吳 淼

（勝利油田 高原石油裝備有限責(zé)任公司，山東 東營(yíng)257091） ①

目前，國(guó)內(nèi)許多油井經(jīng)過多年的開采，出現(xiàn)了產(chǎn)油量明顯下降或者不產(chǎn)油的情況，導(dǎo)致產(chǎn)能建設(shè)投資逐年增加，成本控制難度加大。為此，應(yīng)進(jìn)一步研究和開發(fā)成本更低、能有效提高單井產(chǎn)量的技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)少井高產(chǎn)、降低噸油成本。側(cè)鉆井、水平井、分支井等復(fù)雜結(jié)構(gòu)井是其中有效的技術(shù)手段，但需利用連續(xù)油管高壓水射流鉆井技術(shù)才能獲得最經(jīng)濟(jì)的效果［1］。連續(xù)油管徑向射流鉆井技術(shù)是通過地面設(shè)備的控制在套管上開窗，然后利用軟管進(jìn)行噴進(jìn)，以達(dá)到增加油氣的滲透面積而增加產(chǎn)量的目的［2］。地面設(shè)備主要為套管開窗、連續(xù)油管提升或下注及軟管水平噴進(jìn)提供動(dòng)力［3］。

1 整體設(shè)計(jì)思路

連續(xù)油管徑向射流鉆井技術(shù)地面設(shè)備主要由操作房、滾筒排管系統(tǒng)、操作測(cè)控系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、注入提升系統(tǒng)、高壓泵撬系統(tǒng)等組成。操作房?jī)?nèi)能夠放置液壓系統(tǒng)、操作系統(tǒng)及滾筒排管系統(tǒng)，同時(shí)設(shè)置休息室，滿足人性化設(shè)計(jì)要求。液壓系統(tǒng)為滾筒旋轉(zhuǎn)、排管器排管、注入頭提升和下注提供動(dòng)力，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。操作測(cè)控系統(tǒng)能夠檢測(cè)注入頭懸重、液壓油系統(tǒng)油溫、發(fā)動(dòng)機(jī)油水溫度、高壓水壓力及流量等各項(xiàng)指標(biāo)，為及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并改變操控方式提供可靠信息。滾筒排管系統(tǒng)能夠?qū)⑦B續(xù)油管纏繞在滾筒上，有效節(jié)省設(shè)備空間。注入頭系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)油管的起下，同時(shí)設(shè)置有懸重傳感器，有效地保護(hù)管子不被拉斷或折彎［4－5］。高壓泵撬系統(tǒng)為井下油管開窗時(shí)的螺桿馬達(dá)旋轉(zhuǎn)提供動(dòng)力，也為軟管噴進(jìn)提供高壓水射流。

2 方案設(shè)計(jì)

2.1 操作房

操作房方案設(shè)計(jì)的目標(biāo)是高集成度和人性化結(jié)構(gòu)，主要由滾筒室、控制室、休息室、液壓站室組成。

1） 滾筒室包含作業(yè)照明燈、滾筒室燈、空調(diào)室外機(jī)等。作業(yè)照明燈和滾筒室燈均采用LED防爆照明燈，且可以上下、左右擺動(dòng)，以調(diào)整照明位置，開關(guān)在控制室內(nèi)操作；空調(diào)室外機(jī)帶動(dòng)控制室內(nèi)的空調(diào)室內(nèi)機(jī)。

2） 控制室包含空調(diào)室內(nèi)機(jī)、控制室門、控制室座椅、管線蓋板、操作臺(tái)后蓋板、操作臺(tái)面板、控制室觀察窗等。電器開關(guān)在控制室內(nèi)單獨(dú)控制，控制室座椅可以升降和旋轉(zhuǎn)?？刂剖矣^察窗表面貼防爆膜，防止異物從滾筒室砸碎玻璃。

