轻型修井机的技术现状与发展趋势

黄萍

摘 要：国内油田小修作业主要使用修井机，因而本文将围绕其展开研究，本文首先介绍修井机修井作业工艺技术现状，最后提出轻型修井机朝着发展趋势加大装机功率与可靠性和先进性方向发展，以供参考。

关键词：轻型修井机;技术现状;发展趋势

0.引言

修井机是油田小修作业的专用设备，国内油田小修作业主要使用价格便宜的通井机，其比重占油田小修设备总量的八成以上。

1.修井机修井作业工艺技术现状

修井机修井作业就是利用油田井场的提升系统实现起下放修井作业。油田井场的提升系统主要包括修井机滚筒系统总成、井架、天车、游动系统、钢丝绳缆及卡瓦、吊卡、吊环、吊钳等组成。其中钢丝绳缆末端带有接头，可以根据作业对象的实际井下工况和不同的修井作业内容，选择连接不同的修井作业工具完成油井的各项修井任务。修井机修井作业由两个作业内容组成，分别为提升作业和下放作业，修井机滚筒系统通过缠绕钢丝绳缆使修井工具在油田井道内循环往复运动实现修井作业。

提升作业时，通过修井机的动力传动系统，将柴油机的动力传递给滚筒，滚筒通过缠绕钢丝绳缆将油田井下的修井工具向上提升。作业开始时，修井机的柴油机处于怠速运行状态，滚筒系统的推盘离合器处于分离状态，司钻技术人员根据修井机指重表显示的将要提升的重量以及修井作业的相关操作规程，将修井机置于适当的档位，拉开滚筒系统的驻动刹车，结合推盘离合器，实现提升作业。提升作业中，司钻技术人员目视指重表和滚筒转速，余光注视井口[mo，以获取提升作业的实时状态。在提升作业的整个過程中，修井工具会经历三个运行状态，依次为：加速启动、匀速运行、减速停车。

在加速启动的过程中，司钻技术人员通过变换档位，调整油门开度以控制柴油机输出到滚筒系统的动力矩，当滚筒系统受到的动力矩大于修井工具和游动系统对滚筒系统产生的阻力矩时，滚筒实现加速转动，修井工具提升速度不断增大。

通常情况下，随着修井工具的提升，处于提升状态的钢丝绳缆质量不断减小，滚筒受到的阻力矩Mf也会不断减小，因此在匀速提升阶段，司钻技术人员会不断调整油门的开度，以应对提升过程中由于井下钢丝绳缆减小、井筒对修井工具的阻力突变等随机扰动造成的提升速度波动，将提升速度控制在工艺要求的范围内。

经过一段时间的提升，当司钻技术人员判断修井工具快要接近井口位置或者提升的指定位置时，提升作业进入到减速停车阶段。司钻技术人员减小油门的开度，使传递给滚筒的动力矩小于滚筒受到的阻力矩，降低滚筒的转速，修井工具上提速度也会随之减小。当修井工具提升到井口位置或指定位置时，司钻技术人员迅速控制滚筒刹车刹把，使刹车系统抱死滚筒，同时分离滚筒推盘离合器，切断柴油机向滚筒传递动力的路径，实现修井工具的稳定停车。

下放作业时，修井机滚筒的推盘离合器处于分离状态，利用井下的钢丝绳缆和修井工具的自重对滚筒产生的动力矩来使滚筒转动。在下放作业的过程中，通井机柴油机一直处于怠速运行状态，为通井机配套的液压系统、气压系统及发电系统提供动力。作业开始时，司钻技术人员松开通井机滚筒驻动刹车，滚筒转动，盘绕在滚筒上的钢丝绳缆慢慢下放，从而实现修井工具在油田井道里的下放作业。在下放作业的整个过程中，司钻技术人员目视指重表和滚筒转速，余光看井口，通过调整刹车刹把的位置，输出合适的制动力矩，以达到控制下放作业速度的效果。和提升作业一样，下放作业的整个过程中，修井工具下放过程也会经历三个运行阶段，分别为：加速下放、匀速下放、减速停车。

