羅 東

（中石化石油工程機械有限公司 第四機械廠，湖北 荊州 434024）

0 引言

連續(xù)油管作業(yè)裝備自上世紀(jì)60年代初誕生以來已有50 多年歷史，由于其具有帶壓欠平衡作業(yè)、連續(xù)起下管柱、對地層傷害小、低成本等特點，且隨著國內(nèi)作業(yè)工藝水平不斷提升，連續(xù)油管作業(yè)[1-4]范圍也越來越廣，由原來的注氮排液、沖砂解堵等常規(guī)作業(yè)不斷向高端作業(yè)轉(zhuǎn)變，如射孔、拖動壓裂,橋塞坐放、水泥封堵、橋塞及球座鉆磨、油管切割、打撈等等。同時不斷增加的水平井段以及更多高壓、高溫地層井，都需要使用大直徑、大噸位連續(xù)油管作業(yè)裝備進行作業(yè)。國內(nèi)頁巖氣開發(fā)的光明前景，也使得連續(xù)油管裝備正在經(jīng)歷一場新的變革。

1 總體結(jié)構(gòu)

LGC450 連續(xù)油管作業(yè)車采用車載式結(jié)構(gòu)，但與常規(guī)布置方式不同，分為動力車和滾筒車，動力車由底盤車、控制室、液壓系統(tǒng)、氣路系統(tǒng)、軟管滾筒、注入頭、鵝頸管及防噴系統(tǒng)等組成。如圖1 所示。

圖1 動力車示意圖Fig.1 Structure of power truck

滾筒車由底盤車、攝像系統(tǒng)、油管滾筒、連續(xù)油管等組成。如圖2 所示。

圖2 滾筒車示意圖Fig.2 Structure of tubing reel truck

2 主要部件及功能

2.1 載重底盤車

動力車采用奔馳8X6 底盤車，梯形車架，整體式U型縱梁，高強度車架和高強度副大梁。整車承載44t，帶ABS 和遠控油門，歐四排放標(biāo)準(zhǔn)，最高車速85km/h，最小離地間隙319mm，最大功率320kW/1800r，最大扭矩2100Nm/1080r,底盤發(fā)動機全功率取力，為分動箱油泵提供動力，以驅(qū)動注入頭、油管滾筒、軟管滾筒、防噴系統(tǒng)等。整車帶有智能發(fā)動機管理系統(tǒng)、自動檢測系統(tǒng)和柔性保養(yǎng)提示系統(tǒng)。

滾筒車采用奔馳8X8 變截面底盤車，采用特殊改裝框架式車架，前后為U 型縱梁，中間為方型框架式專用梁。最大承載58t，最高車速80km/h，最小離地間隙361mm，采用專用越野輪胎，滿足國內(nèi)山區(qū)路況及油田非等級公路。

2.2 控制室

控制室?guī)в猩笛b置，在作業(yè)時能夠通過油缸方便起升到合適高度，方便觀察油管滾筒、注入頭及井口等作業(yè)情況，并且通過儀表系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，使操作人員能對作業(yè)過程進行遠程控制、視頻監(jiān)控、信號收集、數(shù)據(jù)存儲、作業(yè)分析和遠程發(fā)送等。重要控制元器件設(shè)有安全裝置，防止操作人員誤操作，保證作業(yè)安全。控制室四周均安裝大面積鋼化玻璃，前方玻璃裝有雨刮器，方便雨中作業(yè)，另三面均安裝遮陽簾，以防止強陽光下面板反光，同時內(nèi)部設(shè)有照明系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)，外部設(shè)有探照燈，方便夜間作業(yè)。

2.3 液壓系統(tǒng)

液壓系統(tǒng)動力由四個液壓泵提供： 兩個定排量葉片泵和兩個壓力補償變量活塞泵，采用底盤發(fā)動機全功率取力，以驅(qū)動和控制油管滾筒、注入頭、軟管滾筒、防噴系統(tǒng)等部件。

