油氣開發(fā)中80%以上采用帶壓作業(yè)，形成了帶壓鉆井、修井功能于一體的連續(xù)油管作業(yè)裝備，以美國、加拿大等國為代表，在油氣井連續(xù)油管帶壓作業(yè)技術(shù)方面處于領(lǐng)先地位。利用連續(xù)油管修井已代表著當(dāng)今世界修井技術(shù)的發(fā)展方向，并將作為一種常規(guī)、高效的作業(yè)技術(shù)在世界范圍內(nèi)普及。近年來連續(xù)油管鉆井、壓裂技術(shù)也成為熱點。目前連續(xù)油管最大鉆井深度已超過6 900 m?，F(xiàn)在連續(xù)油管外徑由原來的Φ12.7（1/2"）mm 發(fā)展到現(xiàn)在的Φ12.7（1/2"）～Φ168.27（6-5/8"）mm。因為連續(xù)油管裝備的適用范圍廣，連續(xù)油管技術(shù)前期主要是作為傳輸流體的通道，基本用于洗井、基質(zhì)酸化和氮氣舉升，目前已經(jīng)擴展到鉆井、修井、測井和射孔、增產(chǎn)措施等領(lǐng)域，相關(guān)技術(shù)發(fā)展至今，連續(xù)油管已可廣泛用于油田鉆井、完井、壓裂、酸化、排液、試油、采油采氣、修井、集輸管線解堵等領(lǐng)域。

連續(xù)油管車作業(yè)完成后，管道內(nèi)壁殘留有工藝液，這種工藝液往往會對連續(xù)油管內(nèi)壁進(jìn)行腐蝕，影響連續(xù)油管力學(xué)性能，給工作帶來風(fēng)險。為了避免這種風(fēng)險，作業(yè)結(jié)束后需要用空壓機泵車對其盤管進(jìn)行清洗和吹掃工作，以保障連續(xù)油管車的使用壽命。用于將連續(xù)油管車和空壓機泵車連接起來的包括直管在內(nèi)的連接管匯，通常以工具附件的形式由空壓機泵車攜帶。而如何在空壓機泵車有限的安裝空間內(nèi)，以不影響其他部件的安裝及使用為前提下，解決直管的擺放及固定問題成為了一個技術(shù)難題。

2 技術(shù)方案

目前作業(yè)現(xiàn)場經(jīng)常采用連續(xù)油管作業(yè)設(shè)備與空壓機泵車組合的形式，而且根據(jù)井場布置的不同，為了保證設(shè)備的正常連接，通常要求空壓機泵車要攜帶至少30 m 的高壓直管，而空壓機泵車為多功能集成設(shè)備，上裝部分部件繁多，設(shè)計緊湊，沒有足夠空間用于攜帶和固定高壓直管。本文需研制出一種便于操作、節(jié)約空間的車載高壓直管擺放及固定裝置，確保將設(shè)備所需高壓直管存放在空壓機泵車上，并且取用方便、固定可靠，從而解決高壓直管無法隨空壓機泵車攜帶和固定的工程難題。

2.1 整體布局

高壓直管擺放及固定位置如圖1 所示，副梁總成底部與底盤車大梁連接起到加強大梁強度的作用，副梁總成上部集成安裝各類部件，由于空壓機泵車集成多種功能，副梁上集成了多種功能部件，導(dǎo)致副梁總成上部沒有空間來存放，本文以副梁總成下部空間為切入點，通過對副梁總成的特殊設(shè)計，巧妙地將空壓機泵車所需裝載的高壓直管安裝在副梁總成內(nèi)部，將直管擺放及固定裝置與副大梁集成在一起，既不增加整機寬度，又不增加整機高度，既可以安裝固定直管，又起到了連接副大梁主縱梁和邊梁的作用，不僅合理利用了安裝空間，而且提高了副大梁的強度。同時，該直管擺放及固定裝置將直管固定在副大梁上平面以下，降低了直管的離地高度，操作人員站立在地面上就可方便地取用或者存放直管，避免人員登高作業(yè)，降低了安全風(fēng)險，降低了人員勞動量。同時，該直管擺放及固定裝置將直管隱藏在副大梁內(nèi)，不僅對提高設(shè)備整體外觀質(zhì)量起到促進(jìn)作用，而且能防止雨雪沖刷直管，延長了直管的使用壽命。

