XXJ20Y電動(dòng)斜直井修井機(jī)的研制與應(yīng)用

周華 劉牧洲 陳波 郭新維 艾白布·阿不力米提

為滿足斜直水平井修井作業(yè)需求和驗(yàn)證斜直井作業(yè)工藝參數(shù)，研制了XXJ20Y電動(dòng)斜直井修井機(jī)。介紹了修井機(jī)的主要結(jié)構(gòu)和原理，提出將油管作業(yè)空間由后端移至機(jī)身內(nèi)的思路。創(chuàng)新對(duì)中方法和油管運(yùn)移及擺放路線，設(shè)計(jì)相應(yīng)的整機(jī)對(duì)中結(jié)構(gòu)、井架結(jié)構(gòu)和抓管、移管、排管結(jié)構(gòu)。應(yīng)用Pro/E和ANSYS Workbench 15.0等主流分析軟件對(duì)井架和底座等關(guān)鍵零部件進(jìn)行了三維建模和強(qiáng)度校核。該修井機(jī)進(jìn)行了小規(guī)模的試驗(yàn)應(yīng)用，達(dá)到了較高的自動(dòng)化水平，操作手1人就可完成管柱起下作業(yè)，配合人員大幅減少，安全性提高；利用井場(chǎng)電源驅(qū)動(dòng)，尾氣零排放、噪聲低，綠色環(huán)保；優(yōu)化了油管運(yùn)移結(jié)構(gòu)及流程。該修井機(jī)的研制可為斜井修井機(jī)、電動(dòng)修井機(jī)的研制和常規(guī)修井機(jī)的自動(dòng)化改造提供借鑒。

電動(dòng)；斜直井修井機(jī)；對(duì)中結(jié)構(gòu)；多向移動(dòng)；自動(dòng)排放

Development and Application of XXJ20Y Electric

Workover Rig for Slant Well

In order to meet the requirements of workover operation of slant horizontal wells and verify the technological parameters of slant well operation，a XXJ20Y electric workover rig for slant well was developed.The main structure and principle of the workover rig were introduced，and the idea of moving the tubing operation space from the back end to the body was proposed.The alignment method and tubing transportation and placement routes were innovated，and corresponding overall alignment structure，derrick geometry and pipe grabbing，moving and racking structures were innovated.The mainstream analysis software such as Pro/E and ANSYS Workbench 15.0 were used to conduct 3D modeling and strength check on key parts such as derrick and substructure.The workover rig was tested and applied on a small scale，achieving a high automation level： one operator can complete roundtrip of pipe string，greatly reducing the number of cooperating personnel and improving safety.The workover rig was driven by power at well site，realizing zero exhaust emission，low noise and environmental protection.The development of the workover rig，especially the innovated tubing transportation structure and process，provides reference for the development of slant well workover rig and electric workover rig as well as the automation transformation of conventional workover rigs.

electric；slant well workover rig；alignment structure；multidirectional movement；automatic emission

0 引 言

在全球經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的大背景之下，對(duì)石油烴類(lèi)能源的市場(chǎng)需求日益增大，而作為不可再生能源的常規(guī)油藏產(chǎn)量將逐年下降，動(dòng)用難度更大的非常規(guī)稠油油藏越來(lái)越受重視。據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)記載，世界稠油資源量約8 150億t，占全球石油資源量的70%，主要分布在委內(nèi)瑞拉、加拿大、俄羅斯、美國(guó)、中國(guó)［1］，是公認(rèn)的21世紀(jì)最為現(xiàn)實(shí)、最具前景的接替資源。如何最大限度地把稠油、超稠油開(kāi)采出來(lái)，是世界石油界面臨的共同課題［2］。

