油田修井作业自动化装备探究

油田修井作业自动化装备探究

王朋朋

胜利油田油气井下作业中心孤东作业区，山东 东营 257237

摘要：油田修井作业的显著特征体现在较高的劳动强度、工作环境差、存在极大的安全风险等多方面，会给作业人员的人身安全带来一定威胁，所以必须要研制油田修井作业的自动化装备。将自动化技术应用到油田修井作业中，进而基于自动化装备功能、作用的充分发挥，可保障自动定位及自动抓取、排放等目的的切实达成，有效解决油田修井中的各种难题。对此，本文主要探究了油田修井作业自动化装备应用，目的在于保障油田修井作业的无人化操作目标有效实现，切实缓解工人劳动强度，使井口周边环境遭到污染的问题切实规避，希望能为业内相关人员的工作开展提供一定参考。

关键词：油田；修井作业；自动化装备

引言

近年来，得益于科技水平的日益提高，油田修井作业方面的技术也得到了快速发展。在此背景下，人们开始越来越重视修井作业设备的安全性及环保性、可靠性等问题。目前，我国已经开始深入研究油田修井井口的操作机械化装置，而国外早在上世纪中便开始推广、应用各种机械化修井装置。在分析国外机械化修井装置的情况下能够了解到，其是以顶部驱动为主要应用模式，是按竖排放置油管，且国外机械化修井装备主要应用在油井大修作业中，因其适用范围狭窄，所以并不能保障国内修井市场需求的充分满足。从我国油田修井作业实际情况来看，通常采用传统作业方式，即借助人力在井口内进行摘挂吊环、倒换搬运吊卡、推放小滑车等作业，存在较大的劳动强度，同时风险大和工作环境差等问题也十分突出。面对此种情况，必须要在油田修井作业自动化装备的研究上加强力度，保障井口自动化操作目标有效实现，使人工压力切实缓解，为各项操作的准确性、有效性提供保障。

1 影响油田修井质量的因素

1.1 材料因素

开展油田修井作业时，会使用到一系列的材料，而材料质量往往会直接影响油田修井工作质量。在材料有质量问题存在的情况下，会严重阻碍油田修井作业的良好开展，也无法为油田修井作业质量提供保障，最终影响油田的开采。

1.2 人为因素

油田修井环节，应充分考虑人为影响因素，原因在于油田修井作业中的主体所在就是相关工作人员[1]。特别是在使用机械化修井机的过程中，一般需要以人力来准确操作设备，此时在缺少专业人员或人员操作存在错误现象的情况下，就会给油田修井作业质量造成严重影响

1.3 技术因素

作的顺利开展提供保障。但值得注意的是，在技术选用不科学、不得当的情况下，或者是选用了落后的技术，也会给油田修井作业的顺利开展造成直接影响，导致油田修井作业质量、效率随之降低。

2 油田修井作业自动化装备

2.1 动力猫道机

建设油田修井自动化体系的过程中，构建自动化平台的重要构成部分就包含各类自动化操作设备，其中发挥设备操作动力作用的就是动力猫道机，该设备主要构成部分包含底座总成及坡道、控制系统、管架总成等，具体使用中可确保2-3/8到5-1/2in管柱的滑动需求得到充分满足，同时也能为滑动臂、滑动车总成部分提供电动卷扬机驱动力，保障设备的运动走向得到有效控制，为机械设备的稳定运行创造有利条件[2]。油田修井作业自动化体系建设中应用动力猫道，可确保遥控操作、司钻房操作两种操作系统有效实现，且以系统为依据，该设备实现了智能化启动、停止体系的配备，此时操作人员以修井工作需要为依据，通过一键启动、停止控制功能的应用，可利于工作效率的提升，也能使繁琐操作流程得到有效简化，为修井作业的安全性提供保障。

