連續(xù)油管作業(yè)設(shè)備鑒定材料

1、連續(xù)油管作業(yè)設(shè)備的研發(fā)目 錄鑒定大綱1工作報(bào)告2 一、項(xiàng)目立題背景、目的及意義3 二、主要做法及項(xiàng)目完成情況4 三、成果推廣應(yīng)用情況及前景7 四、主要體會(huì)與建議8 五、主要完成人員8技術(shù)研究報(bào)告10 一、研究背景、目的及意義11 二、研究?jī)?nèi)容、方法及結(jié)論分析13 三、技術(shù)關(guān)鍵與創(chuàng)新點(diǎn)44 四、項(xiàng)目整體特點(diǎn)及與國(guó)內(nèi)外同類技術(shù)綜合比較47 五、推廣應(yīng)用和經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益50附件52 1、經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益分析報(bào)告52 2、檢索查新報(bào)告 3、用戶使用情況報(bào)告 4、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn) 5、專利證書6、其他要求提供的附件連續(xù)油管作業(yè)設(shè)備的研發(fā)技 術(shù) 研 究 報(bào) 告一、研究背景、目的及意義連續(xù)油管幾千米長(zhǎng)度上沒有一個(gè)接箍，完

2、全等徑，所以連續(xù)油管是真正可以實(shí)現(xiàn)帶壓完成采油作業(yè)工藝的設(shè)備，這對(duì)油井生產(chǎn)具有非常積極的意義。在油管內(nèi)部注入流體增加原油波及體積，在下注的同時(shí)不影響油井的正常生產(chǎn)，不會(huì)對(duì)地層造成損害，有利于油井的持續(xù)生產(chǎn)。通過連續(xù)油管采油設(shè)備可以提高驅(qū)油效率，從而提高油氣采收率。該項(xiàng)目目前所依據(jù)的文獻(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)主要為美國(guó)石油協(xié)會(huì)關(guān)于連續(xù)油管以及連續(xù)油管井控方面的技術(shù)資料和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，目前中國(guó)國(guó)內(nèi)還沒有相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和資料可以依據(jù)。連續(xù)油管（Coiled Tubing），又稱為撓性油管，起源于二次世界大戰(zhàn)期間的海底管線工程。自20世紀(jì)60年代初，連續(xù)油管作業(yè)技術(shù)開始在石油工業(yè)中應(yīng)用?，F(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，有利地推動(dòng)了連續(xù)油管

3、作業(yè)技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，目前全世界在用連續(xù)油管設(shè)備數(shù)量已有2000多臺(tái)，該設(shè)備在油氣田采油作業(yè)中發(fā)揮著越來越重要的作用。但在中國(guó)尚屬起步狀態(tài)，同樣也屬于國(guó)內(nèi)石油行業(yè)應(yīng)優(yōu)先引進(jìn)與發(fā)展的先進(jìn)采油工藝設(shè)備。目前，國(guó)內(nèi)在用設(shè)備大約20臺(tái)套，全部為進(jìn)口設(shè)備，急需要進(jìn)行國(guó)產(chǎn)化的工作，以促進(jìn)該設(shè)備以及連續(xù)油管各項(xiàng)先進(jìn)工藝在國(guó)內(nèi)的快速發(fā)展，為中國(guó)石油行業(yè)的發(fā)展提供技術(shù)保障。目前國(guó)外流行的設(shè)備均為液壓控制，最大提升力36300 kg，可以滿足1-1/2”2-3/8連續(xù)油管的使用，但當(dāng)連續(xù)油管直徑大于1-3/4以上時(shí)多采用拖車結(jié)構(gòu)，不適合中國(guó)國(guó)內(nèi)油區(qū)地形的要求。具備數(shù)據(jù)采集功能和完備的井控系統(tǒng)。目前，國(guó)內(nèi)嘗試開發(fā)該

4、類設(shè)備的企業(yè)，只是簡(jiǎn)單的模仿和粗糙制作，只能使用11-1/2的連續(xù)油管，最大提升力只有8000 kg，不具備數(shù)據(jù)采集和完備的井控系統(tǒng)。設(shè)備存在設(shè)計(jì)缺陷（尤其是安全方面）大、工作不穩(wěn)定等問題，未能滿足正常油田生產(chǎn)的要求。連續(xù)油管技術(shù)裝備由于其應(yīng)用范圍廣、使用方便，而被譽(yù)為“萬能作業(yè)裝備”。連續(xù)油管技術(shù)是石油天然氣勘探開發(fā)領(lǐng)域中一項(xiàng)日益完善的新技術(shù)，其應(yīng)用已從單純的修井作業(yè)發(fā)展到鉆井、完井、測(cè)井以及增產(chǎn)作業(yè)等領(lǐng)域，預(yù)計(jì)未來20年，其應(yīng)用將更加廣泛。但是截至目前，該技術(shù)長(zhǎng)期由歐美發(fā)達(dá)國(guó)家壟斷，我國(guó)長(zhǎng)期依賴國(guó)外引進(jìn)，不僅價(jià)格昂貴，而且配套工具和工藝技術(shù)不完善，極大地制約了該項(xiàng)技術(shù)在我國(guó)的應(yīng)用和發(fā)展。在

5、進(jìn)行充分的市場(chǎng)調(diào)研和專題研討基礎(chǔ)上，結(jié)合國(guó)內(nèi)油田特點(diǎn)，我們研發(fā)、設(shè)計(jì)了SHL5540TLG型連續(xù)油管作業(yè)設(shè)備。目前連續(xù)油管技術(shù)在國(guó)外至少有三十幾種不同的應(yīng)用項(xiàng)目，已成熟運(yùn)用到水平井鉆井、側(cè)鉆井、普通鉆井、完井、試油、采油、測(cè)井、修井甚至輸油等幾乎整個(gè)石油領(lǐng)域，而且新的應(yīng)用項(xiàng)目還在不斷地被發(fā)掘。但在國(guó)內(nèi)，連續(xù)油管技術(shù)在鉆井、完井、壓裂、管線等領(lǐng)域的應(yīng)用目前還是空白，在修井方面也有很多技術(shù)有待開發(fā)。我公司“連續(xù)油管作業(yè)設(shè)備”項(xiàng)目的完成填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)連續(xù)油管生產(chǎn)的空白，促進(jìn)了連續(xù)油管技術(shù)在我國(guó)得到推廣和應(yīng)用，為深層次開發(fā)油氣田提供必備的條件。以勝利油田為例，截止到2010年底滲透率小于0.05m2的低滲