新疆準(zhǔn)噶爾盆地稠油資源豐富，且是具有重要特殊用途的環(huán)烷基稠油，已探明的稠油油藏儲(chǔ)量高達(dá)12億t，主要分布在中國(guó)石油新疆油田公司的一區(qū)至九區(qū)和紅山嘴、百口泉、風(fēng)城等區(qū)塊［3］，埋深130～650 m。稠油以熱采為主，前期通過(guò)蒸汽吞吐和蒸汽驅(qū)工藝的推廣應(yīng)用，資源的采收率已達(dá)到30%的瓶頸。2014年新疆油田通過(guò)引入驅(qū)泄復(fù)合理念，形成了垂直井-水平井（VHSD）、水平井-水平井（SAGD）工藝，將稠油采收率由30%提高到50%以上［4-6］，取得了顯著的開(kāi)發(fā)效果。但對(duì)于埋深小于250 m的超淺層稠油資源采用常規(guī)水平井VHSD和SAGD的方式存在一定風(fēng)險(xiǎn)和難度：①井眼曲率大（水垂比過(guò)大，達(dá)到甚至超過(guò)3∶1），鉆完井難度大；②井眼曲率大及熱采過(guò)程中套管高溫膨脹，易造成井口抬升、偏移，影響井筒完整性；③井眼曲率大，造成大排量泵入井困難、工況復(fù)雜。為此，新疆油田改進(jìn)水平井井身結(jié)構(gòu)，將水平井的垂直段改為斜直段進(jìn)行VHSD的工藝試驗(yàn)并取得了成功，目前已鉆成6口斜直水平井，單井日產(chǎn)原油10～20 t。

國(guó)內(nèi)外斜直水平井（或斜井）數(shù)量有限，主要在加拿大和中國(guó)河南油田，專(zhuān)用的修井機(jī)數(shù)量少、技術(shù)進(jìn)步慢。國(guó)內(nèi)大慶油田、河南油田存在少量斜井［7］及斜井修井機(jī)，其操作方式比較原始。為滿足前期的修井作業(yè)需求和驗(yàn)證斜直井作業(yè)工藝參數(shù)，科研人員將1臺(tái)40 t直井修井機(jī)進(jìn)行改造，改變井架支撐結(jié)構(gòu)、增加游車(chē)軌道、增加電動(dòng)絞車(chē)提供注入力，制造了1臺(tái)簡(jiǎn)易的工程試驗(yàn)機(jī)。試驗(yàn)機(jī)與井口的對(duì)中困難，需要反復(fù)立放井架和調(diào)整位置才能完成井架游車(chē)軸線和井口軸線保持一致，對(duì)中時(shí)間長(zhǎng)、對(duì)中精度低。由于井口傾斜，原有液壓鉗使用困難，導(dǎo)致修井作業(yè)難度增大，作業(yè)人員多、勞動(dòng)強(qiáng)度大、作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)、作業(yè)危險(xiǎn)因素多、副管入井困難，難以滿足油田提出的綠色、安全、高效修井作業(yè)需求。為此，筆者所在團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了全新的XXJ20Y電動(dòng)全液壓斜直井修井機(jī)。

1 技術(shù)分析

1.1 結(jié)構(gòu)

新疆油田斜直水平井下泵深度淺，作業(yè)時(shí)起下油管數(shù)量少、載荷輕，修井機(jī)需要的功率小，所以XXJ20Y斜直井修井機(jī)設(shè)計(jì)成橇裝結(jié)構(gòu)，采用井場(chǎng)電源電力驅(qū)動(dòng)，全液壓控制。將管柱運(yùn)移、擺放作業(yè)軌跡移到作業(yè)機(jī)前端，縮短運(yùn)移路線，便于抓管、排管機(jī)構(gòu)的集中布置和油管運(yùn)移路線與流程的銜接。底座設(shè)計(jì)成嵌套結(jié)構(gòu)，結(jié)合井架的旋轉(zhuǎn)，可實(shí)現(xiàn)作業(yè)機(jī)與井筒的三維對(duì)中。修井機(jī)結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要由井架、底座及支撐裝置、機(jī)械臂、游吊系統(tǒng)、液壓鉗及導(dǎo)軌、排管系統(tǒng)、動(dòng)力及控制系統(tǒng)、輔助設(shè)備組成。

1.2 工作原理

1.2.1 整機(jī)

