朱益飛?。▌倮吞锕聳|采油廠）

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網(wǎng)電修井機及井口作業(yè)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(yè)系統(tǒng)傳統(tǒng)機械式修井設(shè)備以柴油機為動力，提出了引進應用網(wǎng)電修井機及井口作業(yè)機械化裝置這一重要研究應用課題，介紹了網(wǎng)電修井機及井口作業(yè)機械化裝置的工作原理、產(chǎn)品優(yōu)點以及現(xiàn)場應用情況，并對新設(shè)備的應用效果進行了分析。實踐證明，應用網(wǎng)電修井機后綜合節(jié)能率達到21.2%，現(xiàn)場作業(yè)噪音從101.7 dB下降到84.1 dB，杜絕了修井機作業(yè)過程因使用柴油而排放的CO2；應用井口作業(yè)機械化裝置技術(shù)后，員工勞動強度降低了50%，勞動生產(chǎn)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(chǎn)作業(yè)環(huán)境，具有良好的推廣應用前景。

網(wǎng)電修井機；井口作業(yè)；機械化裝置；應用效果

引　言

油田開發(fā)企業(yè)是產(chǎn)能大戶，同時也是能耗大戶。企業(yè)開展節(jié)能減排既是企業(yè)自身發(fā)展的必然要求，也是企業(yè)必須承擔的一項社會責任［1］。隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展，綠色低碳，節(jié)能減排越來越成為一種新常態(tài)，企業(yè)必須高度重視節(jié)能減排新產(chǎn)品的開發(fā)和利用［2］，而在油田修井作業(yè)系統(tǒng)傳統(tǒng)機械式修井設(shè)備以柴油機為動力，不但技術(shù)性能差、能耗高、效率低、噪音大、環(huán)境污染風險大、安全隱患大、維修維護費用高，而且修井作業(yè)過程自動化程度低，生產(chǎn)效率低，工人作業(yè)勞動程度大，需要現(xiàn)場操作人員人數(shù)多，作業(yè)過程管桿絲損易造成損傷。為此，在調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，積極開展節(jié)能新產(chǎn)品和新技術(shù)在油田修井作業(yè)系統(tǒng)中的研究應用，提出了引進應用網(wǎng)電修井機及井口作業(yè)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(wǎng)電修井機

網(wǎng)電修井機采用全數(shù)字化電氣控制技術(shù)和交流變頻調(diào)速技術(shù)，具有機械結(jié)構(gòu)簡單、安全可靠性好、設(shè)備維護保養(yǎng)工作量小等優(yōu)點［3］。變頻調(diào)速電動機調(diào)速范圍寬，可實現(xiàn)無級調(diào)速，能夠在低速下輸出恒轉(zhuǎn)矩，為提高油水井修井作業(yè)效率、優(yōu)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(yè)主滾筒的旋轉(zhuǎn)是通過電動機控制手柄實現(xiàn)的，通過控制電動機的正反轉(zhuǎn)來控制滾筒的正反轉(zhuǎn)，帶動滾筒向上或向下提升大鉤。

1.2井口作業(yè)機械化裝置

井口作業(yè)機械化裝置的核心設(shè)備為閉口液壓鉗。同時該裝置對管桿輸送裝置、液控系統(tǒng)、氣控系統(tǒng)、液壓鉗扶正系統(tǒng)、油管卡放機構(gòu)及操作平臺進行了系統(tǒng)化設(shè)計配套，主要由油管卡放機構(gòu)、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(gòu)。連接在封井器上方，氣動卡瓦固定安裝在操作平臺內(nèi)，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(huán)上。

2）閉口式液壓鉗。采用成熟的上卸扣設(shè)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(qū)動式液壓鉗。它采用對稱式圓盤摩擦傳動機構(gòu)及雙速驅(qū)動模式，可以在齒輪嚙合的條件下，液壓鉗正常轉(zhuǎn)動時，高低檔自由轉(zhuǎn)換。設(shè)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(xiàn)60～89 mm管徑變化。液壓鉗通過配套雙級液缸實現(xiàn)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(shù)：額定系統(tǒng)壓15 MPa，扭矩范圍0.41～8.13 kN·m（扭矩可顯），轉(zhuǎn)速27～126 r/min，系統(tǒng)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(xiàn)角度轉(zhuǎn)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(yè)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(shù)：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(shè)備規(guī)范》，具有API認證的DD型對開式吊卡。該吊卡產(chǎn)品成熟可靠，質(zhì)量性能好，井口作業(yè)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(xiàn)狀。

5）管桿輸送機。該管桿輸送機的主要技術(shù)參數(shù)：系統(tǒng)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(chǎn)品優(yōu)點

