LXGFC40型連續油管作業機結構研究

劉欽祥，高學仕，高加索，劉紀超，張強

（1.中國石油大學（華東）機電工程學院，山東青島 266580；2.南陽二機石油裝備（集團）有限公司，河南南陽 473006）①

連續油管（CT）作業技術與常規作業方式相比，具有節省起下作業管柱的時間、消除上卸單根的繁重勞動、連續靈活地向井下循環工作液、能減小地層傷害和安全可靠、利潤高、用途廣等優點，目前已廣泛應用于油田修井、鉆井、完井、測井、增產作業等。連續油管作業機的注入頭采用的是支架（固定或液缸升高）安裝方式，或者同連續油管滾筒組合在1個底座上［1－3］。這2種安裝方式存在一些不足，例如吊裝運輸不便，運輸之前注入頭采用穿銷子固定方式，對不同管徑的油管其彎曲半徑相同，工作過程不能移動等，這些問題都不同程度地增加作業難度、加快油管損傷和增加生產成本。在總結了現有連續油管鉆機使用缺點，結合現有小型車裝修井機，特別是400kN 及以下型號車裝修井機采用二類汽車底盤的特點，研制了LXGFC40型連續油管作業機，包括井架、天車、液壓系統、油管注入頭等。該設備與連續油管滾筒配套使用后能很好地解決安裝和運輸問題，節省吊車費用，降低使用成本；有輔機配合可以進行側鉆下套管等鉆井作業，提高作業效率，是一種很有發展潛力的設備。

1 結構特點

1）運輸車底盤采用中國重型汽車集團有限公司生產的ZZ1317N4667D1型底盤（俗稱二類底盤）加副車架形式。副車架與底盤采用剛性連接，這種結構的抗彎截面系數大，作業過程的安全系數高于2，大于車輛1.667的安全系數。副車架自帶液壓支腿，作業時液壓支腿承受載荷，避免輪胎爆胎。行駛時二類底盤可滿足復雜路況的運輸要求。

2）井架采用單節桅形雙開口結構，井架、天車可前后、左右、上下移動，天車移動采用液缸實現，液缸帶液壓鎖，方便對井口；井架采用液壓起升；注入頭在井架內運動不會發生碰撞，結構安全。作業狀態如圖1。

圖1 LXGFC40型連續油管作業機

3）液壓系統液壓泵的動力取自運輸車，給整車液壓系統提供動力，無需單獨設置液壓系統，結構簡單，性能可靠；取力口能從駕駛室和液控箱處實現雙輸出控制，且雙控制能夠互鎖，避免誤操作。對完井口不需要液壓系統時，液壓泵不工作，減少液壓泵磨損，降低使用成本。

4）注入頭被游車大鉤吊著，通過液壓絞車實現上、下移動。

2 技術參數

3 創新點

1）井架采用單級雙開口桅型結構。此種結構桅型井架的調節范圍大、質量輕、抗風載能力強（帶繃繩）。采用液壓缸起升井架，運輸時不需要拆下注入頭。井架下放前將注入頭下放到注入頭后支架上方，并下放井架，待注入頭連接缸移動至注入頭后支架U 形槽上方時放下注入頭。井架完全放倒后，用卡子將注入頭和前支架固定，防止運輸過程中注入頭竄動而發生危險。整個過程中液壓絞車鋼絲繩始終保持受力狀態、不松弛。

2）天車采用可調節結構。天車與井架的連接采用機械加液壓配合方式，即機械固定，液壓移動，在作業過程中注入頭的調節范圍廣。井架立起后，注入頭可在井架內上下、前后、左右調節，注入頭在井架內的舉升高度不小于10 m。注入頭可在車尾到井口中心1～2 m 方位內對準井口中心，方便設備對井口，減小作業前的工作量。每個液壓缸都設液壓鎖，防止液壓缸受力移動，避免安全事故。

3）優化了井架和副車架等部件的設計，確保整車的外形尺寸不超限，滿足復雜路況及高速公路的運輸要求，并滿足用戶快速鉆井、快速轉場的要求。

4）前支架上的滾杠保證井架落下后，液壓絞車的起吊鋼絲繩始終處于受力狀態、不松弛，便于注入頭準確定位，且有利于液壓絞車排繩整齊，拉力穩定。前支架的高度可通過手動液壓千斤調節，將井架向上支起，以便在維修發動機和變速箱時能將駕駛室向前翻轉。

5）不放倒井架可調節井架角度。在井架不放倒情況下，將注入頭下到Y 形支架上方，收縮液壓支起缸，調節Y 形支架與后尾梁之間的調節絲杠，觀察Y 型支架上的角度指示針確定井架傾斜角度。重新將井架定位，縮緊調節絲杠，即可完成井架傾斜度的調整。

4 現場試驗情況

2012－11，該機在南陽二機集團第4試驗場進行驗收試驗，包括井架起落，液壓絞車起吊注入頭，井架落下過程中注入頭的定位；注入頭在不同載荷下，天車前后、左右、上下移動對正井口等試驗。用戶和第3方代表均給出高評價。運輸試驗是在鄉間土路和高速公路2種路況下進行，路試里程約為500 km，運行狀態良好，滿足使用要求。液壓系統壓力為14 MPa時，保壓5min，沒有壓降和滲漏，各執行機構和元件動作可靠。

5 結語

試驗證明LXGFC40型連續油管作業機能滿足用戶的使用要求。但是，也存在一些不足，例如井架的額定載荷只有400kN，只能滿足淺井的作業要求，難以進行中深井作業。液壓絞車的額定快繩拉力為50kN，不能與大型連續油管作業機配套使用。

大直徑連續油管的鉆井能力強，所需要的循環泵壓低。其中，88.9mm（3?英寸）連續油管已經成為標準配置，這有利于獲得更快的機械鉆速。由于大直徑連續油管鉆機不可能將注入頭和滾筒集成在一個運載車上，這為連續油管作業機的結構設計提供了發展空間。近年來，我國加大了煤層氣和巖頁氣的開發力度，借鑒美國開發巖頁氣的經驗，連續油管作業技術將在這一領域大有作為。連續油管沖砂技術［3］將極大促進煤層氣的開發速度，這都將促進連續油管作業機技術的持續發展。

南陽二機集團已經調研、論證了中深井連續油管作業機的可行性，并著手研制新型液壓絞車、井架、游車大鉤等相關部件，為開發提升能力為600、800、1000kN，甚至2250kN的連續油管作業機進行技術儲備。

［1］趙昆.國外連續油管作業機研究進展及國內現狀［J］.石油礦場機械，2012，41（2）：78－84.

［2］瞿丹，黎偉.連續油管注入頭現狀及發展趨勢［J］.石油礦場機械，2012，41（1）：46－50.

［3］汪國慶，周承富，呂選鵬，等.連續油管旋轉沖砂技術在水平井中的應用［J］.石油礦場機械，2011，40（5）：70－73.