LG380Q连续管作业橇组的开发 (1)

万方数据
洋平台的作业工况。
1 总体设计方案
1.1 结构组成 LG380Q 连续管作业橇组由动力橇、 控制橇、
油管滚筒橇、 井口装置橇组成， 总体结构如图 1 所示。 该设备可用于陆地和海上石油钻井平台及 生产平台。 控制橇由橇架、 控制室、 控制系统及 液压控制软管滚筒等组成； 动力橇由橇架、 发动 机、 分动箱、 液压泵组及液压动力软管滚筒等组 成； 油管滚筒橇由橇架、 连续管滚筒、 排管系 统、 连续管及高压管汇等组成； 井口装置橇由橇 架、 注入头、 鹅颈管、 防喷器和防喷盒等组成。
作业时依次将鹅颈管、 注入头、 防喷盒、 防 喷管、 防喷器安装于井口， 鹅颈管用于将连续油 管导入注入头及支撑连续油管。 鹅颈管通过销轴 安装于注入头顶部， 其安装座可根据油管直径进 行调节， 以保证油管进入链条的中心。 注入头主 要包括驱动系统、 夹紧系统、 张紧系统以及负荷 测量系统。 驱动系统为注入头提供动力， 夹紧系 统为油管起下提供夹持力， 张紧系统保持链条张 紧度， 负荷测量系统用于显示作业时油管负载值。 防喷盒是动密封装置， 能保证在井口带压起下连 续油管， 不导致井漏。 采用销轴固定在注入头底 部连接盘， 并尽可能地靠近链条以减少油管弯曲。 防喷管用于容纳井下工具， 并且在带压条件下允 许井下工具进出井筒。 防喷器是液压操作的四闸 板装置， 必要时也可用手动关闭， 主要用于密封 井口及悬挂连续油管等。 2.5 液压系统
Abstract: In order to meet oil and gas production requirements and reduce the cost further， the LG380Q coiled tubing skid-mounted unit was developed. The skid-mounted unit adopted tubing roller split type design， can adapt to the operating mode of land and ocean platform. It controlled injection head， tubing roller and spray system through hydraulic pipeline between each module， to achieve coiled tubing roundtrip in the well. Field test and application results showed that the indicators of skid-mounted unit all meet the design requirements， stable operation， reliable performance， expand the useable range of the coiled tubing operation equipment. Key words: coiled tubing； skid-mounted unit； split type design； ocean platform
气路系统气源来自发动机储气罐或气源房， 通过气路分配器将气体分配到各个执行元件。 气 路系统压力 稳定在 0.65～0.8 MPa， 共分 为 6 路 。 第一路接操作室仪表板上的气压表； 第二路接注 入头链条润滑罐气动泵； 第三路接油管滚筒润滑 罐； 第四路接防喷盒气压调节阀； 第五路接气控 阀， 当操作室起升后控制气缸以支撑操作室； 第 六路接液压系统紧急手油泵， 为注入头夹紧系统 及防喷系统等提供紧急动力。 2.7 润滑系统
控制橇主要由控制室、 防喷器控制软管滚 筒、 注入头控制软管滚筒、 操控系统及数据采集 系统等模块组成。 作业时控制橇可放置于动力橇 上， 通过集装箱角件形式进行连接， 让操作者获 得更开阔的视野， 便于监控作业过程。 动力橇上 配备有安全登梯， 方便操作者进入控制橇。
控制室采用强化结构设计， 可根据作业要求 升降， 内部控制面板安装有全部操作阀件， 便于 操作整台设备。 数据采集系统能对油管深度、 起 下油管速度、 油管质量、 循环压力、 井口压力、 注入瞬时排量、 累积注入量等数据进行采集、 显 示和储存。 连续油管模拟分析软件可进行疲劳寿 命模拟与跟踪、 油管受力和作业条件极限模拟、 水力学模拟等。
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应用与开发
2017 年 4 月·第 40 卷第 4 期
头自动刹车系统具有制动力矩大、 响应速度快、 使用寿命长、 免维护等特点， 保证作业安全。 油 管滚筒控制系统由定量叶片泵与定量马达组成开 式回路， 其液压动力使连续管在滚筒和注入头之 间提供恒定的拉力， 并实现滚筒和注入头的协 同。 综合控制系统由带压力补偿的变量柱塞泵驱 动防喷器、 防喷盒、 排管器、 操作室、 软管滚筒 等组成， 通过流量控制阀来分别控制各个执行元 件， 并配备储能器， 确保注入头夹紧系统及防喷 系统等在作业过程中保持压力稳定。 另外， 配备 手油泵保证在紧急情况下为注入头夹紧系统及防 喷系统等提供控制动力。 2.6 气路系统
