网电修井机及井口作业机械化装置在孤东油田的应用

朱益飞　（胜利油田孤东采油厂）



网电修井机及井口作业机械化装置在孤东油田的应用

朱益飞（胜利油田孤东采油厂）

针对油田修井作业系统传统机械式修井设备以柴油机为动力，提出了引进应用网电修井机及井口作业机械化装置这一重要研究应用课题，介绍了网电修井机及井口作业机械化装置的工作原理、产品优点以及现场应用情况，并对新设备的应用效果进行了分析。实践证明，应用网电修井机后综合节能率达到21.2%，现场作业噪音从101.7 dB下降到84.1 dB，杜绝了修井机作业过程因使用柴油而排放的CO2；应用井口作业机械化装置技术后，员工劳动强度降低了50%，劳动生产效率提高30%，管杆丝扣损伤问题得到有效解决，且能有效改进油田井口生产作业环境，具有良好的推广应用前景。

网电修井机；井口作业；机械化装置；应用效果

引　言

油田开发企业是产能大户，同时也是能耗大户。企业开展节能减排既是企业自身发展的必然要求，也是企业必须承担的一项社会责任［1］。随着经济社会的发展，绿色低碳，节能减排越来越成为一种新常态，企业必须高度重视节能减排新产品的开发和利用［2］，而在油田修井作业系统传统机械式修井设备以柴油机为动力，不但技术性能差、能耗高、效率低、噪音大、环境污染风险大、安全隐患大、维修维护费用高，而且修井作业过程自动化程度低，生产效率低，工人作业劳动程度大，需要现场操作人员人数多，作业过程管杆丝损易造成损伤。为此，在调查研究的基础上，积极开展节能新产品和新技术在油田修井作业系统中的研究应用，提出了引进应用网电修井机及井口作业机械化装置这一重要研究应用课题，并取得了良好应用效果。

1　工作原理

1.1网电修井机

网电修井机采用全数字化电气控制技术和交流变频调速技术，具有机械结构简单、安全可靠性好、设备维护保养工作量小等优点［3］。变频调速电动机调速范围宽，可实现无级调速，能够在低速下输出恒转矩，为提高油水井修井作业效率、优化钻修井工艺等提供了有利条件。其变频电动机输出动力通过齿轮箱传至滚筒进行。作业主滚筒的旋转是通过电动机控制手柄实现的，通过控制电动机的正反转来控制滚筒的正反转，带动滚筒向上或向下提升大钩。

1.2井口作业机械化装置

井口作业机械化装置的核心设备为闭口液压钳。同时该装置对管杆输送装置、液控系统、气控系统、液压钳扶正系统、油管卡放机构及操作平台进行了系统化设计配套，主要由油管卡放机构、闭口式液压钳、操作平台、吊卡和管杆输送机等5部分组成。

1）油管卡放机构。连接在封井器上方，气动卡瓦固定安装在操作平台内，液压钳通过顶部吊绳悬挂在井架上，并由操作平台扭力轨道臂定位对中安装在井口上方，对开式吊卡直接挂在大钩吊环上。

2）闭口式液压钳。采用成熟的上卸扣设备，是闭口式、可变扭矩、液压升降、压力油润滑、齿轮变速、链条传动及双速驱动式液压钳。它采用对称式圆盘摩擦传动机构及双速驱动模式，可以在齿轮啮合的条件下，液压钳正常转动时，高低档自由转换。设备悬挂在井口上方，液路管线与通井机液压源连接。不需更换钳牙即可实现60～89 mm管径变化。液压钳通过配套双级液缸实现上下浮动，到达任意位置完成上卸扣。闭口式液压钳主要参数：额定系统压15 MPa，扭矩范围0.41～8.13 kN·m（扭矩可显），转速27～126 r/min，系统供油量126 L/min，最大通径127 mm，工作范围2～3寸半油管、钻杆或套管。

3）操作平台。操作平台为八角操作平台，可方便实现角度转位，以适应不同井场对井架的摆放位置变化，通过底部法兰牢固连接在井口防喷器上方，承载作业工人以及液压钳的扭力轨道臂，操作平台配有梯子和护栏，护栏上方制作挂钩方便悬挂常用工具。主要参数：外形尺寸2.2 m×2.2 m、高度1.4～2.6 m、承载2000 kg。

4）吊卡。吊卡选用符合API Spec 8A《钻井和采油提升设备规范》，具有API认证的DD型对开式吊卡。该吊卡产品成熟可靠，质量性能好，井口作业工可独立完成扣挂吊卡的操作，可替代月牙形吊卡，从而改变目前2人搬抬吊卡的现状。

