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曾立桂
[摘 要]针对常规管杆举升装置体积较大，运输困难，用于小修作业施工时现场适应性较差等问题，研究并应用了新型管杆举升装置，现场试验证实，该装置具有性能稳定、自动化程度高、运输方便、现场适应性好等特点，大大降低管杆举升装置推广应用难度。
[关键词]小修作业；管杆举升装置；小型化；研制
中图分类号：TE335 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）36-0032-01
引言
管杆举升装置在小修作业中将实现管杆在井口和管桥之间的移送操作。管杆举升系统是机、液、气、电一体化装置，实现了管杆在井口与管桥之间的自动移送、升降等操作。该技术使得管杆作业改变了需要人工直接参与变成人工控制操作，从而让工人远离危险区域。针对常规管杆举升装置体积和重量偏大，必须采用大吨位吊车协助运输，不便于小修作业快速便捷的移运要求；现场适应性较差等问题，研究并应用了该装置。该装置在保证常规管杆举升装置功能完备条件下，大幅降低装置体积与重量，实现采用自卸吊车即可完成快速移运的要求，增强小修作业施工现场适应性。
1 修井作业小型化管杆举升装置
1.1 技术原理
该装置通过机械系统与液压电气控制台模块，实现管柱在管桥和井口之间的举升移送，工人可在距井口一定距离的安全区域控制装置完成动作。
1.2 机械系统
主要由底座和动力臂组成，总体上可按照固定底座、拨管机构、造斜起落机构、动力臂进退机构四大模块划分。造斜起落机构机构主要采用两个液压缸的支撑结构，机械系统整体三维模型如图1所示，基本结构包括：
（1）底座。底座是由普通型材焊接而成，前后两端与拨管机构相连，两个前端与造斜机构相连，上部与动力臂相连接；主体底座的中间留有空隙，可放置电机，方便液压管线、电线的排放。主体底座上端有防落挡销，在送管过程中保证管道不会下落；动力臂前支撑轮、动力臂与底座端限位块焊接在主体底座上端；在前侧两端分别放置一个前压轮，起导向作用。底座設计强度高，具有稳定可靠的特点，底座中间留有空间，可放置电动机等电控设备。
（2）拨管机构。由两个φ50拨管机构液压缸组成。
上管时，拨叉与斜坡导杆方向相同。液压缸与拨叉上部相连，液压缸活塞杆伸出时，由拨叉将油管拨到动力臂的链条上，链条不动，动力臂伸出带动油管至井口。下管时，拨叉与斜坡导杆方向相反。动力臂缩回，链轮带动链条，油管回到原位，由连接在拨叉上部的液压缸活塞杆伸出，带动拨叉拨下油管，放置指定位置，造斜起升液缸可根据要求调整高度。
（3）动力臂。由底座承载，动力臂的下端有马达，马达带动链轮转动，实现动力臂的伸出，从而满足作业时运载管柱前伸至井口的需要。动力伸出臂上端的V型槽中间有链条，两端的马达和链轮带动链条工作，移运管柱。
（4）造斜机构。与底座相连，两个φ80的液压缸分别置于底座前端两侧，其中，液缸行程为525mm，最大倾斜角5.6度。以下管柱为例，小型化管杆举升系统的主要作业过程分为以下三个步骤：
①拨起管柱：将升降平台处于工作状态，启动拨管机构液缸工作，该机构中的拨叉自动将排架上的一个管柱拨起，在挡销的限制作用下，使管柱安全地停在动力伸出臂槽上方的链条上。
②斜起管柱：管柱被拨到动力伸出臂上后，造斜机构液压缸开始工作，使得管柱倾斜一定角度，以便前送管柱，实现送管作业。
③推送管柱：动力臂沿滑道前进，同时，链条带动管柱，使得管柱和工作台面有一个相同的定位基准，保证管柱对中移送到指定的位置，完成接送管柱任务。然后逆向运动，退回到初始位置，准备操作下根管柱（图1）。
1.3 液压系统
（1）液压站
液压站采用双泵式结构，高压齿轮泵直接植入液压油箱，由AC380V，11kW电机直联带动，系统润滑性好，噪音小；泵站出口配置了安全阀、压力表等标准设备。
（2）控制阀
采用专用14路双向4WE6E-6/CG24Z4型液压电磁阀，集成了电磁溢流阀、调速阀等液压控制阀，确保设备在各种状况下的正常运行。
（3）液压油缸
液压油缸包括2支φ80造斜起升液缸，φ50的两个拨管机构油缸。全部采用国产出口级油缸，进口密封件，确保每天500次以上频次使用5年。
1.4 控制系统
控制系统主要由主控制盒、遥控器组成。
1.5 主要功能
（1）多点手动控制：设备调试、试运行，可通过控制台或远程遥控器实现所有操作。
（2）多点自动控制：在学习过程结束后，通过控制台、远程遥控器即可自动运行，实现一键操作。
（3）自动学习功能：能够学习修井工人操作和准确的控制时间，学习结束后，可自动重复执行人工操作过程。
（4）多点保护功能：如若现场出现紧急情况，可以通过控制台或远程遥控器上的“急停”按钮，切断自动执行过程，使系统停止运行。
1.6 主要技术指标
（1）输送管杆单根重量：≥300Kg；（2）输送速度：1-2根/min；（3）装置总体质量：≤1.8t；（4）最大起升高度：1.5m；（5）最大伸出长度：2.5m；（6）结构形式：分体式。
1.7 技术特点
（1）总体外形尺寸小，便于运输；
（2）整体结构采用更合理的分体式结构；
（3）管柱自动移运的多种模式控制技术。
2、现场试验情况
小型化管杆举升系统已在2口小修作业井施工进行了现场试验。总体来讲，小型化管杆举升系统达到了设计要求的输送速度1-2根/min的设计要求；通过试验，举升重量大于300Kg；举升高度都能达到作业井口高度，举升最大高度1.8Kg；具有性能稳定、自动化程度高、操作简便、降低工人劳动强度、运输方便、加快了施工速度等优点。
3、结论
（1）小型化管杆举升装置涉及到机械、液压、电气、控制等多方面硬件和软件设计内容，解决了管杆接取技术；油管举升技术、油管移送技术；手动、半自动、全自动多种模式控制关键技术问题，实现了提管、送管、甩管等多功能的自动化操作指定工作。
（2）小型化管杆举升装置解决了常规管杆举升装置体积较大，运输困难，在小修作业施工现场使用时现场适应性较差等不足，整套装置具有轻便性、高适应性等优点，能更好的配合现有小修井场环境及设备进行作业，大大降低管杆举升装置使用难度。
（3）小型化管杆举升装置举升重量、高度和运移速度经过试验，均安全稳定可靠运行。该装置提高了起下油管、管柱拉排的机械自动化程度，对小修作业最终实现机械化有着重要的推广和促进意义。
参考文献
[1] 新型修井作业机械化系统设计方案研究[J].《石油机械》，2008，36（9）：188-191.
[2] 高胜，刘丽雪，张飘石，王善强.修井作业管柱机械化移运装置设计与应用[J]《石油矿场机械》，2013，42（8）：87-90.endprint
