小修作业自动化现状与试验方案

郑雅各

摘要：小修作业是保证油田稳产上产的重要技术手段，目前辽河油田井下作业自动化程度不高，员工与修井机配合起下管杆，完成修井作业。因此为提高辽河油田修井自动化、智能化水平，降低作业员工劳动强度，强化安全保障，促进清洁绿色修井，提升生产效率，很有必要加大小修自动化投入，为此我们研究分析了国内小修自动化现场，并提出了辽河油田的推进方案。

关键词：小修作业;自动化;现状;推进方案

1.概述

小修作业是保证油田稳产上产的重要技术手段，辽河油田小修系统目前均采用四人一机的作业模式，员工与修井机配合起下管杆，完成修井作业。该作业方式自动化程度较低，存在以下不足之处：

第一：修井作业工作环境艰苦，劳动强度大，小修系统员工流失严重，员工平均年龄逐年增高，现有队伍已经很难满足油田稳产上产的基本需求。

第二：所有操作均需员工与设备配合进行，安全风险较高，若发生各类事故则对油田各方面工作造成不良影响。

第三：小修作业自动化程度低，不符合企业科技发展的要求。

因此结合辽河小修作业现状，为降低职工劳动强度、强化安全保障需要研究一套适合小修作业的自动化装置，解决以上难题。为此我们对国内部分油田的小修自动化现状进行了分析研究。

2.国内小修自动化现状：

2.1大庆油田

大庆油田小修自动化项目主要由地面送管系统、作业悬吊系统和作业上卸扣系统组成。

作业地面送管系统：小修地面送管系统装置由液压猫道和液压油管盒组成。液压猫道具备水平和垂直输送功能，在接受从油管盒过来的油管后，可以将油管送至井口预定位置，其送管的速度、高度满足工艺要求;猫道带有液压支腿，便于调节高度;液压油管盒是容纳油管的装置，由内盒和主体框架两部分组成。内盒为5层框架结构，容量130根。主体框架带有液压支腿，可以调节装置整体高度内盒的5层框架用来容纳油管，为液压管排架构，可以通过控制机构实现起升、下降和倾斜，使其中的某一层对应过桥高度。实现油管进出管盒的双向动作。

作业悬吊系统：改变原“双吊卡”操作模式为羊角吊卡和气动卡瓦配合的“一吊一卡”悬吊系统，井口单人起下作业，减少用工数量，降低劳动强度和安全风险。小修作业采用气动卡瓦动力吊卡，其中新型的气动卡瓦具有油管防脱落、防上顶功能。

作业上卸扣系统：小修自动化研制了机械式油管扶正器，通过气路开关控制工作臂的开合，实现了油管快速扶正，有效防止油管偏扣、粘扣，提高了起下速度和施工质量。

2.2新疆油田

新疆油田小修自动化设备主要由井口操作平台、管杆输送装置、液压管桥系统、积液罐和操作间组成。

井口操作平台长2.5m、宽2.0m，由支架、漏斗形积液装置及防滑踏板组成。管杆输送装置由液压猫道、拨轮推管装置及气动滑车组成。液压管桥系统由液压升降管桥及导流盖板等组成，通过导流盖板将管杆内外原油导入积液管内，可以有效防止油污落地，液压管桥容量为300根油管。

管杆输送装置升降输送原理与大庆油田同类装备类似，在液压猫道上增加铜衬小滑车，可以有效保护油管丝扣。在下油管时，液压管桥由操作员工在操作间控制液压管桥升降，将油管送至管杆输送装置附近，通过拨轮将油管传送到液压猫道，之后控制猫道将油管送至井口。井口操作由原“双吊卡”操作模式改为普通吊卡和气动卡瓦配合的“一吊一卡”悬吊系统，由操作手负责提放管柱，井口班长单人摘、挂吊环、操作液压钳上卸扣。自动化设备起下单根速度为45根/小时。

2.3.济南芯乐小修自动化设备

济南芯乐小修自动化设备与普通小修通井机相配合使用，该设备由辅助作业机及全自动管桥组成。辅助作业机上由作业机行走本体、管杆自动丈量装置、管杆输送导轮、管杆输送机械抓手、液压动力钳及管杆扶正一体机械臂组成。全自动管桥可以实现油管排列输送及油污回收。

该自动化设备改变原小修作业“双吊卡”操作模式为液压卡瓦式吊卡和液压卡瓦配合的“一吊一卡”悬吊系统。井口实现无人操作，由一名员工操作通井机，一名员工操作辅助作业机。

下油管时，全自动管桥将油管送入管杆输送导轮，在进行自动丈量之后，由管杆输送机械抓手抓取管材，自液压卡瓦式吊卡下部穿入后，吊卡对管材实现咬合，操作手操作通井机将管柱放入下部油管母扣内，液压动力钳及管杆扶正一体机械臂对管杆进行扶正及上扣，之后打开气动卡瓦，完成下管作业后。液压驱动吊卡打开，上提吊卡，管杆输送机械抓手送入管柱，繼续下入。起出油管程序与此相反。该型小修自动化设备目前未投入现场应用，目前仅在临盘采油厂实验基地进行试运行。试验起下速度与目前小修设备相近该设备也可以与XJ90Z作业机配合使用。

3.辽河油田小修自动化试验方案

3.1研究目标

研究小修自动化技术，采油厂将按照分步（自动上管、自动上扣）、分期（Ⅰ期先导试验;Ⅱ期改进完善）、分级（3/4级;2级）进行配套研究。

2019年重点实现工人遥控油管运输、井口自动上卸扣、单人摘挂吊卡的功能，完成三、四级井控油井小修作业过程中起下油管自动化操作。

3.2主要研究内容

①井口自动化上卸扣装置。研究井口自动化上卸扣系统，与现有小修XJ90Z配合使用，并在现场试验。

②井口气动卡盘装置。研究油管和抽油杆井口气动卡盘，实现井口单人摘挂吊卡，并完成现场试验。

③油管自动输送装置。研究油管自动输送装置，与现有绿色修井平台有效结合，下油管时自动将油管送至井口合适位置，完成现场试验。

④作业控制装置。研究小修自动化控制装置，实现对输送油管及井口上卸扣实现遥控操作，完成现场试验。

参考文献：

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[2]王强;曲永哲;;MR3500车载修井机总装工艺质量改进研究[A];2011年石油装备学术研讨会论文专辑[C];2011年

[3]张路军;;XXJ300/500液压蓄能修井机组合油缸面积的设计[A];机床与液压学术研讨会论文集[C];2004年