CN105804674A - 大修作业油田修井系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大修作业油田修井系统，解决了现有技术中油田修井大修作业系统操作者劳动强度大、工作安全性低的问题。该系统包括钻井平台，钻井平台上安装有平台机械手、自动液压钳、扶正手、自动吊卡，平台机械手沿Y轴方向往复直线运动；井架，井架固定于钻井平台上并沿Z轴方向延伸；二层台人行踏板，二层台人行踏板沿X轴方向延伸并与井架相互铰接，二层台人行踏板可以以其铰接处向上转动至与井架重合，二层台人行踏板的边缘设有护栏；控制柜，控制柜固定于护栏上；二层台机械手，二层台机械手悬挂于二层台人行踏板下方并可沿二层台人行踏板的长度方向往复直线运动；吊卡扶正手，吊卡扶正手安装于井架上并位于二层台人行踏板的上方。

Description

大修作业油田修井系统

技术领域

本发明涉及油田修井设备技术领域，尤其是指一种自动化程度、工作可靠性高的大修作业油田修井系统。

背景技术

目前，国内油田修井作业使用的修井机都是手动操作，就是通过操作工的人工操作完成油、气、水井的修理工作。在整个过程中，修井机实际上就是一个使用自身卷扬机拉出或放下管柱的作用，其他细致的、零碎的、大量重复性工作(井内起出管柱的卸扣、摆放、清洁、入井管柱的运移、上扣等等)是由操作工手工直接完成或是操作液压大钳完成的，修井的速度也由工人操作速度和修井机的运转决定，考虑到人体自身因素的制约(体力、反应速度、对高温、寒冷的忍耐力等等)，修井速度和连续作业时间均得不到大幅提高；否则将欲速则不达，由于对人体条件的忽视反而会造成一些不必要的工业事故，出现生产中断、设备损坏、人员受伤等等。另外，在实际操作中由于井内溢出大量油水后给井口设备及操作工的身躯造成污染，使井口上的各类操作更是艰难异常，给安全生产造成了不利。

随着时代的发展，一方面全社会对劳动条件的要求不断提高，另一方面随着国内青壮年劳动力数量的不断减少，这就要求修井作业向少人化或无人化、低劳动强度、高安全性发展，只有这样才能保证公司的效益和劳动者的收益。因此，自动化程度较高的修井机也在近年来不断推出，但其高昂的价格令大多数老牌石油企业望而却步。

发明内容

本发明提出一种大修作业油田修井系统，解决了现有技术中油田修井大修作业系统操作者劳动强度大、工作安全性低的问题。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：大修作业油田修井系统，包括：

钻井平台，所述钻井平台上安装有平台机械手、自动液压钳、扶正手、自动吊卡，所述平台机械手沿Y轴方向往复直线运动；

井架，所述井架固定于所述钻井平台上并沿Z轴方向延伸；

二层台人行踏板，所述二层台人行踏板沿X轴方向延伸并与所述井架相互铰接，所述二层台人行踏板可以以其铰接处向上转动至与所述井架重合，所述二层台人行踏板的边缘设有护栏；

控制柜，所述控制柜固定于所述护栏上；

二层台机械手，所述二层台机械手悬挂于所述二层台人行踏板下方并可沿所述二层台人行踏板的长度方向往复直线运动；

吊卡扶正手，所述吊卡扶正手安装于所述井架上并位于所述二层台人行踏板的上方。

优选的，所述钻井平台上还设有气动卡瓦，所述气动卡瓦位于所述自动吊卡的正下方，所述自动液压钳位于所述气动卡瓦的一侧，所述扶正手位于所述自动液压钳的上方。

优选的，所述二层台人行踏板上还设有加强板。

优选的，所述吊卡扶正手高于所述二层台人行踏板1000mm～1200mm。

本发明在采用了上述技术方案后的有益效果是：本发明的油田修井大修作业系统将传统的手动修井机通过适当改造便升级为自动化程度较高的油田修井大修作业系统，利用了现有设备而降低了设备成本，达到了自动化修井的目的。这里所指的的修井机是指油田所使用的所有修井机，不管它是用来完成起下单根的小修作业，还是使用油管、钻杆立柱进行的大修作业，或是试油作业，它都能经过改造成为自动化的油田修井系统。在司钻的操作下，修井机利用自身已具备和另外增加的一些工具单元的运做完成单根及立柱的卸扣、上扣、摆放、吊卡的自动打开及合拢以及摆动等等工作，达到钻井平台及二层台无人化，从而减轻修井工的劳动强度，提高安全性、舒适性，延长一次性连续工作时间，缩短修井作业时间，提高生产效率。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明：