整機(jī)拉運(yùn)至井場(chǎng)后擺放到斜井的傾斜方向，立井架、對(duì)中井口、井口準(zhǔn)備后即可進(jìn)行作業(yè)。起油管作業(yè)主要過(guò)程為：將排管系統(tǒng)的管橋調(diào)整為“外低里高”狀態(tài)→游動(dòng)卡瓦卡住油管上端→井口固定卡瓦松開(kāi)→游動(dòng)卡瓦提升管柱后固定卡瓦卡緊管柱→液壓鉗上升進(jìn)行卸扣→液壓鉗下降→機(jī)械臂上旋卡住油管→游動(dòng)卡瓦松開(kāi)并上升離開(kāi)油管接箍→機(jī)械臂下旋至水平位置后松開(kāi)油管→排管系統(tǒng)管鉤將油管撥至管橋→油管自動(dòng)滾至管橋外側(cè)。下油管作業(yè)主要過(guò)程為將排管系統(tǒng)的管橋調(diào)整為“外高里低”狀態(tài)，油管自動(dòng)滾至里側(cè)→排管系統(tǒng)管鉤將油管撥至機(jī)械臂的抓手里→機(jī)械臂抓住油管上旋至井架中心→游動(dòng)卡瓦下行卡住油管接箍→機(jī)械臂抓手張開(kāi)→游動(dòng)卡瓦下降將油管下端送入井筒內(nèi)油管接箍→液壓鉗上升進(jìn)行擰扣→機(jī)械臂機(jī)械下旋→液壓鉗下降→井口固定卡瓦松開(kāi)→游動(dòng)卡瓦下降將管柱送入井筒→井口固定卡瓦卡住管柱。整個(gè)油管的起下作業(yè)過(guò)程均由操作手操作液壓閥件來(lái)進(jìn)行控制，大幅減少了井口作業(yè)人員數(shù)量，提高了起下油管作業(yè)過(guò)程的速度和安全性。

1.2.2 井架

因?yàn)橛凸芗皺C(jī)械臂抓手從中間穿過(guò)，井架設(shè)計(jì)成15 m高的前開(kāi)口門(mén)框型結(jié)構(gòu)，井架截面尺寸為1 200 mm×800 mm，立柱材料為空心方鋼120 mm×8 mm;主要橫撐和斜撐材料為100 mm×6 mm，材質(zhì)均為Q345B。井架各桿之間焊縫進(jìn)行超聲波探傷檢測(cè)，確保焊接可靠。井架上端安裝液壓馬達(dá)，中間設(shè)計(jì)有游車(chē)導(dǎo)軌，下端設(shè)計(jì)有液壓鉗導(dǎo)軌。按照井架設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)二維CAD圖紙，借助于PRO/E三維參數(shù)化設(shè)計(jì)平臺(tái)建立井架三維模型（見(jiàn)圖2）。

為了確保井架滿載作業(yè)安全，以ANSYS Workbench 15.0有限元軟件為平臺(tái)，根據(jù)節(jié)點(diǎn)及邊界設(shè)定等效性原則，主要考慮恒定載荷、工作載荷、風(fēng)載荷，完成井架休整工況、不同角度起升工況下的強(qiáng)度分析，結(jié)果見(jiàn)表1。此外，還進(jìn)行井架動(dòng)力學(xué)分析，研究模態(tài)計(jì)算原理，建立運(yùn)動(dòng)微分方程，進(jìn)行不同角度起升工況下井架模態(tài)分析，計(jì)算出井架前六階模態(tài)分析的頻率，校核井架的共振安全性結(jié)果見(jiàn)表2。

由表1可見(jiàn)：修井機(jī)處于休整工況時(shí)，井架主體部件所承載的最大等效應(yīng)力值δmax=39 MPa，遠(yuǎn)低于井架構(gòu)件材料Q345B最大許用應(yīng)力值216 MPa。修井機(jī)井架在4種不同作業(yè)角工況下滿載作業(yè)所承載的最大等效應(yīng)力值分別為183.84、189.16、190.03及188.04 MPa，均小于井架主體部件材料Q345B最大許用應(yīng)力值216 MPa。此計(jì)算結(jié)果表明：在不同傾斜角度的修井作業(yè)工況中，該型斜井修井機(jī)井架均能夠滿足實(shí)際工程靜強(qiáng)度需求。

由表2可見(jiàn)：正常修井工況下，不論是正面迎風(fēng)（①正吹）還是側(cè)面吹風(fēng)（②側(cè)吹），井架第1階頻率值均低于其固有振型頻率，井架第2階模態(tài)振型頻率值明顯高于其固有頻率，表明在外界激勵(lì)作用下，修井機(jī)井架不會(huì)產(chǎn)生共振現(xiàn)象；前2階均呈現(xiàn)出不同的變形形態(tài)，說(shuō)明井架在實(shí)際作業(yè)中不會(huì)發(fā)生明顯的共振現(xiàn)象，修井機(jī)井架結(jié)構(gòu)能夠正常工作；井架第3階、第4階、第5階及第6階振動(dòng)頻率均未達(dá)到共振條件。其他作業(yè)角度正常修井工況及預(yù)期風(fēng)暴和非預(yù)期風(fēng)暴條件下也進(jìn)行了詳細(xì)的分析計(jì)算（數(shù)據(jù)略），結(jié)果表明井架設(shè)計(jì)安全可靠。