6、透油田探明儲(chǔ)量已達(dá)93500萬噸，而采出程度僅11.23%，從提高開發(fā)效果和儲(chǔ)量的動(dòng)用程度潛力來講，低滲透油田儲(chǔ)量相當(dāng)豐富將是油田保持穩(wěn)產(chǎn)的重要基礎(chǔ)之一，但其開發(fā)難度越來越大，對(duì)開采工藝的要求越來越高。國(guó)內(nèi)一些廠家正致力于提高我國(guó)原油采收率，特別是針對(duì)低滲透油田開發(fā)方面的石油裝備研究。經(jīng)過長(zhǎng)期對(duì)國(guó)內(nèi)外該領(lǐng)域的信息跟蹤和調(diào)研，自主研制開發(fā)連續(xù)油管的制造工藝、作業(yè)設(shè)備和配套應(yīng)用等技術(shù)，該項(xiàng)目連續(xù)油管壓裂技術(shù)可大大縮短低滲透油藏壓裂占井時(shí)間，提高油層采收率減少地下油藏污染幾率，應(yīng)用領(lǐng)域廣，其技術(shù)已經(jīng)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，并填補(bǔ)國(guó)內(nèi)多項(xiàng)空白。二、研究?jī)?nèi)容、方法及結(jié)論分析（一） 技術(shù)路線1、 本項(xiàng)目在原有基

7、礎(chǔ)上，重點(diǎn)開展連續(xù)油管專用作業(yè)裝備配套技術(shù)和應(yīng)用工藝研究和攻關(guān)。2、研究出一套適合于稠油、超稠油的開發(fā)新工藝，設(shè)計(jì)制造與連續(xù)油管技術(shù)配套使用的石油開采設(shè)備，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用進(jìn)行應(yīng)用工藝的研究，從而提高油藏的可持續(xù)開發(fā)能力。3、 最終為國(guó)內(nèi)低成本的應(yīng)用先進(jìn)的連續(xù)油管技術(shù)提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)；填補(bǔ)國(guó)內(nèi)連續(xù)油管作業(yè)設(shè)備的空白，促進(jìn)連續(xù)油管技術(shù)在中國(guó)的推廣和應(yīng)用，為深層次開發(fā)油氣田提供必備的前提條件。（二） 主要研究?jī)?nèi)容1、 專用全驅(qū)動(dòng)自走式底盤的方案設(shè)計(jì)該車型底盤專用于本連續(xù)油管作業(yè)設(shè)備的配套，滿足單車作業(yè)，整車集成化程度高，能實(shí)現(xiàn)最大油管裝載容量，滿足國(guó)內(nèi)小井場(chǎng)的使用要求。1.1選型設(shè)計(jì)為滿足連續(xù)油管作業(yè)

8、設(shè)備的裝載要求，需要對(duì)底盤進(jìn)行單獨(dú)的設(shè)計(jì)。底盤的制造需要有專門資質(zhì)的廠家，在調(diào)研了國(guó)內(nèi)各大底盤生產(chǎn)廠家后，我們選擇了武漢三江瓦力特特種車輛有限公司，該公司原為軍工企業(yè)，專注于特種車輛的生產(chǎn)。我們提出設(shè)計(jì)方案和圖紙，與其技術(shù)人員進(jìn)行多次交流溝通，確定了技術(shù)方案，確定了型號(hào)為WS5543底盤的結(jié)構(gòu)尺寸和性能參數(shù)，簽訂了技術(shù)協(xié)議和合同。1.2主要結(jié)構(gòu)和性能參數(shù)1外形尺寸 長(zhǎng)寬高 1200025503200（mm）2驅(qū)動(dòng)形式 883底盤整備質(zhì)量（kg） 220004整車總質(zhì)量（kg） 580005軸距（mm） 1600+5280+13706前懸（mm） 16507最大設(shè)計(jì)滿載軸荷（kg） 前雙橋：26

9、000 后雙橋：320008最小轉(zhuǎn)彎直徑（m） 389最高車速（km/h） 6010最大爬坡度（%） 32%（滿載）11最小離地間隙（m） 30012制動(dòng)距離（30km/h） 10m13接近角（） 2414油箱總?cè)莘e（L） 80015使用環(huán)境溫度（） -40 +501.3底盤結(jié)構(gòu)描述作業(yè)車自走式底盤主要包括駕駛室、動(dòng)力系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、懸掛系統(tǒng)、車架總成、車橋總成等部分。動(dòng)力系統(tǒng)采用性能可靠的道依茨2015發(fā)動(dòng)機(jī)和法式特機(jī)械傳動(dòng)箱匹配，馬力強(qiáng)勁，傳動(dòng)平穩(wěn)，可靠性高。變速箱配置全功率PTO，通過傳動(dòng)軸與泵組直連，作為車上部分和輔助部件液壓動(dòng)力，PTO轉(zhuǎn)換開關(guān)安裝在駕駛室內(nèi)，可以方便的進(jìn)行動(dòng)力輸出切

