折叠式油管扶正机械手的设计与分析

在油田修井作业中,为了有效提高修井作业效率,降低人工操作的安全风险,同时还为了符合自动化修井机高集成度、模块化的设计理念,减小油管扶正机械手的安装体积,设计了折叠式油管扶正机械手。分析了油管抓手、油管定位机械臂和折叠机械臂等主要结构,阐述了定位机械臂的校正并实现油管对中功能的原理。选用合适的液压缸并设计了同步分流单向阀锁紧液压回路,保证了机械手工作的安全与稳定。该机械手可以远程操控以完成对油管的抓放、推送、扶正和井口对中等操作,实现了井口无人化作业。现场应用结果表明,油管扶正机械手对中精准,快速稳定,减轻了工人的劳动强度,同时也提高了安全性。     

小修作业远程控制起下管柱装置的研制

针对小修作业搬家频繁及脏、苦、累、险的工作特点,研制了一种小修作业远程控制起下管柱装置。修井机司机通过操作盘可远程控制完成油管的抓放、锁定、悬持、推送、扶正、对中、液压钳就位、上卸扣、高低换挡和自动对缺口,最终实现管柱起下;1名场地工人按动遥控器即可完成油管的拉送、翻滚和就位,实现了在井口无人情况下2人起下管柱作业。现场应用结果表明,该装置体积小、质量轻,起下管柱操作平稳、安全可靠,不但减少了用工数量,减轻了工人劳动强度,而且提高了安全操作水平。起下管柱作业施工速度可控且与人工操作水平相当,深受现场工人欢迎。     

新松自动化石油装备家族

国内首台自动修井机 自动修井机是针对油水井小修作业中油管（抽油杆）起、下作业而研发的新型井口操作自动化设备。设备参考人工管杆作业中的“提、转、甩”基本动作,应用机器人自动化技术,实现自动起、下管（杆）,     

小修井单吊卡作业施工工艺

在小修作业过程中,采用单个油管吊卡与手动井口卡盘相互配套的施工工艺起下油管,解决了传统的双吊卡作业方法劳动强度大、生产效率低、安全性差等问题;并且在油管吊卡上使用安全吊卡销,进一步解决了小修作业现场的安全性问题。通过100余井次的现场应用,表明采用单吊卡小修作业技术具有减轻操作者劳动强度、提高作业效率、减少事故发生几率等特点,该技术有一定的推广价值。     

油井小修作业设备的技术现状与发展

从技术和经济角度综述了我国油田小修作业设备的现状,分析了油田现场作业对小修设备的需求,探讨了自走底盘修井机和重型底盘改装的修井机的利弊。指出约占小修作业设备总量７０％的履带通井机应适时更新。从技术先进性和经济可行性相结合出发,认为开发自走底盘修井机比较适宜。这种修井机的运移和作业共用一台发动机,变速箱采用液力－机械传动,设３～４个挡位,具有良好的越野性能和较小的转弯半径。     

钢缆软通井技术研究与应用

钢缆软通井工艺改变了传统的通井作业模式,为油田井下通井作业提供了一种新的技术手段。对XJ-150修井机进行了改造,对配套工具进行了抗拉强度试验,最终形成了一套以钢缆代替油管进行通井作业的新工艺。现场应用表明,该技术能够取代油管进行施工作业,该作业方式解决了常规油管作业方式频繁起下管柱、劳动强度大、施工周期长、作业成本高等问题,具有广阔的应用前景。     

作业设备的技术现状与发展趋势

分析研究作业设备的技术现状与发展趋势，对保障油田的原油生产十分必要。在总结多年油田现场作业设备使用情况的基础上，研究了3种修井设备的特点、性能及结构组成，提出了作业设备的发展趋势。研究表明：以XJ40为代表的小修修井机将是今后小修作业设备的发展方向；XJ80修井机、XJ120修井机以及XJ150修井机在今后一段时间内，将持续保持其优势；作业设备向先进成熟技术发展，向节能、安全、环保方向发展。     

