關于液壓自動吊卡技術現狀研究

馬強維 張建 許雪松

（江蘇如通石油機械股份有限公司，江蘇南通 226400）

0.引言

近年來，隨著我國鉆井自動化技術的不斷發展，液壓自動化吊卡技術在油田開采中的得到了不斷發展，石油鉆采過程中為使鉆修井質量得到提高，在實際作業中應使用功能全面、性能良好的液壓自動化吊卡，減輕工人的勞動強度。提高作業效率，提高作業安全性。為此，相關研究人員應加強對自動化吊卡技術的研究與發展，從而使我國石油井口自動化設備得到不斷提升。

1.吊卡的實際操作流程

吊卡主要作用是提升管柱的作用，在目前鉆修井作業開采難度日益增大的情況下，受高強度作業以及外部環境的影響，發生事故的可能性較高且工作效率低。為了提高作業安全性、提升整體的工作效率，加快鉆修井速度，減輕工人勞動強度，可以嘗試使用自動化吊卡設備來進行幫助，提高實際的作業質量。在石油開采的過程中，油井不斷向深井方向發展，這使得開采的難度越來越大、開采的危險性更高，危險系數也在不斷增加。同時，在石油開采的區域環境較為惡劣，這使得鉆修井的過程顯得更為復雜和危險，在實際的鉆修井過程中需要人工手動操作吊卡設備，可能會對操作人員產生一定的安全危險，因此，為保障其作業安全，應盡量使用自動化吊卡技術來進行作業，減輕工作強度的同時，能夠減少現場工作人員數量，保障工作的安全性。

在鉆修井作業中，需要使用吊卡設備進行作業。首先，移動鉆具，將其移動至吊卡中，利用吊卡將鉆具進行提升和下放，將其移動到固定位置，并保持其處于垂直狀態，其次，將鉆具移動到井口處進行卡持，在鉆具卡持完畢后將吊卡下放，使鉆具保持下方的狀態[1]。最后，將吊卡打開與鉆具斷開連接，并移動吊卡，將吊卡移動到鉆具處，重復起吊鉆具的過程，直到作業完成。

吊卡在移動鉆具過程中有著非常重要的作用，能夠有效提高管柱的移動作業效率和質量。在吊卡作業中需要對鉆具進行卡持，因此，為提高對不同管徑設備的卡持作用，其具有不同型號大小的吊卡。吊卡根據其不同類型管柱分成四種類型：鉆桿吊卡、套管吊卡、油管吊卡、鉆鋌吊卡以及有關吊卡，在實際的使用過程中還將其分為側開、對開和閉鎖等打開方式，不同的型號和打開方式適合在不同的環境中使用，能夠與環境相適應，從而有效提升整體的工作效果。

2.液壓自動化吊卡功能分析

液壓自動化吊卡相比于以往手動吊卡的功能更加強大，并且作業效率有較大的提高。在使用自動化吊卡時，可以直接通過自動化設備進行遠程控制，或者由吊卡設備自主識別作業，不需要工作人員在井口進行操作，通過自動化控制程序，根據實際的情況來將鉆具加緊移動，移動到指定位置后自動放開，在加緊和松開的過程中，不需要鉆工等進行作業，有效提升整體的工作效率。利用液壓系統來對自動化系統進行控制，使其能夠在簡單的管理線操作下，完成整體的操作，有效提高吊卡工作的實際效率。

