自动化修井设备对修井作业安全生产的影响

崔悦

摘要：修井作业是保证油水井正常生产的重要技术手段，但由于修井作业施工过程中存在大量动静态危险点源，使得修井作业工成为石油系统中危险系数较高的工种。自动化修井设备的不断应用在一定程度上改善了修井作业的施工条件，本文将对目前较为常见的自动化设备进行简要分析。

关键词：修井作业;修井自动化

一、修井作业安全现状

修井作业施工中涉及的主要施工工序有：起下作业、射孔作业、带砂作业、带酸作业、打捞解卡作业、磨套铣作业等。施工过程中的危险因素和安全隐患也较为复杂，常分为动态危险点源和静态危险点源，其中静态危险点源包括修井机整体及相应附件，防喷压井相关设备，提升系统主体及附件等四十项;动态点源包括吊装、拖运、洗压井、起下作业等八类。

在所有施工工序中，起下作业是最主要的施工工序，施工也最为频繁，其贯穿整个修井作业过程。起下作业涉及到的危险点源也较多，出现事故常由于施工前设备及工具检查不到位、工具及附件磨损严重、保养不充分及操作配合不当原因等造成，造成的人身伤害有单吊环、粘扣、弹扣伤人，管柱掉落、夹手、高空坠落、管桥倒塌等引起的磕碰砸伤，受伤部位往往以四肢、面部为主。近几年，随着自动化技术的不断发展，自动上管机、井口自动化机器人、二层台机械手等自动化设备的逐步试验应用，在减少操作人员数量降低生产安全事故发生的几率，同时还能有效降低操作人员的工作强度，可有效避免因疲劳等造成的操作失误，在一定程度上避免了事故的发生。因此自动化修井机器人成为了近几年修井作业设备发展的重点。

二、自动化修井设备对常规修井作业的安全影响

1.自动上管机

在带压作业施工中，由于带压防喷器组本身较高（6-8米），以往起下管柱过程中油管只能通过人工上管或使用大钩进行吊运。两种方法都存在一定的危险，人工上管需要两名二岗一人打背一人将油管一端抬起并放入滑道，由打背的二岗将油管推送至平台并露出一定长度用以打吊卡，容易发生人员跌落、蹿管等人身伤害;大钩吊运使用吊装带利用大钩将油管吊运至滑道内吊至平台上，需要场地工相互配合，配合不好容易出现油管掉落砸伤人员、油管顶防喷器损坏设备等危险。

在蒸汽吞吐井的施工过程中，使用的四寸隔热管重量大，往往需要四个人配合才能完成，即一人打背，三名人将隔热管抬至管櫈上，配合要求高人员容易疲劳，往往造成油管掉落砸伤操作人员甚至造成管桥倒塌砸伤人员。

近几年自动上管机在油田应用已较为广泛，成熟的产品也较多，自动上管机配合有码管上管功能的自动管盒，二岗只需要操作设备并排管即可完成常规二岗的工作内容，在操作安全性上有了很大改善，有效避免了接箍没进滑道或蹿管子、人员跌落、管杆滑落等危险情况及因疲劳造成人身伤害情况的发生，降低了发生危险情况的概率，自动化上管机对于小修作业、带压作业等有较大影响，对于油田修井作业单位的安全生产具有较高的价值。

2.小修自动化井口机器人

在常规小修作业施工中，常见的井口操作人员人身伤害主要有单吊环伤人、弹扣伤及脸部、夹手、液压钳回摆伤人等。近几年，国内部分厂家及各油田都在开发井口自动化机器人，用以完成常规起下作业，自动化程度及设备的稳定性各有不一。国内已经投入试验或投入使用的设备有的在并未减少操作人员的情况下大幅减少工作强度的辅助类机器人，或已经实现减少操作人员的高自动化井口机器人。通过对比国内几家厂商的自动化修井设备，在常规起下施工过程中可以实现井口无人操作，在满足井控条件的情况下实现了三人班组正常施工（其中一人操作修井机及井口设备，一人操作场地设备，一人进行巡查或在应急情况下辅助执行井控动作）。由于施工过程中不需要人员（即站井口的班长和一岗）进行上卸油管、摘挂吊环等操作，有效的避免了粘扣弹扣、液压钳回摆、夹手、单吊环等造成的人身伤害情况的发生。但由于自动化设备中常包含了大量的高压油路气路管线，这就对设备的日常维护保养提出了更高的要求，以避免由于设备原因产生的质量事故或人身伤害。目前以辅助为目的的自动化设备对于既有操作流程改动较小，存在的问题较少，能满足目前的井控需要;全自动修井设备大多数还存在一定的技术瓶颈，在部分修井施工或井控过程中存在一定的问题，如抢装旋塞或井口不便、冲砂不便等问题亟待解决。如果自动化修井机器人能适应绝大多数生产工况，将对油田作业系统安全生产有较为重大的影响。

3.大修自动化修井设备

在大修（或钻井）施工中，井架工工作条件艰苦，涉及高空作业，工作强度大、工作空间狭窄、逃生路线单一、危险系数高，如发生井喷只能通过速降绳进行逃生，在井喷或井喷时空着火的情况下，视野受限逃生困难甚至无法逃生。近些年国内不少厂商在大修自动化领域的主要开发方向就是如何替代井架工的工作。目前已有相应产品投入实际使用，如二层台机械手等，已可以完全取代井架工完成绝大多数起下施工。司钻在司钻室就可操作管盒中部的机械手对管盒内的管柱进行抓取，机械手通过中部的轨道将油管运移至准备位置，再由司钻操作或程序自动控制机械手将油管送入活门吊卡内，活门关闭大钩上行提起管柱，井口操作人员配合对扣即可完成全部下管动作，机械手在完成送管动作后抓取下一柱进入预备位置;起管动作则相反，管柱卸扣完成后，井口操作人员配合司钻将管柱坐入管盒内，司钻操作机械手将管柱抓出吊卡，放入管盒内的指梁中。使用此类设备在正产作业过程中无需井架工，从根本上解决了井架工攀爬井架、高空坠落或井喷时逃生困难的问题。但在设备出现问题时仍需要人员攀爬井架进入设备进行维修，需要严格防范维修过程中的高空坠落、设备夹手等人身伤害情况的发生。

总  结

隨着科技的发展，越来越多的新技术在油田中逐步应用，在实现了一定程度的减员的同时，使用自动机器人对一些高危高强度工作岗位进行替代，使得修井作业施工更为安全也更人性化，在减少人员的同时减少了风险点源，降低了发生安全事故的概率。但设备的维护保养提出了更高的要求，同样需要做好充足的人员培训，提高人员的操作水平，强化员工安全意识才能从根本上避免事故的发生。

参考文献：

[1]张新峰，刘督玲。强化修井作业管理提高修井作业质量[J]。石油工业技术监督。2003（01）

[2]钟鸣，王伟涛，王海。浅谈强化修井作业管理多修井作业质量的作用[J]中国新技术新产品。2012（06）