防喷器自动化维修工艺技术的研究

李忠温

（大庆钻探工程公司钻技一公司井控装备管理中心，黑龙江大庆163461）

防喷器是井控装备井口压力控制的主要设备，为了保证钻井井控安全，使用的防喷器应定期进行检修。我中心现有各种规格防喷器273台套，目前，防喷器的维修靠抡榔头拆卸螺栓的形式，维修人员劳动强度大、工作效率也较低。另外，近几年高级别压力防喷器用量增大，其连接螺栓需高扭矩才能实现密封，依靠人力不能实现紧扣扭矩，达不到标准化维修作业的要求。因此，急需优化和完善防喷器维修工艺技术。

开展《防喷器自动化维修工艺的研究与应用》项目，根据液压防喷器的特点，在现有维修区合理布置工位，开发维修平台，引进防喷器螺栓拆卸机械手，研制闸板拆卸工装等，实现防喷器维修标准化操作，科学化管理，降低劳动强度，提高工作效率。

1 技术分析

1.1 防喷器维修工艺流程

防喷器维修流程如图1所示。

1.2 防喷器维修现状

防喷器维修现状如表1所示。

2 技术方案

2.1 实现的功能

（1）防喷器侧门螺栓拆装自动化完成。

（2）安装螺栓扭矩实时显示并记录。

（3）防喷器侧门实现一键液压开启。

（4）闸板安装拆卸实现液压自动化。

（5）电脑程序化操作使防喷器维修规范化、现代化。

图1 防喷器维修工艺流程图

（6）液压机械化操作降低劳动强度，提高工作效率。

2.2 电控系统设计方案

电控系统设计方案如图2所示。

2.3 执行系统设计方案

2.3.1 侧门螺栓的拆卸与紧固

（1）机械手的优选：选用先进的德国KUKA公司工业机器手，抓取液压扳手。技术指标：①最大负荷：500kg；②最大工作范围：2026mm；③重复精确度：±0.08mm。

（2）液压扭矩扳手的优选：选用高精度大扭矩液压扳手，实时显示扭矩值，最大工作扭矩为20kN·m，高扭矩0～3r/min用于螺栓的紧固和卸松、低扭矩0～30r/m in用于螺栓的快速选入、旋出。

表1 防喷器维修现状

图2 电控系统设计方案

2.3.2 防喷器侧门开启装置设计

通过高压液压泵控制的油缸对扩张模进行扩张，利用扩张模和螺丝孔内壁产生的摩擦力，达到开启侧门15°的效果。初始状态：将双作用油缸和扩张模安装在防喷器侧门上的螺丝孔内，油缸的活塞前安装球形鞍座顶住防喷器本体。开门状态：油缸开始工作，活塞前进顶住防喷器本体，扩张模张开抵住螺丝孔内壁，油缸不断后退将门拉开。

2.3.3 闸板拆装装置的设计

闸板拆装装置由液压控制部分、行走小车、闸板固定装置、助推装置等组成。闸板拆装装置移动到闸板下方通过油缸一键锁紧、推动动作取出闸板。

设备利用巧妙的设计，通过高压液压泵控制大推力油缸，一键轻松达到拆装闸板，大幅提高工作效率，使用拆装闸板的工作程序化、规范化，有效地避免了存在的安全隐患。

2.4 控制软件设计方案

（1）根据防喷器的生产厂家、型号及规格尺寸输入电脑，由软件按照预先设定的程序完成自动对位过程。

（2）拆装过程中，实时的显示扭矩值，陀螺仪传感器会将偏差值传送给电脑，进行自动校正。

（3）建立防喷器维修档案，软件提供输入、储存、打印功能。

3 应用前景分析

目前，防喷器年使用大约3000井次，为了保证防喷器使用安全性、可靠性，应定期进行维修，采用防喷器自动化维修系统，年可维修400台防喷器。使企业从“抡榔头”小作坊向工厂化标准管理模式迈进，拥有较好的应用前景，不光给企业带来显著的经济效益，而且对提高井控装备维修水平、实现科学化管理起到重要的意义。

4 结束语

防喷器自动化维修设备的研制，即避免了吊车翻转形成的冲击载荷对吊车的损坏及防喷器本体的磕碰，显著提高作业环节中的安全性，也大大提高了防喷器的维修工作效率，减轻工人的劳动强度，缓解维修人员不足的状况。防喷器自动化维修设备的研制，能提供实时精确的螺栓拆装扭矩，为防喷器维修提供了科学的数据依据，维修后试压的一次性通过率大幅提高，减少螺栓因紧固过度造成的损坏，延长防喷器的使用寿命。采用自动维修系统，建立防喷器维修大数据，可有效提高防喷器维修质量，为防喷器失效、事故等情况的分析，提供了有力的数据支撑。

[1]王强，刘璐.井控装备自动检测技术探讨[J].石油钻采工艺，2001（1）.