10、換，同時(shí)防止作業(yè)過程中的誤操作。具體詳細(xì)參數(shù)下如下表：1、雙人駕駛室駕駛室符合國(guó)家機(jī)關(guān)強(qiáng)檢標(biāo)準(zhǔn)。駕駛室為全置式單排雙座帶暖風(fēng)設(shè)備，帶空調(diào)。駕駛室內(nèi)設(shè)有可調(diào)座椅，擋風(fēng)玻璃，雨刮器，安全玻璃，雙側(cè)后視鏡；駕駛室內(nèi)設(shè)置有剎車控制、轉(zhuǎn)向控制、變速箱換檔控制、發(fā)動(dòng)機(jī)油門控制、起動(dòng)、熄火、電喇叭控制等閥件，發(fā)動(dòng)機(jī)水溫表、機(jī)油壓力表、燃油表、里程表等儀表，剎車、轉(zhuǎn)向、示廓指示燈、電源開關(guān)。駕駛室外觀顏色為白色，保險(xiǎn)杠的顏色為黑色，駕駛室上車踏梯應(yīng)設(shè)計(jì)合理，利于乘員上下車輛。2、上裝操作室接口預(yù)留上裝操作室接口，預(yù)設(shè)好發(fā)動(dòng)機(jī)的信號(hào)線接口，即發(fā)動(dòng)機(jī)水溫、機(jī)油壓力、轉(zhuǎn)速、起動(dòng)、急停，預(yù)留的發(fā)動(dòng)轉(zhuǎn)速控制形式采用手動(dòng)

11、控制模式，手動(dòng)油門控制手柄可以停在任何需要的位置來控制發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，所有的上裝操控均在操作室內(nèi)。3、I、II橋I、II橋?yàn)檗D(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋，前雙橋均設(shè)斷氣制動(dòng)。橋上還設(shè)有輪間差速器，提高車輛的通過性能。前雙橋采用橋間差速閉鎖，以適應(yīng)不同道路狀況。輪胎選用15.5-20，越野花紋，前雙橋?yàn)閱翁?，帶擋泥板，輪輞顏色為白色。4、III、IV橋III、IV橋?yàn)轵?qū)動(dòng)橋，后雙橋均設(shè)斷氣彈簧制動(dòng)和緊急剎車，提高制動(dòng)可靠性和行駛安全性。輪間采用差速比鎖，提高行駛性能，延長(zhǎng)輪胎使用壽命。后雙橋采用橋間差速閉鎖，以適應(yīng)不同道路狀況。輪胎選用12.00-24，普通花紋，雙胎，帶擋泥板，輪輞顏色為白色。5、電器系統(tǒng)采用單線制

12、負(fù)極搭鐵，電壓值為24V。裝有倒車蜂鳴器，電器系統(tǒng)設(shè)施包含蓄電池195A兩個(gè)，并能適應(yīng)高寒（-40）地區(qū)使用、轉(zhuǎn)向信號(hào)燈、示廓燈、前大燈、前小燈、前霧燈、剎車燈、倒車警告、后尾燈、照后鏡、反射器、后霧燈。燈具選型符合國(guó)家機(jī)關(guān)強(qiáng)檢標(biāo)準(zhǔn)。駕駛室集中控制照明，所有電線固定在車架大梁上，防止電纜損壞。6、燃油箱整車的燃油箱總?cè)莘e為400升。7、發(fā)動(dòng)機(jī)采用河北華北柴油機(jī)有限責(zé)任公司生產(chǎn)的TCD2015V06增壓水冷電控共軌柴油機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)主要性能參數(shù)：型號(hào)：TCD2015V06型式：V型6缸增壓中冷水冷電控共軌柴油機(jī)最大功率/轉(zhuǎn)速 300kW/2100r/min最大扭矩/轉(zhuǎn)速 2000N.m/1300r/

13、min發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元的協(xié)議滿足1394接口要求。8、機(jī)械變速器變速器采用法士特公司生產(chǎn)的12JS200T機(jī)械變速器，并配置了QQ90全功率取力器，能夠滿足上裝取力的需要。機(jī)械變速器主要技術(shù)參數(shù)如下：型號(hào)：12JS200T生產(chǎn)廠家：陜西法士特齒輪有限責(zé)任公司最高輸入功率（kW）：355最大輸入扭矩（N.m）：2000檔位數(shù)：15.53，12.08，9.39，7.33，5.73，4.46，3.48，2.71，2.11，1.64，1.28，1.00，0.78，倒檔：14.86取力器型號(hào):QQ90取力器輸出轉(zhuǎn)速及方向：取力器輸出轉(zhuǎn)速為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的1:1.26倍，旋轉(zhuǎn)方向與發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪方向相同，即面向輸出

14、端看，為逆時(shí)針方向，帶取力器氣控脫開裝置。取力器額定扭矩：1000N.m。9、分動(dòng)器分動(dòng)器采用株洲齒輪有限責(zé)任公司生產(chǎn)的分動(dòng)器。帶氣控前脫開機(jī)構(gòu)。10、車架車架為螺接和組焊式組合結(jié)構(gòu)，車架主縱梁結(jié)構(gòu)采用組合三段式縱梁結(jié)構(gòu)，前后段縱梁采用雙層槽形梁結(jié)構(gòu)，中間為盒型組焊式。前后段左右縱梁采用鉚接式槽形梁，中部為中空式框架結(jié)構(gòu)，車架主縱梁材料為高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼B700L，材料的抗拉強(qiáng)度不低于690MPa。11、懸架前懸架采用鋼板彈簧帶雙向作用筒式減振器；后懸架采用傳統(tǒng)的倒置式鋼板彈簧加推力桿平衡懸掛式結(jié)構(gòu)。12、轉(zhuǎn)向系采用整體式液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向器加助力油缸的結(jié)構(gòu)。13、傳動(dòng)軸分動(dòng)器后輸出到三橋的傳動(dòng)軸，采用

15、三段式連接，其中兩根帶伸縮節(jié)的，另一根為中間過渡連接裝置，中間過渡連接裝置能夠?qū)崿F(xiàn)傳動(dòng)軸隨上裝滴油槽一同升降，傳動(dòng)軸的升降范圍為在滿載時(shí)距地面200mm到600mm之間。傳動(dòng)軸及中間過渡連接裝置均能滿足行車要求。14、制動(dòng)系統(tǒng)雙回路氣壓制動(dòng)系統(tǒng)。行車制動(dòng)作用前后所有車輪，駐車制動(dòng)采用儲(chǔ)能彈簧制動(dòng)，作用于后雙橋。系統(tǒng)工作壓力為0.650.8Mpa。制動(dòng)系統(tǒng)主要由空壓機(jī)、儲(chǔ)氣筒、行車制動(dòng)閥、駐車制動(dòng)閥、制動(dòng)氣室、制動(dòng)器等組成。1.4底盤結(jié)構(gòu)圖2、 升降式齒輪驅(qū)動(dòng)滾筒的方案設(shè)計(jì)滾筒采用液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)減速機(jī)傳動(dòng)，減速機(jī)帶小齒輪驅(qū)動(dòng)大齒輪減速，帶動(dòng)滾筒旋轉(zhuǎn)。升降式的設(shè)計(jì)在于能通過調(diào)整滾筒的高度，實(shí)現(xiàn)最大離