自动化智能液压修井机结构设计

针对目前传统修井机小修作业存在的作业周期长、作业自动化程度低、人工劳动强度大、作业安全性差等问题,设计了一款新型自动化智能液压修井机,通过“‘PLC 程控/ 人控’多单元协调自动耦合控制+ 人机离线操控 ”的控制方式使修井机的各个关键系统相互协同作业,实现油田小型修井作业过程的自动化、无人化操作。该修井机改变了传统修井作业过程中管柱地面卧排的放置方式,采用管柱井口立放、双立根同时起下的工作模式,同时可以兼容单根起下、地面卧排的传统作业工艺, 与传统作业相比缩短了近20%~30% 的修井周期;采用全液压驱动方式,增加液压蓄能系统,通过变载荷变驱动方式的配置达到节能的目的,方便远程控制,同时提高了修井作业的安全性。     

油管油杆即时清洗设备的研制及应用

传统清洗抽油杆外壁及油管内外壁上结蜡和污垢的方法是在修井作业中利用修井机将油杆、油管起出,然后将其放置在地面管架上,再对其进行清洗。针对这些缺点,设计了一种油管油杆即时清洗设备,应用该设备可以实现在起下油管油杆过程中对油杆外壁、油管内外壁进行清洗,其具有清洗效果好、工作效率高、油污不落地等优点。首先简要介绍了即时清洗设备的工作原理,油杆外壁、油管内外壁的清洗工艺;而后较为详细地论述了即时清洗设备各部件的设计选型与性能参数;最后概括论述了即时清洗设备在油田现场的成功试验应用情况。     

穿心打捞连续油管技术在吉林油田的应用

连续油管作业技术在吉林油田得到了广泛的应用,但在连续油管钻磨桥塞等工艺过程中也发生了多起连续油管遇卡事故,对后续投产等作业造成了严重的影响。通过对吉林油田两口水平井打捞连续油管的成功实践,表明穿心打捞连续油管技术是一种有效的处理方法。在修井机或带压作业机等的配合下,通过采用套铣管柱和打捞筒等常规工具组合就可以实现大负荷强拔解卡、打捞或分段切割连续油管、建立循环冲洗环空堵塞物和防喷等功能,对同类型的事故处理具有重要参加价值。     

修井机台面扶管机械手虚拟样机设计

为减少修井机台面作业工人的工作强度,设计了一套台面扶管机械手,可替代人工完成危险的扶管起下油管作业。借助仿真分析软件ADAMS和ANSYS联合仿真,分析了机械手从猫道接送管柱至井口的各项运动参数,为动力设计选型提供了理论依据;借助刚柔耦合方法,分析了扶管机械手在不同油缸移动加速度下的末端抓手抖动问题。为扶管机械手动力选型、设计改进提供了数据支撑,缩短了产品设计周期。     

修井起下作业中的油管机械化排放问题

分析了油田修井起下作业设备的现状，提出油管排放是实现修井起下作业机械化的一大难题，应先解决目前广泛应用的通井机作业的油管排放问题，即研制与通井机配套的油管排放装置，形成一个初步的修井作业机械化配套体系，再设计车装式综合机械化修井机的油管排放装置。在分析了油管排放过程中的难点后认为，油管水平排放比较适宜，所用排放装置可以在不作大的改动下与现行通井机配套使用，且成本低。为此，提出了简易吊运式、自动排放式、分体组合式和多层排放式等四种油管排放装置设计方案，供油田使用和设计者参考。     

新型剖分式现场油管缺陷检测装置

目前油田在用的油管缺陷检测装置主要存在井口磁化总成安装困难、不具有井口自密封功能和检测信号不稳定等问题,为此开发了一种新型剖分式现场油管缺陷检测装置。该检测装置在油管起下井作业时进行在线检测,不受水、油污和结蜡等的影响,对环境无污染,同时检测装置安装时只需要将井口装置打开,抱合在油管上即可。在声音自动判废信号处理总成中增加了小波滤波装置,更好地消除了震荡等干扰信号。应用该装置现场检测73 mm油管500根,其中轴向沟槽类缺陷油管124根,占检测油管总数的24.8%;孔洞类缺陷油管32根,占检测油管总数的6.4%。最后指出该检测装置可有效防范井下险情,为油田安全生产提供技术保障。     

