不压井修井作业起下管柱装置发展及典型结构

总结了国内外不压井修井机技术的发展历程.分析了典型液压不压井修井作业起下管柱装置的结构和工作原理、液压驱动系统的组成及主要性能特点.针对该装置控制系统存在的问题,提出了基于PLC的控制系统设计思路.     

自动化修井机杆管自动接送装置设计与分析

根据大港油田自动化修井作业的具体要求,结合自动化修井机的特点,设计了一种自动化修井机杆管自动接送装置。阐述了该装置的基本结构及工作原理,对重要部件的工作过程进行了描述;建立了相应的数学模型。对其上料机构进行了分析,选取了合适的上料液压缸。根据自动化修井机杆管自动接送装置的工作原理、工作过程设计出了相应的液压系统,保证了装置工作时的安全与稳定。运用有限元软件对装置主要承载部件进行强度分析,计算结果表明：自动化修井机杆管自动接送装置工作可靠、稳定好;且满足油田自动化程度高、安全的工作要求,大大降低了工人的劳动强度,具有很高的工程应用价值。     

液压修井机液压缸的稳定性仿真

液压修井机利用伸缩液压缸完成起下油管作业,为了满足液压修井机伸缩式液压缸的可靠性设计,必须对液压缸工作的稳定性进行可靠性分析。为此,建立了多级液压缸有限元仿真模型,利用ANSYS软件中的分析结构屈曲和屈曲模态技术,对液压修井机液压缸的工作过程进行了非线性稳定性分析,并根据仿真计算结果提出了该修井机液压缸的优化结构,为设计安全可靠的液压修井机提供了可靠的理论依据。     

新型作业井油管柱自动试压装置的研制

针对现有作业井试压装置的不足,对其液压系统进行了重新设计,对关键部件如柱塞泵、液压马达等进行了选型,研制出了新型作业油管柱井自动试压装置。该装置以修井机液压源为动力源,以井口水源为试压水源,同时可以通过传感器和电磁阀实现自动试压操作。该试压装置具有结构简单、可自动控制、便于操作与携带、工作效率高、制造与使用成本低、使用范围广等特点。可以替代专用工具车对管柱进行试压作业。     

液压不压井修井机的现状及发展趋势

介绍了国外典型液压不压井修井机的性能、技术水平及发展趋势。用液压不压井修井机进行修井作业的优势是能保持地层能量，不污染地层；节省放喷、压井、洗井等项费用及缩短作业时间；设备重量轻，易分解运输；可靠性高，安全性好。目前短冲程产品具有一定的优势，它应用了计算机辅助不压井作业工艺设计技术，能遥控操作和自动起下作业，在陆上和海洋平台上的应用越来越广泛。用液压不压井修井机对国内某些油田的注水井进行不压井修井作业具有很大的潜力。     

不压井修井机

一种新一代移动式轻型EDM不压井修井机已由美国工程钻井机械厂(EDM)设计制成。它既可在环境敏感的陆地作业,还可在钻井船上进行深水作业。 　　EDM修井机运用了齿条和小齿轮概念。所用传动部件有共同挂在链上的齿条元件、小齿轮、齿轮箱和马达(电动或液压)。齿条装在U型导轨内,由装在井架底部的马达驱动小齿轮和齿轮箱推拉。嵌齿轮装在每台齿轮箱的输出轴上。对于具有补偿升沉功能的钻机,液压马达与电动马达并列地连接着,齿轮箱用法兰与导轨连接着,以保证嵌齿轮与小齿条适当地接触。每端两个齿轮箱之间是两个驱动轴,可调整两端间的角度误差,成为另一端的紧急固定系统。 　　修井机分成两部分运输,12h内便可装好工作。其优点是取消绞车、游车和天车,不用钻井钢丝绳,还可自动移送钻杆。整机重120t,提升能力为980～3432kN,井架指梁容量为8000m。此外,这种修井机还配有独特的防钻杆压曲装置,其推拉能力能保证将钻杆立根一次强行下入压力大的井内,并能精确地控制住井。 　　EDM不压井修井机的控制系统包括频繁驱动和刹车装置,受司钻室控制,司钻可随时选定待通电的马达数量。凡常速、加速及停速均由操作杆控制,升沉补偿作业也受司钻室控制,根据液压被动补偿和电力主动补偿原理来进行。交流马达驱动系统能将整个载荷长时间控制不动。 　　胡辛禾编译自Hart′s E&P2000年副刊,第96页     

南海西部修井新模式的可行性研究与应用

由于角二段储层具有提液增油的潜力,南海西部油田决定对涠洲11-1油田A8S2井进行换大泵作业。但该油田属于无修井机海上平台,传统钻井船修井模式具有"两高、一慢、一难"等特点。针对如何解决无修井机平台以较低经济成本快速完成修井作业的问题,提出了液压举升装置修井新模式。通过对225K液压举升装置的可行性评估,主要包括风载计算、绷绳锚点布局、隔水导管腐蚀检测、隔水导管和防喷器组承载力校核等,论证了在作业工况下其整体强度满足现场安全要求。A8S2井先导性试验结果表明,除去天气和铳孔作业的影响,作业时效将会比计划提前2.37 d,与钻井船修井模式相比节省费用682.21万元,累计增油预计达到0.98×10~4m~3。研究认为,通过液压举升装置修井新模式能够以低成本迅速解决油水井动管柱作业,为同类无修井机海上平台及时恢复故障井生产、降本增效等提供了借鉴。     

