大慶電驅(qū)自動(dòng)化作業(yè)設(shè)備

修井自動(dòng)化設(shè)備配套情況修井一大隊(duì)2014年11月

項(xiàng)目簡(jiǎn)介

“普修井起下作業(yè)自動(dòng)化設(shè)備研究”是2014年新開分公司級(jí)科研項(xiàng)目，該項(xiàng)目針對(duì)大慶油田普修井施工作業(yè)多采用車載修井機(jī)，雙吊卡起下，6人協(xié)同、輪流倒班的傳統(tǒng)作業(yè)方式，起下作業(yè)過(guò)程中存在工人工作量大、安全性低的情況。通過(guò)改進(jìn)上卸扣系統(tǒng)、懸吊系統(tǒng)，增加送管機(jī)構(gòu)、二層臺(tái)機(jī)械手，實(shí)現(xiàn)減輕井口和地面工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，二層臺(tái)無(wú)需人工開關(guān)吊卡、排擺管桿，提高施工安全性，減少作業(yè)人員，改善作業(yè)環(huán)境機(jī)械化和自動(dòng)化設(shè)備的配置：①配套動(dòng)力卡瓦和動(dòng)力吊卡加鐵鉆工代替雙吊卡加液壓大鉗上卸扣，實(shí)現(xiàn)一吊一卡、機(jī)械上卸扣的起下作業(yè)方式；②配備機(jī)械自動(dòng)化液壓貓道加管桿盒，配合實(shí)現(xiàn)油管或鉆桿單根上、下鉆臺(tái)的接、送方式，油管或鉆桿依次能進(jìn)盒或和出盒。改變地面油管及鉆桿單根上、下鉆臺(tái)時(shí)需用用液壓絞車和人工拉放上、下鉆臺(tái)的接送方式；③配套二層臺(tái)機(jī)械手加可視攝像頭代替二層臺(tái)上的立柱由井架工進(jìn)行人工接、送和擺放，解除二層臺(tái)井架工的繁重的體力勞動(dòng)；最終，通過(guò)上述工作實(shí)現(xiàn)普修井起下作業(yè)設(shè)備的機(jī)械化和集成控制自動(dòng)化項(xiàng)目簡(jiǎn)介

項(xiàng)目運(yùn)行情況項(xiàng)目開題指標(biāo)階段指標(biāo)完成情況研究?jī)?nèi)容（1）自動(dòng)送管機(jī)構(gòu)系統(tǒng)（2）懸吊系統(tǒng)系統(tǒng)（3）自動(dòng)上卸扣系統(tǒng)（4）二層臺(tái)機(jī)械手（1）配套動(dòng)力管盒、自動(dòng)貓道（2）配套氣動(dòng)卡瓦，完成動(dòng)力吊卡設(shè)計(jì)（3）配套STG-30型鐵鉆工（4）完成二層平臺(tái)機(jī)械手初期設(shè)計(jì)人員配置修井施工作業(yè)人員由6人減少到4人以內(nèi)司鉆1人、井口操作1人、地面操作1人、架子工1人，共4人可完成修井起下管柱、單根上下鉆臺(tái)等作業(yè)集成控制自動(dòng)化操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)集成控制司鉆房控制平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)油電雙驅(qū)修井機(jī)、電驅(qū)泥漿泵、VFD房等電控設(shè)備，以及鐵鉆工、液壓貓道、氣動(dòng)卡瓦等自動(dòng)化設(shè)備遠(yuǎn)程操作現(xiàn)場(chǎng)工作量現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)15-20口井已完成3口井現(xiàn)場(chǎng)施工項(xiàng)目運(yùn)行情況管具規(guī)格：2-7/8″鉆桿管具最大長(zhǎng)度：10m管盒容量：750m工作周期：30s鉆臺(tái)高度范圍：1.4-4m工作環(huán)境尺寸：13m*17m*1.5m管盒運(yùn)輸尺寸：10.8m*2.6m*1.6m自動(dòng)上管機(jī)構(gòu)已完成左右管盒同時(shí)工作、貓道托盤翻轉(zhuǎn)限位等改造，正在現(xiàn)場(chǎng)使用鐵鉆工已完成V型鉗雙向工作、一鍵式切換正反扣工況等改造，正在進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)使用

項(xiàng)目運(yùn)行情況適用管徑：60～154mm旋扣速度：80r/min旋扣扭矩：2000Nm最大上扣扭矩：20000Nm最大卸扣扭矩：30000Nm工作高度范圍：450～1410mm水平行程：1400mm垂直行程：960mm氣動(dòng)卡瓦已在現(xiàn)場(chǎng)使用，動(dòng)力吊卡完成初期設(shè)計(jì)

