油氣井搶噴器搶送裝置

1中國(guó)石油大學(xué)（北京）；2中國(guó)石化勝利油田分公司

油氣井搶噴器搶送裝置

杜丙國(guó)1；21中國(guó)石油大學(xué)（北京）；2中國(guó)石化勝利油田分公司

針對(duì)油氣井井噴現(xiàn)場(chǎng)搶噴器難以輸送至井口的問(wèn)題，研制了一種高效搶噴器搶送裝置。該裝置將油田用抓管機(jī)與搶噴器進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)，以抓管機(jī)行走系統(tǒng)作為運(yùn)輸載體，克服了井噴現(xiàn)場(chǎng)井場(chǎng)道路的惡劣環(huán)境；以抓管機(jī)液壓系統(tǒng)為動(dòng)力源設(shè)計(jì)升降裝置，實(shí)現(xiàn)搶噴器安裝的上下方位調(diào)整。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及應(yīng)用表明，該裝置能夠?qū)寚娖骺焖佟⒎奖恪?zhǔn)確、安全地輸送至井口，實(shí)現(xiàn)了快速搶噴，提高了搶噴作業(yè)的安全性及時(shí)效性，在油田作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)具有較好的推廣前景。

油氣井；井噴事故；搶噴器；搶送裝置

在油氣田開(kāi)發(fā)生產(chǎn)過(guò)程中井噴事故時(shí)有發(fā)生，為了防止井噴及有效控制井噴事故，勝利油田研制并推廣應(yīng)用了HK—3、HK—4型油氣井井噴搶噴器，這種新型搶噴器可以快速、有效、安全地控制井噴[1]，是現(xiàn)有油田廣泛應(yīng)用的一種井噴搶險(xiǎn)應(yīng)急工具。

當(dāng)油氣井發(fā)生井噴事故時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)首要任務(wù)是將搶噴器輸送到井口并快速安裝[2]。現(xiàn)有的工藝是先將搶噴器搬運(yùn)至小推車(chē)上，由人力將小推車(chē)推至井口，再將搶噴器抬至井口上加以安裝。由于發(fā)生井噴時(shí)，井場(chǎng)、井口環(huán)境十分惡劣，人力難以將小推車(chē)順利推至井口目標(biāo)位置，使搶噴作業(yè)無(wú)法順利進(jìn)行，延誤搶噴時(shí)機(jī)[3]，造成重大經(jīng)濟(jì)損失甚至人員傷害事故。因此，研制一種高效搶噴器搶送裝置，實(shí)現(xiàn)快速搶噴，對(duì)油田作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)井控安全顯得尤為重要。

1 裝置結(jié)構(gòu)

油氣井搶噴器搶送裝置主要由連接板、液壓缸總成、鏈條、鏈輪、軌道支架、調(diào)節(jié)板、卡箍、支承架、懸臂梁、搶噴器組成，分為動(dòng)力連接、高度調(diào)節(jié)及搶噴器三部分。

軌道支架豎向安裝在連接板上，液壓缸總成下部固定在連接板上。軌道支架上端安裝鏈輪，鏈條連接在鏈輪上，鏈條兩端繞過(guò)鏈輪垂向下方。鏈條的一端與液壓缸總成上的活塞連接，另一端與調(diào)節(jié)板連接。調(diào)節(jié)板安裝在軌道支架上，支承架由卡箍連接在調(diào)節(jié)板上，懸臂梁安裝在支承架上部，搶噴器安裝在懸臂梁上。軌道支架與調(diào)節(jié)板之間安裝滾輪，可減輕調(diào)節(jié)板上、下運(yùn)動(dòng)時(shí)的摩擦力。搶噴器搶送裝置結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

圖1 搶噴器搶送裝置結(jié)構(gòu)

2 工作原理

將連接板與機(jī)動(dòng)設(shè)備的運(yùn)動(dòng)部分連接。機(jī)動(dòng)設(shè)備為抓管機(jī)，抓管機(jī)可以帶動(dòng)該裝置前后、左右移動(dòng)。抓管機(jī)給液壓缸總成提供液壓源，使液壓缸總成內(nèi)的活塞上下行走，通過(guò)鏈條帶動(dòng)調(diào)節(jié)板、支承架、懸臂梁上下行走。調(diào)節(jié)搶噴器的高度，使其準(zhǔn)確對(duì)準(zhǔn)井口，將其安裝到位，通過(guò)操作搶噴器上的控制閥門(mén)，使井噴得到控制。

3 技術(shù)方案

為解決搶噴器的輸送安裝問(wèn)題，在方案設(shè)計(jì)中主要考慮以下三個(gè)方面因素：一是輸送設(shè)備及動(dòng)力源的選擇；二是搶噴器上下、左右方位及距離的自動(dòng)調(diào)節(jié)定位設(shè)計(jì)；三是搶噴器與輸送設(shè)備的連接方式設(shè)計(jì)。

