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连续油管滚筒控制动力系统设计

时间:2016-05-03来源: 作者: 点击: 229次


孙仁俊

(中石化石油工程机械有限公司第四机械厂,湖北 荆州 434020

[摘要]:目前,连续油管作业机在油气行业中的使用越来越广泛。油管滚筒是其重要的组成部分,用以均匀地缠绕连续油管,使连续油管柱能顺利进出滚筒。在起下油管过程中,滚筒操作手柄始终处于上提油管位置,以使连续油管紧紧地缠绕在滚筒上。只需操作注入头控制手柄,注入头动,滚筒自动运转;注入头停,滚筒自动停,操作简单,油管不易松散。

[关键词]:连续油管作业机;滚筒;动力系统;补油;注入头

The Power System Design for the Reel Control of Coiled Tubing Unit

  SUN Renjun

(SJ Petroleum Machinery Co., Sinopec, Jingzhou Hubei 434020)

Abstract: Coiled tubing unit is now increasingly used in the oil and gas industry. The reel is one of the important part of the coiled tubing unit, its use to wrap the coiled tubing uniformly, and make the coiled tubing string in and out of the reel smoothly. In the process of up and down the tubing, the operating handle of the reel is always in the lift position, so that the coiled tubing can tightly wound on the reel. Only need to operate the injector control handle, the injector moving, the reel running automatically; the injector stop, the reel stop automatically, the operation is simple and the tubing is not easy to loose .

Key words: coiled tubing unit; the reel; power system; fill oil; injector

1 引言

     连续油管作业机是一种移动式液压驱动的起下和运输连续油管的设备。它除了用于常规修井作业外,还可与其它设备配套使用进行特殊作业,如:清蜡、酸化、压井、冲洗砂堵、钻井、完井、采油等,并解决了许多常规作业技术难以解决的问题­­­­­。油管滚筒是其重要的组成部分,滚筒的旋转由液压马达控制,该马达用于克服油管弯曲产生的塑性耗散能,并保持对连续油管恒定的拉力,以使油管紧紧地缠绕在滚筒上。滚筒动力系统一般具备两个作用,当连续油管入井时,马达作为一种恒扭矩刹车,使连续油管在滚筒上处于拉紧状态,同时滚筒和注入头之间的连续油管也处于张紧状态。当从井内起出连续油管时,滚筒马达比注入头更快的速度反向旋转滚筒,这样,增加了连续油管缠绕滚筒的张力。在油管下入过程中注入头是主动部件,滚筒从动的同时为油管提供一个反向的力,为了实现滚筒与注入头的这种联动控制,需设计相应的滚筒控制动力系统。

2 滚筒控制动力方案

    在起下油管作业过程中,要求油管滚筒与注入头之间的油管始终处于张紧状态,张紧力主要是靠注入头与滚筒互拉油管两端提供,这样,在实际作业过程当中,需要滚筒操作手柄始终处于上提油管位置,下油管时滚筒液压油压调定在2-3MPa,保持一定的预拉力;起油管时滚筒液压油压调定在7-9MPa。只需操作注入头控制手柄,注入头动,滚筒自动运转;注入头停,滚筒自动停,操作简单,油管不易松散,为了实现滚筒与注入头的这种联动控制,下面对滚筒控制动力系统几种设计方案进行分析。

2.1 方案一 (见图1

 


1.滚筒控制主泵 2.滚筒控制辅泵 3.远控溢流阀 4.调压阀 5.溢流阀 6.换向阀 7.滚筒马达

1 方案一

    图1中,在起油管作业过程中,换向阀6处在起油管位置,通过调压阀4调节远控溢流阀3来控制驱动滚筒马达7的压力,溢流阀5压力始终设定在一定值,在产生背压的同时,溢流掉辅泵2产生的流量与滚筒马达7的回油。在下油管作业过程中,换向阀6也处在起油管位置,通过调压阀4调节远控溢流阀3来产生一定的预紧力,此时注入头带动滚筒反转,滚筒马达7此时的功能像个泵,需要吸油,辅泵2此时的功能就是起到补油的作用。

2.2 方案二 (见图2

1.恒压变量泵2.滚筒控制辅泵 3.调速阀 4.远控减压阀 5.调压阀 6.换向阀 7.滚筒马达 8 其它执行单元

9 溢流阀

2 方案二

    对于连续油管作业机,动力系统中通常有个恒压变量泵,用来控制注入头链条夹紧、张紧,防喷器,防喷盒等。在图2中,1为恒压变量泵;2为滚筒控制辅泵,与方案一中的滚筒控制辅泵2的作用一样,在下油管作业过程中起补油作业;8为恒压变量泵1所需控制的其它执行单元。方案二与方案一的区别是从恒压变量泵1分一路压力油到调速阀3,通过调速阀3限定滚筒马达运转时所需的最大流量,相当于方案一中的滚筒控制主泵1的作用,调压阀5调节远控减压阀4来控制驱动滚筒马达7的压力。

2.2 方案三 (见图3

1.滚筒控制叶片泵 2.调压阀 3.远控溢流阀 4.单向阀 5.换向阀 6.滚筒马达

3 方案三

    图3中,在起油管作业过程中,换向阀5处在起油管位置,通过调压阀2调节远控溢流阀3来控制驱动滚筒马达6的压力,单向阀4在产生背压的同时,溢流阀3的溢流与滚筒马达6的回油通过此单向阀流回油箱。在下油管作业过程中,换向阀5也处在起油管位置,通过调压阀2调节远控溢流阀3来产生一定的预紧力,此时注入头带动滚筒反转,滚筒马达6此时的功能像个泵,需要吸油,溢流阀3的溢流给滚筒马达5进行补油。

3 结论

    连续油管作业机的关键动作是注入头与滚筒的联动控制,这种联动控制需要设计出相应的滚筒控制动力系统。本文提出了三种滚筒控制动力系统方案;方案一和方案二的原理比较类似,在分动箱接口不多的情况下,推荐使用方案二,只需将恒压变量泵的排量变大,再增加一个调速阀限定最大流量即可。方案三与方案一、方案二的区别是只需要一个滚筒控制叶片泵来提供动力,无需额外的滚筒控制辅泵,成本相对较低,管线走向比较简单,综上所述,第三种方案为最佳方案,在连续油管作业机滚筒控制动力系统设计中优先选用第三种方案。

参考文献

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作者简介:孙仁俊(1986-),男,湖北仙桃人,工程师,硕士,现主要从事石油装备液气设计工作。

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