16、地高度。2.1 工作原理連續(xù)油管下井時(shí)滾筒主要作用是提供一定的背壓，防止連續(xù)油管開卷，同時(shí)利用安裝在排管器上的馬丁代克測(cè)量連續(xù)油管的長(zhǎng)度；在連續(xù)油管從井內(nèi)取出時(shí)，滾筒為其提供復(fù)卷的源動(dòng)力，同時(shí)通過排管器的左右移動(dòng)將連續(xù)油管均勻的纏繞在滾筒上。滾筒的旋轉(zhuǎn)由馬達(dá)總成驅(qū)動(dòng)，馬達(dá)總成包括馬達(dá)、行星減速器、小齒輪及剎車系統(tǒng)，馬達(dá)用液壓油由一臺(tái)排量為56ml的高壓柱塞泵提供，動(dòng)力經(jīng)過行星減速器放大后傳遞到小齒輪上，然后經(jīng)過大小齒輪的進(jìn)一步放大后驅(qū)動(dòng)滾筒旋轉(zhuǎn)。固定支座與車架相連，起到固定滾筒總成的作用，固定支座內(nèi)部是與滾筒體、馬達(dá)總成以及排管器總成相連接的滑動(dòng)支座，固定支座與滑動(dòng)支座之間的移動(dòng)通過四個(gè)相同的

17、液壓油缸驅(qū)動(dòng)。固定支座與滑動(dòng)支座之間裝有厚度為5mm的銅片，可以大大減小滾筒起升時(shí)的摩擦力。滴油盒與滾筒滑動(dòng)支座固定在一起，可以隨滑動(dòng)支座共同起升。當(dāng)滑動(dòng)支座起升時(shí)，使?jié)L筒部分的最小離地間隙可以提高600mm，從而提高了整車對(duì)復(fù)雜路況的適應(yīng)能力。滾筒總成上裝有排管器，排管器包括絲杠總成和馬丁代克測(cè)長(zhǎng)儀，在油管下井時(shí)，馬丁代克測(cè)量釋放出油管的長(zhǎng)度，并將測(cè)量得到的信號(hào)傳輸?shù)娇刂剖矣枰燥@示；在油管從井中取出時(shí)，可以控制絲杠總成，使排管器左右移動(dòng)，將油管均勻的纏繞在滾筒上。2.2 主要技術(shù)參數(shù)1、外形尺寸：滾筒外徑（最?。?3550mm（140in）滾筒外徑（最大）： 4105mm(163in，整車

18、高度4.6m）滾筒芯直徑： 2057mm(81in）法蘭間寬度： 1778mm (70in)2、操作參數(shù)：最大傳動(dòng)扭矩： 2000kgm(14,500lbsft)最大拉力： 1180kg(2600lbs)最大轉(zhuǎn)速： 9rpm最高管速（空管）： 60m/min連續(xù)油管尺寸： 1”-2 3/8”，換4個(gè)排管器3、油管容量：油管直徑（in）長(zhǎng)度 1.2511,280m（37,000ft）1.57,640m（25,050ft）1.755,570m（18,250ft）24,260m（14,000ft）2 3/83,040m（10,000ft）2.3 設(shè)計(jì)計(jì)算1、扭矩計(jì)算先確認(rèn)將不同型號(hào)的連續(xù)油管纏繞在滾

19、筒上需要多大的扭矩，通過扭矩來反推所需要選擇的馬達(dá)和減速機(jī)參數(shù)。1.1、選擇1.5寸，壁厚為0.125寸的連續(xù)油管作為計(jì)算依據(jù)。外徑為38.1mm，內(nèi)徑為31.8mm。查手冊(cè)，油管的屈服應(yīng)力為19.6噸，抗拉應(yīng)力為22噸。計(jì)算油管彎曲所需要的扭矩： 1.2、選擇2寸，壁厚為0.145寸的連續(xù)油管作為計(jì)算依據(jù)。外徑為50.8mm，內(nèi)徑為43.4mm。計(jì)算油管彎曲所需要的扭矩： 2、馬達(dá)減速機(jī)選型計(jì)算滾筒泵輸出流量和壓力驅(qū)動(dòng)滾筒馬達(dá)旋轉(zhuǎn)，滾筒泵的轉(zhuǎn)速由發(fā)動(dòng)機(jī)油門控制。馬達(dá)的輸出扭矩: 滾筒的驅(qū)動(dòng)扭矩： 假設(shè)馬達(dá)的額定工作壓力為200bar， 參考選型馬達(dá)的排量為59.8ml/r， 代入前面計(jì)算的M

20、=24541.3N.m，得 該傳動(dòng)比是經(jīng)過兩級(jí)減速得到的，一級(jí)齒輪減速=63/11=5.73，減速機(jī)的減速比，查減速機(jī)樣本得型號(hào)：RR510D-FS，傳動(dòng)比為23.2，基本滿足設(shè)計(jì)要求。馬達(dá)的型號(hào)為：F12-060-MF-1HD，對(duì)應(yīng)滾筒泵的型號(hào)為：A4VG56EP2DT1/32R-NSC。2.4 滾筒結(jié)構(gòu)圖3、 四鏈條注入頭方案設(shè)計(jì)獨(dú)創(chuàng)的四鏈條結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，最大程度的保證油管的受力均勻，能實(shí)現(xiàn)最大36噸的連續(xù)提升力，能滿足從1”-2 3/8”的連續(xù)油管作業(yè)要求。3.1 注入頭構(gòu)成注入頭由鏈條牽引總成、鵝頸管及注入頭框架組成。注入頭的基本功能有： 克服連續(xù)油管在井筒內(nèi)的浮力和摩擦力把連續(xù)管壓入井內(nèi)