2.2 二层台机械手

该设备主要采用扶持式结构，同时也有全电驱结构、伺服控制系统包含其中，能够有效预设智能路径，同时借助一键式操作方式的应用，可从安全层面保护多重互锁，也利于可视化监控目标的有效实现，进而全程掌控工作动态。如针对二层台高空排管来说，可确保自动化、无人化作业目标的有效实现。二层台机械手在钻井作业中是自动化专用胚胎设备之一，能应用到起下钻排管作业中，该设备构成部分主要包含二层台及机械手、电气系统、吊卡，其中机械手的构成部分为抓手及臂架、平移机构等，构成部分中发挥旋转和伸缩作用的为臂架，起到开和抓取作用的为抓手，同时抓手也能够向钻杆方面进行输送操作[3]。二层台机械手中的二层台部分构成如下：导轨及指梁锁、指锁、猴道等，具体而言，作为井架高空处装置之一的二层台，不仅有猴道，同时有3轴伺服机械手安装其上。此外，二层台机械手中的伺服系统，稳定性十分突出，也能实现快速响应的目的，可适应负载变化，进而有效避免因机械负载惯量发生大范围变化时影响机械手运动的现象。油田修井作业中应用该种自动化设备，可保障高空二层台无人化作业目标有效实现，也能大幅度降低高空作业安全风险及劳动强度，同时该设备的显著优势还体现在伺服驱动及程序记忆等多方面，可促进多重自锁互锁控制目标的实现，安全性、可靠性十分突出。

2.3 液压翻转吊卡

该种吊卡是以侧开式为主，可应用到石油及天然气修井提升中，其上部与吊环相连，而下部则与管住相连，适用于修井作业中的悬挂及起下管柱环节。该设备承载件的制作需借助高强度合金结构钢，如此才能为其具备良好机械性能提供保障，也能促进其承载力的增强。液压翻转吊卡的整机系统动作高效且快捷，也能够简单操作，安全性及可靠性、自动化程度较高，可保障远距离的监控目标有效实现

[4]。分析该设备的结构原理能够了解到，其构成部分主要包含合页及主体、卡页、衬套等，而在更换衬套的情况下，能够适应不同规格的管柱直径。分析该设备操作程序发现，其能够有效操控箱面板旋钮操作，使相关功能有效实现同时，也能够从自动化角度控制钻井。

2.4 启动卡瓦

气动卡盘一般应用于石油及天然气修井作业中，能够达到卡持钻杆、油管的目的。对于相关产品的设计、制造来说，应以钻修井的设备规范要求为依据，要确保卡盘的液动及气动、手动等操作目标有效实现，减轻工人劳动强度的同时，促进工作效率的提高。此种设备的液动卡盘结构设计较为合理，也能够便捷操作，安全性、可靠性较高，属于修井作业中的理想工具之一。分析气动卡盘的结构原理发现，指曲柄连杆机构是其中E型气动卡盘的驱动机构，有对分的两个卡瓦组件包含其中，且每一卡瓦组件的构成部分为转动臂上连接的卡瓦，而转动臂另外一端则连接到由曲轴和左曲轴上，在此基础上借助连杆连接左右两个曲轴。此时，液缸驱动连杆的情况下，能够绕中心转动的就是曲轴，可保障卡瓦的提升目标有效实现，也能将管柱松开。使用气动卡瓦时，应借助螺钉插入液动卡盘的卡瓦底座版长孔内，达到固定目的，之后要借助管线在液缸进出液管接头上连接液压源。需注意，使用前要注意空载运行试验的开展，观察卡盘各部件灵活度、可靠性，同时注意卡瓦提升、放下等过程有无卡阻现象的仔细检查。

3 结束语

应用自动化装备开展油田修井作业的现实意义重大，能保障井口的无人化操作目标有效实现，也能最大限度降低工伤事故发生率，保护操作人员的人身安全，同时也可改善工作环境，为作业全过程的高效化、高质量、安全性保驾护航。

参考文献：

[1]张爱华.油田修井作业自动化装置的应用之研究[J].化学工程与装备,2018(12):60-62.

[2]刘牟伟.钻修井作业自动化装备技术研究及发展方向[J].文渊（中学版）,2021(9):2493-2494,2497.

[3]韩军.油田修井作业自动化装置设计与仿真[J].钻采工艺,2014(6):80-82.

[4]张喜庆,沈君芳,牟忠良,等.油田修井作业自动化装备研制[J].石油矿场机械,2015(9):64-67.