液壓系統(tǒng)由注入頭液路、油管滾筒液路、綜合液路組成。其中注入頭液路和綜合液路系統(tǒng)為閉式系統(tǒng)，油管滾筒液路為開式系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)設(shè)有多個蓄能器，以便在液壓系統(tǒng)發(fā)生故障時，實現(xiàn)防噴器、防噴盒、張緊油缸和夾緊油缸的控制。配備緊急油泵系統(tǒng)，以便為液壓系統(tǒng)失效時提供后備動力。液壓泵帶超壓保護裝置，在系統(tǒng)壓力補償失效的情況下保護系統(tǒng)。注入頭和油管滾筒采用液壓互鎖和聯(lián)動控制，保證作業(yè)同步性和作業(yè)安全性。

2.4 氣路系統(tǒng)

氣路系統(tǒng)使用底盤儲氣罐作為氣源，共分三路，一路是通過氣動泵和控制閥件，為防噴盒提供動力，控制防噴盒的打開和關(guān)閉。一路通過氣動泵和控制閥件，為注入頭鏈條、滑板、軸承提供潤滑，一路是通過減壓閥為連續(xù)油管潤滑提供動力。

2.5 軟管滾筒

軟管滾筒共有4 個，包括注入頭動力軟管滾筒、注入頭控制軟管滾筒和防噴器控制軟管滾筒和油管滾筒控制軟管滾筒，均采用液壓馬達作為動力，實現(xiàn)其正反轉(zhuǎn)。軟管滾筒上配備長50m 液壓軟管，實行統(tǒng)一編碼，采用快速接頭，方便液壓軟管的快速裝卸。

2.6 鵝頸管

鵝頸管用于支撐連續(xù)油管并將其導(dǎo)入到注入頭，采用前端擴口折疊式設(shè)計。通過油缸控制前端伸縮和順序閥控制3 處壓蓋順序開啟和關(guān)閉，無需人工干預(yù)，方便油管導(dǎo)入，使用鋼制和鋁合金滾輪，增大摩擦面積，減輕油管磨損。滾輪采用多位置結(jié)構(gòu)，以適應(yīng)不同管徑的連續(xù)油管。鵝頸管通過銷軸安裝于注入頭頂部上，鵝頸管安裝座可根據(jù)油管曲率半徑進行調(diào)節(jié)，以保證油管順利進入鏈條中心。

2.7 防噴系統(tǒng)

防噴系統(tǒng)由防噴器、防噴盒、防噴管和出井辨別系統(tǒng)組成，系統(tǒng)通徑為5 1/8，額定工作壓力為105MPa。采用連續(xù)油管專用四閘板防噴器，具有全封、剪切、卡瓦、半封功能，可進行液控和手動操作。配備側(cè)門式防噴盒，實現(xiàn)連續(xù)油管在運動時和井內(nèi)管柱間的環(huán)空密封，并配備出井辨別系統(tǒng)，自動判別連續(xù)油管出井狀況，防止連續(xù)油管甩出和防止工具掉入井底。

2.8 注入頭

注入頭通過液壓驅(qū)動反向旋轉(zhuǎn)的雙鏈條夾持油管進行起下作業(yè)，通過控制室控制注入頭的運行速度和作業(yè)壓力，其主要由馬達、剎車、減速箱、鏈條總成、夾持系統(tǒng)和張緊系統(tǒng)、測量系統(tǒng)等組成。

采用高強度框架結(jié)構(gòu)，保證注入頭的整體穩(wěn)定性和安全性。夾持系統(tǒng)為快換式結(jié)構(gòu)，可快速更換夾持塊和軸承，并可適應(yīng)不同的連續(xù)油管管徑，同時便于維護和裝卸。夾持塊帶溝槽設(shè)計，便于排污和增大夾持力。夾緊軸承為免維護結(jié)構(gòu)，減少保養(yǎng)維護時間。采用集中潤滑系統(tǒng)，延長鏈條、軸承等部件的使用壽命。采用液壓釋放型剎車，保證作業(yè)安全可靠。注入頭還配備電子負載傳感器、電子深度傳感器、機械里程表和視頻監(jiān)控系統(tǒng)等。

