[00111623]智能化修井作业系统的研发和应用

1、项目概述 本系统是针对传统修井行业劳动强度高、作业环境恶劣、井场污染严重、自动化程度低的问题,将机械自动化、机电一体化、信息处理、远程监控等技术集成起来用于小修井作业,并运行与之相适应的管理模式,以达到减员增效、安全环保的目的。 2、技术原理及性能指标 1)井口作业装置及油管输送装置 1.1研制地面自动化辅助设施,应用液控技术完成井口及地面设备操作,实现井口单人即可完成油管起下及运移、摆排。实施过程及相关装置包括：油管输送装置、自动管排架、液控防喷器、气动卡瓦、井口环保装置等。 1.2完成效果描述：井口使用动力钳、气动卡瓦配合上卸扣,作业时一个人使用单吊卡即可完成管柱的起下作业,改变过去使用双吊卡,需要多人配合操作才能完成的作业模式,单队减少作业人员4人。提管柱过程中通过井口清洗装置完成管柱外壁的清洗,实现环保作业。 2)作业车动力改造 2.1油田各型作业机目前普遍以柴油机为动力,柴油机工作效率仅为50%左右,不但能源浪费较为严重,作业成本高,而且还存在噪声污染等一系列环保问。因此项目组计划为修井机新增修井机电控系统,从而更好的满足修井工艺的要求。 2.2作业车改造内容 2.2.1增加防爆变频电动机,将电能转化为机械能驱动修井机进行施工作业。 2.2.2司钻台操作箱对电机的启动和停止进行控制,通过调节手轮可对电机的速度进行调节,能够显示电机正常运行或故障灯状态并实现电机的快速停车。设有变频器运行指示灯、故障指示灯、紧急停车按钮、手轮。 2.2.3增加转接箱进行车载设备和MCC房电缆的转接 2.2.4增加油管测量,并将计量数据通过传感单元反馈给PLC控制柜内的CPU进行处理。 2.2.5新增修井机电控系统 2.2.5.1超级电容柜：在井场作业时,当修井机正常工作大钩无负载,或大钩下放时,由井场电网电源对超级电容充电;当修井机进行提升作业时,由井场电网电源和超级电容（放电）联合驱动电动机,完成游车的提升。 2.2.5.2变频器控制柜（TSACD-03变频器）：通过电网的400VAC电源,经变频器后逆变成可控频率交流电驱动交流变频电动机,电动机无极变速,速度可控,同时具有过载,超速,超温等保护。 2.2.5.3 PLC柜：IPC对所有信息进行汇集、处理、储存并通过无线网络实现数据发送和远程控制访问。 工作条件： 温度：MCC房内配有冷气机,可保持房温不高于+27℃。 海拔：海拔2000米高度内,可达到额定输出。如超过海拔2000米, 输出电流将相应减少。修正关系为：海拔3000米时,为额定输出的92%;海拔4000米时,为额定输出的73%。 大气条件：周围环境中不应有过量的酸、碱、盐、等腐蚀性及爆炸性气体。相对湿度在40℃时不超过50%,温度较低时允许有较高的相对湿度,但应注意由于温度变化而可能发生的凝露。 3、作业监控及信息传输系统开发思路 在作业机车、井口等位置加装有毒害气体报警、温湿度监测、滚筒数据编码器、视频监视器等信号感应、接收单元,采用RS485总线协议。通过远程传输系统进行远程访问,实现远程监控管理。同时开发修井平台远程监控中心系统用于将各种仪表、传感器、变频器、PLC、GPS的数据及通讯协议的整合及统一处理。通过二者兼容实现作业全程监控、作业数据自动采集存储、远程无线传输实时数据访问,通过远程访问监控系统,可了解现场作业情况及特车使用情况。 3.1作业监控及远程传输系统 3.1.1环境监测 对周边环境中易燃易爆、有毒害气体以及温湿度进行检测,并将检测到的数据通过传感单元反馈给PLC控制柜内的CPU进行处理。 3.1.2井场及井口视频监控： 3.1.2.1井场视频监控器 3.1.2.2井口视频监控器 4、新技术主要优势简述 1)作业车进行机电一体化改造,将动力输出模式由原来的燃油模式改为电力驱动模式,此项技术借助工业电网,利用电动机代替柴油机为修井施工提供动力,新技术不但大大降低了能源消耗,降低了生产成本,而且技术降低了施工噪音,减少了尾气排放。（传统作业每部修井机修消耗的能源占据生产成本的7%）; 2)井下作业属劳动密集大行业,在企业长期发展中,招聘难、留人难是制约企业发展的主要因素。地面自动化辅助设施能够代替部分人力作业,使单队作业人员减少4-6人,节约人力成本还降低了作业劳动强度。 3)作业监控系统和远程传输系统能够对现场施工情况和作业环境进行实时监控、远程访问,作业数据自动收集处理,不仅保证了资料收集的及时、准确性,还能大大降低管理成本。管理人员可进行远程监管,改变传统作业驱车几十上百公里到现场指导的作业方式; 4)通过GPS系统和现场作业监管系统反馈的信息,随时调整特车派遣计划,最高效率利用人力、物力,提高了生产时效。 5)将项目积极推广各采油及作业区,提高总结项目技术。 2017年于百口泉采油厂、陆梁油田作业区签订了施工合同。3月底将百口泉采油厂配置了4支队伍,全套智能化修井作业装置,陆梁油田作业区配置了13支队伍（一台设备备用）,地面自动化辅助装置,在去年的使用过程中,深受业主好评。