北京中科白癜风医院刘云涛 https://m.sohu.com/a/821483864_121879823
摘要：基于井口自动化的发展，各配套设备不断完善，因此在井口自动化的发展中对吊卡的要求也在不断提高。现有自动吊卡形式较多，虽然吊卡的质量在不断提高，但在适用性的问题上却仍存在一定问题。本文通过对国内外现有吊卡的各项参数以及实际情况进行了综合分析，指出了井口自动化中吊卡的具体使用需求，并提出吊卡发展的实际建议。关键词：井口自动化、吊卡、分析、需求0引言：随着陆地石油勘探开发进入中后期和海洋石油勘探开发力度的加大，对井口工具提出了较高的使用要求。井口设备不断发展，自动化程度越来越高，因此对吊卡的使用要求也越来越高，包括效率、动作形式、整体使用情况以及静止状态等等。吊卡作为钻井过程中的使用最为频繁，最为重要的工具之一，其与其他设备的匹配度决定了，各井口自动设备整体自动化运行的效率和可靠性。因此自动吊卡的不断开发和完善，将是未来吊卡技术发展的必然趋势，而在此基础上选择一台合理的、符合实际需求的吊卡，对自动化运行就变的尤为重要的。1技术分析国外自动吊卡技术发展较早，目前其产品的自动化程度、可靠性较高，相关技术较为成熟，代表性生产厂家有美国的NOV以及德国的B+V。1.1国外吊卡设备及技术[1]1）美国NOV吊卡：NOV公司从年开始推出BX1、BX2两种型号的吊卡以来，不断创新，提高产品可靠性及安全性，推出了BX3、BX4和BX5型液压吊卡。BX系列的吊卡符合API8C标准，出厂时进行了1.5倍的额定载荷试验，可以在-20～40℃的环境温度下工作。BX系列液压自动吊卡相关数据参数如表1所示。该系列吊卡均是双开门结构，该种方案可以获得较高的平衡性以及相关各项性能。同时该系列吊卡可以做到远程控制，甚至可以在吊卡吊耳与吊环之间添加翻转机构，形成翻转吊卡，该种结构可以满足动力猫道及其他相关自动井口设备的使用需求，从而提高井口作业的效率。NOVBX系列吊卡的结构特点为：第一、可实现吊卡的翻转，可以与动力猫道等达到相符合使用状态，另外在配合铁架工使用时也可以一直保持吊卡的水平状态；第二、其补芯可以替换，可以做到一卡多用，不需要多次替换；第三、安全性上来讲，该吊卡可以做到自锁功能，与我公司现使用的金豪吊卡相同，在安全性上可以有所保证，而其闭合方式也同样为触发时；第四：该吊卡有高度集成的控制机构，其控制形式为为电控液的控制方式，其打开或闭合时间约为4—6秒。2）德国B+V公司吊卡B+V公司是最早生产液压自动吊卡的公司之一，其产品曾大量出口到NOV公司，B+V公司的吊卡有常规型和液压型两大类，两者均可更换补心，其液压型吊卡正是从其常规型吊卡转化而来的。从年到年，B+V公司生产了多套补芯吊卡，有VESHCL系列和VESSD系列两种类型。其中VESHCL系列为对开式结构，而VESSD系列为双开门式可翻转结构（如图1所示）。其标准均符合API8C/7K、ISO以及ABS等标准，出厂时做1.5倍额定载荷试验。尺寸规格等参数分别见表2、表3。a.VES-HCL系列b.VES-SD系列图1B+V公司液压吊卡系列表2VES-HCL系列吊卡参数表表3VESSD系列吊卡参数表就B+VVES-HCL系列吊卡吊卡的相关数据表明：在技术性上，此型号的液压吊卡为纯液压控制吊卡，无需任何电信号，其接口为三根3/8”管线，接口为NPT螺纹，其中两根管线为开、合控制管线（即供油管线、回油管线），另一根为液压信号管线；工作压力13MPa，流量25—92L/min；其打开、闭合信号为液压信号。吊卡打开后，打开角度为°，整体呈水平状态。其闭合控制方式与我们现在使用的吊卡控制方式相同，即触发式开关。打开方式为手动阀打开。该吊卡在已吊装钻具的情况下可以正常打开，即：该吊卡本身无法做到安全自锁性能。吊卡打开或闭合时间在4—6秒左右；另一方面，最为重要的问题是：由于液压吊卡属于工具类，故其厂家不提供安装调试，如有需要可从总部指派技术员到现场指导安装、调试，但用户方需要支付一定费用。