5）管杆输送机。该管杆输送机的主要技术参数：系统压力10 MPa，电机功率11 kW，额定塌升负荷300 kg，控制器操作距离50 m。

2　产品优点

2.1网电修井机的优点

1）节能效果好。采用网电修井与传统柴油机驱动的机械式修井机相比，运行效率高，节能效率好，经现场实际应用结果表明，其综合节能率可达20%以上。

2）作业费用低，使用成本低。采用网电修井与传统柴油机驱动的机械式修井机相比，完成相同的工作量费用大约可节约25%左右。

3）噪音低。在井口1 m处网电修井机作业噪音为84.1 dB，而机械式修井机作业噪音为101.7 dB，噪音污染大大降低.

4）减排效果好。以三相交流电为动力，杜绝了修井机作业过程因使用柴油而产生的CO2排放。

5）操作简单，速度快。网电修井机的作业速度快，操作简单方便、起下钻平稳。

2.2井口作业机械化装置的优点

1）自动化程度高。油管输送装置自动上下料、自动长降，操作简捷。整机设备实现PLC智能控制，半自动化运行，具有学习录入、一键起升和下降半自动化运行、手动运行3种运行模式。具有遥控操作、手动操作两种操作方式，可根据工作实际情况和习惯选择控制方式。

2）作业效率高。油管举升、下降速度快，作业效率高。将油管从管排架输送到钻台约30 s，从钻台转至管排架约20 s。同时，液压系统流量可调节，用户可根据需求调节整机运行速度。

3）运行质量安全可靠。采用V型滑道内衬高强度胶木板技术，替代传统的地滑车，可有效保护管杆丝扣不受损伤，确保修井作业质量。

4）提升员工劳动生产效率。作业现场3名操作人员轻松完成原来5个人的工作量，提高员工劳动生产效率30%，降低工人劳动节强度50%。

5）作业现场做到清洁化生产作业。采用封闭式操作平台设计，安装有闭式液压钳喷提装置，实现密封提下油管，避免或减少井场污染，改善作业环境质量。

3　现场应用效果

引进应用网电修井机4台：40 t网电修井机3台，30 t网电修井机1台。网电修井机已累计出勤1388 d、累计运转8789 h、累计作业油井225口，累计耗电257 586 kWh。

引进井口作业机械化装置4台：大修2台，小修2台，自投入现场应用以来，已连续应用589 d。

3.1风电修井机

表1为网电修井机应用前后能耗对比数据统计表。从表1中可以看出，作业225口井，网电修井机比传统机械式修井设备节约标准煤28 025.8 kg，其综合节能率达到21.2%，具有良好的节能减排效果。

表1　网电修井机应用前后能耗对比

3.2井口作业机械化装置

从表2中可以看出，应用井口作业机械化装置后，大大地降低了油水井作业员工的劳动强度，提升了井口作业的自动化水平，且油管提升下降速度不仅得到大大提升，而且可根据油水井生产作业现场实际情况需要调节整机作业运行速度，管杆丝扣保护情况明显好于传统机械式井口修井设备，避免因现场修井作业造成管杆丝扣损坏所产生的经济损失。

表2　井口作业机械化装置应用前后效果对比

4　结语

油田井口作业设备是油田开发生产中一种重要的生产设备，推广应用高效节能减排修井设备替代传统的技术状况差、安全隐患大、能耗高、维修费用高的老旧机械式修井设备，改善油田特殊作业环境，降低员工作业劳动强度是一种必然发展趋势。实际证明，网电修井机及井口作业机械化装置技术先进、自动化程度高、节能减排效果好、操作简单、生产效率高、安全可靠性强，作业现场噪音低，环境污染风险小，能有效改进油田井口生产作业环境，其产品性能优越，具有良好的推广应用前景。

［1］朱益飞，宫畅，周亮.油田多措并举推进节能减排［J］.石油石化节能.2013，3（12）：40-41.

［2］朱益飞.坚持以人为本 抓质量创效益［J］.石油工业技术监督，2009，25（6）：57-59.

［3］程明，刘佳畅.浅谈变频技术在油田抽机上的应用［J］.变频技术应用2011，6（1）：94-114.

10.3969/j.issn.2095-1493.2016.09.011

2016-03-27

（编辑王古月）

朱益飞，高级工程师，1989年毕业于华东石油学院（生产过程自动化），从事油田技术质量监督工作，E-mail：zhuyifei112. slyt@sinopec.com，地址：山东省东营市河口区仙河镇胜利油田孤东采油厂技术质量监督中心，257237。