21、； 在不同井況下控制連續(xù)油管的下井速度； 懸掛油管和加快從井中起出油管的速度。鏈條牽引總成包括兩組雙鏈條夾持油管起下機(jī)構(gòu)，每組夾持機(jī)構(gòu)包含兩條牽引鏈條，驅(qū)動(dòng)鏈輪分別由兩臺(tái)旋轉(zhuǎn)方向相反的液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，在牽引鏈條的外側(cè)嵌裝夾持塊，其輪廓與連續(xù)油管的周邊線一致，通過對(duì)稱布置的油缸使夾持塊壓緊在油管上，以產(chǎn)生所需的摩擦牽引力。在更換不同尺寸的連續(xù)油管時(shí)，只需要更換相應(yīng)的夾持塊即可。注入頭頂部裝有鵝頸管，用于牽引連續(xù)油管從滾筒到鏈條牽引總成的導(dǎo)入與導(dǎo)出。在注入頭底部還裝有載荷傳感器，其信號(hào)傳到控制室，指示油管總量和提升力。在連續(xù)油管傳送井下工具時(shí)，還可以使用雙作用式傳感器指示作用于連續(xù)油管上的軸向沖擊力

22、。3.2 技術(shù)方案與參數(shù)1、技術(shù)方案注入頭為連續(xù)油管作業(yè)必須設(shè)備，其作用在作業(yè)過程中起下連續(xù)油管，起下連續(xù)油管的速度、配套油管、夾持力、最大起升力和下注力是我們首先必須考慮的問題。注入頭采用四鏈條結(jié)構(gòu)，更有利于保護(hù)連續(xù)油管，實(shí)現(xiàn)最大夾持力。夾持力采用四個(gè)方向各兩個(gè)夾持油缸同時(shí)加壓，油缸張緊鏈條，夾持系統(tǒng)帶蓄能器保護(hù)。動(dòng)力采用馬達(dá)帶減速機(jī)驅(qū)動(dòng)鏈條旋轉(zhuǎn)，利用鏈條反轉(zhuǎn)帶動(dòng)油管上提。馬達(dá)選用進(jìn)口薩澳雙速馬達(dá)，馬達(dá)通過X口液壓控制，實(shí)現(xiàn)高低轉(zhuǎn)速切換。減速機(jī)選用進(jìn)口RR產(chǎn)品，帶剎車制動(dòng)。注入頭泵選用力士樂的A4VG變量泵，其他液壓配套均選用進(jìn)口產(chǎn)品，最大程度的保證產(chǎn)品性能穩(wěn)定。2、技術(shù)參數(shù)注入頭外形尺寸：

23、 1.51.52.4m(595994in，僅注入頭)重量： 5000kg (11,000lbs，僅注入頭)鵝頸管結(jié)構(gòu)形式： 三段式鉸接設(shè)計(jì)鵝頸管半徑： 2134mm (84in)重量： 500kg (1100lbs)操作參數(shù)Zone 1海洋危險(xiǎn)區(qū)認(rèn)證： ATEX Cat 2 IIC T6設(shè)計(jì)溫度： -40-50（-4-122）油管尺寸： 1-23/8（25mm-60.325mm）最大連續(xù)拉力： 36,300kg（80,000lbs）最大起下速度： 60m/min（197ft/min，液壓限制-不可調(diào)）最大連續(xù)強(qiáng)行下入力： 18,150kg （40,000lbs）3.3 工作原理1、鏈條牽引總成

24、80H四鏈條注入頭配結(jié)構(gòu)相同的4個(gè)爬管器，每個(gè)爬管器總成上的傳動(dòng)鏈條由行星減速器及變排量曲軸馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，4個(gè)馬達(dá)通過一個(gè)供液回路取得相同的液壓線路傳動(dòng)壓力，最大壓力可達(dá)5000psi?？紤]到保持載荷的安全性要求，每臺(tái)馬達(dá)配兩個(gè)平衡閥，可在施加懸掛及強(qiáng)行下入力時(shí)保持載荷。四對(duì)相同的液壓缸將這4個(gè)爬管器推靠到通過總成中心線的連續(xù)油管上。4臺(tái)爬管器可從中心線回縮，使最大直徑為4 1/2的工具通過注入頭。每組鏈條有28個(gè)夾持塊。夾持塊與鏈節(jié)采用快速插裝式，更換夾持塊時(shí)無需拆解注入頭，只需要將需要更換的夾持塊旋轉(zhuǎn)90度，即可將加持塊取下。更換夾持塊后要轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備4-5次，以確保爬管器運(yùn)轉(zhuǎn)良好。2、鵝頸管鵝頸

25、管彎曲半徑為84”，采用3段式構(gòu)造，方便運(yùn)輸及儲(chǔ)存，如圖4-3所示。通過轉(zhuǎn)臺(tái)可將鵝頸管接到注入頭上。座于轉(zhuǎn)臺(tái)的鵝頸管下段有7個(gè)底輥2個(gè)頂輥，而中段和上段都分別有8個(gè)底輥和1個(gè)頂輥，在連續(xù)油管下井和取出時(shí)起到導(dǎo)向作用。3.4 設(shè)計(jì)計(jì)算1、注入頭摩擦系數(shù)先確認(rèn)注入頭夾持塊的摩擦系數(shù)，通過車間實(shí)驗(yàn)的方法計(jì)算出油管車夾持塊的摩擦系數(shù)，作為本設(shè)計(jì)參考依據(jù)。具體計(jì)算如下：1.1、試驗(yàn)計(jì)算，兩組鏈條最大靜摩擦力F之和為上提力，即： 1.2、單方向的靜摩擦力F為兩組夾持油缸提供，單個(gè)油缸的夾持力為N： 1.3、結(jié)合以上公式可以得出：D 夾持油缸缸徑，單位mm夾持油缸壓力，單位MPa試驗(yàn)油缸直徑D=110mm，

