網電修井機及井口作業機械化裝置在孤東油田的應用

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網電修井機及井口作業機械化裝置在孤東油田的應用

朱益飛（勝利油田孤東采油廠）

針對油田修井作業系統傳統機械式修井設備以柴油機為動力，提出了引進應用網電修井機及井口作業機械化裝置這一重要研究應用課題，介紹了網電修井機及井口作業機械化裝置的工作原理、產品優點以及現場應用情況，并對新設備的應用效果進行了分析。實踐證明，應用網電修井機后綜合節能率達到21.2%，現場作業噪音從101.7 dB下降到84.1 dB，杜絕了修井機作業過程因使用柴油而排放的CO2；應用井口作業機械化裝置技術后，員工勞動強度降低了50%，勞動生產效率提高30%，管桿絲扣損傷問題得到有效解決，且能有效改進油田井口生產作業環境，具有良好的推廣應用前景。

網電修井機；井口作業；機械化裝置；應用效果

引　言

油田開發企業是產能大戶，同時也是能耗大戶。企業開展節能減排既是企業自身發展的必然要求，也是企業必須承擔的一項社會責任［1］。隨著經濟社會的發展，綠色低碳，節能減排越來越成為一種新常態，企業必須高度重視節能減排新產品的開發和利用［2］，而在油田修井作業系統傳統機械式修井設備以柴油機為動力，不但技術性能差、能耗高、效率低、噪音大、環境污染風險大、安全隱患大、維修維護費用高，而且修井作業過程自動化程度低，生產效率低，工人作業勞動程度大，需要現場操作人員人數多，作業過程管桿絲損易造成損傷。為此，在調查研究的基礎上，積極開展節能新產品和新技術在油田修井作業系統中的研究應用，提出了引進應用網電修井機及井口作業機械化裝置這一重要研究應用課題，并取得了良好應用效果。

1　工作原理

1.1網電修井機

網電修井機采用全數字化電氣控制技術和交流變頻調速技術，具有機械結構簡單、安全可靠性好、設備維護保養工作量小等優點［3］。變頻調速電動機調速范圍寬，可實現無級調速，能夠在低速下輸出恒轉矩，為提高油水井修井作業效率、優化鉆修井工藝等提供了有利條件。其變頻電動機輸出動力通過齒輪箱傳至滾筒進行。作業主滾筒的旋轉是通過電動機控制手柄實現的，通過控制電動機的正反轉來控制滾筒的正反轉，帶動滾筒向上或向下提升大鉤。

1.2井口作業機械化裝置

井口作業機械化裝置的核心設備為閉口液壓鉗。同時該裝置對管桿輸送裝置、液控系統、氣控系統、液壓鉗扶正系統、油管卡放機構及操作平臺進行了系統化設計配套，主要由油管卡放機構、閉口式液壓鉗、操作平臺、吊卡和管桿輸送機等5部分組成。

1）油管卡放機構。連接在封井器上方，氣動卡瓦固定安裝在操作平臺內，液壓鉗通過頂部吊繩懸掛在井架上，并由操作平臺扭力軌道臂定位對中安裝在井口上方，對開式吊卡直接掛在大鉤吊環上。

2）閉口式液壓鉗。采用成熟的上卸扣設備，是閉口式、可變扭矩、液壓升降、壓力油潤滑、齒輪變速、鏈條傳動及雙速驅動式液壓鉗。它采用對稱式圓盤摩擦傳動機構及雙速驅動模式，可以在齒輪嚙合的條件下，液壓鉗正常轉動時，高低檔自由轉換。設備懸掛在井口上方，液路管線與通井機液壓源連接。不需更換鉗牙即可實現60～89 mm管徑變化。液壓鉗通過配套雙級液缸實現上下浮動，到達任意位置完成上卸扣。閉口式液壓鉗主要參數：額定系統壓15 MPa，扭矩范圍0.41～8.13 kN·m（扭矩可顯），轉速27～126 r/min，系統供油量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。操作平臺為八角操作平臺，可方便實現角度轉位，以適應不同井場對井架的擺放位置變化，通過底部法蘭牢固連接在井口防噴器上方，承載作業工人以及液壓鉗的扭力軌道臂，操作平臺配有梯子和護欄，護欄上方制作掛鉤方便懸掛常用工具。主要參數：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《鉆井和采油提升設備規范》，具有API認證的DD型對開式吊卡。該吊卡產品成熟可靠，質量性能好，井口作業工可獨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人搬抬吊卡的現狀。