图1为钻井平台的结构示意图；

图2为二层台人行踏板处的结构示意图；

图3为折叠后的二层台人行踏板处的结构示意图；

图中：1-钻井平台；2-平台机械手；3-自动液压钳；4-扶正手；5-自动吊卡；6-井架；7-气动卡瓦；8-控制柜；9-围栏；10-摆管区；11-二层台人行踏板；12-护栏；13-控制柜；14-二层台机械手；15-吊卡扶正手；16-加强板。

具体实施方式

实施例：

如图1和图2所示，分别为本发明大修作业油田修井系统钻井平台和二层台的结构示意图，在钻井平台1上安装有平台机械手2、自动液压钳3、扶正手4和自动吊卡5，还安装有控制柜8、围栏9和摆管区10，其中，平台机械手2可以沿Y轴方向进行往复直线运动。

在钻井平台1上还固定安装有井架6，该井架6沿Z轴方向延伸，即井架6竖直设置，自动吊卡5悬挂在滑车上，滑车悬挂在井架6顶端的天车下面。

在井架6上铰接有二层台人行踏板11，该二层台人行踏板11板沿X轴方向延伸，而且二层台人行踏板11可以以其铰接处向上转动至与所述井架6重合(即图3所示状态)，在二层台人行踏板11的边缘处还设有护栏12，在护栏12上固定有控制柜13，在二层台的指梁上用U型卡固定了立柱固定及防倾倒装置，它的作用是防止立柱站立不稳而倾倒。

在二层台人行踏板11下方悬挂有二层台机械手14，而且该二层台机械手14可沿所述二层台人行踏板11的长度方向往复直线运动。平台机械手2和二层台机械手14配合使用，将会完成立柱的起钻摆放码垛或下钻时的运移对扣。

在井架6上还安装有吊卡扶正手15，该吊卡扶正手15位于二层台人行踏板11的上方，一般情况下，吊卡扶正手15需高出二层台人行踏板11的高度为1000mm～1200mm，其作用是下钻时把自由摇晃的自动吊卡5抓住并抱稳，使二层台机械手14给自动吊卡5装立柱时行走轨迹稳定。

在钻井平台1上还设有气动卡瓦7，该气动卡瓦7位于自动吊卡5的正下方，所述自动液压钳3位于所述气动卡瓦7的一侧，所述扶正手4位于所述自动液压钳3的上方。

在二层台人行踏板11上还设有加强板16。

该大修作业油田修井系统是一次性能拆除或接入或起出一个立柱的机组，相比于普通的小修机组来说，其增加了立柱的起出、下入、摆放等环节，因此大修机组相比于小修机组增加了二层台机械手14、平台机械手2、二层台立柱锁紧机构以及帮助自动吊卡5在二层台上卸出和装入立柱的吊卡扶正手15。

由于二层台人行踏板11是悬挂式结构，为了防止在悬挂二层台机械手14之后，二层台人行踏板11的里端向下弯曲挠度过大，所以二层台人行踏板11的根部需要进行必要的加强。当二层台机械手14悬挂于它下面之后，就可以完成从自动吊卡5中取出立柱并运移至规定的指梁间连续排列，也能从指梁中取出立柱并运移到滑车下方装入自动吊卡5。为了省去反复安装二层台机械手14的繁琐工作，二层台机械手14被设计成了可折叠机构，工作完毕收井架6搬迁时，它可随二层台人行踏板11一起整体被拉起(即图3所示)。

收井架6时首先将二层台机械手14行走到最里端(靠近井架6)，拉起二层台人行踏板11(此时二层台机械手14将会处于垂直于井架6的状态)，井架6放平于修井机上之后就可以将二层台机械手14部分折叠于轨道上。

扶正手4有四个用途：

1)立柱或单根下钻时精确对扣；

2)单根下钻时外推吊环，使吊环下面的自动吊卡外移放于单根脖颈，完成抓取管柱。

3)单根起钻时外推单根下端，使其平躺于举升机上，即推油管。

4)单根下钻时及时扶住被滑车拉起的单根下部，让它有控制的摆到井口完成对扣。

在大修作业中遇到起下单根管柱时，其处理方法和普通的小修作业起下钻一样，也是利用自动吊卡5、扶正手4、自动液压钳3、油管举升机完成作业，同样有手动和自动模式。唯一的区分是，开始之前首先将平台机械手2主体运行到自身轨道的左端(或右端部)，将中间的空间腾出来，作为油管举升机进入的通道。

