大庆电驱自动化作业设备

修井自动化设备配套情况修井一大队2014年11月

项目简介

“普修井起下作业自动化设备研究”是2014年新开分公司级科研项目，该项目针对大庆油田普修井施工作业多采用车载修井机，双吊卡起下，6人协同、轮流倒班的传统作业方式，起下作业过程中存在工人工作量大、安全性低的情况。通过改进上卸扣系统、悬吊系统，增加送管机构、二层台机械手，实现减轻井口和地面工人的劳动强度，二层台无需人工开关吊卡、排摆管杆，提高施工安全性，减少作业人员，改善作业环境机械化和自动化设备的配置：①配套动力卡瓦和动力吊卡加铁钻工代替双吊卡加液压大钳上卸扣，实现一吊一卡、机械上卸扣的起下作业方式；②配备机械自动化液压猫道加管杆盒，配合实现油管或钻杆单根上、下钻台的接、送方式，油管或钻杆依次能进盒或和出盒。改变地面油管及钻杆单根上、下钻台时需用用液压绞车和人工拉放上、下钻台的接送方式；③配套二层台机械手加可视摄像头代替二层台上的立柱由井架工进行人工接、送和摆放，解除二层台井架工的繁重的体力劳动；最终，通过上述工作实现普修井起下作业设备的机械化和集成控制自动化项目简介

项目运行情况项目开题指标阶段指标完成情况研究内容（1）自动送管机构系统（2）悬吊系统系统（3）自动上卸扣系统（4）二层台机械手（1）配套动力管盒、自动猫道（2）配套气动卡瓦，完成动力吊卡设计（3）配套STG-30型铁钻工（4）完成二层平台机械手初期设计人员配置修井施工作业人员由6人减少到4人以内司钻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、单根上下钻台等作业集成控制自动化操作系统实现集成控制司钻房控制平台可实现油电双驱修井机、电驱泥浆泵、VFD房等电控设备，以及铁钻工、液压猫道、气动卡瓦等自动化设备远程操作现场工作量现场试验15-20口井已完成3口井现场施工项目运行情况管具规格：2-7/8″钻杆管具最大长度：10m管盒容量：750m工作周期：30s钻台高度范围：1.4-4m工作环境尺寸：13m*17m*1.5m管盒运输尺寸：10.8m*2.6m*1.6m自动上管机构已完成左右管盒同时工作、猫道托盘翻转限位等改造，正在现场使用铁钻工已完成V型钳双向工作、一键式切换正反扣工况等改造，正在进行现场使用

项目运行情况适用管径：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工作高度范围：450～1410mm水平行程：1400mm垂直行程：960mm气动卡瓦已在现场使用，动力吊卡完成初期设计

项目运行情况气动卡瓦示意图动力吊卡设计图沈阳新松二层台机械手已完成初期设计二层平台排管系统立体示意图

项目运行情况二层台机械手有3个自由度：Ⅰ轴为沿猴台的行走，由马达减速机驱动齿轮齿条完成;Ⅱ轴为回转，由马达驱动回转减速机完成;Ⅲ轴为联动伸缩臂，由油缸驱动，带动双向倍程机构实现臂的伸缩；末端设置夹爪用于扶持管柱二层平台机械手示意图

项目运行情况

项目运行情况三一重工二层平台机械手设计方案

项目运行情况在劳动强度上通过配套液压猫道、铁钻工、气动卡瓦等自动化机械设备，取代人工上卸管具、拉放管杆上下钻台、摆放钻杆，实现修井工由体力工作者向技术型工人的转变，大幅降低员工劳动强度在施工效率上

使用自动化设备单趟起下管柱时间约为2.5小时，与传统效率基本相同，但体力型工人操作随工作时间推移效率将大幅降低，而技术型工人操作设备可保持长时间匀速施工，降低员工疲劳度，提高工作效率

项目运行情况地面操作手1人司钻1人井架工1人井口操作手1人共4人在人员配置上

存在的问题研发资金存在分歧沈阳新松方面提出二层平台机械手制造需预付部分费用，与我方制度存在分歧，目前项目处于停滞状态。三一重工研发的二层平台机械手将于近期下线，准备进行公司内部低空、高空及疲劳试验，预计今年12月底之前交付现场使用；队伍资质急待解决

由于缺少大修资质，配套自动化设备的修井111A队只能开展现场操作培训、设备完善改造、模拟测实写实等试运行工作，施工时效的跟踪测评无法有效验证；保障能力仍需强化

新型设备自动化、数字化程度高，操作及维护复杂，亟待培养一批具备机械自动化、高压电、PLC控制、液压系统等专业知识的复合型技术人才；部分专业化设备配件缺少物资编码，进货周期长，维保体系不够健全；择井搬迁存在难度

液压猫道、动力管盒采用拖装或撬装方式运输，搬家就位需较大转弯半径，井场地面平整度不高时，需要吊车协助就位，井位选择相对受限下一步工作重点1.现场性能试验。进一步论证自动化设备的实用性，开展对各种井型的施工试验，细化工作写实，采集原始数据并进行分析，为自动化设备推广提供理论依据2.设备优化升级。与厂家合作，对设备使用中发现的问题进一步升级改造；推进二层平台排管系统、司钻房集成控制系统、工具爬犁等设备设施的研发配套工作下一步工作重点3.建立保障体系。依据企业标准及设备性能特点，制定整套自动化设备维护保养、操作规程、风险识别及安全规范4.技术人