连续油管作业机注入与滚筒同步控制系统研究

张延忠

（渤海装备辽河重工有限公司 辽宁盘锦）

一、引言

连续油管起源于二次大战时期，自20世纪60年代开始服务于石油工业。在国外，连续油管设备早已广泛应用于钻井、完井、修井、试油等多个领域。近些年国内也逐渐开始应用连续油管作业机进行气举，酸化等修井作业，因为连续油管设备具备很多的优点，应用和需求也会越来越广泛。连续油管作业机的主要部件包括注入头，滚筒，液压动力单元，控制室等，其中核心的关键控制技术就是注入头与滚筒的同步控制.国内的连续管作业机液压控制系统仍然存在着一些技术问题，注入头与滚筒的同步运动控制主要采用独立控制，同时操纵注入头与滚筒，通过实时调节其速度，来保证彼此之间的同步，这样操作不仅非常繁琐，对操作人员要求很高，而且也容易出现不同步，一旦不同步，就会出现乱管，注入头或滚筒被拽倒等现象，造成安全事故。为此，本公司研制了一套新的液压控制系统，有效地提高了注入头和滚筒的同步性。

二、液压控制系统方案

（1）选择闭式大排量泵驱动注入头低速大扭矩马达，通过控制手柄改变泵的排量，实现对注入头的无级调速控制；选择负载敏感变量泵驱动滚筒马达，通过比例换向阀对滚筒无级调速控制。

（2）在向井内下连续管时，滚筒一直处于被动状态，注入头处于主动状态。对滚筒的控制始终处于收管状态，此时滚筒马达有一个相反的运动趋势（收管方向），通过溢流阀调定压力，建立不同规格连续管的张力。此时通过单独对注入头控制手柄控制，注入头即带动滚筒旋转，同时连续管保持近似恒定的张力，同步控制精度很高。同时在注入头停的时候，滚筒始终保持反向的运动趋势，使连续管一直处于绷直状态，滚筒不会由于惯性而使管子松动。

（3）在将连续管收回时，滚筒处于主动状态，注入头处于被动状态，此时连续管绷直，调整溢流阀调节管的张力，然后单独操作注入头控制手柄来实现注入头与滚筒的同步收管运动，当注入头突然停止，滚筒的连续管也会绷直，不会因惯性而松动。

三、液压控制系统原理说明（图1）

（1）在向井内下连续管时，将比例换向阀打到左位工作状态，控制球阀打开，此时滚筒马达有一个相反的运动趋势（收管方向），通过放管溢流阀调定压力，建立连续管的张力。此时通过单独对注入头控制手柄控制，注入头马达即带动滚筒旋转，同时连续管保持近似恒定的张力，同步控制精度很高。在整个下管过程中，放管溢流阀溢流的油液经过散热器和单向阀又补回到滚筒马达吸入口，避免马达吸油不充分。

图1 液压控制系统原理简图

（2）在将连续管收回时，将比例换向阀打到左位工作状态，控制球阀关闭，此时连续管绷直，油液通过收管溢流阀溢流，调整收管溢流阀可调节管的张力，然后操作注入头控制手柄来实现注入头与滚筒的同步收管运动。

四、应用效果与结论

公司生产的连续油管作业机经过数十口井作业的实践验证，注入头与滚筒的同步性很好，且操作简便灵活，得到了广大用户的肯定。

通过采用单一控制手柄控制注入头速度，继而控制与滚筒同步的方式，使得操作更简单灵活。作业时连续管始终保持一定的张力，保证了注入头与滚筒的同步控制。连续管的张力可以根据管径大小或具体作业要求方便调整，避免了由于管的张力过大将注入头或滚筒拽倒，提高了作业安全性。