1.2.3 底座及支撐裝置

底座為承載部件，不僅為設(shè)備其他部件提供安裝平臺(tái)，還能實(shí)現(xiàn)修井機(jī)與斜井對(duì)中功能。底座主體設(shè)計(jì)為嵌套式結(jié)構(gòu)（見(jiàn)圖3），大底座內(nèi)嵌套有活動(dòng)小底座，通過(guò)油缸的伸縮推動(dòng)小底座在大底座內(nèi)縱向移動(dòng)。大底座設(shè)有2個(gè)橫向移位機(jī)構(gòu)，移位機(jī)構(gòu)由垂直伸縮油缸和水平伸縮油缸組成，可以調(diào)整大底座的水平度和左右位置，甚至可以利用移位機(jī)構(gòu)油缸鉸座的間隙實(shí)現(xiàn)大底座在水平面內(nèi)的小角度旋轉(zhuǎn)。活動(dòng)小底座設(shè)有三角架和支撐鉸座，用于安裝機(jī)械臂、支架和支撐裝置。大底座前端安裝液壓泵站，側(cè)面安裝排管機(jī)構(gòu)。支撐裝置由2根有伸縮功能的支撐桿組成，支撐桿一端與井架腰部鉸接，一端與底座的支撐鉸座連接。支撐鉸座設(shè)有4個(gè)連接孔，分別對(duì)應(yīng)45°、50°、55°、60°這4個(gè)作業(yè)角。底座主體采用Q235B材質(zhì)的型鋼組焊而成，并進(jìn)行了靜力學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析（數(shù)據(jù)略），整體性能優(yōu)于支架。

底座與井口對(duì)中原理：修井機(jī)吊放到斜井前方大概位置后，通過(guò)橫向移位機(jī)構(gòu)的4個(gè)垂直伸縮支腿調(diào)整底座平面的水平度;如底座中心線與斜井筒投影不重合，可單獨(dú)調(diào)整橫向移位機(jī)構(gòu)，使底座小角度旋轉(zhuǎn)，先使中心線與斜井投影平行，再調(diào)整兩個(gè)移位機(jī)構(gòu)橫向移動(dòng)，使底座中心線與斜井筒投影重合；再調(diào)節(jié)井架角度使之與井筒角度相同，最后調(diào)整活動(dòng)小底座前后位置，實(shí)現(xiàn)井架作業(yè)中心與井筒中心的完全重合，從而實(shí)現(xiàn)作業(yè)機(jī)與目標(biāo)斜井筒的空間多方位對(duì)中。

1.2.4 機(jī)械臂

機(jī)械臂主要由主臂、副臂、擺臂、抓手、連接桿、調(diào)節(jié)桿、限位臂等組成（見(jiàn)圖4）。副臂、擺臂、連接桿組成平行四邊形機(jī)構(gòu)，由1個(gè)油缸來(lái)驅(qū)動(dòng)，平行四邊形機(jī)構(gòu)整體安裝在主臂上。主臂旋轉(zhuǎn)可將油管一次移位，由水平位置運(yùn)送到傾斜作業(yè)位置（或由傾斜作業(yè)位置運(yùn)送到水平位置），擺臂旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)四邊形機(jī)構(gòu)擺動(dòng)，可將油管在水平位置狀態(tài)和傾斜作業(yè)位置狀態(tài)進(jìn)行二次油管移位，便于繞過(guò)支撐桿或繞過(guò)井架橫撐，解決油管與支撐桿或井架下橫撐相干涉的問(wèn)題。抓手、主臂、擺臂均由相應(yīng)的油缸來(lái)驅(qū)動(dòng)。

1.2.5 游吊系統(tǒng)