2.1網(wǎng)電修井機的優(yōu)點

1）節(jié)能效果好。采用網(wǎng)電修井與傳統(tǒng)柴油機驅(qū)動的機械式修井機相比，運行效率高，節(jié)能效率好，經(jīng)現(xiàn)場實際應用結(jié)果表明，其綜合節(jié)能率可達20%以上。

2）作業(yè)費用低，使用成本低。采用網(wǎng)電修井與傳統(tǒng)柴油機驅(qū)動的機械式修井機相比，完成相同的工作量費用大約可節(jié)約25%左右。

3）噪音低。在井口1 m處網(wǎng)電修井機作業(yè)噪音為84.1 dB，而機械式修井機作業(yè)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(yè)過程因使用柴油而產(chǎn)生的CO2排放。

5）操作簡單，速度快。網(wǎng)電修井機的作業(yè)速度快，操作簡單方便、起下鉆平穩(wěn)。

2.2井口作業(yè)機械化裝置的優(yōu)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(shè)備實現(xiàn)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(jù)工作實際情況和習慣選擇控制方式。

2）作業(yè)效率高。油管舉升、下降速度快，作業(yè)效率高。將油管從管排架輸送到鉆臺約30 s，從鉆臺轉(zhuǎn)至管排架約20 s。同時，液壓系統(tǒng)流量可調(diào)節(jié)，用戶可根據(jù)需求調(diào)節(jié)整機運行速度。

3）運行質(zhì)量安全可靠。采用V型滑道內(nèi)襯高強度膠木板技術(shù)，替代傳統(tǒng)的地滑車，可有效保護管桿絲扣不受損傷，確保修井作業(yè)質(zhì)量。

4）提升員工勞動生產(chǎn)效率。作業(yè)現(xiàn)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(chǎn)效率30%，降低工人勞動節(jié)強度50%。

5）作業(yè)現(xiàn)場做到清潔化生產(chǎn)作業(yè)。采用封閉式操作平臺設(shè)計，安裝有閉式液壓鉗噴提裝置，實現(xiàn)密封提下油管，避免或減少井場污染，改善作業(yè)環(huán)境質(zhì)量。

3　現(xiàn)場應用效果

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

引進井口作業(yè)機械化裝置4臺：大修2臺，小修2臺，自投入現(xiàn)場應用以來，已連續(xù)應用589 d。

3.1風電修井機

表1為網(wǎng)電修井機應用前后能耗對比數(shù)據(jù)統(tǒng)計表。從表1中可以看出，作業(yè)225口井，網(wǎng)電修井機比傳統(tǒng)機械式修井設(shè)備節(jié)約標準煤28 025.8 kg，其綜合節(jié)能率達到21.2%，具有良好的節(jié)能減排效果。

表1　網(wǎng)電修井機應用前后能耗對比

3.2井口作業(yè)機械化裝置

從表2中可以看出，應用井口作業(yè)機械化裝置后，大大地降低了油水井作業(yè)員工的勞動強度，提升了井口作業(yè)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(jù)油水井生產(chǎn)作業(yè)現(xiàn)場實際情況需要調(diào)節(jié)整機作業(yè)運行速度，管桿絲扣保護情況明顯好于傳統(tǒng)機械式井口修井設(shè)備，避免因現(xiàn)場修井作業(yè)造成管桿絲扣損壞所產(chǎn)生的經(jīng)濟損失。

表2　井口作業(yè)機械化裝置應用前后效果對比

4　結(jié)語

油田井口作業(yè)設(shè)備是油田開發(fā)生產(chǎn)中一種重要的生產(chǎn)設(shè)備，推廣應用高效節(jié)能減排修井設(shè)備替代傳統(tǒng)的技術(shù)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(shè)備，改善油田特殊作業(yè)環(huán)境，降低員工作業(yè)勞動強度是一種必然發(fā)展趨勢。實際證明，網(wǎng)電修井機及井口作業(yè)機械化裝置技術(shù)先進、自動化程度高、節(jié)能減排效果好、操作簡單、生產(chǎn)效率高、安全可靠性強，作業(yè)現(xiàn)場噪音低，環(huán)境污染風險小，能有效改進油田井口生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境，其產(chǎn)品性能優(yōu)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(jié)能減排［J］.石油石化節(jié)能.2013，3（12）：40-41.

［2］朱益飛.堅持以人為本 抓質(zhì)量創(chuàng)效益［J］.石油工業(yè)技術(shù)監(jiān)督，2009，25（6）：57-59.

［3］程明，劉佳暢.淺談變頻技術(shù)在油田抽機上的應用［J］.變頻技術(shù)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(yè)于華東石油學院（生產(chǎn)過程自動化），從事油田技術(shù)質(zhì)量監(jiān)督工作，E-mail：zhuyifei112. slyt@sinopec.com，地址：山東省東營市河口區(qū)仙河鎮(zhèn)勝利油田孤東采油廠技術(shù)質(zhì)量監(jiān)督中心，257237。