小修作業自動化現狀與試驗方案

鄭雅各

摘要：小修作業是保證油田穩產上產的重要技術手段，目前遼河油田井下作業自動化程度不高，員工與修井機配合起下管桿，完成修井作業。因此為提高遼河油田修井自動化、智能化水平，降低作業員工勞動強度，強化安全保障，促進清潔綠色修井，提升生產效率，很有必要加大小修自動化投入，為此我們研究分析了國內小修自動化現場，并提出了遼河油田的推進方案。

關鍵詞：小修作業;自動化;現狀;推進方案

1.概述

小修作業是保證油田穩產上產的重要技術手段，遼河油田小修系統目前均采用四人一機的作業模式，員工與修井機配合起下管桿，完成修井作業。該作業方式自動化程度較低，存在以下不足之處：

第一：修井作業工作環境艱苦，勞動強度大，小修系統員工流失嚴重，員工平均年齡逐年增高，現有隊伍已經很難滿足油田穩產上產的基本需求。

第二：所有操作均需員工與設備配合進行，安全風險較高，若發生各類事故則對油田各方面工作造成不良影響。

第三：小修作業自動化程度低，不符合企業科技發展的要求。

因此結合遼河小修作業現狀，為降低職工勞動強度、強化安全保障需要研究一套適合小修作業的自動化裝置，解決以上難題。為此我們對國內部分油田的小修自動化現狀進行了分析研究。

2.國內小修自動化現狀：

2.1大慶油田

大慶油田小修自動化項目主要由地面送管系統、作業懸吊系統和作業上卸扣系統組成。

作業地面送管系統：小修地面送管系統裝置由液壓貓道和液壓油管盒組成。液壓貓道具備水平和垂直輸送功能，在接受從油管盒過來的油管后，可以將油管送至井口預定位置，其送管的速度、高度滿足工藝要求;貓道帶有液壓支腿，便于調節高度;液壓油管盒是容納油管的裝置，由內盒和主體框架兩部分組成。內盒為5層框架結構，容量130根。主體框架帶有液壓支腿，可以調節裝置整體高度內盒的5層框架用來容納油管，為液壓管排架構，可以通過控制機構實現起升、下降和傾斜，使其中的某一層對應過橋高度。實現油管進出管盒的雙向動作。

作業懸吊系統：改變原“雙吊卡”操作模式為羊角吊卡和氣動卡瓦配合的“一吊一卡”懸吊系統，井口單人起下作業，減少用工數量，降低勞動強度和安全風險。小修作業采用氣動卡瓦動力吊卡，其中新型的氣動卡瓦具有油管防脫落、防上頂功能。

作業上卸扣系統：小修自動化研制了機械式油管扶正器，通過氣路開關控制工作臂的開合，實現了油管快速扶正，有效防止油管偏扣、粘扣，提高了起下速度和施工質量。

2.2新疆油田

新疆油田小修自動化設備主要由井口操作平臺、管桿輸送裝置、液壓管橋系統、積液罐和操作間組成。

井口操作平臺長2.5m、寬2.0m，由支架、漏斗形積液裝置及防滑踏板組成。管桿輸送裝置由液壓貓道、撥輪推管裝置及氣動滑車組成。液壓管橋系統由液壓升降管橋及導流蓋板等組成，通過導流蓋板將管桿內外原油導入積液管內，可以有效防止油污落地，液壓管橋容量為300根油管。

管桿輸送裝置升降輸送原理與大慶油田同類裝備類似，在液壓貓道上增加銅襯小滑車，可以有效保護油管絲扣。在下油管時，液壓管橋由操作員工在操作間控制液壓管橋升降，將油管送至管桿輸送裝置附近，通過撥輪將油管傳送到液壓貓道，之后控制貓道將油管送至井口。井口操作由原“雙吊卡”操作模式改為普通吊卡和氣動卡瓦配合的“一吊一卡”懸吊系統，由操作手負責提放管柱，井口班長單人摘、掛吊環、操作液壓鉗上卸扣。自動化設備起下單根速度為45根/小時。

2.3.濟南芯樂小修自動化設備

濟南芯樂小修自動化設備與普通小修通井機相配合使用，該設備由輔助作業機及全自動管橋組成。輔助作業機上由作業機行走本體、管桿自動丈量裝置、管桿輸送導輪、管桿輸送機械抓手、液壓動力鉗及管桿扶正一體機械臂組成。全自動管橋可以實現油管排列輸送及油污回收。

該自動化設備改變原小修作業“雙吊卡”操作模式為液壓卡瓦式吊卡和液壓卡瓦配合的“一吊一卡”懸吊系統。井口實現無人操作，由一名員工操作通井機，一名員工操作輔助作業機。

下油管時，全自動管橋將油管送入管桿輸送導輪，在進行自動丈量之后，由管桿輸送機械抓手抓取管材，自液壓卡瓦式吊卡下部穿入后，吊卡對管材實現咬合，操作手操作通井機將管柱放入下部油管母扣內，液壓動力鉗及管桿扶正一體機械臂對管桿進行扶正及上扣，之后打開氣動卡瓦，完成下管作業后。液壓驅動吊卡打開，上提吊卡，管桿輸送機械抓手送入管柱，繼續下入。起出油管程序與此相反。該型小修自動化設備目前未投入現場應用，目前僅在臨盤采油廠實驗基地進行試運行。試驗起下速度與目前小修設備相近該設備也可以與XJ90Z作業機配合使用。

3.遼河油田小修自動化試驗方案

3.1研究目標

研究小修自動化技術，采油廠將按照分步（自動上管、自動上扣）、分期（Ⅰ期先導試驗;Ⅱ期改進完善）、分級（3/4級;2級）進行配套研究。

2019年重點實現工人遙控油管運輸、井口自動上卸扣、單人摘掛吊卡的功能，完成三、四級井控油井小修作業過程中起下油管自動化操作。

3.2主要研究內容

①井口自動化上卸扣裝置。研究井口自動化上卸扣系統，與現有小修XJ90Z配合使用，并在現場試驗。

②井口氣動卡盤裝置。研究油管和抽油桿井口氣動卡盤，實現井口單人摘掛吊卡，并完成現場試驗。

③油管自動輸送裝置。研究油管自動輸送裝置，與現有綠色修井平臺有效結合，下油管時自動將油管送至井口合適位置，完成現場試驗。

④作業控制裝置。研究小修自動化控制裝置，實現對輸送油管及井口上卸扣實現遙控操作，完成現場試驗。

參考文獻：

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