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。     

作业井口增力装置的研制与应用

为解决稠油井开采中井筒出砂严重、管柱容易遇卡和修井机提升力不足的问题,研制出作业井口增力装置。该装置主体由内管、外管、活塞管、端盖、承压环、吊耳、液路元件和密封元件等组成。现场应用表明,作业井口增力装置与修井机配套使用,可使大部分遇卡稠油井得以解卡,同时证明该装置设计合理,操作简单,解卡时几乎没有安全风险。     

机械式无线随钻直井测斜仪在海上油田的应用

海上油田直井作业时多采用起钻前投多点测斜仪或测斜绞车拉单点测斜仪测井斜的模式,该模式存在严重的滞后性,不能及时根据井斜变化趋势调整钻具组合与作业参数,易导致井斜超标,同时也会影响机械钻速,使作业周期延长。为此,引进了机械式无线随钻直井测斜仪。该仪器主要由脉冲发生机构、井斜测量机构、液压平衡与液压阻尼机构等组成,通过铰接实现测量装置和脉冲发生装置之间的数据传输,通过钻井液提供实时测量数据的脉冲,脉冲信号不需要任何解码设备。现场应用结果表明,虽然该测斜仪测量数据与MWD测量数据存在误差,但能较好地反映井斜变化趋势,满足现场作业要求。     

HXJ135E人工岛海洋钻修机的研制

月东油田A岛为典型人工岛,井口呈双排直线排列,采用直线式抽油机采油,岛区空间紧凑,常规海洋钻修机不能满足作业要求。鉴于此,研制了HXJ135E人工岛海洋钻修机。该钻修机采用一体化高位钻台及管子堆场结构,可适应月东油田A岛直线式抽油机作业要求;采用小模块结构,减小设备安装对大型吊机的依赖性;采用大推力步进式液压缸移动结构,伸缩式和折叠式管线槽和电缆结构,满足钻修机丛式井移动作业要求。有限元分析与模拟试验结果表明,在各种大钩载荷下,HXJ135E人工岛海洋钻修机的强度、刚度和稳定性均满足设计要求,结构应力均符合API相关规范要求。     

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。     

JY5160TXJ10型车载式电驱修井机

针对XJ10型牵引式电驱动修井机存在的可操作性差、技术含量及作业效率低,另外需用履带式拖拉机牵引移运,会对道路产生破坏,转弯半径较大,井场占地面积大等问题,研制了JY5160TXJ10型车载式电驱修井机。该修井机采用车载式结构,电驱动、液力机械传动,电、气、液联和集中控制,具有移动性能好、传动平稳、操作方便、节约作业费用等优点。现场试验及应用表明,JY5160TXJ10型车载式电驱修井机能顺利完成修井作业,且作业效率较XJ10型牵引式电驱动修井机有很大提高;每台每月可完成定额作业33井次,创造产值13.2万元。     

沙18井使用MR-7000修井机承担加深侧钻工艺论证

以原井眼基本数据为基础，结合地质目的，从工艺上对沙18井使用修井机加深侧钻进行了计算和论证。根据MR-7000修井机大钩载荷(160t)与沙18井设计钻具摩阻分析，该修井机承载能力及扭矩能力可满足该井正常的起下钻及钻进作业的提升能力要求，并具有一定的处理井下事故能力。     

XJ1200型山地修井机的研制

鉴于常规车装修井机和常规模块修井机均不适应山区、丘陵、沼泽等地区,以及道路条件差和井场作业面积小的情况,研制了XJ1200型山地修井机。该修井机主要由车载主机、井架、底座、钻井液净化系统、钻井泵房、发电机组和油罐区等组成,它采用车加模块的方式和直立套装井架,载车质量大为减轻,最小转弯半径仅为12m,爬坡度有很大程度的提高,井架稳定性好,不需要任何绷绳。该修井机既能修井,还能进行二期侧钻作业。总体性能符合相关技术标准和规范。     

网电储能修井机开发与应用

为解决目前油田网电修井机存在的问题,提出了一种车载式网电储能修井机。采用车载式底盘和电容储能技术,相比较于目前撬式网电修井机,在降低运输费用的同时能够节能减耗。现场试验和分析表明:车载网电储能修井机能够提高作业工作效率,在电网停电时有足够的电能完成封井作业,消除安全隐患。     

海洋修井机应力测试加载装置设计

针对海洋修井机检测时需对井架和底座同时加载的要求,设计了专用的海洋修井机应力测试加载装置。介绍了装置的结构和工作原理,并对关键部件进行了力学分析和强度校核。现场试验表明:该加载装置安装方便快捷,加载稳定可靠,整体结构设计合理。     

XJ9029型修井机动力匹配方案设计计算

合理的修井机动力匹配系统对于整机的可靠性至关重要。开发了XJ9029型修井机动力匹配设计软件,用于分析不同动力匹配方案对修井机工作特性的影响,并给出了该型修井机动力匹配方案计算实例。优选了操作性强、经济性能好的动力系统,以提高整机性能。该设计软件易于操作,可减轻设计人员的工作强度。     

海洋无钻修机平台修井作业方式

对目前我国海洋油气田无钻修机平台修井作业方式进行调研,对已经应用成熟的搬迁修井机、液压修井机、连续油管修井和投捞潜油电泵等作业方式进行综述,论证各项作业方式所适用的条件,并对技术局限性进行分析。根据我国国内海洋油气田的开发情况,制约无钻修机平台修井的瓶颈在于提高作业时效和降低作业费用。对国内海洋油气田开发趋势进行分析,未来无钻修机平台修井作业方式将有较大改进。对无钻修机平台修井作业方式进行思考和展望,整理海洋无钻修机平台修井的思路,为海洋平台开发和修井作业提供参考。