3） 休息室包含過道門、休息室門、鉗工臺(tái)、上下鋪、休息室觀察窗及照明燈等。過道門必須密封、隔熱；休息室門必須密封、隔熱、防盜；鉗工臺(tái)應(yīng)位置高度、大小合適，角邊人性化處理；上下鋪的墊子采用可拆卸清洗的粗布面料，上鋪必須安裝防側(cè)翻欄桿，下鋪床下安裝工具箱。

4） 液壓站室包含散熱窗門、液壓站室門及LED防爆照明燈等。散熱窗門有2扇，分別在一體式操作房的左右兩側(cè)，采用氣缸定位；LED防爆照明燈安裝在液壓站室的頂部，操作開關(guān)在液壓站室內(nèi)。

具體結(jié)構(gòu)方案如圖1。

圖1 操作房結(jié)構(gòu)方案

2.2 滾筒排管系統(tǒng)

滾筒方案設(shè)計(jì)目標(biāo)是全液壓操作，簡(jiǎn)單可靠，能夠?qū)崿F(xiàn)拖拽功能，主要由底座、減速機(jī)及馬達(dá)、滾筒、排管器、油缸及軸承等組成［6］。設(shè)備采用沉入式行星減速機(jī)，能夠節(jié)約空間；減速機(jī)剎車采用單獨(dú)控制，操作簡(jiǎn)單，馬達(dá)及減速機(jī)為纏繞連續(xù)油管提供大的扭矩；滾筒具有大容量的特點(diǎn)；排管器能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)排管，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度；油缸能實(shí)現(xiàn)排管器升降，方便地調(diào)整作業(yè)高度［7］。

圖2 滾筒排管結(jié)構(gòu)方案

2.3 操作測(cè)控系統(tǒng)

操作測(cè)控系統(tǒng)方案的目標(biāo)是所有設(shè)備的操控均在控制室內(nèi)完成，而且松手后也能夠繼續(xù)工作；所有測(cè)控點(diǎn)均能在控制室內(nèi)觀察，能夠輕松、方便地解決出現(xiàn)的問題。在控制室內(nèi)能夠完成注入頭夾持、張緊、提升及下注，滾筒的旋轉(zhuǎn)，排管器排管及排管器的升降。在操作室內(nèi)能夠觀察高壓泵撬進(jìn)出口壓力和排量、液壓油溫、注入頭懸重及發(fā)動(dòng)機(jī)油溫、水溫、轉(zhuǎn)速、油壓、水壓等參數(shù)。參數(shù)的顯示均采用液晶顯示屏，觀察直觀，所有作業(yè)數(shù)據(jù)均可以保存和讀取，方便存檔。

2.4 液壓系統(tǒng)

液壓系統(tǒng)主要由發(fā)動(dòng)機(jī)、液壓泵組、液壓油箱、過濾器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、散熱器、PVG閥組、管線、蓄能器、接頭及壓力表等組成，如圖3所示。為了使結(jié)構(gòu)更加緊湊、操作更加可靠簡(jiǎn)單，采用摩擦定位的PVG閥組，在任意位置均可以定位，可以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。其中，1個(gè)閥組控制滾筒旋轉(zhuǎn)、排管、排管器升降，另1個(gè)閥組控制注入頭升降、油缸夾緊、油缸張緊及四閘板防噴器的動(dòng)作。

2.5 注入提升系統(tǒng)

注入提升系統(tǒng)方案的目標(biāo)是具有安全可靠、結(jié)構(gòu)精巧、提升力大等特點(diǎn)，主要由鵝頸管、框架、雙夾持機(jī)構(gòu)、夾持油缸、張緊油缸和防噴盒組成［8］，如圖4所示。鵝頸管具有導(dǎo)向作用，上面設(shè)置搭扣機(jī)構(gòu)（防止連續(xù)油管跳出）、框架支撐夾持機(jī)構(gòu)、夾持油缸（推動(dòng)夾持機(jī)構(gòu)夾緊連續(xù)油管，為提升和下注提供足夠的正壓力）、張緊油缸（防止夾持鏈條過松而跳動(dòng)）。本裝置還設(shè)置剪銷式懸重裝置，隨時(shí)監(jiān)測(cè)拉力情況，保證連續(xù)油管安全［9］。

