一种新型管柱起下装置

2015-10-21王彦华

基层建设 2015年34期

王彦华

胜利油田滨南采油厂井下作业大队

摘要：随着我国综合实力的不断进步，在很多行业的发展过程中，都通过现代化科学技术的控制，实现了更大的生产目标。目前，在油田作业中起下管柱的作业过程中，就存在很多问题，使得工作人员始终不能创造出更大的生产目标。针对目前修井作业时起下管柱繁琐的问题，研制了一种新型管柱起下装置。本文主要对修井作业中起下管柱装置进行探讨。

关键词：起下管柱；问题；装置

在油田开采的过程中，传统的施工设备已经不能满足工程的需要，所以要通过对设备的重新设计，来更快的提高开采效率。当前修井作业的基本方式是通过吊卡上边沿卡住管柱接箍下边沿来实现管柱的支撑和起吊。月牙吊卡结构简单，既可以作为支座，又可以作为吊卡。起下管柱作业工作繁琐的主要原因是管柱支撑和起吊方式不理想。

一、修井作业起下管柱作业现状

1、管柱起下方式

在传统的作业系统中，通过油管和抽油杆的控制，来完成接箍管柱过程，由于技术的匮乏，使得管柱在使用的过程中，存在着很大的安全隐患，因此，目前的起下管柱关键设备就是利用月牙吊卡，通过月牙吊卡依靠在吊卡上的方式，来加强设备的稳定性。因为井下作业的范围和规模都比较大，所以一旦发生安全事故，会造成非常严重的后果，因此在修井作业中，用边缘卡住管柱接箍的方式，可以在很大程度上提高设备的应用水平。技术人员还对应用的设备进行了升级，使其具备更加结实的质量，增加了承受重力的能力，设备下边缘实现的管柱夹紧和起吊功能，也提高了设备的实用性，同时这种设备的管柱起下方式，非常容易操作，对于施工任务繁重的井下作业来说，可以缩短施工的工期。

2、分支撑油管作业机械手作业水平

近年来，我国很多的油田企业都加大了开采的力度，在作业的过程中，也逐渐暴露出了很多问题，其中，井口油管作业机械手的作业情况，就是需要提高的一个方面，经过科研人员不断的研发，技术已经应用在了实际的井下作业中。这种分支撑油管作业机械手的结构设计较新颖，可以满足现代社会的开采需要，同时分支撑油管作业机械手也具备一定的实用价值。这种机械手结构由上吊夹和下座夹组成，通过下座夹的固定作用，来加固井口的安全性，使施工人员在作业中，可以在安全的环境下，加大开采的力度。把上吊夹挂在吊环上，利用上吊夹的稳定作用，代替吊卡，实现了将油管接箍圆周均分的过程。

二、新型装置总体方案

鉴于油田管柱的特点，除了夹持油管接箍外，就是夹持油管本体。过去曾经使用过这种作业方式，但是由于卡瓦材料的限制，容易损伤油管，缩短油管的使用寿命。随着材料科学的发展，目前已经能够制造出一种新型弹性材料，在这种弹性材料中嵌入微型卡紧条制成的楔形卡瓦，对管柱表面的损伤极小，完全能够达到油田管柱使用寿命要求使用这种楔形卡瓦卡住管柱本体，使接箍完全外露，可以实现新的管柱起下作业方式。新型起下管柱系统需要在原有修井设备的基础上，开发设计专用的筒式吊卡、卡瓦支座、立式排架。

三、关键部件设计

1、楔形卡瓦支座

（1）采用上面提到的对分支撑方式，吊卡和支座的对中要求过于严格，难以实际应用。因此，可以采用楔形卡瓦夹持接箍下部的管体，让接箍全部露出，为吊卡卡住接箍提供方便为防止楔形卡瓦卡伤管柱表面，影响管柱的使用寿命和耐腐蚀能力，卡瓦与管柱接触部分采用弹性体微条嵌入式。

（2）进行卡紧操作时，卡瓦在动力缸的驱动下向下移动，初步卡紧管柱，并在管柱自重力的作用下实现自紧，进行松开操作时，动力缸处于向上运动状态，与管柱的上提动作一同上提卡瓦，卡瓦内周直径扩大，松开管柱，并能使接箍通过。

2、筒式吊卡

（1）动力卡瓦夹持管柱体，管柱接箍完全露出，给吊卡设计带来很大的方便。为了省掉工人倒换吊卡、摘挂吊环和推拉闭锁环手柄的工序，新型吊卡设计为筒式结构，能自动卡入和自动松开管柱接箍.

（2）卡牙和开启汽缸各3个，沿周向均布。吊卡下行，管柱接箍碰到卡牙下面的斜面时，卡牙沿吊卡体的滑槽上行，卡牙内周扩大，接箍通过。接箍到达传感器位置时，停止下放吊卡，此时卡牙由于重力自行复位，上提吊卡则卡牙卡住接箍将管柱吊起。当管柱到达适当位置被动力卡瓦夹紧时，下放吊卡，使接箍到达传感器位置，此时开启汽缸充气上行，推环推动卡牙上行，保持卡牙位置一段时间，上提吊卡则管柱接箍脱出。

（3）筒式吊卡内接箍位置传感器为电涡流传感器，该型传感器的信号为无线传输，需要进行严格的标定。

（4）该筒式吊卡不需要轴向定位，而且吊卡下部有导向斜面，吊卡轴线与管柱轴线不完全平行时，接箍也可自动卡入。与适当的控制系统结合使用，可以实现管柱的自动卡放。起下抽油杆时，需要更换卡牙。

（5）该筒式吊卡的显著特点是无弹性元件，卡牙复位完全依靠重力，可靠性和使用寿命显著提高。

3、立式排管架

（1）为解决管柱从水平位到竖直位的运动问题，设计出一种立式自动排管架，实现管柱的立式排放。

（2）该立式排管架能实现管柱的支撑、排放和传送，并具有自动控制功能。设计方案有2 种：一种是充分利用机械传动，使排管架上的油管传送装置做直线运动，使控制程序简单可靠，但排管架结构将略显复杂，另一种是充分发挥自动控制功能，用机械手排放管柱，则排管架结构将大大简化，但需要的控制程序复杂，传感器增多。

（3）管柱立式排放，使工作场地明显减小，简化了管柱的運动轨迹，同时能够解决筒式吊卡的自动装填问题，并能保护油管螺纹，具有非常大的优越性。

四、结束语

石油开采的力度，也促进了我国的经济实力，所以技术人员要加大技术研发的力度，建立一种新型装置的起下装置，在实际的开采过程中，加大技术应用，使其在井下作业中，可以不断提高开采的效率。同时要提高装置的应用机会，使其更加全面的渗透到井下作业中。

参考文献：

[1]罗建伟，陆昆江，黄鸿斌，等.井口油管作业机械手系统的应用[J].北京：石油工业出版社，2010（8）

[2]谭云，何富君，陈传庆，等.修井起下作业中的油管机械化排放问题[J].石油机械，2011（6）