圖1 高壓直管擺放及固定位置

2.2 關(guān)鍵結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.2.1 副梁總成

副梁總成如圖2 所示，主要由邊梁、橫梁、縱梁、連接板、翻轉(zhuǎn)檔桿總成組成。連接板的作用是將副梁總成和空壓機泵車底盤固定在一起，副大梁總成中的橫梁在靠近車輛外側(cè)下部位置處開有缺口，確保高壓直管能夠放入，橫梁側(cè)面開設(shè)凹槽，高壓直管可以沿凹槽向內(nèi)或向外滑動，這種特殊的設(shè)計使得橫梁既可以滿足承載要求又可以放進(jìn)或拿出高壓直管，橫梁變成了“高壓直管匣”。高壓直管的兩頭都放入到這種“高壓直管匣”內(nèi)，“高壓直管匣”外側(cè)設(shè)置了翻轉(zhuǎn)檔桿總成，防止高壓直管左右滑動，從而起到固定高壓直管的作用。而且，這種“高壓直管匣”式的結(jié)構(gòu)儲量大，兩側(cè)加起來能夠存放40 m 長的高壓直管，如此，這種特殊設(shè)計的橫梁和翻轉(zhuǎn)檔桿總成一起形成了一種車載高壓直管擺放及固定裝置，并且管線長度足以滿足現(xiàn)場施工要求。

圖2 副梁總成

2.2.2 翻轉(zhuǎn)檔桿總成

加砂系統(tǒng)如圖3 所示，翻轉(zhuǎn)檔桿總成由翻轉(zhuǎn)檔桿、轉(zhuǎn)銷、彈簧鎖銷構(gòu)成。轉(zhuǎn)銷將翻轉(zhuǎn)檔桿銷接在“高壓直管匣”式橫梁上，翻轉(zhuǎn)檔桿可以沿轉(zhuǎn)銷轉(zhuǎn)動，彈簧鎖銷固定在翻轉(zhuǎn)檔桿上可隨彈簧鎖銷一起轉(zhuǎn)動，當(dāng)翻轉(zhuǎn)檔桿位于豎直位置時，彈簧鎖銷自動鎖定限制翻轉(zhuǎn)檔桿旋轉(zhuǎn)，從而將“高壓直管匣”式橫梁內(nèi)部的高壓直管固定在其內(nèi)部，手動拔起彈簧鎖銷的鎖銷桿后即可打開翻轉(zhuǎn)檔桿并取用高壓直管。

圖3 加砂系統(tǒng)

3 結(jié)論

連續(xù)油管施工作業(yè)在市場上贏得了立足之地。連續(xù)油管作業(yè)具有快速高效、對地層的低傷害、低成本（來源于工序的簡化）等優(yōu)點。20 世紀(jì)60 年代至70 年代末，油管材料發(fā)展緩慢；20 世紀(jì)80 年代，油管焊接工藝的出現(xiàn)使之煥發(fā)新的生機；20 世紀(jì)90 年代以來，隨著井下工具及工藝的發(fā)展，連續(xù)管作業(yè)迅速發(fā)展，連續(xù)油管在世界各油氣田的應(yīng)用范圍持續(xù)擴大。中國連續(xù)油管作業(yè)也發(fā)展迅速，目前國內(nèi)共有引進(jìn)的連續(xù)油管作業(yè)機30 臺左右，主要分布在四川、大慶、長慶、勝利、華北、中原、吉林、新疆、遼河、吐哈、大港、河南和克拉瑪依等油田。而且設(shè)備呈不斷增長的趨勢，因此解決連續(xù)油管輔助設(shè)備的空壓機泵車的存放高壓直管的難題將進(jìn)一步推進(jìn)連續(xù)有關(guān)作業(yè)設(shè)備的發(fā)展，也將進(jìn)一步降低連續(xù)油管作業(yè)的施工成本。本文成功研制的“高壓直管匣”在滿足橫梁承載強度的前提下，巧妙地對橫梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造設(shè)計，加上翻轉(zhuǎn)檔桿總成，形成一套隱藏在副梁總成內(nèi)部的車載式高壓直管擺放及固定裝置，解決了空壓機泵車無法裝載固定高壓直管的難題，將直管擺放及固定裝置與副大梁集成在一起，既不增加整機寬度，又不增加整機高度，既可以安裝固定直管，又起到了連接副大梁主縱梁和邊梁的作用，不僅合理利用了安裝空間，而且提高了副大梁的強度。同時便于人員操作，這樣的設(shè)計理念和巧妙的方法可在其他特種設(shè)備上推廣，起到在有限條件下擴充儲物空間的作用。