26、代入公式得：1.4、按照實(shí)際表盤顯示的數(shù)值，代入理論公式計(jì)算，得出摩擦系數(shù)數(shù)值見下表：夾持壓力打滑時(shí)顯示重量G摩擦系數(shù)47.7t0.25614t0.3715t0.28816.6t0.27920t0.291121t0.251.5、結(jié)論可以看出夾持塊的摩擦系數(shù)為0.250.3之間，該夾持塊的材料為ZG34Cr2Ni2Mo，試驗(yàn)桿為38的光桿，現(xiàn)取摩擦系數(shù)=0.25作為理論計(jì)算依據(jù)。2、注入頭夾持計(jì)算2.1、在注入頭上提力G=36T的情況下進(jìn)行計(jì)算，四組鏈條最大靜摩擦力F之和為上提力，即： 2.2、單方向的靜摩擦力F為兩組夾持油缸提供，單個(gè)油缸的夾持力為N： 2.3、結(jié)合以上公式可以得出：D 夾持油

27、缸缸徑，單位mm夾持油缸壓力，單位MPa當(dāng)D=110mm時(shí)，取，得出：結(jié)論：選用四方向各兩個(gè)油缸，油缸缸徑110mm，當(dāng)試驗(yàn)注入頭上提力到最大36T時(shí)，夾持油缸的工作壓力為19MPa，可以滿足設(shè)計(jì)要求。3、注入頭液壓選型計(jì)算3.1、輸出流量： L/min3.2、輸入扭矩： Nm3.3、輸入功率：KW3.4、輸出速度： r/min 當(dāng)注入頭在高轉(zhuǎn)速檔下，馬達(dá)排量降為44ml/r，此時(shí)馬達(dá)的轉(zhuǎn)速： r/min3.5、輸出扭矩： Nm3.6、輸出功率： KW3.7、提升力：馬達(dá)數(shù)量四個(gè)，減速機(jī)的減速比：1：64，四個(gè)馬達(dá)組成的注入頭最大提升力為： t3.8、提升速度：在最大排量下的速度： m/min

28、在切換至高速檔的速度： m/min 經(jīng)過計(jì)算，注入頭泵和馬達(dá)的參數(shù)匹配，注入頭的提升力和載重也滿足設(shè)計(jì)要求。3.5 注入頭液壓泵和馬達(dá)選型1、注入頭液壓泵選擇力士樂的軸向柱塞變量泵A4VG，排量為180ml/r，型號(hào)為：A4VG180EP2DT1/32R-NZD02F071DH。參數(shù)說明：高壓溢流閥：采用先導(dǎo)式高壓溢流閥，壓差設(shè)定值為400bar。壓力切斷閥：2、注入頭液壓馬達(dá)選擇薩澳的斜軸變量馬達(dá)51型，排量為80ml/r，型號(hào)為：51V080-A-S1-N-HZ-B1-B-E-C2-NNN-044-AA-E6-05-00。 液壓原理圖結(jié)構(gòu)示意圖技術(shù)參數(shù)表馬達(dá)控制方式：液壓比例控制HZB1。

29、在負(fù)載情況下，馬達(dá)排量隨液壓控制信號(hào)在最大排量及最小排量之間變化，反之亦然。控制起始點(diǎn)為最大排量，控制終止點(diǎn)為最小排量。液壓比例控制回路圖：控制特性：3.6 注入頭圖4、 智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)控制室內(nèi)采用了智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，將作業(yè)過程中生產(chǎn)的壓力信號(hào)通過傳感器集中采集到電腦面板上顯示，直觀的顯示數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)可以記錄、打印和下載。4.1 實(shí)現(xiàn)功能智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)為連續(xù)油管作業(yè)系統(tǒng)的大腦，主要實(shí)現(xiàn)以下三個(gè)功能：1、控制滾筒、注入頭、BOP等上裝組件協(xié)調(diào)工作；2、將分布于作業(yè)車各個(gè)部件的傳感器產(chǎn)生的信號(hào)集中顯示，便于操作人員實(shí)時(shí)監(jiān)控并及時(shí)做出調(diào)整；3、紀(jì)錄作業(yè)過程中的數(shù)據(jù)，便于查詢。智能控制系統(tǒng)

30、集成在控制室內(nèi)，主要包括電源、兩臺(tái)觸摸顯示屏和各種操作按鈕及手柄，如下圖所示。兩臺(tái)顯示屏可以獨(dú)立使用，同時(shí)顯示不同的內(nèi)容，便于對(duì)不同部件進(jìn)行監(jiān)控；控制室內(nèi)裝有數(shù)模轉(zhuǎn)換器，將按鈕和手柄產(chǎn)生的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)對(duì)各種閥件進(jìn)行控制，控制室內(nèi)沒有液壓元器件，真正實(shí)現(xiàn)了控制室的“干”式控制，作業(yè)人員工作環(huán)境整潔舒適。在作業(yè)過程中控制室可以整體起升，方便作業(yè)人員觀察滾筒、注入頭和防噴器等組件的動(dòng)作。4.2 技術(shù)參數(shù)外形尺寸：1.682.442.59m電源： 24V 直流電（由卡車交流發(fā)電機(jī)或者蓄電池提供）安全性： EX II 3 EEx nA II T5認(rèn)證 允許使用CE標(biāo)志 4.3 工作原理1、智能

