LXGFC40型連續(xù)油管作業(yè)機(jī)結(jié)構(gòu)研究

劉欽祥，高學(xué)仕，高加索，劉紀(jì)超，張強(qiáng)

（1.中國石油大學(xué)（華東）機(jī)電工程學(xué)院，山東青島 266580；2.南陽二機(jī)石油裝備（集團(tuán)）有限公司，河南南陽 473006）①

連續(xù)油管（CT）作業(yè)技術(shù)與常規(guī)作業(yè)方式相比，具有節(jié)省起下作業(yè)管柱的時間、消除上卸單根的繁重勞動、連續(xù)靈活地向井下循環(huán)工作液、能減小地層傷害和安全可靠、利潤高、用途廣等優(yōu)點(diǎn)，目前已廣泛應(yīng)用于油田修井、鉆井、完井、測井、增產(chǎn)作業(yè)等。連續(xù)油管作業(yè)機(jī)的注入頭采用的是支架（固定或液缸升高）安裝方式，或者同連續(xù)油管滾筒組合在1個底座上［1－3］。這2種安裝方式存在一些不足，例如吊裝運(yùn)輸不便，運(yùn)輸之前注入頭采用穿銷子固定方式，對不同管徑的油管其彎曲半徑相同，工作過程不能移動等，這些問題都不同程度地增加作業(yè)難度、加快油管損傷和增加生產(chǎn)成本。在總結(jié)了現(xiàn)有連續(xù)油管鉆機(jī)使用缺點(diǎn)，結(jié)合現(xiàn)有小型車裝修井機(jī)，特別是400kN 及以下型號車裝修井機(jī)采用二類汽車底盤的特點(diǎn)，研制了LXGFC40型連續(xù)油管作業(yè)機(jī)，包括井架、天車、液壓系統(tǒng)、油管注入頭等。該設(shè)備與連續(xù)油管滾筒配套使用后能很好地解決安裝和運(yùn)輸問題，節(jié)省吊車費(fèi)用，降低使用成本；有輔機(jī)配合可以進(jìn)行側(cè)鉆下套管等鉆井作業(yè)，提高作業(yè)效率，是一種很有發(fā)展?jié)摿Φ脑O(shè)備。

1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

1）運(yùn)輸車底盤采用中國重型汽車集團(tuán)有限公司生產(chǎn)的ZZ1317N4667D1型底盤（俗稱二類底盤）加副車架形式。副車架與底盤采用剛性連接，這種結(jié)構(gòu)的抗彎截面系數(shù)大，作業(yè)過程的安全系數(shù)高于2，大于車輛1.667的安全系數(shù)。副車架自帶液壓支腿，作業(yè)時液壓支腿承受載荷，避免輪胎爆胎。行駛時二類底盤可滿足復(fù)雜路況的運(yùn)輸要求。

2）井架采用單節(jié)桅形雙開口結(jié)構(gòu)，井架、天車可前后、左右、上下移動，天車移動采用液缸實(shí)現(xiàn)，液缸帶液壓鎖，方便對井口；井架采用液壓起升；注入頭在井架內(nèi)運(yùn)動不會發(fā)生碰撞，結(jié)構(gòu)安全。作業(yè)狀態(tài)如圖1。

圖1 LXGFC40型連續(xù)油管作業(yè)機(jī)

3）液壓系統(tǒng)液壓泵的動力取自運(yùn)輸車，給整車液壓系統(tǒng)提供動力，無需單獨(dú)設(shè)置液壓系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單，性能可靠；取力口能從駕駛室和液控箱處實(shí)現(xiàn)雙輸出控制，且雙控制能夠互鎖，避免誤操作。對完井口不需要液壓系統(tǒng)時，液壓泵不工作，減少液壓泵磨損，降低使用成本。

4）注入頭被游車大鉤吊著，通過液壓絞車實(shí)現(xiàn)上、下移動。

2 技術(shù)參數(shù)

3 創(chuàng)新點(diǎn)

1）井架采用單級雙開口桅型結(jié)構(gòu)。此種結(jié)構(gòu)桅型井架的調(diào)節(jié)范圍大、質(zhì)量輕、抗風(fēng)載能力強(qiáng)（帶繃?yán)K）。采用液壓缸起升井架，運(yùn)輸時不需要拆下注入頭。井架下放前將注入頭下放到注入頭后支架上方，并下放井架，待注入頭連接缸移動至注入頭后支架U 形槽上方時放下注入頭。井架完全放倒后，用卡子將注入頭和前支架固定，防止運(yùn)輸過程中注入頭竄動而發(fā)生危險(xiǎn)。整個過程中液壓絞車鋼絲繩始終保持受力狀態(tài)、不松弛。

