集成式高溫不壓井修井裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種集成式高溫不壓井修井裝置，它具有集成度和作業(yè)效率高、操作方便的特點(diǎn)，它包括：牽引車(chē)，掛車(chē)，作業(yè)平臺(tái)，井架平移、框架式井架、強(qiáng)制起下、液壓、機(jī)械手等系統(tǒng)。作業(yè)平臺(tái)安裝在掛車(chē)上，控制室和液壓工作站依次安裝在作業(yè)平臺(tái)的前部，井架平移系統(tǒng)安裝在作業(yè)平臺(tái)尾部，帶有防噴系統(tǒng)和底拍的框架式井架系統(tǒng)與作業(yè)平臺(tái)的尾部鉸接，兩個(gè)井架翻轉(zhuǎn)油缸一端安裝在框架式井架系統(tǒng)上，另一端安裝在作業(yè)平臺(tái)上，上面裝有導(dǎo)向支撐架的強(qiáng)制起下系統(tǒng)安裝在框架式井架系統(tǒng)的上方，兩組機(jī)械手分別與框架式井架系統(tǒng)和作業(yè)平臺(tái)連接。本發(fā)明將各系統(tǒng)集成在車(chē)體系統(tǒng)之上，設(shè)備運(yùn)輸與作業(yè)方便，作業(yè)成本低、輔助作業(yè)時(shí)間少、安全程度高。
【專利說(shuō)明】集成式高溫不壓井修井裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及油田修井設(shè)備制造【技術(shù)領(lǐng)域】，確切的說(shuō)，它是一種集成式高溫不壓井修井裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]蒸汽驅(qū)注高溫不壓井作業(yè)技術(shù)是深層稠油開(kāi)采技術(shù)中的一項(xiàng)重要的增產(chǎn)作業(yè)技術(shù)，它可以節(jié)約能源、保護(hù)地下已經(jīng)形成的高溫場(chǎng)、減小壓井液對(duì)地層的污染、提高采收率，為稠油的復(fù)合開(kāi)采、增油措施和增產(chǎn)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)具有極為重要的意義，已得到石油開(kāi)采業(yè)的高度重視。蒸汽驅(qū)注井在長(zhǎng)期注汽后，由于管柱變形、密封失效等原因，不可避免的需要更換管柱。如果采用常規(guī)的壓井方式進(jìn)行修井作業(yè)，將會(huì)破壞井下已有溫度場(chǎng)和壓力場(chǎng)、污染油層，熱能浪費(fèi)較大，嚴(yán)重影響蒸汽驅(qū)的實(shí)施效果。
[0003]不壓井作業(yè)是一種在帶壓環(huán)境中完成鉆井、修井的作業(yè)方法，它能避免壓井液對(duì)產(chǎn)油層的污染，使開(kāi)采潛能和產(chǎn)量得以最大保護(hù)。采用不壓井工藝作業(yè)，既可縮短作業(yè)周期又能節(jié)約成本。同時(shí)，由于該作業(yè)方式不使用壓井液，避免了對(duì)地面環(huán)境的污染，符合HSE(健康、安全和環(huán)境管理體系)的要求，也符合可持續(xù)發(fā)展油氣資源和低成本戰(zhàn)略的要求。目前，在美國(guó)及加拿大等發(fā)達(dá)國(guó)家已廣泛采用該作業(yè)方式，對(duì)保護(hù)油氣層、避免地層污染、增儲(chǔ)上產(chǎn)、提高采收率等起到了顯著的作用。國(guó)外石油公司已將全過(guò)程欠平衡作業(yè)作為大幅度提高鉆井速度、保護(hù)油層的重要手段，每年不壓井作業(yè)達(dá)4000?5000井次。
[0004]1929年，美國(guó)奧蒂斯(Otis)公司發(fā)明了鋼絲繩式起下管柱裝置，主要用于輔助鉆機(jī)帶壓起下管柱作業(yè)，后又出現(xiàn)通過(guò)鏈條加壓的不壓井裝置，能起下直徑193.7 mm的管柱，最大下壓力為1.56 MN。這類設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，需要與鉆機(jī)配合使用，但安全性較差，現(xiàn)已淘汰。1958年,布朗(Brown Oil Tool Inc)工具公司設(shè)計(jì)制造了第一臺(tái)液壓不壓井裝置，主要用于油管的升降作業(yè)。由此，不壓井裝置可以成為獨(dú)立于鉆機(jī)或修井機(jī)的一套完整設(shè)備。1981年,VC Controlled Pressure Services LTD公司設(shè)計(jì)出具有高機(jī)動(dòng)性車(chē)載不壓井作業(yè)機(jī)。目前，國(guó)外不壓井裝備已較成熟，其中全液壓不壓井裝置占主導(dǎo)地位，安全性、可靠性及自動(dòng)化程度日益提高，在陸上和海洋平臺(tái)應(yīng)用越來(lái)越廣泛。據(jù)統(tǒng)計(jì)，制造不壓井裝備或提供不壓井技術(shù)服務(wù)的公司超過(guò)10個(gè),如美國(guó)Hydra Rig、Halliburton以及加拿大High Arctic 等公司。