31、控制系統(tǒng)智能控制系統(tǒng)提供了管理員（可以對(duì)作業(yè)相關(guān)的所有參數(shù)進(jìn)行修改，為最高優(yōu)先級(jí)）、監(jiān)督員（可以對(duì)作業(yè)相關(guān)的所有參數(shù)進(jìn)行修改，為較高優(yōu)先級(jí)）、操作員（可以對(duì)作業(yè)相關(guān)的部分參數(shù)進(jìn)行修改，且修改的參數(shù)不能超出管理員或監(jiān)督員設(shè)定參數(shù)范圍，為最低優(yōu)先級(jí)）三種用戶優(yōu)先級(jí)，現(xiàn)場(chǎng)操作人員只能使用優(yōu)先級(jí)最低的操作員賬戶，因此操作員只能按照事先設(shè)定的參數(shù)范圍進(jìn)行操作，可以最大程度的避免現(xiàn)場(chǎng)的誤操作。以油管速度參數(shù)為例，在油管下井時(shí)，在靠近井底（或作業(yè)井深時(shí)），我們希望降低油管的速度以便更加精確的控制下井深度，同時(shí)避免工具串撞到井底損壞，假設(shè)某油井井深6000m，在下井過程中，用戶希望油管的下井速度在0-5400

32、m過程中最大不超過20m/s， -5400-5700m區(qū)域?yàn)辄S色警報(bào)區(qū)域，油管的速度不應(yīng)超過10m/s，如果超過該速度，系統(tǒng)發(fā)出警報(bào)；-5700-6000m區(qū)域?yàn)榧t色警報(bào)區(qū)域，速度必須降低到小于10m/s，如果超過該速度，系統(tǒng)自動(dòng)停機(jī)。管理員可以通過井深和油管速度設(shè)定項(xiàng)將上述參數(shù)輸入控制系統(tǒng)，在現(xiàn)場(chǎng)操作人員進(jìn)行作業(yè)時(shí)，如果其選定速度18m/s，運(yùn)行方式為自動(dòng)勻速下井，當(dāng)下井深度超過5400m時(shí)，由于選定速度超過了管理員設(shè)定的報(bào)警速度，系統(tǒng)就會(huì)發(fā)出警報(bào)，提示操作人員降低下井速度，此時(shí)，如果操作人員不降低速度，系統(tǒng)仍然會(huì)運(yùn)行，但是警報(bào)聲音會(huì)一直持續(xù)；如果操作人員仍然以此速度下井，深度超過5700m

33、時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)停機(jī)，避免由于速度過快造成事故。相同的，上提過程同樣可以設(shè)定報(bào)警井深、報(bào)警速度以及停機(jī)井深和停機(jī)速度，如上圖示。2、用戶系統(tǒng)當(dāng)啟動(dòng)智能控制系統(tǒng)時(shí)，需要根據(jù)要求輸入用戶名和密碼（密碼可以通過PinCodeGentetor軟件包自動(dòng)生成），隨后系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)登陸用戶的使用權(quán)限，對(duì)用戶的操作權(quán)限進(jìn)行定義。當(dāng)輸入正確的用戶名和密碼后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)切換到運(yùn)行細(xì)節(jié)界面。在下圖示界面中，用戶可以清晰地看到操作員的代號(hào)、操作權(quán)限等。第二欄是用戶姓名輸入欄，可以輸入操作人員的姓名。第三欄和第四欄用于輸入油氣井的位置和代號(hào)，這兩個(gè)數(shù)據(jù)將會(huì)作為數(shù)據(jù)記錄文件名稱。第五欄為工具串欄，可以記錄操作人員在作

34、業(yè)過程中所使用的工具串。最后一欄是序號(hào)標(biāo)示，可以按照公司標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定或者由操作人員自行設(shè)定。所有上述數(shù)據(jù)都將被記錄在數(shù)據(jù)文件中，方便查詢。3、實(shí)時(shí)監(jiān)控當(dāng)所有的操作人員數(shù)據(jù)輸入完畢后，系統(tǒng)進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)，主界面如上圖所示。圖示主界面主要包括5個(gè)不同的儀表顯示，每個(gè)儀表代表了不同的參數(shù)，分別為循環(huán)壓力、井口壓力、深度、管柱速度、管柱重量。每個(gè)儀表的標(biāo)題欄同時(shí)也是該儀表參數(shù)的設(shè)定按鈕。上圖為注入頭監(jiān)控界面。圖示界面中顯示了滾筒和注入頭的相關(guān)參數(shù)，如滾筒轉(zhuǎn)速、扭矩，注入頭夾持力等。上圖為防噴系統(tǒng)監(jiān)控界面。圖示界面顯示了防噴器和防噴盒的各級(jí)壓力參數(shù)。5、 液壓電控系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性方案設(shè)計(jì)采用了力士樂的閉式

35、液壓泵系統(tǒng)，液壓電控系統(tǒng)均采用安全保護(hù)措施，關(guān)鍵點(diǎn)上均設(shè)有蓄能裝置，防止系統(tǒng)突然失效。5.1 液壓方案1、動(dòng)力源與變速箱PTO直連，輸入扭矩1000Nm。2、液壓泵液壓系統(tǒng)由以下四個(gè)液壓泵組成，動(dòng)力由變速箱的全功率PTO提供：兩臺(tái)力士樂AA4G閉環(huán)變排量柱塞泵 a.排量為180cc/轉(zhuǎn)的液壓泵為注入頭回路提供液壓動(dòng)力，最高壓力為350bar。b.排量為56cc/轉(zhuǎn)的液壓泵為滾筒回路提供液壓動(dòng)力，最高壓力為450bar。兩臺(tái)力士樂A10VO開環(huán)變排量柱塞泵排量為45cc/轉(zhuǎn)的液壓泵為主回路提供液壓動(dòng)力，最大壓力為210bar。排量為18cc/轉(zhuǎn)的液壓泵為防噴器回路提供液壓動(dòng)力，最大壓力為210b

36、ar。3、液壓油箱液壓系統(tǒng)配兩個(gè)200L液壓油箱。4、蓄能器作業(yè)車配4個(gè)50升容量的蓄能器。5、液壓軟管注入頭動(dòng)力軟管、控制軟管以及BOP控制軟管均纏繞在安裝在油管車尾部的軟管滾筒上，滾筒上裝有動(dòng)力馬達(dá)，可以進(jìn)行軟管的收放作業(yè)。軟管長(zhǎng)度為40m，外用防火管包覆。所有須在井場(chǎng)連接的膠管均采用快速接頭連接，向外引出的液壓管線上均裝有快速泄放閥，在接頭連接之前可以泄放掉管內(nèi)的壓力，連接快速、方便。同時(shí)所有快速接頭上均有功能標(biāo)牌，注入頭的接頭上有與之相同的標(biāo)牌，可以有效的避免誤操作。液壓系統(tǒng)所有快速接頭均配有防塵帽，可以避免在運(yùn)輸和儲(chǔ)存過程中粉塵進(jìn)入液壓系統(tǒng)，可以保證液壓系統(tǒng)在粉塵或風(fēng)沙環(huán)境下長(zhǎng)期可靠

