鐵鉆工在現場的試用對比分析

王紅　魏志峰　李金龍

摘 要：在自動化鉆井生產中，鐵鉆工是目前最先進的扭矩旋扣設備，可完成鉆桿、套管等鉆具的旋扣連接工作，提高生產效率和安全性，是現代化鉆井中重要的自動化設備之一。通過現場使用，對比分析了鐵鉆工的結構、工作原理和技術參數，闡述了鐵鉆工優缺點及改善的意見。

關鍵詞：鉆井裝備；鐵鉆工；試驗；技術改進

隨著鉆井裝備技術的發展， 鉆井設備的自動化程度在不斷提高，鉆具的扭矩旋扣設備也在不斷更新換代， 從手動吊鉗、液氣壓大鉗發展到現在最先進的鐵鉆工，自動化的旋扣設備在提高鉆井生產效率和安全性等方面起到了重要的作用。在減少勞動力、減輕勞動強度、提高自動化程度等方面相比液壓大鉗有著無可比擬的優勢。

1.鐵鉆工簡介

鐵鉆工主要應用于鉆井作業工程中，鉆具接頭的上卸扣作業，代替傳統的液氣大鉗和貓頭作業。設備有回轉升降立柱、伸縮臂、下鉗體、上鉗體、旋扣鉗等部分組成；集低速大扭矩沖扣，高速低扭矩旋扣于一體，最大卸扣扭矩達160KN.m ；可以方便地實現運輸位置、工作位置、井口位置、鼠洞位置等自由定位；實現27/8 ” ～95/8之間所有鉆桿、加重鉆桿、鉆鋌、套管上卸扣作業；通過PLC、HMI屏組合，實現真正的一鍵操作；通過無線遙控裝置方便地實現司鉆房、井口間異地控制。

2.現場試用實現的功能

2014年6月，鉆井總公司在70002鉆井隊試驗應用了一套規格型號：TZG-160鐵鉆工，在對鐵鉆工使用一段周期以來，與液氣大鉗+貓頭的傳統作業模式對比，在操作使用、卡持范圍、安全因素等方面具有以下優缺點。

2.1從操作方面來說

（1）井口識別功能：啟動前伸按扭，鉗體自動前伸至井口位置后停止，從而省去了人力手動扶持液氣大鉗找正井口位置，避免鉗體與鉆具的猛烈撞擊。

（2）上卸扣一鍵操作功能：按下啟動按鈕后，鉗體夾緊、高速旋扣、低速崩扣至設定扭矩停止等作業，一氣呵成，期間無需人為手動操作。相比液氣大鉗省去了中間高低檔切換、視覺參比對照壓力表示數壓力、鉗口反轉對正等繁瑣的操作步驟。

（3）輸出扭矩大：鐵鉆工綜合了液氣大鉗與液壓貓頭的功能，在與液壓大鉗效率不相上下的情況下，最高可輸出160000N/m；對液壓貓頭崩扣作業時，效率尤為明顯，省時省力。

（4）上扣扭矩準：根據不同鉆具類型及鉆具組合，將所需扭矩等參數一次性設進參數里。上扣過程中，當鉗體達到預設扭矩時，設備可實現精準的扭矩限制，從而避免了操作人員頻繁設定緊扣壓力，看壓力表判別上扣扭矩的人為誤差。

（5）鉆具切換簡單：根據不同的鉆具，只需要將鉆具組合輸入到參數里，并設定好相應參數。

2.2從卡持范圍來說

（1）與普通液氣大鉗相比，具有卡持范圍廣?？ǔ址秶?7/8-95/8。而普通液氣大鉗卡持范圍為27/8-7，根據不同的鉆具需要更換相應牙板，鐵鉆工牙板為通用型。

（2）鐵鉆工不僅適用于鉆桿，鉆挺，還適用于套管，轉換接頭，提升短節等上下直徑不一樣的鉆具，在這方面大大減少了液壓貓頭使用頻次。

2.3從安全因素來說

（1）液氣大鉗采用手拉葫蘆吊來升、降大鉗，勞動強度大；懸吊式的安裝方式，造成綱絲繩間的纏繞，磨損斷絲的等不安全隱患。鐵鉆工采用固定安裝的方式，避免了高空懸吊作業不安全問題。

（2）液壓大鉗在作業中過程中需用操作人員前、后扶持大鉗，在此過程中，如果操作人員腳步跟不上氣缸前伸后退的速度，將會給人員帶來猛烈的沖擊等安全隱患。

（3）液氣大鉗沒有限位控制，前伸作業過程中，每次都會聽到鉗體與鉆具巨烈撞擊聲，減少了鉗體與氣缸的使用壽命。

3.存在主要問題

（1）加重鉆桿無法使用。從現場試用中發現該臺鐵鉆工暫時無法適用于加重鉆桿上/卸扣，加重鉆桿接箍太長，旋扣輥子正好處于接頭與鉆桿本體過渡部位。

（2）不能上/卸鉆頭：由于鉆頭本體長度較小，鐵鉆工下鉗體夾住鉆頭時同時凈螺桿夾住，無法上卸鉆頭。

（3）不能卡持103/4套管及11”鉆挺：鐵鉆工開口尺寸卡持范圍為27/8-95/8。

（4）旋轉定位：設備無旋轉自動定位功能，由于鐵鉆工對井口位置要求嚴格，每次上/卸扣都需在井口前方，設立人員指揮司鉆房內操作。

（5）司鉆操作：由于安裝位置的限制及鉗體本身的遮檔，司鉆看不到鉗體上/卸扣的具體情況。

（6）小鼠洞：由于安裝位置限制，鐵鉆工暫時伸不到小鼠洞。

（7）維護要求較高：液壓電氣管路較復雜，需要現場維護具有較強意識、較高的素質技能。建議廠家加大培訓。

4.針對存在問題，進一步改進和完善的建議

（1）針對加重鉆桿：建議提高旋扣鉗高度，讓旋扣鉗輥子讓開旋扣鉗過渡區。

（2）針對鉆頭： 建議加工專用牙板，將下鉗體牙板長度減小，避免夾住螺桿。

（3）針對11”鉆挺：對于特殊要求的鉆挺，增大上下鉗體開口尺寸。

（4）針對旋轉定位：建議增加自動回轉定位功能，使其具有自動旋轉識別井口位置，避開人員操作旋轉機構的旋轉誤差，并提高生產效率。

（5）針對司鉆：建議更換設備安裝位置，使司鉆能觀察到上扣＼卸扣情況；同時拓展無線遙控功能，增加井口位置操作鐵鉆工上扣＼卸扣及各種動作。

（6）針對小鼠洞：更換安裝位置，使其能伸到井口位置的同時能兼固到小鼠洞，或者增長伸縮長度。

（7）針對維護：建議廠家加大培訓，井隊并挑選出專業人員對設備維護。

5.總結

通過此次鐵鉆工在生產作業實踐，該設備能順利完成自動化上、卸扣作業，具有鉆具使用范圍廣、安裝及操作簡便，自動化程度高；是一種多功能、安全、高效的鉆具旋扣設備；改變了液氣大鉗+貓頭的傳統作業模式。通過現場驗證，提出了改進完善思路，產品完善后值得推廣使用。

作者簡介：

王紅，（1975.11-），女，籍貫：吉林，學歷：大學，職稱：工程師。