在加速下放的工程中，随着修井工具下放深度的增加，井下的钢丝绳缆越来越长，盘绕在滚筒上待下放的钢丝绳缆越来越少，造成了滚筒所受的动力矩Mg越来越大，滚筒的转动惯量Ji越来越小，滚筒加速运转，修井工具加速下放。

随着下放深度的增加，井下钢丝绳缆和修井工具的总质量增加，滚筒上待下放的钢丝绳缆质量相对减少，从而导致下放过程中滚筒的转动惯量变小，滚筒加速转动，为了将修井工具的下放速度控制在工艺要求的范围内，司钻技术人员需要不断调整滚筒刹车系统刹把的位置，以使滚筒刹车系统输出合适的制动力矩，将修井工具的下放速度控制在工艺要求的范围内。

当修井工具下放到接近油井指定位置时，下放作业进入到减速停车的过程。司钻技术人员通过加大滚筒刹车系统刹把的位置，使输出的制动力矩大于滚筒的动力矩，以快速降低下修井工具下放速度。当司钻技术人员判断修井工具到达井下指定位置时，迅速将滚筒刹车系统的刹把置于最大位置，刹车系统牢牢抱死滚筒，修井工具停止下放。

2.轻型修井机的发展趋势

2.1加大装机功率

早期，修井机的功率配置较小，每吨大钩载荷的起升功率仅为2～3kW。为了提高作业效率，现在大部分修井机每吨大钩载荷的起升功率增加到4kW左右，有些特殊用途的修井机甚至可达5～6kW。美制修井机装机功率较大，厂家从用户实际使用情况出发，使修井机在额定钩载下起升，发动机也不处于满载荷工作状态。其优点是：发动机机械载荷和热载荷相对较低，损耗相对减少，故障率降低，使用寿命长;发动机长期处于经济区域运转，油耗相对降低;故障率降低，修井机能够较长时间保持高使用率及低维修率，经济效益好。

2.2可靠性和先进性

提高产品可靠性和先进性是生产厂家和用户共同追求的目标，但实际运作起来却很困难。目前，轻型修井机是个买方市场，因此对用户提出的各种结构要求，生产厂家都得想方设法满足。但同一规格的修井机，产品型号众多，给生产厂家组织设计生产带来种种困难，也影响了产品的可靠性。修井机模块系列化设计方案，可提高系列机型互换性、通用性，便于组织生产，缩短生产周期;模块部件形成小批量生产，有利于提高产品的可靠性。集中精力解决矛盾突出的某一模块问题，改善其性能，即可提高整机的性能水平。

2.3作业周期短，适应更狭小空间

常规修井机作业前，需根据井场的实际情况挖好四个风载绷绳地锚坑（0.8X1.3X1.8m），锚坑里面还需填充水泥、砂子和石块，各种费用（挖掘费用、材料费用）总共需要为3000元;水泥凝固时间最少为24小时，这样算来，如果使用地锚坑固定风载绷绳，作业准备时间最少为2天，耗费最少为3000元。如果使用自紧绷绳式修井机进行作业，作业前的安装、调试仅需6个小时;因此在保证作业安全的条件下，可以使用无绷绳修井机，它操作方便、能减轻作业强度、降低作业成本，提高作业效率，适应狭小的作业环境。

3.结语

综上，修井机是油田小型作业修井机，修井作业是油气井修井作业施工现场工作频率最高的作业形式，修井机修井作业辅助控制的实现对于提高修井作业效率和修井作业质量具有重要的意义。

参考文献：

[1]耿玉广，谷全福，王建伟，等.小修作业起下油管多功能机械手研制[J].石油矿场机械，2016，45（12）：66-70.

[2]刁振国.井下修井作业现状及技术优化探讨fJl.化工管理，2013，（22）：92-92.