37、工作。5.2 液壓泵組圖采用將四個(gè)泵串聯(lián)在一起的連接方案，將液壓驅(qū)動(dòng)集成輸出，節(jié)約了空間，模塊化程度高，進(jìn)口的力士樂泵質(zhì)量好，性能安全可靠。5.3 防噴系統(tǒng)安全保護(hù)防噴系統(tǒng)的安全關(guān)系到作業(yè)的成敗，連續(xù)油管作業(yè)車液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)初考慮到防噴系統(tǒng)在泵組失效時(shí)還能實(shí)現(xiàn)各組動(dòng)作，而且能確保動(dòng)作的延時(shí)性，在系統(tǒng)上安裝了4個(gè)40L的蓄能器，蓄能器預(yù)充氮，存貯液壓壓力，這樣在系統(tǒng)失效時(shí)，蓄能器還可以提供一定時(shí)間的有效的持續(xù)壓力，保證了系統(tǒng)的安全。（三）技術(shù)與裝備特點(diǎn)（1） 所有的裝備、工具、材料和工藝已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，可替代進(jìn)口，節(jié)約大量外匯，并可以在國(guó)內(nèi)大范圍推廣應(yīng)用連續(xù)油管這種高效、先進(jìn)、低成本的技術(shù)，具有巨

38、大的直接和間接經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)對(duì)于上游和相關(guān)產(chǎn)業(yè)也有一定的拉動(dòng)作用。（2） 項(xiàng)目填補(bǔ)多項(xiàng)國(guó)內(nèi)空白，大大提高了國(guó)內(nèi)鉆井、修井、采油等領(lǐng)域的技術(shù)和裝備水平。（3） 連續(xù)油管的綜合、高效應(yīng)用，可以大大提高作業(yè)效率和采收率，提高油田開發(fā)整體效益。（四）工程樣機(jī)的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用研究連續(xù)油管綜合技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用，需要在實(shí)踐中驗(yàn)證技術(shù)的可行性。我公司從成立連續(xù)油管項(xiàng)目以來，先后展開了多次現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)和施工，這些施工作業(yè)既驗(yàn)證了項(xiàng)目的可行，也為將來連續(xù)油管技術(shù)的進(jìn)一步改進(jìn)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在設(shè)備研制初期，我們先進(jìn)行了些簡(jiǎn)單的作業(yè)施工，積累經(jīng)驗(yàn)，驗(yàn)證設(shè)備。 這些簡(jiǎn)單的作業(yè)施工包括沖砂、洗井和清蠟等。期間先后采油廠累計(jì)施工作業(yè)

39、次數(shù)500次。 在作業(yè)過程中，一步步熟悉設(shè)備和作業(yè)工藝，摸索、改進(jìn)、總結(jié)、再提高。期間克服了困難，積累了經(jīng)驗(yàn)，改進(jìn)了設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)油管作業(yè)隊(duì)伍的程序化和規(guī)范化，開拓了連續(xù)油管作業(yè)市場(chǎng)，獲得了現(xiàn)場(chǎng)用戶的一致好評(píng)。壓裂工具串示意圖：三、技術(shù)關(guān)鍵與創(chuàng)新點(diǎn)主要內(nèi)容包括技術(shù)創(chuàng)新復(fù)雜和難易程度、創(chuàng)造性和先進(jìn)程度以及相關(guān)旁證材料。要詳細(xì)說明在研究過程中的創(chuàng)造性貢獻(xiàn)和解決的關(guān)鍵新技術(shù)，以及本項(xiàng)目取得的產(chǎn)品或樣品、品種等的先進(jìn)性。主要產(chǎn)品結(jié)構(gòu)圖如下：項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn)：A、機(jī)液電一體化設(shè)計(jì)：所有執(zhí)行元件的數(shù)據(jù)采集、控制均由電控方式完成。B、集成化的數(shù)據(jù)處理模式，專用的數(shù)據(jù)顯示處理系統(tǒng)。C、四鏈條最大提升力36300k

40、g注入頭的設(shè)計(jì)，與國(guó)外的2鏈條設(shè)計(jì)相比，更好的保護(hù)連續(xù)油管和實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)緊湊等多種優(yōu)勢(shì)。D、干式控制室，在機(jī)液電一體化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，控制室內(nèi)不再有高壓危險(xiǎn)源的存在，大大提高人身安全防護(hù)等級(jí)。E、沉入式車架設(shè)計(jì)，不單提高了設(shè)備連續(xù)油管直徑、容量的性能，更滿足中國(guó)油區(qū)的路況條件。 油管容量： 油管直徑（in）長(zhǎng)度（m） 1.25 11280 1.5 7640 1.75 5570 2 42602 3/8 3040 88全長(zhǎng)12m底盤：高越野性能。解決了國(guó)外同類產(chǎn)品采用拖車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，總長(zhǎng)20米以上且，后橋無驅(qū)動(dòng)力，在中國(guó)國(guó)內(nèi)大部分油區(qū)無法使用的問題。四、項(xiàng)目整體特點(diǎn)及與國(guó)內(nèi)外同類技術(shù)綜合比較 (一)項(xiàng)目的技術(shù)指標(biāo)完成情況：1、基本條件1.1工作環(huán)境1.1.1作業(yè)注入壓力：69MPa1.1.2環(huán)境溫度：-35451.1.3井下溫度：1501.1.4 H2S含量：平均含量為1000mg/m31.1.5 CO2含量：平均含量為4.61.1.6 酸化作業(yè)1.2 油氣區(qū)道路條件1.2.1道路寬度：3