游吊系統(tǒng)主要由帶減速器的液壓馬達(dá)、鏈輪、鏈條、游車(chē)及卡瓦、驅(qū)動(dòng)軸等組成（見(jiàn)圖5）。其工作原理為：馬達(dá)驅(qū)動(dòng)鏈輪帶動(dòng)雙鏈環(huán)運(yùn)動(dòng)，鏈環(huán)中安裝游車(chē)，游車(chē)內(nèi)安裝卡瓦，卡瓦及游車(chē)上提或下壓油管上端的接箍來(lái)對(duì)管柱提供上提或注入力。游車(chē)兩側(cè)安裝導(dǎo)輪，導(dǎo)輪在導(dǎo)軌內(nèi)運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)軌為游車(chē)提供支撐和限位。為防止鏈條過(guò)長(zhǎng)下垂，與鏈條接觸的托板上設(shè)計(jì)尼龍材質(zhì)墊板以保護(hù)鏈條，墊板可更換。更換管體卡瓦后可以卡住油管管體的任意位置施加注入力，避免小直徑油管加壓入井時(shí)失穩(wěn)彎曲。

1.2.6 液壓鉗及其浮動(dòng)安裝導(dǎo)軌

斜直井修井作業(yè)時(shí)因管柱處于傾斜狀態(tài)，與普通直井修井作業(yè)差異大，操作難度和危險(xiǎn)性顯著增加，必須實(shí)現(xiàn)高度機(jī)械化作業(yè)以確保作業(yè)安全，故設(shè)計(jì)了液壓控制的液壓鉗導(dǎo)軌（見(jiàn)圖6）。將開(kāi)式液壓鉗安裝于導(dǎo)軌內(nèi)，管柱上提或下放過(guò)程中液壓鉗下放到最低點(diǎn)，需要上卸扣時(shí)油缸推動(dòng)液壓鉗上升到工作位置。以修井作業(yè)線為z軸建立一個(gè)傾斜的坐標(biāo)系，導(dǎo)軌在x、y、z這3個(gè)方向都設(shè)有減震彈簧，使得液壓鉗在x、y、z這3個(gè)方向都有一定的浮動(dòng)空間，能有效消除因制造、安裝、對(duì)中及操作誤差引起的作業(yè)管柱與液壓鉗中心不重合因素而導(dǎo)致的液壓鉗損壞或管柱損傷。

1.2.7 排管系統(tǒng)

因XXJ20Y斜直井修井機(jī)用于超淺層稠油區(qū)塊，下泵深度不超過(guò)200 m，作業(yè)油管數(shù)量少，需求的排管面積小，故將排管系統(tǒng)集成于修井機(jī)上。排管系統(tǒng)由兩排升降式多功能管橋架、撥管器等組成（見(jiàn)圖7）。管橋架傾角可調(diào)±5°；油管容量為28根，滿足一般作業(yè)的管柱擺放；管橋折疊式設(shè)計(jì)，運(yùn)輸時(shí)折疊至底座上；管橋內(nèi)側(cè)設(shè)有撥管器，實(shí)現(xiàn)單管分離，便于抓取。

1.2.8 驅(qū)動(dòng)及控制系統(tǒng)

采用電液驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)低能耗、零排放、低噪聲和自動(dòng)控制，符合綠色低碳的行業(yè)發(fā)展方向。依據(jù)管柱載荷及井場(chǎng)電網(wǎng)實(shí)際，確定整機(jī)功率為37 kW。綜合考慮驅(qū)動(dòng)對(duì)象的功率需求和執(zhí)行順序、傳遞效率等因素，采用一機(jī)帶兩泵方式。主泵（最大35 MPa）為帶功率限制的負(fù)載敏感變量控制模式，驅(qū)動(dòng)控制液壓馬達(dá)起升/下壓管柱和液壓鉗上/卸扣；輔泵（最大25 MPa）采用恒壓定量泵，驅(qū)動(dòng)控制井架起升油缸、各底座油缸、機(jī)械臂油缸、擺臂油缸、抓手、扶正器、液壓鉗導(dǎo)軌、懸吊馬達(dá)、游動(dòng)卡瓦、固定卡瓦等小型執(zhí)行元件，用于對(duì)中、上卸扣、井架立放及其他輔助功能和動(dòng)作（控制原理見(jiàn)圖8）。為方便操作和確保安全，將液壓控制分臺(tái)下部分和臺(tái)上部分。修井機(jī)的對(duì)中和井架立放操作在臺(tái)下，管柱作業(yè)的各項(xiàng)操作在臺(tái)上。涉及到要求同步的執(zhí)行機(jī)構(gòu)管路上設(shè)置同步閥，游動(dòng)卡瓦與固定卡瓦等關(guān)鍵執(zhí)行元件設(shè)有液壓鎖止和保壓元件，以防系統(tǒng)泄壓導(dǎo)致管柱滑落入井。