5）管桿輸送機。該管桿輸送機的主要技術參數：系統壓力10 MPa，電機功率11 kW，額定塌升負荷300 kg，控制器操作距離50 m。

2　產品優點

2.1網電修井機的優點

1）節能效果好。采用網電修井與傳統柴油機驅動的機械式修井機相比，運行效率高，節能效率好，經現場實際應用結果表明，其綜合節能率可達20%以上。

2）作業費用低，使用成本低。采用網電修井與傳統柴油機驅動的機械式修井機相比，完成相同的工作量費用大約可節約25%左右。

3）噪音低。在井口1 m處網電修井機作業噪音為84.1 dB，而機械式修井機作業噪音為101.7 dB，噪音污染大大降低.

4）減排效果好。以三相交流電為動力，杜絕了修井機作業過程因使用柴油而產生的CO2排放。

5）操作簡單，速度快。網電修井機的作業速度快，操作簡單方便、起下鉆平穩。

2.2井口作業機械化裝置的優點

1）自動化程度高。油管輸送裝置自動上下料、自動長降，操作簡捷。整機設備實現PLC智能控制，半自動化運行，具有學習錄入、一鍵起升和下降半自動化運行、手動運行3種運行模式。具有遙控操作、手動操作兩種操作方式，可根據工作實際情況和習慣選擇控制方式。

2）作業效率高。油管舉升、下降速度快，作業效率高。將油管從管排架輸送到鉆臺約30 s，從鉆臺轉至管排架約20 s。同時，液壓系統流量可調節，用戶可根據需求調節整機運行速度。

3）運行質量安全可靠。采用V型滑道內襯高強度膠木板技術，替代傳統的地滑車，可有效保護管桿絲扣不受損傷，確保修井作業質量。

4）提升員工勞動生產效率。作業現場3名操作人員輕松完成原來5個人的工作量，提高員工勞動生產效率30%，降低工人勞動節強度50%。

5）作業現場做到清潔化生產作業。采用封閉式操作平臺設計，安裝有閉式液壓鉗噴提裝置，實現密封提下油管，避免或減少井場污染，改善作業環境質量。

3　現場應用效果

引進應用網電修井機4臺：40 t網電修井機3臺，30 t網電修井機1臺。網電修井機已累計出勤1388 d、累計運轉8789 h、累計作業油井225口，累計耗電257 586 kWh。

引進井口作業機械化裝置4臺：大修2臺，小修2臺，自投入現場應用以來，已連續應用589 d。

3.1風電修井機

表1為網電修井機應用前后能耗對比數據統計表。從表1中可以看出，作業225口井，網電修井機比傳統機械式修井設備節約標準煤28 025.8 kg，其綜合節能率達到21.2%，具有良好的節能減排效果。

表1　網電修井機應用前后能耗對比

3.2井口作業機械化裝置

從表2中可以看出，應用井口作業機械化裝置后，大大地降低了油水井作業員工的勞動強度，提升了井口作業的自動化水平，且油管提升下降速度不僅得到大大提升，而且可根據油水井生產作業現場實際情況需要調節整機作業運行速度，管桿絲扣保護情況明顯好于傳統機械式井口修井設備，避免因現場修井作業造成管桿絲扣損壞所產生的經濟損失。

表2　井口作業機械化裝置應用前后效果對比

4　結語

油田井口作業設備是油田開發生產中一種重要的生產設備，推廣應用高效節能減排修井設備替代傳統的技術狀況差、安全隱患大、能耗高、維修費用高的老舊機械式修井設備，改善油田特殊作業環境，降低員工作業勞動強度是一種必然發展趨勢。實際證明，網電修井機及井口作業機械化裝置技術先進、自動化程度高、節能減排效果好、操作簡單、生產效率高、安全可靠性強，作業現場噪音低，環境污染風險小，能有效改進油田井口生產作業環境，其產品性能優越，具有良好的推廣應用前景。

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

［2］朱益飛.堅持以人為本 抓質量創效益［J］.石油工業技術監督，2009，25（6）：57-59.

［3］程明，劉佳暢.淺談變頻技術在油田抽機上的應用［J］.變頻技術應用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，高級工程師，1989年畢業于華東石油學院（生產過程自動化），從事油田技術質量監督工作，E-mail：zhuyifei112. slyt@sinopec.com，地址：山東省東營市河口區仙河鎮勝利油田孤東采油廠技術質量監督中心，257237。