8 000
380
190
注 入 头 起 下 油 管 速 度 /（m/min）
最大
最小
60
0.1
滚筒外形尺寸/ (mm×mm×mm)
3 556×2 032×1 778
连续管滚筒容量 /m
防喷系统
Φ38.1 mm Φ44.45 mm 作业压力/MPa
8 100
5 900
70
防喷系统 通径/mm
103.1
1.3 技术特点 （1） 基于 DNV2.7.1 标准对各个橇进行了模块
润滑系统由注入头润滑系统和油管润滑系统 组成。 这两个系统都采用气顶油方式， 由压缩空 气驱动润滑罐内的润滑油， 经过喷油管线对注入 头链条、 链轮以及连续油管等进行润滑。 工作 时， 由安装在操作室仪表板上的开关进行开启并 由润滑罐下的流量阀进行流量调节。 2.8 电路系统
电路系统由电源系统、 主控箱控制系统、 发 动机控制系统和照明系统组成。 主控箱控制系统 为连续油管橇各系统实现集中控制和监控； 电源 系统向连续油管橇主控箱控制系统、 发动机控制 系统、 数据采集系统等提供电能； 发动机控制系 统主要实现发动机启动、 停机、 紧急熄火、 油门 等； 照明系统主要为操作室橇和动力橇照明。
近年来， 连续管技术日渐成熟， 并已广泛 应用于注氮排液、 冲砂洗井、 钻磨铣、 挤注水 泥 、 拖 动 布 酸 、 钻 井[1]、 射 孔 、 压 裂[2]、 冲 砂 等 作业领域， 在页岩气、 煤层气开发中发挥着重 要作用。 通常， 连续油管设备分为车载式[3-5]、 拖 挂式以及橇装式 3 种形式。 车载式与拖挂式移 运性能好， 能适应陆地作业。 但是车载底盘及 拖挂底盘由于价格昂贵， 无形中增加了设备成 本， 给用户增加了购置预算。 同时， 车载式与 拖挂式设备不能适应海洋平台狭小的作业空间。 为此， 在现有车载式连续油管设备及拖挂式连 续油管设备技术的基础上， 经过充分的市场和 技 术 调 研 ， 研 发 了 LG380Q 连 续 管 作 业 橇 组 。 该设备既能降低设备成本， 又能适应陆地与海
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图 1 LG380Q 连续管作业橇组
1.2 工作原理 LG380Q 连续管作业橇组采用液压驱动 。 发
动机通过分动箱驱动 3 个液压泵， 并通过各个模
块之间快速连接液压管线向注入头、 油管滚筒及 防喷系统等提供动力与控制， 实现连续管在井内 的起下作业。 主要技术参数见表 1。
表 1 LG380Q 连续管作业撬组主要技术参数
外 形 尺 寸 /（m×m×m）
质 量 /kg
注入头最大动力 /kN
控制橇 动力橇 油管滚筒橇 井口装置橇 控制橇 动力橇 油管滚筒橇 井口装置橇 提升力 下推×2.8×3.6 4.0×2.5×3.4 7 500 9 000 8 500
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焊管
2.2 油管滚筒橇 油管滚筒橇是连续油管的储运设备， 用以均
匀地缠绕连续油管。 主要由滚筒座、 滚筒体、 高 压管汇、 排管系统、 驱动系统和润滑系统等组 成， 如图 2 所示。 滚筒采用液压驱动形式， 驱动 滚筒正反转， 使连续油管起、 下时在油管上保持 一定的拉力 ， [6-8] 并将其紧绕在滚筒上。
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焊管
LG380Q 连续管作业橇组的开发
郭峰
（中石化石油工程机械有限公司第四机械厂， 湖北 荆州 434024）
摘 要： 为了满足不同油田油气开采需求， 进一步降低作业成本， 研制了 LG380Q 连续管作业橇
组。 该橇组采用油管滚筒分体式设计， 能够适应陆地与海洋平台的作业工况， 通过各模块间液压
筒橇、 注入头以及防喷系统提供动力。 主要包括 发动机、 分动箱、 液压泵、 燃油箱、 液压油箱、 蓄能器、 液压油散热器以及液压阀件等。 分动箱 安装于发动机飞轮壳上， 驱动 3 套液压泵工作。 一套是注入头动力系统， 采用闭式液压系统， 一 台变量柱塞泵带动注入头上的 2 台变量柱塞马达 工作； 一套是滚筒驱动系统， 采用开式液压系 统， 一台叶片泵驱动滚筒马达工作； 一套是综合 液压系统， 采用开式液压系统， 用于驱动液压软 管滚筒、 滚筒排管控制、 油缸伸缩、 注入头控 制、 蓄能器压力控制以及防喷器控制等。
文献标志码： B
DOI: 10.19291/ki.1001-3938.2017.04.006
Development of LG380Q Skid-mounted Coiled Tubing Unit
GUO Feng
（Sinopec Petroleum Engineering Machinery Co.， Ltd.， Jingzhou 434024， Hubei， China）