2.9 油管滾筒

油管滾筒是連續(xù)油管的儲運設(shè)備，用以均勻地纏繞連續(xù)油管。其由滾筒體、驅(qū)動裝置、排管系統(tǒng)、高壓管匯、計深裝置、油管潤滑裝置等組成。滾筒采用液壓驅(qū)動形式，驅(qū)動滾筒正、反轉(zhuǎn)，使連續(xù)油管在起、下時保持具有一定的拉力，使其緊緊纏繞在滾筒上。總體結(jié)構(gòu)為模塊化快換結(jié)構(gòu)，方便整體吊裝和移運。驅(qū)動裝置采用馬達、液壓釋放型剎車和行星齒輪箱等組成。動力通過馬達、減速箱傳遞到滾筒芯軸上，實現(xiàn)滾筒的正反轉(zhuǎn)，再通過中間鏈輪將動力傳遞到排管系統(tǒng)，排管系統(tǒng)采用自動排管和手動排管結(jié)合，自動和手動通過扭矩限制器切換。高壓管匯分為內(nèi)部管匯和外部管匯，內(nèi)部管匯一端與連續(xù)油管連接，另一端安裝于滾筒芯軸上。高壓旋轉(zhuǎn)頭連接到滾筒軸端面上，滿足滾筒旋轉(zhuǎn)時，為外部壓力介質(zhì)提供通道。外部循環(huán)管匯安裝有高壓流量計和電子壓力傳感器，實時為控制室傳回數(shù)據(jù)。

3 主要技術(shù)參數(shù)

最大上提力：45t，最大下入力：22.5t，高檔最大速度：48m/min，低檔最大速度：26m/min，油管滾筒容量：2"6100m，油管尺寸范圍：1"～3 1/2"，最高工作壓力：105MPa，動力車外形尺寸（12800×2500×4000）mm，滾筒車外形尺寸（12000×2500×4300）mm。

4 技術(shù)特點

（1）設(shè)備采用動力車和滾筒車布置，結(jié)構(gòu)緊湊、安全可靠，并滿足國內(nèi)山區(qū)路況及油田非等級公路使用要求。

（2）采用第四代注入頭，快換式夾持系統(tǒng)，可快速更換夾持塊和軸承，采用集中潤滑，精確潤滑到每個點，采用高強度鋼材，提高了注入頭穩(wěn)定性和安全性，同時減輕了注入頭重量。

（3）采用大容量油管滾筒，在滾筒車不超高、不超重的情況下，2"油管容量達到6100m，滿足深井作業(yè)要求。

（4）整機工作壓力達到105MPa，滿足高壓作業(yè)要求。

（5）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)能對油管入井深度、起下速度、油管重量、循環(huán)壓力、井口壓力、注入排量等參數(shù)進行采集、顯示、儲存。分析軟件能對連續(xù)油管進行疲勞壽命模擬與跟蹤，油管受力和作業(yè)條件極限分析，水力學(xué)模擬，井下工具串管理等。

（6）配備在線檢測系統(tǒng)，在作業(yè)過程中自動檢測連續(xù)油管損傷、油管壁厚、橢圓度等影響作業(yè)安全的參數(shù)。

（7）防噴器和滾筒控制手柄配置鎖緊限位裝置，防止人員誤操作。

5 結(jié)論

研制的LGC450 連續(xù)油管作業(yè)車具有作業(yè)能力強、操作方更、技術(shù)先進、安全可靠，移運性好等優(yōu)點，能夠滿足長水平井、高溫高壓井以及深井使用要求，能夠進行各種長時間復(fù)雜作業(yè)，具有良好地應(yīng)用前景。

[1] 孫曉明，張保弟，等.LGC230 型連續(xù)油管作業(yè)車研制[J].石油礦場機械，2010，8.

[2] 王峻喬.連續(xù)油管技術(shù)分析與研究[J].石油礦場機械，2005，5.

[3] 李宗田 連續(xù)油管技術(shù)手冊[M]. 北京：石油工業(yè)出版社，2003.

[4] 趙章明 連續(xù)油管工程技術(shù)手冊[M].北京：石油工業(yè)出版社，2011.