在液壓系統與設備機械部分進行連接時，使用控制閥組和液壓缸等進行連接，實現通過液壓系統對吊卡機械設備進行控制，提高液壓自動化吊卡的實際運行效果。

3.國內外液壓自動化吊卡現狀

國外的石油開采技術相對較高，因此其對液壓自動吊卡技術的研究也較為充分，整體技術研發和使用均較為成熟。

3.1 國外液壓自動化吊卡現狀

國外的液壓自動化吊卡中，美國和德國的設備質量更為良好。美國NOV公司的主打產品為BX系列吊卡設備。在不斷研發中，隨著不同代數的開發，吊卡在18°錐臺肩額定荷載以及90°臺肩核定荷載中的荷載不斷增大[2]。該系列的液壓自動化吊卡中使用雙開式結構，能夠在保持平衡的狀態下保持平衡，并且能夠通過遠程的液壓系統進行驅動，實現高效率作業。該系列液壓自動化吊卡設備在使用的過程中，有以下特點：其一，安全性，在使用過程中，通過遠程液壓系統控制，對鉆具的固定效果進行識別，根據情況加強荷載的實際情況，避免發生意外打開脫落的情況發生。其二，可更換不同型號的補心，根據實際的運行情況和作業要求，對吊卡內的補心進行調整和更換，提高對不同類型、不同大小管柱的固定效果。其三，自動化程序，通過自動化程序識別和觸發相關的開關，通過觸發開關來完成鎖緊、起吊、打開等過程，完成相關的工作，提高工作質量和效率。其四，翻轉功能。通過液壓自動化吊卡中的自動化設置，能夠直接翻轉吊卡對管柱進行抓取和固定，并對其進行移動和安裝，使吊卡作業的實際效率得到提升。但美國NOV公司的BX系列吊卡控制油口較多，對頂驅要求高，僅NOV自己的頂驅才能安裝，我國自主生產的頂驅懸掛體備用油口少，所以在我國自主的頂驅上都無法安裝，具有很大的局限性。

德國B+V公司中的液壓自動化吊卡設備較為先進，其中主要分為兩個系列的產品，其一是VES-SD系列的雙開式吊卡，其二是VES-HCL系列的對開式結構，整體設備的可承受強度均在758MPa以上，并且補心為高強度合金鋼制成，在實際的使用過程中，具有較強的優勢[3]。

德國液壓自動化吊卡設備整體的抗屈服強度較高，但設備重量較輕，結構緊湊并且允許進行遠程自動化操控，并且設備內部的補心可以進行更換，使整體的使用效果更加簡單。該系列的液壓自動化吊卡無法進行翻轉，但其利用雙開的方式，能夠在保持平衡的狀態下進行作業。在實際的管理過程中，在吊起設備中安裝相應的荷載傳感器，對壓力與荷載進行識別，避免發生脫落的情況，具有較強的安全性。

3.2 國內液壓自動化吊卡現狀

我國的液壓自動化吊卡技術的自主研究發展較晚，但整體的發展速度相對較快，如江蘇通石油機械股份有限公司在不斷研究中成功研制出不同型號與規格的液壓自動化吊卡設備，目前已經能夠自主研發和生產出從75t～750t不同規格系列的帶翻轉功能液壓吊卡，目前可以全部覆蓋鉆、修井過程中所需液壓吊卡的需求。其生產的液壓自動吊卡有以下特點：（1）液壓吊卡通過遠程控制可以實現吊卡自動打開、關閉、翻轉、復位、關閉信號反饋、打開信號反饋、載荷信號反饋等功能。（2）液壓控制系統與頂驅進行融合設計，借用頂驅備用油口進行安裝，不需單獨外接液壓站，只需頂驅懸掛體提供3路備用油口，功能多、所需油口數量少，老頂驅、新頂驅都可以進行安裝使用。（3）安全可靠，液壓吊卡具有載荷機械保險機構。（4）可更換吊卡補芯實現一體多用，經濟性好。（5）通過翻轉臂實現0°～90°范圍內翻轉，且翻轉角度任意角度內可停。此系列液壓吊卡近兩年在自動化鉆機和老鉆機自動化改造中得到了大面積推廣和成功應用。該企業后續正在研究試驗純電動翻轉液壓吊卡。

4.結語

在修井作業中，整體的工作較為繁重且復雜，為保障整體的運行效果，未來的吊卡設備應向自動化、智能化方向發展，同時使產品多樣化且t通用化，降低使用成本，加強實際的使用運行效果，從而促進液壓自動化吊卡的不斷發展。