連續油管作業機注入與滾筒同步控制系統研究

張延忠

（渤海裝備遼河重工有限公司 遼寧盤錦）

一、引言

連續油管起源于二次大戰時期，自20世紀60年代開始服務于石油工業。在國外，連續油管設備早已廣泛應用于鉆井、完井、修井、試油等多個領域。近些年國內也逐漸開始應用連續油管作業機進行氣舉，酸化等修井作業，因為連續油管設備具備很多的優點，應用和需求也會越來越廣泛。連續油管作業機的主要部件包括注入頭，滾筒，液壓動力單元，控制室等，其中核心的關鍵控制技術就是注入頭與滾筒的同步控制.國內的連續管作業機液壓控制系統仍然存在著一些技術問題，注入頭與滾筒的同步運動控制主要采用獨立控制，同時操縱注入頭與滾筒，通過實時調節其速度，來保證彼此之間的同步，這樣操作不僅非常繁瑣，對操作人員要求很高，而且也容易出現不同步，一旦不同步，就會出現亂管，注入頭或滾筒被拽倒等現象，造成安全事故。為此，本公司研制了一套新的液壓控制系統，有效地提高了注入頭和滾筒的同步性。

二、液壓控制系統方案

（1）選擇閉式大排量泵驅動注入頭低速大扭矩馬達，通過控制手柄改變泵的排量，實現對注入頭的無級調速控制；選擇負載敏感變量泵驅動滾筒馬達，通過比例換向閥對滾筒無級調速控制。

（2）在向井內下連續管時，滾筒一直處于被動狀態，注入頭處于主動狀態。對滾筒的控制始終處于收管狀態，此時滾筒馬達有一個相反的運動趨勢（收管方向），通過溢流閥調定壓力，建立不同規格連續管的張力。此時通過單獨對注入頭控制手柄控制，注入頭即帶動滾筒旋轉，同時連續管保持近似恒定的張力，同步控制精度很高。同時在注入頭停的時候，滾筒始終保持反向的運動趨勢，使連續管一直處于繃直狀態，滾筒不會由于慣性而使管子松動。

（3）在將連續管收回時，滾筒處于主動狀態，注入頭處于被動狀態，此時連續管繃直，調整溢流閥調節管的張力，然后單獨操作注入頭控制手柄來實現注入頭與滾筒的同步收管運動，當注入頭突然停止，滾筒的連續管也會繃直，不會因慣性而松動。

三、液壓控制系統原理說明（圖1）

（1）在向井內下連續管時，將比例換向閥打到左位工作狀態，控制球閥打開，此時滾筒馬達有一個相反的運動趨勢（收管方向），通過放管溢流閥調定壓力，建立連續管的張力。此時通過單獨對注入頭控制手柄控制，注入頭馬達即帶動滾筒旋轉，同時連續管保持近似恒定的張力，同步控制精度很高。在整個下管過程中，放管溢流閥溢流的油液經過散熱器和單向閥又補回到滾筒馬達吸入口，避免馬達吸油不充分。

圖1 液壓控制系統原理簡圖

（2）在將連續管收回時，將比例換向閥打到左位工作狀態，控制球閥關閉，此時連續管繃直，油液通過收管溢流閥溢流，調整收管溢流閥可調節管的張力，然后操作注入頭控制手柄來實現注入頭與滾筒的同步收管運動。

四、應用效果與結論

公司生產的連續油管作業機經過數十口井作業的實踐驗證，注入頭與滾筒的同步性很好，且操作簡便靈活，得到了廣大用戶的肯定。

通過采用單一控制手柄控制注入頭速度，繼而控制與滾筒同步的方式，使得操作更簡單靈活。作業時連續管始終保持一定的張力，保證了注入頭與滾筒的同步控制。連續管的張力可以根據管徑大小或具體作業要求方便調整，避免了由于管的張力過大將注入頭或滾筒拽倒，提高了作業安全性。