2）天車采用可調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)。天車與井架的連接采用機(jī)械加液壓配合方式，即機(jī)械固定，液壓移動，在作業(yè)過程中注入頭的調(diào)節(jié)范圍廣。井架立起后，注入頭可在井架內(nèi)上下、前后、左右調(diào)節(jié)，注入頭在井架內(nèi)的舉升高度不小于10 m。注入頭可在車尾到井口中心1～2 m 方位內(nèi)對準(zhǔn)井口中心，方便設(shè)備對井口，減小作業(yè)前的工作量。每個液壓缸都設(shè)液壓鎖，防止液壓缸受力移動，避免安全事故。

3）優(yōu)化了井架和副車架等部件的設(shè)計(jì)，確保整車的外形尺寸不超限，滿足復(fù)雜路況及高速公路的運(yùn)輸要求，并滿足用戶快速鉆井、快速轉(zhuǎn)場的要求。

4）前支架上的滾杠保證井架落下后，液壓絞車的起吊鋼絲繩始終處于受力狀態(tài)、不松弛，便于注入頭準(zhǔn)確定位，且有利于液壓絞車排繩整齊，拉力穩(wěn)定。前支架的高度可通過手動液壓千斤調(diào)節(jié)，將井架向上支起，以便在維修發(fā)動機(jī)和變速箱時能將駕駛室向前翻轉(zhuǎn)。

5）不放倒井架可調(diào)節(jié)井架角度。在井架不放倒情況下，將注入頭下到Y(jié) 形支架上方，收縮液壓支起缸，調(diào)節(jié)Y 形支架與后尾梁之間的調(diào)節(jié)絲杠，觀察Y 型支架上的角度指示針確定井架傾斜角度。重新將井架定位，縮緊調(diào)節(jié)絲杠，即可完成井架傾斜度的調(diào)整。

4 現(xiàn)場試驗(yàn)情況

2012－11，該機(jī)在南陽二機(jī)集團(tuán)第4試驗(yàn)場進(jìn)行驗(yàn)收試驗(yàn)，包括井架起落，液壓絞車起吊注入頭，井架落下過程中注入頭的定位；注入頭在不同載荷下，天車前后、左右、上下移動對正井口等試驗(yàn)。用戶和第3方代表均給出高評價。運(yùn)輸試驗(yàn)是在鄉(xiāng)間土路和高速公路2種路況下進(jìn)行，路試?yán)锍碳s為500 km，運(yùn)行狀態(tài)良好，滿足使用要求。液壓系統(tǒng)壓力為14 MPa時，保壓5min，沒有壓降和滲漏，各執(zhí)行機(jī)構(gòu)和元件動作可靠。

5 結(jié)語

試驗(yàn)證明LXGFC40型連續(xù)油管作業(yè)機(jī)能滿足用戶的使用要求。但是，也存在一些不足，例如井架的額定載荷只有400kN，只能滿足淺井的作業(yè)要求，難以進(jìn)行中深井作業(yè)。液壓絞車的額定快繩拉力為50kN，不能與大型連續(xù)油管作業(yè)機(jī)配套使用。

大直徑連續(xù)油管的鉆井能力強(qiáng)，所需要的循環(huán)泵壓低。其中，88.9mm（3?英寸）連續(xù)油管已經(jīng)成為標(biāo)準(zhǔn)配置，這有利于獲得更快的機(jī)械鉆速。由于大直徑連續(xù)油管鉆機(jī)不可能將注入頭和滾筒集成在一個運(yùn)載車上，這為連續(xù)油管作業(yè)機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了發(fā)展空間。近年來，我國加大了煤層氣和巖頁氣的開發(fā)力度，借鑒美國開發(fā)巖頁氣的經(jīng)驗(yàn)，連續(xù)油管作業(yè)技術(shù)將在這一領(lǐng)域大有作為。連續(xù)油管沖砂技術(shù)［3］將極大促進(jìn)煤層氣的開發(fā)速度，這都將促進(jìn)連續(xù)油管作業(yè)機(jī)技術(shù)的持續(xù)發(fā)展。

南陽二機(jī)集團(tuán)已經(jīng)調(diào)研、論證了中深井連續(xù)油管作業(yè)機(jī)的可行性，并著手研制新型液壓絞車、井架、游車大鉤等相關(guān)部件，為開發(fā)提升能力為600、800、1000kN，甚至2250kN的連續(xù)油管作業(yè)機(jī)進(jìn)行技術(shù)儲備。

［1］趙昆.國外連續(xù)油管作業(yè)機(jī)研究進(jìn)展及國內(nèi)現(xiàn)狀［J］.石油礦場機(jī)械，2012，41（2）：78－84.

［2］瞿丹，黎偉.連續(xù)油管注入頭現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢［J］.石油礦場機(jī)械，2012，41（1）：46－50.

［3］汪國慶，周承富，呂選鵬，等.連續(xù)油管旋轉(zhuǎn)沖砂技術(shù)在水平井中的應(yīng)用［J］.石油礦場機(jī)械，2011，40（5）：70－73.