輕型修井機的技術現狀與發展趨勢

黃萍

摘 要：國內油田小修作業主要使用修井機，因而本文將圍繞其展開研究，本文首先介紹修井機修井作業工藝技術現狀，最后提出輕型修井機朝著發展趨勢加大裝機功率與可靠性和先進性方向發展，以供參考。

關鍵詞：輕型修井機;技術現狀;發展趨勢

0.引言

修井機是油田小修作業的專用設備，國內油田小修作業主要使用價格便宜的通井機，其比重占油田小修設備總量的八成以上。

1.修井機修井作業工藝技術現狀

修井機修井作業就是利用油田井場的提升系統實現起下放修井作業。油田井場的提升系統主要包括修井機滾筒系統總成、井架、天車、游動系統、鋼絲繩纜及卡瓦、吊卡、吊環、吊鉗等組成。其中鋼絲繩纜末端帶有接頭，可以根據作業對象的實際井下工況和不同的修井作業內容，選擇連接不同的修井作業工具完成油井的各項修井任務。修井機修井作業由兩個作業內容組成，分別為提升作業和下放作業，修井機滾筒系統通過纏繞鋼絲繩纜使修井工具在油田井道內循環往復運動實現修井作業。

提升作業時，通過修井機的動力傳動系統，將柴油機的動力傳遞給滾筒，滾筒通過纏繞鋼絲繩纜將油田井下的修井工具向上提升。作業開始時，修井機的柴油機處于怠速運行狀態，滾筒系統的推盤離合器處于分離狀態，司鉆技術人員根據修井機指重表顯示的將要提升的重量以及修井作業的相關操作規程，將修井機置于適當的檔位，拉開滾筒系統的駐動剎車，結合推盤離合器，實現提升作業。提升作業中，司鉆技術人員目視指重表和滾筒轉速，余光注視井口[mo，以獲取提升作業的實時狀態。在提升作業的整個過程中，修井工具會經歷三個運行狀態，依次為：加速啟動、勻速運行、減速停車。

在加速啟動的過程中，司鉆技術人員通過變換檔位，調整油門開度以控制柴油機輸出到滾筒系統的動力矩，當滾筒系統受到的動力矩大于修井工具和游動系統對滾筒系統產生的阻力矩時，滾筒實現加速轉動，修井工具提升速度不斷增大。

通常情況下，隨著修井工具的提升，處于提升狀態的鋼絲繩纜質量不斷減小，滾筒受到的阻力矩Mf也會不斷減小，因此在勻速提升階段，司鉆技術人員會不斷調整油門的開度，以應對提升過程中由于井下鋼絲繩纜減小、井筒對修井工具的阻力突變等隨機擾動造成的提升速度波動，將提升速度控制在工藝要求的范圍內。

經過一段時間的提升，當司鉆技術人員判斷修井工具快要接近井口位置或者提升的指定位置時，提升作業進入到減速停車階段。司鉆技術人員減小油門的開度，使傳遞給滾筒的動力矩小于滾筒受到的阻力矩，降低滾筒的轉速，修井工具上提速度也會隨之減小。當修井工具提升到井口位置或指定位置時，司鉆技術人員迅速控制滾筒剎車剎把，使剎車系統抱死滾筒，同時分離滾筒推盤離合器，切斷柴油機向滾筒傳遞動力的路徑，實現修井工具的穩定停車。

下放作業時，修井機滾筒的推盤離合器處于分離狀態，利用井下的鋼絲繩纜和修井工具的自重對滾筒產生的動力矩來使滾筒轉動。在下放作業的過程中，通井機柴油機一直處于怠速運行狀態，為通井機配套的液壓系統、氣壓系統及發電系統提供動力。作業開始時，司鉆技術人員松開通井機滾筒駐動剎車，滾筒轉動，盤繞在滾筒上的鋼絲繩纜慢慢下放，從而實現修井工具在油田井道里的下放作業。在下放作業的整個過程中，司鉆技術人員目視指重表和滾筒轉速，余光看井口，通過調整剎車剎把的位置，輸出合適的制動力矩，以達到控制下放作業速度的效果。和提升作業一樣，下放作業的整個過程中，修井工具下放過程也會經歷三個運行階段，分別為：加速下放、勻速下放、減速停車。