该吊卡可配套多种型号尺寸的补芯，但单个吊卡支配一种补芯，如需要其他型号需额外支付费用；吊卡质保期为1年（发货期起算），质保期过后产生的费用自行承担，包括维修费、人员劳务费。另外一点，在国内购买该吊卡需要用户自己去报关。这些问题就造成了在购买以及维修等问题上的不便捷性。1.2国内吊卡设备及技术1）xx石油机械有限责任公司吊卡XX石油机械有限责任公司已经研制了YDDZ型对开反馈式液压自动吊卡[2]。吊卡本体采用整体铸造型式，通过更换补心可以夹持、提升60.3--.3mm的管柱，额定载荷kN。该吊卡设计了带反馈信号的双液缸液压回路控制系统;其整体形式与B+V公司的VES-HCL系列吊卡基本相同。不同的是该吊卡设计有双保险锁紧装置，防止吊卡在作业中途意外打开。通过双液缸和反馈阀控制吊卡左、右主体的开合，实现远程控制。该吊卡的关键部件均经有限元软件进行强度校核及优化，结构简单合理、安全可靠，关键件采用XX石油机械有限责任公司特制优质钢铸造而成，经调质处理后具有优良的综合力学性能，强度高、韧性好。另外，该公司还研制了CDZH型系列全液压翻转式吊卡，该型号吊卡是一种适用于陆地及海洋钻井提升系统的侧开式（双开门）且主体可旋转的、液压驱动的全自动液压吊卡，如图2所示。其本体可旋转90°，完全满足动力猫道及铁架工等新型设备的配套使用要求。其整体结构主要由吊卡主体、活门、锁舌体、连杆机构及自锁机构等组成（除翻转及可换补芯结构，其余与我们公司正在使用的吊卡结构相同）。吊卡的驱动形式采用全液压驱动，由液压缸的伸缩，通过连杆机构有序动作实现左、右活门的打开和关闭动作，可换补心用于提升不同规格的管柱。在安全方面，吊卡内置锁舌总成防止吊卡活门在作业中途自动打开，杠杆自锁机构避免因振动导致锁舌体解锁，造成安全事故。液压吊卡实现自动开闭，远程控制，开闭时触发反馈信号，确保安全性。而该吊卡的关键件也同样采用了XX石油机械有限责任公司特制优质钢铸造而成。该型号吊卡技术参数如表4所示图2宝石公司CDZH型系列全液压翻转式表4宝石公司CDZH型系列全液压翻转式吊卡技术参数2）xxx钻采设备有限公司xxx钻采设备有限公司成功研制了YCK液压侧开式锥度钻具吊卡（双开门式），如图3。目前该吊卡已在我公司研发的铁架工调试过程中使用，其整体结构为双开门式，主要由吊卡主体、活门、锁舌体、连杆机构及自锁机构等组成，在其本体上安装有完全打开、完全闭合的传感器，传感器发出的信号可在司钻房准确现实，也可以与铁架工的运行实现互锁。该设备有机械限位机构，可确保钻具完全进入吊卡后吊卡方可完全闭合；打开时需将钻具提升脱离18°锥面后吊卡方可打开，该功能可有效防止铁架工自动操作设备误操作导致的事故发生。为配合铁架工自动设备使用，该吊卡与吊环紧密连接，使用机械限位的方式保持吊卡的始终水平。该吊卡的不足之处为只能应用于18°台肩锥度钻杆，且规格范围有限，不能更换补心，增加了成本。图2XX公司YCK液压侧开式锥度钻具吊卡2综合分析通过以上对各公司的自动液压吊卡的分析可以看出，目前市场上的吊卡种类不是很多，整体可大概分为：对开式和双开门式两种。而翻转问题均可在以上两种形式的液压吊卡上实现。在自动化钻井过程中，井下闭环钻井技术是实现自动化钻井的关键[3]，而井口自动化设备的配套使用也是不可或缺的关键技术，目前钻井自动化设备的研发正在高速发展，以目前国内来讲，动力猫道、铁钻工均出现相对成熟的产品，我公研发的第一代铁架工设备也已经完成了厂内试验，而宝石公司也已经开发出了国内第一套完整的自动化钻机。自动化产品已经开始在钻井装备中不断被使用，钻井自动化产品虽然代替了人工操作，降低了劳动力，但是在效率发面相对人工来讲却显得有些低。而对于钻井整体过程而言，若想提高效率，那么不光个自动设备的效率息要提高，自动液压吊卡的效率以及与各个自动化设备的配合程度和可靠性就显得尤为重要。