[0005]上世紀(jì)50年代，大慶油田研制了一套不壓井起下鉆裝置，開(kāi)始使用鋼絲復(fù)滑輪裝置進(jìn)行不壓井起下鉆作業(yè)。但操作程序復(fù)雜、勞動(dòng)強(qiáng)度大、安全性能差。70?80年代，四川石油管理局鉆采工藝研究所研制了用于鉆井搶險(xiǎn)的BY3022型不壓井起下鉆裝置和用于修井的BYXT15型不壓井起下鉆裝置。之后，大慶油田又研制了一臺(tái)撬裝液壓式不壓井作業(yè)裝置。該裝置適用于井口壓力小于4 MPa的修井作業(yè)。近年來(lái)，通化石油化工機(jī)械制造有限責(zé)任公司研制了車(chē)載不壓井修井機(jī)，該設(shè)備靜密封壓力21MPa，強(qiáng)制起下系統(tǒng)依靠舉升液缸實(shí)現(xiàn)，由于液缸行程3米，一根9米長(zhǎng)油管需要舉升3次，作業(yè)效率較低，且不適用于高溫不壓井修井作業(yè)。遼河油田經(jīng)過(guò)多年研究，針對(duì)遼河油田獨(dú)特的蒸汽驅(qū)注高溫不壓井修井作業(yè)開(kāi)發(fā)了作業(yè)設(shè)備。該設(shè)備仍存在強(qiáng)制起下液缸行程小，作業(yè)效率較低的問(wèn)題。尤其是修井作業(yè)時(shí)，設(shè)備的運(yùn)輸需要幾臺(tái)車(chē)輛，安裝也較為復(fù)雜，所占用的輔助時(shí)間長(zhǎng)。此外，對(duì)高溫作業(yè)的適應(yīng)情況還有待于改善。
[0006]目前，國(guó)內(nèi)外的常溫不壓井作業(yè)技術(shù)已成熟，但高溫不壓井作業(yè)技術(shù)還處于研究階段，成熟的技術(shù)及成套設(shè)備尚在發(fā)展之中。由于此類井高溫、高壓、井下介質(zhì)復(fù)雜、需要經(jīng)常修井、作業(yè)井分散、高溫作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)等特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)研究一種集成度高、作業(yè)效率高、安全可靠、操作方便的更加先進(jìn)的高溫不壓井作業(yè)設(shè)備是十分必要和急需的，必將給稠油開(kāi)采的蒸汽驅(qū)注高溫不壓井作業(yè)帶來(lái)有利的技術(shù)支撐，其市場(chǎng)前景也是非常良好的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的就是為了適應(yīng)上述高溫不壓井作業(yè)技術(shù)發(fā)展的需要，提供一種集成度和作業(yè)效率高、安全可靠、操作方便的集成式高溫不壓井修井裝置。
[0008]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，集成式高溫不壓井修井裝置包括，牽引車(chē)、掛車(chē)、作業(yè)平臺(tái)、井架平移系統(tǒng)、框架式井架系統(tǒng)、強(qiáng)制起下系統(tǒng)、導(dǎo)向支撐架、控制室、井架翻轉(zhuǎn)油缸、第一組機(jī)械手、防噴系統(tǒng)、底拍、第二組機(jī)械手和液壓工作站，掛車(chē)?yán)脿恳?chē)牽引，其特征在于:作業(yè)平臺(tái)安裝在掛車(chē)上，控制室和液壓工作站依次安裝在作業(yè)平臺(tái)的前部，井架平移系統(tǒng)安裝在作業(yè)平臺(tái)尾部，帶有防噴系統(tǒng)和底拍的框架式井架系統(tǒng)與作業(yè)平臺(tái)的尾部鉸接，兩個(gè)井架翻轉(zhuǎn)油缸一端安裝在框架式井架系統(tǒng)上，另一端安裝在作業(yè)平臺(tái)上，上面裝有導(dǎo)向支撐架的強(qiáng)制起下系統(tǒng)安裝在框架式井架系統(tǒng)的上方，第一組機(jī)械手和第二組機(jī)械手分別與框架式井架系統(tǒng)和作業(yè)平臺(tái)連接。
