大慶電驅自動化作業設備

修井自動化設備配套情況修井一大隊2014年11月

項目簡介

“普修井起下作業自動化設備研究”是2014年新開分公司級科研項目，該項目針對大慶油田普修井施工作業多采用車載修井機，雙吊卡起下，6人協同、輪流倒班的傳統作業方式，起下作業過程中存在工人工作量大、安全性低的情況。通過改進上卸扣系統、懸吊系統，增加送管機構、二層臺機械手，實現減輕井口和地面工人的勞動強度，二層臺無需人工開關吊卡、排擺管桿，提高施工安全性，減少作業人員，改善作業環境機械化和自動化設備的配置：①配套動力卡瓦和動力吊卡加鐵鉆工代替雙吊卡加液壓大鉗上卸扣，實現一吊一卡、機械上卸扣的起下作業方式；②配備機械自動化液壓貓道加管桿盒，配合實現油管或鉆桿單根上、下鉆臺的接、送方式，油管或鉆桿依次能進盒或和出盒。改變地面油管及鉆桿單根上、下鉆臺時需用用液壓絞車和人工拉放上、下鉆臺的接送方式；③配套二層臺機械手加可視攝像頭代替二層臺上的立柱由井架工進行人工接、送和擺放，解除二層臺井架工的繁重的體力勞動；最終，通過上述工作實現普修井起下作業設備的機械化和集成控制自動化項目簡介

項目運行情況項目開題指標階段指標完成情況研究內容（1）自動送管機構系統（2）懸吊系統系統（3）自動上卸扣系統（4）二層臺機械手（1）配套動力管盒、自動貓道（2）配套氣動卡瓦，完成動力吊卡設計（3）配套STG-30型鐵鉆工（4）完成二層平臺機械手初期設計人員配置修井施工作業人員由6人減少到4人以內司鉆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、單根上下鉆臺等作業集成控制自動化操作系統實現集成控制司鉆房控制平臺可實現油電雙驅修井機、電驅泥漿泵、VFD房等電控設備，以及鐵鉆工、液壓貓道、氣動卡瓦等自動化設備遠程操作現場工作量現場試驗15-20口井已完成3口井現場施工項目運行情況管具規格：2-7/8″鉆桿管具最大長度：10m管盒容量：750m工作周期：30s鉆臺高度范圍：1.4-4m工作環境尺寸：13m*17m*1.5m管盒運輸尺寸：10.8m*2.6m*1.6m自動上管機構已完成左右管盒同時工作、貓道托盤翻轉限位等改造，正在現場使用鐵鉆工已完成V型鉗雙向工作、一鍵式切換正反扣工況等改造，正在進行現場使用

項目運行情況適用管徑：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氣動卡瓦已在現場使用，動力吊卡完成初期設計

項目運行情況氣動卡瓦示意圖動力吊卡設計圖沈陽新松二層臺機械手已完成初期設計二層平臺排管系統立體示意圖

項目運行情況二層臺機械手有3個自由度：Ⅰ軸為沿猴臺的行走，由馬達減速機驅動齒輪齒條完成;Ⅱ軸為回轉，由馬達驅動回轉減速機完成;Ⅲ軸為聯動伸縮臂，由油缸驅動，帶動雙向倍程機構實現臂的伸縮；末端設置夾爪用于扶持管柱二層平臺機械手示意圖

項目運行情況

項目運行情況三一重工二層平臺機械手設計方案

項目運行情況在勞動強度上通過配套液壓貓道、鐵鉆工、氣動卡瓦等自動化機械設備，取代人工上卸管具、拉放管桿上下鉆臺、擺放鉆桿，實現修井工由體力工作者向技術型工人的轉變，大幅降低員工勞動強度在施工效率上

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

項目運行情況地面操作手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

存在的問題研發資金存在分歧沈陽新松方面提出二層平臺機械手制造需預付部分費用，與我方制度存在分歧，目前項目處于停滯狀態。三一重工研發的二層平臺機械手將于近期下線，準備進行公司內部低空、高空及疲勞試驗，預計今年12月底之前交付現場使用；隊伍資質急待解決

由于缺少大修資質，配套自動化設備的修井111A隊只能開展現場操作培訓、設備完善改造、模擬測實寫實等試運行工作，施工時效的跟蹤測評無法有效驗證；保障能力仍需強化

新型設備自動化、數字化程度高，操作及維護復雜，亟待培養一批具備機械自動化、高壓電、PLC控制、液壓系統等專業知識的復合型技術人才；部分專業化設備配件缺少物資編碼，進貨周期長，維保體系不夠健全；擇井搬遷存在難度

液壓貓道、動力管盒采用拖裝或撬裝方式運輸，搬家就位需較大轉彎半徑，井場地面平整度不高時，需要吊車協助就位，井位選擇相對受限下一步工作重點1.現場性能試驗。進一步論證自動化設備的實用性，開展對各種井型的施工試驗，細化工作寫實，采集原始數據并進行分析，為自動化設備推廣提供理論依據2.設備優化升級。與廠家合作，對設備使用中發現的問題進一步升級改造；推進二層平臺排管系統、司鉆房集成控制系統、工具爬犁等設備設施的研發配套工作下一步工作重點3.建立保障體系。依據企業標準及設備性能特點，制定整套自動化設備維護保養、操作規程、風險識別及安全規范4.技術人