那么到底什么样的吊卡才是好的吊卡呢？2.1自动液压吊卡的安全性和可靠性在钻井过程中，各设备的安全性和可靠性是关键要点，自动液压吊卡则更为重要。吊卡是其他各自动化井口工具使用和提高效率的关键要点，起到的综合配合使用的关键设备，那么其安全性与可靠性必须达到相对要求。例如需要符合符合API8C/7K、ISO以及ABS等国际标准。另外需要做到与其他各设备的互锁机制以及防止其他设备误操作造成的影响等基本要求。例如：铁架工在取放钻具时，吊卡应该做到防止其铁架工在没有夹取到钻具，或者没有完全将钻具放入吊卡吊卡没有完全关闭时，因误操作造成的吊卡开合动作，或者是游动系统的提升或下放。2.2自动液压吊卡与个自动化井口设备的符合性由于目前的自动化井口设备，均是以老钻机改造的前提下设计的，因此造成了较多的固态问题不能完全合理的解决，例如各设备的摆放位置，运动空间以及运转模式。因此，吊卡必须保证可以符合个设备的运转空间位置要求。例如动力猫道，目前大部分动力猫道在运送钻具到钻台面时，钻具均与钻台面成一定角度，那么要做到整体的自动运行，就必须做到吊卡的可翻转，以配合钻具的角度问题，做到准确卡住钻具，并可靠提升。再例如铁架工设备，由于我公司研发的铁架工设备，在向吊卡中存放或取出钻具时，必须要保证吊卡是水平状态，那么就需要吊卡自身有一个保持水平的机械或者动力机构。另一方面，吊卡最好可以做到在其他设备正常运行时（不需吊卡配合），吊卡可以正常工作，而不与其他设备发生干涉，即吊卡的活动空间可以进行控制，并尽量减小其活动范围。2.3信息网络与远程控制的集成随着信息化技术和互联网络的迅猛发展，在钻井方面信息化网络技术也开始投入应用到石油钻井工序，石油钻井操作体系正逐步的向信息自动化的钻井形势发展，自动化钻井形式已经成为未来石油开采的主流发展趋势，例如我公司研发的钻机铁架工已经可以实现远程操作。那么吊卡的信息化和远程控制的集成就变得很重要。这就是说，自动液压吊卡的操作需要做到信息传输，并可以正常的集成到其他设备的程序之中。例如，自动液压吊卡的操作可以形成电控液的方式，并做到闭环运转，即添加完全打开、闭合的传感器，并做到信息反馈，与其他各设备形成程序上的互锁机制，而在出现设备故障或误操作问题时可以进行报警或停止运转的功能。这就可以与其他各井口自动设备形成信息互锁网络，形成完整的闭环操作模式，提高整体的工作效率，而在安全性和可靠性上也有了极大的保证。3结论其实一个好的吊卡并不是指吊卡自身具备多么好的质量或口碑，甚至是多高的市场价格，哪个大厂家设计生产的产品，而是指其整体的符合性要求是否与需要与配合使用的其他设备相符合，其安全性与可靠性是否符合实际使用需求。就目前实际情况而言，国内的较多井口自动化设备已经相对成熟，虽然较多设备是仿造国外设备研发的，但终究是存在我们自身的技术以及使用要求。国外的大部分自动液压吊卡为成型产品，我们在使用时只能尽可能的去迎合该种产品，无法做到让其进行改型从而做到符合我们的要求。而国内的产品正处于研发阶段，相对来讲并不是十分成熟，因此在形式上，技术上均可以提出我们自身的使用要求，厂家也可以根据我们的使用要求，对产品进行改造和技术升级，这对我们的配套使用提供了便捷性，也间接的降低了成本和其他设备研发过程中的结构难点。因此目前来讲，对于国内井口自动化设备配套使用的吊卡，国内厂家应该为我们的首选厂家，当然也可以参考国外的相关技术以提高整体吊卡水品。这不光是降低了成本，提高了相关技术，同时也在后期的维护以及整体运行上提高的便捷性。参考文献[1]何鸿，闫永宏，王德贵．液压自动吊卡技术现状及发展建议［Ｊ］．石油机械，,40（8:）：．[2]王小通，闫永宏，杨晓勇等.对开式液压吊卡:中国，U［P］.-06-22.[3]刘强.石油钻井自动化关键技术的应用研究［J］.科技传播，.8:.

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