[0009]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是，集成度高，它將修井架、強(qiáng)制起下、接卸與上裝管柱機(jī)械手等所有系統(tǒng)集成在車(chē)體系統(tǒng)之上，不僅方便設(shè)備運(yùn)輸與作業(yè)，也降低作業(yè)成本、減少了輔助作業(yè)時(shí)間。與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于本發(fā)明采用了液壓馬達(dá)提供旋轉(zhuǎn)動(dòng)力，并對(duì)起下吊卡及夾緊卡瓦都進(jìn)行了改進(jìn)，所以大幅度提高了作業(yè)效率。另外，本發(fā)明采用接卸與上裝管柱機(jī)械手作業(yè)，實(shí)現(xiàn)了作業(yè)過(guò)程的無(wú)人化操作，也大大提供了系統(tǒng)的安全程度。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1是本發(fā)明的整體運(yùn)輸狀態(tài)示意圖。
[0011]圖2是本發(fā)明的工作狀態(tài)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]實(shí)施例1:
本發(fā)明的車(chē)體系統(tǒng)由牽引車(chē)I和掛車(chē)2組成，作業(yè)車(chē)的長(zhǎng)、寬、高應(yīng)符合特種車(chē)輛公路運(yùn)輸標(biāo)準(zhǔn)的要求，并滿足現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)要求。所有部件、作業(yè)系統(tǒng)均裝在作業(yè)平臺(tái)3上，以達(dá)到方便運(yùn)輸和操作的目的。作業(yè)平臺(tái)3可以通過(guò)插槽與掛車(chē)2連接，使其只有上下一個(gè)自由度，防止運(yùn)輸時(shí)滑竄。作業(yè)平臺(tái)3上有六個(gè)液壓支腳，作業(yè)時(shí)將作業(yè)平臺(tái)3支起，掛車(chē)2可駛離。當(dāng)井口地面情況復(fù)雜、如井口有較大的凸起平臺(tái)時(shí)，掛車(chē)2無(wú)法將作業(yè)平臺(tái)3—次送到位，可采用掛車(chē)2與作業(yè)平臺(tái)3先分離，然后掛車(chē)2前移，與作業(yè)平臺(tái)3結(jié)合后再送的方式來(lái)解決。井架平移系統(tǒng)4安裝在作業(yè)平臺(tái)3的尾部，兩個(gè)井架翻轉(zhuǎn)油缸9 一端安裝在框架式井架系統(tǒng)5上，另一端安裝在作業(yè)平臺(tái)3上，完成井架系統(tǒng)的翻轉(zhuǎn)與縱向、橫向的位移，保證井架系統(tǒng)5與井口快速對(duì)接?？蚣苁骄芟到y(tǒng)5由防嗔系統(tǒng)11、底拍12以及井口對(duì)接、過(guò)渡管、冷卻等系統(tǒng)組成，與作業(yè)平臺(tái)3尾部鉸接。井口對(duì)接按現(xiàn)行井口法蘭所處復(fù)雜狀況，除井架平移系統(tǒng)使井架縱向、橫向的位移外、井架系統(tǒng)中的兩個(gè)提升油缸可使連接法蘭上下移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)快速準(zhǔn)確對(duì)接并保證安全性。防噴系統(tǒng)11由兩個(gè)環(huán)形防噴器和一個(gè)三閘板防噴器組成，耐壓21MPa，兩個(gè)耐溫環(huán)形防噴器封住環(huán)空，并通過(guò)交替開(kāi)關(guān)的方式起下接箍等變徑部分，保證管箍通過(guò)且井內(nèi)高壓不外泄，三閘板防噴器在緊急情況時(shí)，可以保證安全。過(guò)渡管連接在兩個(gè)環(huán)形防噴器之間，并應(yīng)配備接箍探測(cè)器、硫化氫探頭、天然氣探頭、溫度壓力探頭，實(shí)現(xiàn)過(guò)渡管內(nèi)介質(zhì)原油、易燃?xì)怏w的置換功能；冷卻系統(tǒng)在過(guò)渡管部分通過(guò)循環(huán)水實(shí)現(xiàn)對(duì)高溫井管的冷卻?？