1.2.9 輔助設(shè)備

除前述主要部件外，為確保作業(yè)安全、提高其作業(yè)便捷性能，修井機(jī)還配備了固定卡瓦、扶正器、液壓加熱/散熱裝置、游車(chē)感應(yīng)與限位裝置、照明與電氣系統(tǒng)、輔助懸吊裝置、操作平臺(tái)、扶梯、繃緊裝置等輔助設(shè)備，使之具備修井機(jī)所需的各項(xiàng)基本功能。

1.3 主要技術(shù)參數(shù)

XXJ20Y斜直井修井機(jī)主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表3。

1.4 技術(shù)特點(diǎn)

（1）井場(chǎng)電源驅(qū)動(dòng)、節(jié)能環(huán)保。為國(guó)內(nèi)首臺(tái)電動(dòng)橇裝液壓斜井修井機(jī)，無(wú)燃油消耗，綠色低碳。整機(jī)已申報(bào)發(fā)明專(zhuān)利：CN202011044127.5。

（2）井口對(duì)中結(jié)構(gòu)可靠、方便快捷。底座設(shè)計(jì)為嵌套結(jié)構(gòu)，整機(jī)具有3個(gè)方向的移動(dòng)功能及2個(gè)平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)功能，能實(shí)現(xiàn)全方位井口對(duì)中。高度調(diào)整范圍0～200 mm；縱向調(diào)整范圍0～600 mm；橫向調(diào)整范圍0～200 mm（可多次）；水平面旋轉(zhuǎn)0°～3°（可多次）；主架縱向垂直面旋轉(zhuǎn)0°～70°。

（3）具備管柱加壓功能，保證管柱下入水平段。設(shè)計(jì)夾持式加壓結(jié)構(gòu)，可夾持管柱任意位置提供注入力，避免管柱失穩(wěn)彎曲。額定注入力50 kN，最大可達(dá)120 kN。

（4）液壓鉗浮動(dòng)上卸扣技術(shù)。研發(fā)了液壓鉗浮動(dòng)導(dǎo)軌，采用組合彈簧支撐結(jié)構(gòu)，液壓鉗在導(dǎo)軌內(nèi)既能限位又有一定的浮動(dòng)空間，保證油管螺紋與液壓鉗齒輪的使用壽命。

（5）高度機(jī)械化，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)井口減人。修井機(jī)集成管橋，設(shè)計(jì)了油管轉(zhuǎn)運(yùn)與自動(dòng)擺放裝置，操作手1人就能實(shí)現(xiàn)油管起下作業(yè)（見(jiàn)圖9），減少井口作業(yè)人員。

2 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

2020年完成了1臺(tái)樣機(jī)的制造，2020—2022年在新疆油田多口斜直水平井進(jìn)行了8井次檢泵作業(yè)、1次副管入井作業(yè)和1次打撈作業(yè)，實(shí)現(xiàn)了正常情況下油管起下、上卸扣、運(yùn)移、擺放一系列操作只需要操作手1人即可完成的目標(biāo)。單根油管的起和下平均作業(yè)時(shí)間約2 min 41 s；修井機(jī)具有搶裝防噴單根功能，搶噴操作時(shí)間在5 min以?xún)?nèi)；副管水平段的單根注入時(shí)間不超過(guò)3 min；立井架和對(duì)中方便，10 min內(nèi)可完成；起下抽油桿和抽油泵可人工輔助完成。樣機(jī)功能參數(shù)滿足修井要求，作業(yè)工藝能有效指導(dǎo)斜直井的修井作業(yè)。集成的油管移運(yùn)與自動(dòng)擺放裝置非常實(shí)用，管柱作業(yè)無(wú)需配合人員，與國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的斜井修井機(jī)比減少二層平臺(tái)和井口作業(yè)人員4人，對(duì)中時(shí)間由2 h減至5 min，副管入井時(shí)間由7～8 d減少為4 d，作業(yè)安全性和管柱入井效率大幅提高。