3.1 輸送設(shè)備及動(dòng)力源的選擇

油氣井發(fā)生井噴時(shí)，井場(chǎng)道路及井口位置會(huì)出現(xiàn)油氣大量溢出并伴有油水及泥砂。按要求搶噴器需到達(dá)井口1～2m甚至更近距離，常規(guī)輸送設(shè)備難以實(shí)現(xiàn)。工程施工使用的挖掘機(jī)、推土機(jī)及油田特殊設(shè)備抓管機(jī)、地錨機(jī)能夠克服井場(chǎng)道路問(wèn)題。基于機(jī)械性能及動(dòng)力源匹配方案設(shè)計(jì)選擇了油田專(zhuān)用抓管機(jī)作為輸送設(shè)備，并利用設(shè)備自身配備的液壓源提供動(dòng)力。

3.2 搶噴器定位設(shè)計(jì)

在施工現(xiàn)場(chǎng)，搶噴器按要求進(jìn)行上下、左右方位及距離的調(diào)節(jié)。設(shè)計(jì)中，大方位距離的調(diào)節(jié)通過(guò)抓管機(jī)自身方位調(diào)節(jié)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)；搶噴器生根安裝過(guò)程中的上、下微調(diào)采用鏈條傳動(dòng)方式的升降裝置，升降裝置的動(dòng)力源來(lái)自于抓管機(jī)液壓動(dòng)力源，液壓缸往復(fù)運(yùn)動(dòng)通過(guò)鏈條傳動(dòng)轉(zhuǎn)換為搶噴器的上下移動(dòng)。

3.3 搶噴器與輸送設(shè)備的連接方式設(shè)計(jì)

搶送裝置與抓管機(jī)的連接設(shè)計(jì)了與抓管機(jī)前抓配套的固定連接板，確保其連接方便可靠；搶噴器與升降裝置的連接設(shè)計(jì)了扶正板及卡箍式連接以固定搶噴器的軸體。

3.4 技術(shù)特點(diǎn)

（1）由抓管機(jī)作為動(dòng)力輸送設(shè)備將搶送裝置送至井口。

（2）抓管機(jī)通過(guò)自身液控系統(tǒng)對(duì)搶噴器進(jìn)行方位調(diào)整。對(duì)于不同的井場(chǎng)環(huán)境和井口情況，抓管機(jī)可以向液壓缸總成提供液壓源。調(diào)整鏈條傳動(dòng)升降系統(tǒng)完成搶噴器對(duì)井口的連接生根。

（3）可快捷、準(zhǔn)確、安全地將搶噴器安裝到位。

（4）裝置的自動(dòng)化程度高，避免了人直接接觸高壓液流等危險(xiǎn)環(huán)境。

4 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

搶噴器搶送裝置完成室內(nèi)制作及性能測(cè)試后，在勝利油田ST3—5—20井進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)模擬試驗(yàn)。該井為勝利采油廠的1口井控培訓(xùn)試驗(yàn)井，井內(nèi)剩余油管12根。試驗(yàn)?zāi)M油水從油管及套管閘門(mén)卡箍同時(shí)噴出，套管閘門(mén)刺壞需更換，在井場(chǎng)條件惡劣的條件下試驗(yàn)該輸送裝置的可行性。試驗(yàn)結(jié)果表明，在搶噴現(xiàn)場(chǎng)，8min完成搶送裝置與抓管機(jī)、HK—4型搶噴器的連接調(diào)試；6min抓管機(jī)完成井口輸送及上下、左右方位調(diào)整。4人在15min內(nèi)用搶噴器完成套管閘門(mén)的更換和油管關(guān)斷。井口只需2人操作完成搶噴器的安裝定位。現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)用29min完成井噴控制，達(dá)到了試驗(yàn)的目的。

2013年該裝置共在4口井進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，取得了較好的效果。

5 結(jié)論

搶噴器搶送裝置的研制成功，有效地解決了搶噴器現(xiàn)場(chǎng)輸送難的問(wèn)題。該裝置設(shè)計(jì)新穎，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，其連接板與現(xiàn)有的抓管機(jī)直接連接，由抓管機(jī)將裝置搶送至井口。抓管機(jī)向液壓缸總成提供液壓源，可帶動(dòng)調(diào)節(jié)板上、下行走并可左右調(diào)整本裝置。搶噴器搶送裝置可快捷、準(zhǔn)確、安全地將搶噴器安裝到位，實(shí)現(xiàn)快速搶噴，避免了井噴事故，減少經(jīng)濟(jì)損失，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

[1]綦耀升，賈玉武．HK_3型油氣井井噴搶險(xiǎn)裝置研制與應(yīng)用[J]．鉆采工藝，1999，22（1）：45-46．

[2]王濟(jì)國(guó)．特殊工況下的搶噴工具及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用[J]．內(nèi)江科技，2012（2）：106．

[3]綦耀升，王剛，牛文杰．API標(biāo)準(zhǔn)套管頭完井失控井噴搶噴裝置的研制與實(shí)驗(yàn)[J]．鉆采工藝，2011，34（2）：8-9．

（欄目主持 樊韶華）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.10.082