操作立柱是大修作业不同于普通小修作业的重要形式，当一口需大修理的油井(或注水井)起出井内管柱(单根)进行特殊作业时，便可用到立柱。此时，基本的工作过程如下：

一、起立柱

准备工作：油管举升机退出钻井平台1，平台机械手2进入工作状态—开始待命。自动吊卡5安装方向：门朝外(背对井架6)，二层台所有设备进入使用状态。

手动：司钻操作滑车下放，自动吊卡5(为打开状态)接近管柱(管柱用气动卡瓦7固定在井口)接箍时，

1)扶正手4伸出，

2)抱住自动吊卡5并后拽，同时司钻下放自动吊卡5，自动吊卡5绕过接箍之后自动前摆完成抱住管柱动作，

3)自动吊卡5关闭，同时扶正手4收回；

4)气动卡瓦7打开，司钻操作滑车上提，立柱上升至第二个管柱接箍出气动卡瓦7同液压钳钳口等高时停止上提；

5)气动卡瓦7关闭，液压钳开始工作(卸扣结束后自动退回原位)，同时平台机械手2、二层台机械手14出手并抓住管柱上下端(与液压钳同时抱住管柱)；

6)立柱进入摆放区域(平台机械手2做回收、平移、外推等工作)，司钻下放滑车；

7)平台机械手2放手，回收手臂，恢复到初始位置待命。

8)自动吊卡5打开，延时1s后二层台机械手14拉动立柱上端进入摆放点(回收、旋转、行走、推出、放手)，放手后回到待命地点。

9)司钻下放滑车进行起出下一个立柱。

二、立柱下钻

准备工作：举升机、自动吊卡5状态同上，工具(修井工具)入井(按单根下钻方式或人工)，控制柜切换至下钻模式。安装立柱围栏(将立柱用一个正方形边框围住，边框角有开口以供立柱被吊出)、上提滑车至二层台(司钻操作)。

1)吊卡扶正手15抱住自动吊卡5在规定位置(司钻控制自动吊卡5高度)，同时二层台机械手14抓立柱上端在指梁档“O”点待命(有程序控制)；

2)二层台机械手14将立柱装入自动吊卡5；

3)吊卡扶正手15放手并回收，延时1s后自动吊卡5关闭(自动吊卡5在自由状态下完成关闭)，二层台机械手14放手(放手后自动完成下一根的抓取并在“0”点做好准备工作)；

4)上提自动吊卡5(司钻操作)；

5)平台机械手2抓取立柱(在围栏门处)并旋转至井口，同时扶正手4伸至井口立柱母扣上方，张开待命，立柱进入扶正手4之后，扶正手4关闭，平台机械手2放手并回到初始位置待命；

6)下放自动吊卡5，立柱公扣对进母扣(司钻操作)；

7)扶正手4放手并回收，延时1s后液压钳开始工作(上扣结束后自动退回原位)；

8)气动卡瓦7打开，司钻上提、下放立柱入井至合适位置(接箍在液压钳工作高度，司钻控制)停止；

9)气动卡瓦7关闭；

10)自动吊卡5打开，同时扶正手4伸出抓自动吊卡5后拽→上提自动吊卡5(司钻操作)→自动吊卡5绕过接箍之后自动脱离扶正手4；

11)扶正手4收回待命。

12)司钻上提自动吊卡5至二层台重复动作1)进行下一个立柱的下井。

当然，在设置为“自动”时，以上动作将会按自动方式进行，但司钻操作滑车的动作仍然是有人来决定的，以前靠按钮才能执行的动作将会以上一个动作的状态自动启动下一个动作，何时有延时何时是同时都在程序中设定好的。

本发明不局限于上述具体实施方式，一切基于本发明的技术构思，所作出的结构上的改进，均落入本发明的保护范围之中。

Claims (4)

1.大修作业油田修井系统，其特征在于，包括：

钻井平台，所述钻井平台上安装有平台机械手、自动液压钳、扶正手、自动吊卡，所述平台机械手沿Y轴方向往复直线运动；

井架，所述井架固定于所述钻井平台上并沿Z轴方向延伸；

二层台人行踏板，所述二层台人行踏板沿X轴方向延伸并与所述井架相互铰接，所述二层台人行踏板可以以其铰接处向上转动至与所述井架重合，所述二层台人行踏板的边缘设有护栏；

控制柜，所述控制柜固定于所述护栏上；

二层台机械手，所述二层台机械手悬挂于所述二层台人行踏板下方并可沿所述二层台人行踏板的长度方向往复直线运动；

吊卡扶正手，所述吊卡扶正手安装于所述井架上并位于所述二层台人行踏板的上方。

2.如权利要求1所述的大修作业油田修井系统，其特征在于：所述钻井平台上还设有气动卡瓦，所述气动卡瓦位于所述自动吊卡的正下方，所述自动液压钳位于所述气动卡瓦的一侧，所述扶正手位于所述自动液压钳的上方。

3.如权利要求2所述的大修作业油田修井系统，其特征在于：所述二层台人行踏板上还设有加强板。

4.如权利要求1至3任一项所述的大修作业油田修井系统，其特征在于：所述吊卡扶正手高于所述二层台人行踏板1000mm～1200mm。