[01129918]全自动多功能钻杆液压卡瓦系列的研制及工业化应用

国内、国际的石油、地矿、煤炭、冶金等相关领域都存在着钻井过程,这些过程都存在着起下钻问题,随着国际油价的持续走高,国家在石油行业的投入不断加大,我国各大油田新配钻机数量大幅度增加。目前各油田非常重视钻井施工安全,只要给钻井施工带来安全、提高钻井速度、降低工人劳动强度的好产品油田企业都非常欢迎的。因为使用手提式钻杆卡瓦造成单吊环起钻,容易造成设备损害及人员伤亡事故发生,大多数油田企业在这方面都有惨重的经验教训,都造成巨大的经济损失。为了解决这些问题,研制一种动力钻杆卡瓦,成了国内外石油工程技术人员研究的课题,该项目产品是项目主要技术人员在长期科研工作积累的基础上,以国内外相关高新技术为基础而立项研发的新产品,重在提高我国钻井现场安全、高效、降低工人劳动强度、自动刮泥、清洁施工为研究目标而研发的新产品。 本项目的目的就是克服现有技术的不足,研制一种卡瓦体在卡瓦座内通过滑槽上下滑动而打开和收拢,运行时可靠度高,安装使用方便,气缸采用内置式动力缸,结构紧凑,并带有自动刮泥的多功能钻杆液压动力卡瓦系列。阶梯式卡瓦座结构以达到即能快速张开卡瓦体又充分降低卡瓦体的工作升降高度,满足国内钻井设备和人员的操作现状。另外,它具有安装方便,操作简单,自动化程度高,工人劳动强度低,工作安全可靠等特点 该钻杆液压动力卡瓦利用卡瓦体的重力偏心和背部锥度使3片卡瓦体向外扩张或向中心集拢,并结合卡瓦体的外锥面与转盘补心或衬套的内锥面的楔紧作用以及油缸的拉力,实现了对钻杆的卡紧作业;起钻操作时刮泥盘同时工作,具有自动刮除粘附在钻杆上泥浆的功能。该钻杆液压动力卡瓦主要参数：型号XDYW型,适用于375或275转盘,与标准补心配合使用;有效卡紧长度420mm;有效卡紧面积1008cm2;额定载荷2250kN;升降油缸行程450mm;旋转油缸行程300mm。关键结构尺寸包括：卡瓦体背锥锥度1:3±1.5mm/m,单面斜角9°27′45″±2′30″。 1)该钻杆液压动力卡瓦一次性安装固定在钻井平台上成为钻机的一部分,液压管线和电器控制线布置在钻井平台下方,不需要经常起吊或拆卸,不影响钻井作业的其他工作。 2)起下钻作业完成后,通过旋转油缸把提升臂及卡瓦体旋转移出工作位置,用安全销固定后可以卸去油缸两端压力,提高油缸使用寿命。3)在支撑盘上增设易装拆的刮泥盘,实现了刮泥和卡持钻杆的双重功能,在降低劳动强度的同时提高了作业)的安全性能和工作效率。 4)液压控制单元中增加了液控单向阀,保证了卡瓦体在张开状态下不会因其他故障而突然下降,双路单向节流阀用于调节油缸上升和下降的速度,保持卡瓦体升降的平衡性以及与起下钻作业的连贯性。 1)该钻杆液压动力卡瓦的投入使用,大大减轻了钻井工人的劳动强度,减少了钻台人员配备数量,提高了井口自动化程度,受到了现场钻井工人的一致好评,取得了良好的经济效益和社会效益。 2)该钻杆液压动力卡瓦由于减轻了工人劳动强度和减少了起下钻操作工序,在钻井起下钻过程中完全杜绝了由于单吊环起钻可能造成的设备和人身安全事故的发生,提高了钻井起下钻作业的安全系数,具有重大的经济效益和社会效益。 3)由于提高了起下钻速度,缩短了建井周期,降低了钻井成本,同时节约了大量引进国外同类产品的资金,具有良好的经济效益。该钻杆液压动力卡瓦通过更换不同类型的卡瓦体及卡瓦牙,适用于不同规格的钻杆起下钻作业,并实现了钻杆液压动力卡瓦的多功能性,能与不同规格的自动化液压钻机、配置液压顶驱的钻机以及通过转盘驱动的普通钻机和修井机等配套使用,应用范围广,功能性强,安全可靠。 1)减少钻台工人配置,降低劳动强度,减少钻井人工成本。该钻杆液压动力卡瓦液压动力卡瓦安装就绪后,工人在井口不需要搬动任何重物,也完全不需要人工刮泥的辛苦劳作,操作液压大钳的工人可完成井口全部工作,起下钻时井口只配置一名工人即可足以完成,且劳动强度大大降低,起下钻操作轻松愉快。而该钻杆液压动力卡瓦系列可比传统起下钻方式减少井口工人1－2人,年节约钻井人工成本5－10万元。 2)提高起下钻速度,提高钻井时效,降低钻井成本。正常钻一口开发井平均起下钻次数均在10次以上,全部起下钻时间均在100小时以上,节约15%－20%的钻井时间意味着一口井就能节约钻井成本2－5万元（以每天钻井成本5万元计）,一台钻机每年打井10口,则使用多功能钻杆动力卡瓦后每年仅从提高钻井时效上即可节约钻井成本20－50万元,具有明显的经济效益。 3)国内产品取代进口产品带来的经济效益。目前,进口一台国外同类型的钻杆气动卡瓦（如VARCO-BJ公司气缸外置式气动卡瓦和美国DEN-COM公司动力卡瓦）,气动卡瓦一般需要5万－7万美元,液压式动力卡瓦高达25万美元,据调查,中技开、长城钻井公司、胜利油田、大庆油田、海洋总公司等均有不同程度的引进。但是由于其工作高度较高,国内工人在操作液压大钳等井口工具时很不方便,并不适合中国国情使用,许多国内油田出国打井的钻井队配备了进口气动卡瓦后并没有得到完全应用,而仍在使用传统的双吊卡或手提式卡瓦起下钻方式。相比之下,该钻杆液压动力卡瓦价格仅为国外同类产品价格的1/5-1/10左右,且其工作高度基本与钻台面平齐,符合国内工人的身高条件及操作习惯。因此,钻杆气动卡瓦每台可节省经费至少30万元－40万元,按国内年生产100台计,可为国家节省资金3000万元－4000万元,经济效益显著。 存在的问题：液压动力卡瓦在国内外市场仍需扩大。