影响油田小修作业效率的原因分析

油田小修作业是油田耗费工时最多的工种,运用人机工学的基本原理,统计分析了某油田典型的6个作业队起下抽油杆(油管)作业的用时分布,得到起下和上卸螺纹作业是占时间最多的工序;各作业队之间作业程序的不同引起的时间差异为次要因素。提高作业机械的性能和规范作业程序,是提高作业效率的有效途径。     

两人操作的新型修井机

在美国加利福尼亚的Baker油田,怀特公司总裁路易斯·怀特(Louis Witte)和杰姆斯·汉森(James Hansen)工程师发明了半自动遥控修井机。它可以在浅滩区域完成油管和抽油杆的起下和排放作业,每台修井机只需两人在井口工作台上操作,这个系统称为自动修井机。 初期试验在E&B自然资源管理公司的Blackwells Corner油田进行,已经过了两年的试验改进工作。     

修井作业井口无人操作起下油管装置

基于现有修井机的动力和提升条件,研制出一种井口无人操作起下油管装置,主要包括油管自动悬吊系统、液压钳自动上卸扣系统和远程液压控制系统。各部分的操作指令集中到修井机的控制台上,由司机手远程操控完成油管的抓放、扶正、对中、悬持、上卸扣、锁定和起下,实现了1名司机手和1名场地工即可完成起下油管作业,不仅降低了工人劳动强度,而且保证了工人起下油管时远离井口危险区域免受伤害。该装置结构简单,体积小,性能稳定,不占用井口人工操作空间,不影响人工井控抢险,不妨碍井口人员逃生,不增加搬家车辆和运行成本,施工速度可控且与人工操作水平相当,受到现场工人的欢迎。     

小修井液压转盘的研制与应用

针对目前小修井作业在倒扣、磨铣等作业中存在的问题,研制了适合于小修井作业的液压转盘。该液压转盘主要结合小修井作业现场条件,利用通井机提供的液压源作为动力源,设计制作了小型液压控制操作系统,将该控制系统串联在通井机液压钳的供油路上,液压油驱动液压马达转动,从而带动整体转盘转动和井内管柱旋转。现场应用情况表明,该液压转盘体积小,运输和安装方便,适合小修现场的倒扣打捞、磨铣落物、修套等工序施工,拓宽了小修井作业范围,提升了小修井作业的能力。     

抽油井不压井作业装置及抽油泵底阀设计

江苏油田的部分油井存在油管短路、地层高压低渗、漏失严重等问题,这些问题造成压井作业困难,并且压井作业过程中的井控与环境污染风险较大。为了进行不压井检泵作业,同时缩短检泵之后的产量恢复周期,进行了不压井作业技术研究,并研制了不压井作业装置。为解决起下抽油杆过程中的防喷问题,改进了抽油泵底阀结构,该结构可实现起下抽油杆过程中油管不带压、无溢流,并保障起下油管过程中的井控安全。该技术在江苏油田现场应用9井次,效果良好。     

XJ600YZ型全自动油管地面卧排系统设计

以往油田在进行修井作业时,需要人工完成倒换和搬运吊卡、摘挂吊环、拉排油管等工作,存在劳动强度大、工作环境恶劣等问题,还存在安全隐患。设计了XJ600YZ型全自动油管地面卧排系统,与全自动智能液压修井机配套使用。该系统主要由单根翻管装置、单根排管装置和单根摆管装置等组成,改变了传统依靠人工拉排油管的修井工艺,实现了油管由井口至地面的全自动排放,减轻了工人劳动强度。操作人员远离油管,改善了作业环境、提高了作业安全性。整套系统安装在底盘车上,随修井作业车运移,减少了装拆时间,降低了生产成本。     

一种新型不压井修井机负荷计算方法研究

随着不压井修井机技术在油田作业应用范围越来越广泛,对不压井修井机自身安全性有了更高的要求,对于司钻人员而言,提升负荷是其关注的要点,负荷异常就意味着井内油管遇卡或脱扣,因此,作业时油管负荷的准确性对作业安全有着至关重要的意义。