在加速下放的工程中，隨著修井工具下放深度的增加，井下的鋼絲繩纜越來越長，盤繞在滾筒上待下放的鋼絲繩纜越來越少，造成了滾筒所受的動力矩Mg越來越大，滾筒的轉動慣量Ji越來越小，滾筒加速運轉，修井工具加速下放。

隨著下放深度的增加，井下鋼絲繩纜和修井工具的總質量增加，滾筒上待下放的鋼絲繩纜質量相對減少，從而導致下放過程中滾筒的轉動慣量變小，滾筒加速轉動，為了將修井工具的下放速度控制在工藝要求的范圍內，司鉆技術人員需要不斷調整滾筒剎車系統剎把的位置，以使滾筒剎車系統輸出合適的制動力矩，將修井工具的下放速度控制在工藝要求的范圍內。

當修井工具下放到接近油井指定位置時，下放作業進入到減速停車的過程。司鉆技術人員通過加大滾筒剎車系統剎把的位置，使輸出的制動力矩大于滾筒的動力矩，以快速降低下修井工具下放速度。當司鉆技術人員判斷修井工具到達井下指定位置時，迅速將滾筒剎車系統的剎把置于最大位置，剎車系統牢牢抱死滾筒，修井工具停止下放。

2.輕型修井機的發展趨勢

2.1加大裝機功率

早期，修井機的功率配置較小，每噸大鉤載荷的起升功率僅為2～3kW。為了提高作業效率，現在大部分修井機每噸大鉤載荷的起升功率增加到4kW左右，有些特殊用途的修井機甚至可達5～6kW。美制修井機裝機功率較大，廠家從用戶實際使用情況出發，使修井機在額定鉤載下起升，發動機也不處于滿載荷工作狀態。其優點是：發動機機械載荷和熱載荷相對較低，損耗相對減少，故障率降低，使用壽命長;發動機長期處于經濟區域運轉，油耗相對降低;故障率降低，修井機能夠較長時間保持高使用率及低維修率，經濟效益好。

2.2可靠性和先進性

提高產品可靠性和先進性是生產廠家和用戶共同追求的目標，但實際運作起來卻很困難。目前，輕型修井機是個買方市場，因此對用戶提出的各種結構要求，生產廠家都得想方設法滿足。但同一規格的修井機，產品型號眾多，給生產廠家組織設計生產帶來種種困難，也影響了產品的可靠性。修井機模塊系列化設計方案，可提高系列機型互換性、通用性，便于組織生產，縮短生產周期;模塊部件形成小批量生產，有利于提高產品的可靠性。集中精力解決矛盾突出的某一模塊問題，改善其性能，即可提高整機的性能水平。

2.3作業周期短，適應更狹小空間

常規修井機作業前，需根據井場的實際情況挖好四個風載繃繩地錨坑（0.8X1.3X1.8m），錨坑里面還需填充水泥、砂子和石塊，各種費用（挖掘費用、材料費用）總共需要為3000元;水泥凝固時間最少為24小時，這樣算來，如果使用地錨坑固定風載繃繩，作業準備時間最少為2天，耗費最少為3000元。如果使用自緊繃繩式修井機進行作業，作業前的安裝、調試僅需6個小時;因此在保證作業安全的條件下，可以使用無繃繩修井機，它操作方便、能減輕作業強度、降低作業成本，提高作業效率，適應狹小的作業環境。

3.結語

綜上，修井機是油田小型作業修井機，修井作業是油氣井修井作業施工現場工作頻率最高的作業形式，修井機修井作業輔助控制的實現對于提高修井作業效率和修井作業質量具有重要的意義。

參考文獻：

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