SLG450/73拖挂连续油管作业机的研制

康丽梅

（中石化石油工程机械有限公司第四机械厂，湖北 荆州434024）

连续油管设备在油田服务方面应用日趋广泛，并随着井深及作业范围的不断拓展，对连续油管作业装备承载能力及油管容量要求日趋增大，目前常规底盘式连续油管车由于运输限制，已无法满足大管径、大容量连续油管承载及运输要求。拖挂式连续油管作业机承载能力强，布局性好，且操作便捷，因此大管径连续油管作业机通常采用此结构形式。由于国外设备性能成熟，集成度好，目前大型拖挂连续油管设备主要来自于进口，但是国外同等性能设备价格昂贵，并且使用维护成本高，不能适合国内连续油管市场日趋增长的行业需求，因此研发适合国内外油田用户使用及匹配同等国外技术水平的拖挂连续油管设备对国产连续油管设备的发展具有重要意义。本研究在广泛调研国内外拖挂式连续油管设备的基础上进行SLG450/73拖挂连续油管装备研制工作。

1 总体方案与整机性能

1.1 总体结构

SLG450/73拖挂连续油管作业机为大管径、大容量连续油管作业机，适合我国新疆、西部油田地区及国外南北美、中东部石油地区，设备集成度好，安装维护方便。整机采用牵引车+拖车形式，所有部件均布于两台车上（如图1所示）。其中，牵引车部分主要由动力系统、液压系统、交流发电机及牵引底盘车组成；拖车部分由操作控制室、油管滚筒、注入头及鹅颈管、软管滚筒组、防喷系统及拖车底盘组成。

图1 整机配置及布局

1.2 工作原理

SLG450/73拖挂连续油管设备采用全液压驱动，动力取自牵引车底盘发动机全功率取力器，通过联轴器带动连泵装置驱动系统注入头、油管滚筒、综合系统液压泵组，为整机运转提供动力。拖车底盘大梁采用下沉式变截面结构，滚筒沉于大梁之下，降低运输高度，增加滚筒有效容量。并配备小型柴油发电机组，为系统提供220 V交流电。

1.3 主要技术参数

注入头设计额定提升能力450 kN，额定下入力225 kN，最大提升速度48 m/min，牵引车型号BENZ3344 6X6，牵引车发动机型号OM501LA 320 kW，油管滚筒容量50.8 mm（2 in）-6 500 m、73 mm（2.875 in）-2 800 m，鹅颈管半径2 540 mm（100 in），防喷器组通径130 mm，额定工作压力105 MPa，整车外形尺寸19 500 mm×2 600 mm×4 450 mm。整机注入头提升能力满足油管滚筒最大质量使用需求，其技术参数达到国外同等拖挂连续油管装备技术水平。

2 SLG450/73拖挂装备技术特点

2.1 大吨位注入头

新型105K注入头，采用对称链条布置，液压马达及减速箱驱动，主要特点：①运用ANSYS软件进行整体结构分析，实现注入头结构轻量化；②运用MATLAB软件分析，实现两链轮中心距最优化，达到注入头整体尺寸最优化；③优化V形油管倒入、倒出角，实现油管进出注入头角度最优化；④合理设计快换式油管夹持块结构，实现注入头夹持块快速更换最优化。注入头结构如图2所示。

图2 注入头结构示意图

2.2 高效换装油管滚筒

新型大容量油管滚筒采用筒芯快换快装式滚筒结构，主要特点：①通过滚筒整体结构研究，优化滚筒体及传动系统结构，实现滚筒及排管系统轻量化；②优选滚筒整吊方式，使筒芯可带油管整体起吊，达到不更换滚筒体同时满足不同油管直径的需求；③通过筒芯接口标准化方式，达到滚筒筒芯高效快换快装的要求；④筒芯快换式滚筒结构，相对普通油管滚筒有较高的购买成本，但是后期资金投入少，使用收益大。快换油管滚筒如图3所示。

2.3 动力装置与牵引车集成技术

动力及液压系统集成布置于牵引车上，单独成撬式布置，7 kW柴油发电机组集成布置于撬座上，为井场用电设施供电，主要特点：①牵引车动力驱动整机动力系统运转，不需单独配备发动机动力撬座，减少独立发动机撬座运输模块，缩短拖车鹅颈处长度尺寸，增强拖车强度并节省设计制造成本；②发电机支架可旋转，集成布置方式结构紧凑，维修检测动力系统及液压阀件方便，且牵引车布置不占用拖车后甲板位置，增加拖车甲板后部组件安装空间。

2.4 注入头及鹅颈管整体举升技术

注入头、鹅颈管及防喷盒整体布置于拖车尾部支撑架上，通过支撑架油缸举升至垂直位置。主要特点：①合理的布局及角度设计使作业及运输时油管无需从注入头及鹅颈管内取出，节省现场作业时油管需对接注入头时间；②运输时防喷盒悬于拖车外，缩短拖车甲板后悬长度尺寸，减小道路转弯半径；③工作及检修时，注入头、鹅颈管及防喷盒整机举升于拖车外部，不受甲板台面限制，操作空间大，作业及维护方便。

2.5 液压控制技术

连续油管液压系统主要分为注入头控制系统、滚筒控制系统和综合泵液压系统。所有的液压泵均由牵引车底盘发动机通过一进二出的分动箱驱动。整个液压系统特点：①带有冲洗功能闭式系统，降低注入头驱动系统温度，实现系统长期稳定运行；②注入头低速稳定控制技术，以钻塞工艺为基础，优选液压泵、马达调速系统，实现调速比48，满足注入头高速及低速稳定运行的要求；③结合液压多负载顺序控制技术，优选控制压力参数，实现鹅颈管压盖顺序控制；④优化刹车控制方式，采用自动刹车与紧急刹车相结合的方式，确保在重载时注入头工作的安全性。

3 结语

SLG450/73拖挂连续油管作业机是在广泛调研的基础上开发的具有自主知识产权的一种新型连续油管作业装备。该作业机的最大特点是集成化程度高，运载能力强，安装移运方便，适合油田工况及道路运输条件较好的平原、沙漠等地区。目前SLG450/73拖装连续油管作业机已完成技术设计工作，后续将进行产品试制和油田现场工业试验。该作业机的成功研制将丰富国产连续油管作业装备的种类，提高国产连续油管设备的综合竞争实力。

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