3 結(jié) 論

（1）針對(duì)井深淺、載荷小的淺層稠油斜直井作業(yè)工況，將修井機(jī)設(shè)計(jì)成橇裝和電驅(qū)結(jié)構(gòu)，利用井場(chǎng)的抽油設(shè)備電源供電，無(wú)需單獨(dú)配動(dòng)力源，實(shí)現(xiàn)了零排放的綠色修井。

（2）全液壓控制及油管抓取移位與自動(dòng)排放機(jī)構(gòu)能提高修井作業(yè)的機(jī)械化和自動(dòng)化水平，實(shí)現(xiàn)了井口操作人員的大幅減少，可為小型自動(dòng)化修井機(jī)的研發(fā)和改造提供借鑒。

（3）可多向移動(dòng)的底座結(jié)構(gòu)和對(duì)中操作方式結(jié)構(gòu)可靠、操作快捷。充分利用了斜井獨(dú)有特點(diǎn)，將井架設(shè)計(jì)成前開(kāi)口的門(mén)型結(jié)構(gòu)，將油管的運(yùn)移與擺放空間設(shè)置到修井機(jī)機(jī)身前端，結(jié)構(gòu)緊湊，能縮小油管移動(dòng)角度（距離），有效縮短作業(yè)時(shí)間。斜置的液壓鉗實(shí)現(xiàn)了多向浮動(dòng)固定功能，能有效降低因制造、安裝、對(duì)中及操作誤差的影響，保護(hù)油管螺紋和液壓鉗驅(qū)動(dòng)齒輪，提高油管及液壓鉗的使用壽命。

［1］ ?孫煥泉，劉慧卿，王海濤，等．中國(guó)稠油熱采開(kāi)發(fā)技術(shù)與發(fā)展方向［J］．石油學(xué)報(bào)，2022，43（11）：1664-1674．

SUN H Q，LIU H Q，WANG H T，et al.Development technology and direction of thermal recovery of heavy oil in China［J］.Acta Petrolei Sinica，2022，43（11）：1664-1674.

［2］ 常峰偉．超稠油油藏圖吞吐后汽驅(qū)接替方式研究［D］．青島：中國(guó)石油大學(xué)（華東），2018．

CHANG F W.Research on replace steam flooding method to steam stimulation of super heavy oil reservoir［D］.Qingdao：China University of Petroleum （East China），2018.

［3］ 周舟．關(guān)于稠油的開(kāi)采技術(shù)研究［J］．中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2012，32（2）：291.

ZHOU Z.Research on the extraction technology of heavy Oil［J］.China Petroleum and Chemical Standard and Quality，2012，32（2 ）：291.

［4］ 孫新革，馬鴻，趙長(zhǎng)虹，等．風(fēng)城超稠油蒸汽吞吐后期轉(zhuǎn)蒸汽驅(qū)開(kāi)發(fā)方式研究［J］．新疆石油地質(zhì)，2015，36（1）：61-64．

SUN X G，MA H，ZHAO C H，et al.Research on Ultra-Heavy oil development by steam stimulation converting into steam drive combination process in Fngcheng oilfield［J］.Xinjiang Petroleum Geology，2015，36（1）：61-64.

［5］ 錢(qián)根葆，孫新革，趙長(zhǎng)虹，等．驅(qū)泄復(fù)合開(kāi)采技術(shù)在風(fēng)城超稠油油藏中的應(yīng)用［J］．新疆石油地質(zhì)，2015，36（6）：733-737．

QIAN G B，SUN X G，ZHAO C H，et al.Application of Vertical-Horizontal steam drive process to Fngcheng Extra-Heavy oil reservoir，Jnggar basin［J］.Xinjiang Petroleum Geology，2015，36（6）：733-737.

［6］ 孫新革，趙長(zhǎng)虹，熊偉，等．風(fēng)城淺層超稠油蒸汽吞吐后期提高采收率技術(shù)［J］．特種油氣藏，2018，25（3）：72-76，81．

SUN X G，ZHAO C H，XIONG W，et al.Enhanced oil recovery in the late stage of shallow super-heavy oil reservoir with steam huff-puff in Fngcheng oilfield［J］.Special Oil & Gas Reservoirs，2018，25（3）：72-76，81.

［7］ 楊漢立．XXJ40斜井修井機(jī)方案論證［J］．石油礦場(chǎng)機(jī)械，2002，31（5）：16-18．

YANG H L.Scheme demonstration of XXJ40 workover rig for inclined wells［J］.Oil Field Equipment，2002，31（5）：16-18.