圖3 液壓系統(tǒng)方案

2.6 高壓泵撬系統(tǒng)

高壓泵撬系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)為高集成度、高可靠性、操作簡(jiǎn)單，主要由發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱、傳動(dòng)軸、高壓泵、水箱、柴油箱、操作臺(tái)、粗過濾器、離心泵、精過濾器及傳感器系統(tǒng)等組成，如圖5所示。發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力由變速箱經(jīng)過傳動(dòng)軸傳遞給高壓泵動(dòng)力端，傳動(dòng)軸處安裝護(hù)罩，保證安全；液體經(jīng)過粗過濾后進(jìn)入水箱后再進(jìn)入離心泵或者液體經(jīng)過粗過濾后直接進(jìn)入離心泵，從離心泵出來后經(jīng)過并聯(lián)的精過濾器后進(jìn)入高壓泵撬的液力端，從液力端出來的為高壓液體，能夠滿足井下作業(yè)工藝的使用要求。本設(shè)備采用的是雙管路系統(tǒng)，進(jìn)水管路、過濾系統(tǒng)均是2路，如果1路出現(xiàn)問題時(shí)可以隨時(shí)打開另1路管路，保證可以繼續(xù)作業(yè)，增加了設(shè)備的使用性能和可靠性能。在管路上設(shè)置有壓力傳感器和流量傳感器，可以隨時(shí)監(jiān)測(cè)液力變化情況，根據(jù)實(shí)際使用情況進(jìn)行調(diào)整，以達(dá)到作業(yè)要求。同時(shí)還設(shè)置有報(bào)警器，保證在沒有水或是過濾器堵塞的情況下及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題。泵撬的操作和觀察可以在操作臺(tái)上完成，同時(shí)也可以將儀表進(jìn)行二次連接，直接接至操作房?jī)?nèi)操作臺(tái)上，因此該泵撬不僅可以單獨(dú)使用，也可以集成控制，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的多用途和使用的靈活性。

圖4 注入提升系統(tǒng)方案

圖5 高壓泵撬系統(tǒng)方案

3 連接方式

整套設(shè)備連接如圖6所示。泵撬系統(tǒng)可以和操作房并排連接或采用其他連接方式，可以根據(jù)需要隨時(shí)調(diào)整。整套設(shè)備只需1人在操作房的操作室內(nèi)就可以完成所有設(shè)備的操作和監(jiān)控。從高壓泵撬出來的高壓液體經(jīng)過軟管連接至滾筒的連續(xù)油管上，然后通過連續(xù)油管進(jìn)入井下進(jìn)行相關(guān)的作業(yè)［10］。

圖6 總體方案

4 結(jié)論

1） 集成度高，整套設(shè)備在運(yùn)輸過程中只有高壓泵撬、操作房和注入頭系統(tǒng)3大塊；在井場(chǎng)的擺放也可以根據(jù)需要隨意調(diào)整。

2） 操作簡(jiǎn)單，所有液壓件的控制均通過2組PVG閥組完成。

3） 勞動(dòng)強(qiáng)度低，本套設(shè)備安裝完成后，只需要1人在操作室內(nèi)就可以完成所有設(shè)備的各項(xiàng)操作及各種設(shè)備的參數(shù)觀察。

4） 可靠性高，液壓系統(tǒng)關(guān)鍵部件均采用進(jìn)口件，閥件采用高集成度件，減少了液壓接頭的連接數(shù)量，降低了故障率；高壓泵撬系統(tǒng)的管路均采用雙管路系統(tǒng)，如果1路有問題可以使用另1路，保證了作業(yè)過程不停機(jī)，滿足使用要求。

5） 本套設(shè)備所有部件的安裝位置合理，方便維護(hù)和保養(yǎng)。

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