項(xiàng)目運(yùn)行情況氣動(dòng)卡瓦示意圖動(dòng)力吊卡設(shè)計(jì)圖沈陽(yáng)新松二層臺(tái)機(jī)械手已完成初期設(shè)計(jì)二層平臺(tái)排管系統(tǒng)立體示意圖

項(xiàng)目運(yùn)行情況二層臺(tái)機(jī)械手有3個(gè)自由度：Ⅰ軸為沿猴臺(tái)的行走，由馬達(dá)減速機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪齒條完成;Ⅱ軸為回轉(zhuǎn)，由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)減速機(jī)完成;Ⅲ軸為聯(lián)動(dòng)伸縮臂，由油缸驅(qū)動(dòng)，帶動(dòng)雙向倍程機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)臂的伸縮；末端設(shè)置夾爪用于扶持管柱二層平臺(tái)機(jī)械手示意圖

項(xiàng)目運(yùn)行情況

項(xiàng)目運(yùn)行情況三一重工二層平臺(tái)機(jī)械手設(shè)計(jì)方案

項(xiàng)目運(yùn)行情況在勞動(dòng)強(qiáng)度上通過(guò)配套液壓貓道、鐵鉆工、氣動(dòng)卡瓦等自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備，取代人工上卸管具、拉放管桿上下鉆臺(tái)、擺放鉆桿，實(shí)現(xiàn)修井工由體力工作者向技術(shù)型工人的轉(zhuǎn)變，大幅降低員工勞動(dòng)強(qiáng)度在施工效率上

使用自動(dòng)化設(shè)備單趟起下管柱時(shí)間約為2.5小時(shí)，與傳統(tǒng)效率基本相同，但體力型工人操作隨工作時(shí)間推移效率將大幅降低，而技術(shù)型工人操作設(shè)備可保持長(zhǎng)時(shí)間勻速施工，降低員工疲勞度，提高工作效率

項(xiàng)目運(yùn)行情況地面操作手1人司鉆1人井架工1人井口操作手1人共4人在人員配置上

存在的問(wèn)題研發(fā)資金存在分歧沈陽(yáng)新松方面提出二層平臺(tái)機(jī)械手制造需預(yù)付部分費(fèi)用，與我方制度存在分歧，目前項(xiàng)目處于停滯狀態(tài)。三一重工研發(fā)的二層平臺(tái)機(jī)械手將于近期下線，準(zhǔn)備進(jìn)行公司內(nèi)部低空、高空及疲勞試驗(yàn)，預(yù)計(jì)今年12月底之前交付現(xiàn)場(chǎng)使用；隊(duì)伍資質(zhì)急待解決

由于缺少大修資質(zhì)，配套自動(dòng)化設(shè)備的修井111A隊(duì)只能開展現(xiàn)場(chǎng)操作培訓(xùn)、設(shè)備完善改造、模擬測(cè)實(shí)寫實(shí)等試運(yùn)行工作，施工時(shí)效的跟蹤測(cè)評(píng)無(wú)法有效驗(yàn)證；保障能力仍需強(qiáng)化

新型設(shè)備自動(dòng)化、數(shù)字化程度高，操作及維護(hù)復(fù)雜，亟待培養(yǎng)一批具備機(jī)械自動(dòng)化、高壓電、PLC控制、液壓系統(tǒng)等專業(yè)知識(shí)的復(fù)合型技術(shù)人才；部分專業(yè)化設(shè)備配件缺少物資編碼，進(jìn)貨周期長(zhǎng)，維保體系不夠健全；擇井搬遷存在難度

液壓貓道、動(dòng)力管盒采用拖裝或撬裝方式運(yùn)輸，搬家就位需較大轉(zhuǎn)彎半徑，井場(chǎng)地面平整度不高時(shí)，需要吊車協(xié)助就位，井位選擇相對(duì)受限下一步工作重點(diǎn)1.現(xiàn)場(chǎng)性能試驗(yàn)。進(jìn)一步論證自動(dòng)化設(shè)備的實(shí)用性，開展對(duì)各種井型的施工試驗(yàn)，細(xì)化工作寫實(shí)，采集原始數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析，為自動(dòng)化設(shè)備推廣提供理論依據(jù)2.設(shè)備優(yōu)化升級(jí)。與廠家合作，對(duì)設(shè)備使用中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)一步升級(jí)改造；推進(jìn)二層平臺(tái)排管系統(tǒng)、司鉆房集成控制系統(tǒng)、工具爬犁等設(shè)備設(shè)施的研發(fā)配套工作下一步工作重點(diǎn)3.建立保障體系。依據(jù)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)備性能特點(diǎn)，制定整套自動(dòng)化設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)、操作規(guī)程、風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別及安全規(guī)范4.技術(shù)人