蚣苁骄芟到y(tǒng)5實(shí)現(xiàn)對(duì)修井架系統(tǒng)的支撐，并保證與井架平移系統(tǒng)的鏈接及準(zhǔn)確位置；底拍12由四個(gè)液壓千斤頂和多塊墊鐵組成，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)操作需要形成對(duì)井架系統(tǒng)的支撐。強(qiáng)制起下系統(tǒng)6安裝于井架系統(tǒng)上方，實(shí)現(xiàn)管柱的強(qiáng)制起下，解決管柱重量變化與井內(nèi)介質(zhì)反推壓力的平衡關(guān)系，提升與下放噸位為40T，起下高度> IOm0強(qiáng)制起下系統(tǒng)6由液壓馬達(dá)提供旋轉(zhuǎn)動(dòng)力，通過(guò)減速器使兩個(gè)同步轉(zhuǎn)動(dòng)的鏈輪帶動(dòng)兩組鏈條在導(dǎo)向支撐架7上同步移動(dòng)，與兩組鏈條共連的橫梁上裝有起下吊卡，實(shí)現(xiàn)油管的強(qiáng)制起下。為保證裝卸管柱時(shí)的安全，應(yīng)設(shè)置固定夾緊橫梁及夾緊卡瓦，卡瓦采用液壓缸輔助夾緊，在保證管柱夾持并自鎖基礎(chǔ)上，以減少對(duì)管柱傷害。接卸與上裝管柱機(jī)械手10和13分別安裝在作業(yè)平臺(tái)3與框架式井架系統(tǒng)5上，保證整個(gè)作業(yè)過(guò)程的無(wú)人化接卸與上裝管柱，實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)。第一組機(jī)械手10將管柱從吊卡中接住，并翻轉(zhuǎn)送到第二組機(jī)械手13中，由第二組機(jī)械手13將管柱送至地面支架上，反之亦然。液壓工作站14安裝在作業(yè)平臺(tái)3的前部，所支持的執(zhí)行部分包括作業(yè)平臺(tái)支撐、修井架系統(tǒng)中的井架翻轉(zhuǎn)與平移、防噴器動(dòng)作、卡瓦夾緊、強(qiáng)制起下系統(tǒng)中的液壓馬達(dá)、裝卸管箍的液壓大鉗、接卸與上裝管柱機(jī)械手等。利用車(chē)載柴油發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)液壓泵，液壓油通過(guò)高壓管線到達(dá)上述部分。控制室8設(shè)置在作業(yè)平臺(tái)3的前端。實(shí)現(xiàn)整體系統(tǒng)中各部分的動(dòng)作與功能控制。應(yīng)包括兩部分:元器件動(dòng)作控制、系統(tǒng)程序控制和元器件動(dòng)作順序、動(dòng)作時(shí)機(jī)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括自動(dòng)、手動(dòng)兩套操作系統(tǒng)，自動(dòng)操作每根油管防噴器的倒換、過(guò)渡管內(nèi)的泄壓、流體置換根據(jù)參數(shù)設(shè)計(jì)自動(dòng)完成，手動(dòng)人工方法對(duì)各個(gè)工作單元進(jìn)行操作，程序控制不允許誤操作，兩環(huán)形防噴器在接箍檢測(cè)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)交替開(kāi)關(guān)動(dòng)作。對(duì)單個(gè)元器件能夠進(jìn)行調(diào)整。能夠?qū)崿F(xiàn)危險(xiǎn)狀況下的緊急關(guān)井，蓄能器的操作控制。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳到控制室，根據(jù)反饋控制現(xiàn)場(chǎng)操作。控制室采用手柄和鍵盤(pán)兩種操作方式。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)關(guān)鍵元器件工作狀態(tài)的監(jiān)測(cè)及無(wú)人化操作過(guò)程中作業(yè)平臺(tái)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)，配備工作過(guò)程監(jiān)視系統(tǒng)。監(jiān)控工作隱患，關(guān)鍵參數(shù)設(shè)置控制點(diǎn)，并具有報(bào)警功能。參數(shù)監(jiān)測(cè)主要包括:液壓系統(tǒng)必要的壓力、變徑檢測(cè)系統(tǒng)工況、緊急關(guān)井系統(tǒng)的工況、儲(chǔ)能器的壓力，過(guò)渡管內(nèi)、井口環(huán)境中流體的溫度、壓力、易燃有毒氣體的含量，設(shè)備整體工作情況，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)方便安裝、拆卸、檢修。本發(fā)明中的安全環(huán)保系統(tǒng)應(yīng)實(shí)現(xiàn)各種介質(zhì)的不壓井帶壓作業(yè)，并保證設(shè)備的運(yùn)行安全；井內(nèi)、過(guò)渡管、井口、油井周?chē)h(huán)境&5、天然氣按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)報(bào)警；能夠?qū)崿F(xiàn)各種狀態(tài)的緊急關(guān)井，完備系統(tǒng)失控后的安全處理措施；對(duì)系統(tǒng)中防噴器等重點(diǎn)部位提出維修更換的安全保證措施，以應(yīng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)操作的復(fù)雜情況。以上控制系統(tǒng)參照說(shuō)明書(shū)和現(xiàn)有技術(shù)改進(jìn)即可，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員都可以實(shí)施。
【權(quán)利要求】
1.集成式高溫不壓井修井裝置，它包括牽引車(chē)(I)、掛車(chē)(2)、作業(yè)平臺(tái)(3)、井架平移系統(tǒng)(4)、框架式井架系統(tǒng)(5)、強(qiáng)制起下系統(tǒng)(6)、導(dǎo)向支撐架(7)、控制室(8)、井架翻轉(zhuǎn)油缸(9)、第一組機(jī)械手(10)、防噴系統(tǒng)(11)、底拍(12)、第二組機(jī)械手(13)和液壓工作站(14)，掛車(chē)(2)利用牽引車(chē)(I)牽引，其特征在于:作業(yè)平臺(tái)(3)安裝在掛車(chē)(2)上，控制室(8)和液壓工作站(14)依次安裝在作業(yè)平臺(tái)(3)的前部，井架平移系統(tǒng)(4)安裝在作業(yè)平臺(tái)(3)尾部，帶有防噴系統(tǒng)(11)和底拍(12)的框架式井架系統(tǒng)(5)與作業(yè)平臺(tái)(3)的尾部鉸接，兩個(gè)井架翻轉(zhuǎn)油缸(9) 一端安裝在框架式井架系統(tǒng)(5)上，另一端安裝在作業(yè)平臺(tái)(3)上，上面裝有導(dǎo)向支撐架(7)的強(qiáng)制起下系統(tǒng)(6)安裝在框架式井架系統(tǒng)(5)的上方，第一組機(jī)械手(10)和第二組機(jī)械手(13)分別與框架式井架系統(tǒng)(5)和作業(yè)平臺(tái)(3)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成式高溫不壓井修井裝置，其特征在于:防噴系統(tǒng)(11)由兩個(gè)環(huán)形防噴器和一個(gè)三閘板防噴器組成，兩個(gè)耐溫環(huán)形防噴器封住環(huán)空，并通過(guò)交替開(kāi)關(guān)的方式起下接箍變徑部分，保證管箍通過(guò)且井內(nèi)高壓不外泄，三閘板防噴器在緊急情況時(shí)，可以保證安全。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成式高溫不壓井修井裝置，其特征在于:作業(yè)平臺(tái)(3)可以通過(guò)插槽與掛車(chē)(2)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成式高溫不壓井修井裝置，其特征在于:控制室(8)實(shí)現(xiàn)整體系統(tǒng)中各部分的動(dòng)作與功能控制，包括兩部分:元器件動(dòng)作控制、系統(tǒng)程序控制和元器件動(dòng)作順序、動(dòng)作時(shí)機(jī)控制。
【文檔編號(hào)】E21B19/00GK103939013SQ201410171865
【公開(kāi)日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2014年4月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月28日
【發(fā)明者】金嘉琦, 王顯榮, 王野牧, 任重偉, 李強(qiáng), 付景順, 鄭鵬 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)