可扩容式大容量连续管滚筒的研制及应用_李帅.pdf

化学工程与装备 2022 年 第 12 期 178 Chemical Engineering&Equipment 2022 年 12 月 可扩容式大容量连续管滚筒的研制及应用可扩容式大容量连续管滚筒的研制及应用 李 帅，张友军，郝 军，刘 菲（中石油江汉机械研究所有限公司，湖北 武汉 430000）摘摘 要：要：连续管作业机自问世以来，因其优点突出得以快速发展，被誉为“万能作业机”，而滚筒作为连续管作业机的重要部件之一。本文主要阐述了该种滚筒的研制及在现场的应用，通过应用数据及结论，充分展示了该型号滚筒的可靠性及稳定性，所做研究可为连续管行业及相关工程技术服务提供重要参考。关键词：关键词：大容量滚筒；可扩容式；深井作业；连续管作业机；工程技术服务 随着国内油气田的不断开发，现场施工作业逐渐向深井、超深井方向转变，连续管作业机因其自身优势，在油气田行业得以快速发展1-2，滚筒作为连续管作业机的重要部件之一，其主要作用有两方面，一是存放和运输连续管，二是整齐紧密缠绕工作中的连续管，同时，滚筒也决定了连续管作业机的运输尺寸和连续管的容量，但由于受我国交通运输道路种种要求限制，连续管作业机滚筒缠绕容量成为了制约该项技术发展的主要瓶颈3。为解决该问题，中石油江汉机械研究所有限公司创新研制了一种型号为 GT6080QK 的可扩容式大容量滚筒，通过结构优化及整车布局调整，采用可升降扩容式橇装结构，增大缠绕连续管容量，使得扩容前滚筒容量可达 2-3/8 寸 4000m，扩容后可达 2-3/8 寸 8000m。本文主要阐述该种滚筒的研制及在现场的应用，通过在靖51-30H1 井进行洗井、首次射孔等作业，充分证实了该型号滚筒的可靠性和稳定性，所做研究及结论可为连续管行业及相关工程技术服务提供重要参考4。1 1 滚筒结构及工作原理滚筒结构及工作原理 1.1 滚筒结构 GT6080QK 滚筒是由滚筒体、驱动系统、排管系统、计数系统、润滑系统、管汇系统、升降系统、起吊装置和底座等组成5，采用可升降扩容式橇装结构，从而增大缠绕连续管容量6。滚筒体的大小决定了滚筒的缠管容量，其筒芯直径为 2290mm，轮毂直径为 4960mm，筒体宽度为 1970mm，扩容后可以缠绕长 8000m，直径 60.3mm 的连续管；扩容前可缠绕长 4000m，直径 60.3mm 的连续管，扩容前后三维图行对比如图 1 所示。其主要技术参数如表 1 所示。图图 1 1 扩容前后滚筒三维图对比扩容前后滚筒三维图对比 表表 1 1 GT6080QKGT6080QK 滚筒滚筒技术参数技术参数 序号 内容 参数 1 驱动形式 马达+行星减速器 2 扩容前容量 4000m 3 扩容后容量 8000m 4 外形尺寸 620030005046mm 5 底径内宽轮缘 229019704960mm 6 空滚筒重量 18.5t 7 滚筒承载能力 53t 1.2 工作原理 滚筒筒体支承在轴上，由液压马达和减速器直接提供驱动动力7，此滚筒设计液压升降系统，对滚筒体进行升降，主要包含升降控制阀、同步马达、节流阀、升降液压缸等。升降动力源由原车所配倒管器供油回路进行提供8。操作滚筒体上升降控制手柄可对滚筒进行升降控制，上升和下降到预定位置后需进行机械限位固定牢靠。具体工作过程：运输时，拆卸可扩容式结构，将滚筒降至最低位，运输时可缠绕 2-3/8 寸连续管 4000m；如需缠绕2-3/8 寸连续管，需在现场对连续管采用工具或现场焊接方式，滚筒整体采用四个液压缸进行升降。滚筒驱动液压系统的动力来源于整机液压动力源，同时滚筒回油增加补油溢流阀在滚筒反拖时进行补油9。滚筒驱动回路供油流量由主机供油系统进行设定，滚筒驱动压力由控制台上直动式溢流阀遥控主溢流阀进行调定10。2 2 滚筒排管及计数系统滚筒排管及计数系统 2.1 滚筒排管系统 为了控制连续管整齐均匀地排列在滚筒上，系统使用了一个排管器。排管器有两种排管方式，一种是自动排管，另一种是强制排管11。自动排管是通过滚筒轴上的链条驱动而与滚筒旋转保持同步12，从而带动菱形轴一端的链轮转动，滚筒自动排管部件如图 2 所示。蝶形弹簧将两摩擦盘与链轮压紧，依靠摩擦盘与链轮间的摩擦力来带动菱形轴自动转动13。菱形轴通过滑舌来带动排管装置左右移动，达到自动排管的功能14。DOI:10.19566/35-1285/tq.2022.12.095 李 帅：可扩容式大容量连续管滚筒的研制及应用 179 滚筒转动 1 周，排管装置在菱形轴上移动的距离刚好为 1个连续管的直径。1-螺母 2-蝶形弹簧 3-链轮 4-摩擦盘 5-套筒 6-支臂 7-带座轴承 8-菱形轴 图图 2 2 滚筒自动排管部件滚筒自动排管部件 另外，可以更换自动排管部分的链轮，改变两组链轮的传动比，从而调整滚筒运行一圈菱形轴水平移动的距离。因而在使用不同管径的连续管时，只需更换配套的自动排管链轮，就可以满足该管径的自动排管功能。当连续管缠绕与滚筒旋转不同步时，操作人员要在控制室操作强制排管手柄强制排管，让其到达同步，滚筒强制排管部件如图 3 所示。强制排管是通过排管器支臂上一个小液压马达驱动一对链轮转动，从而强制带动菱形轴转动。通过滚筒液路控制液压马达正反转动，从而带动排管器在丝杠上左右移动。1-支臂 2-液压马达 3-小链轮 4-链轮 5-菱形轴 6-带座轴承 图图 3 3 滚筒强制排管部件滚筒强制排管部件 2.2 滚筒计数系统 排管器上装有深度计数器，计数器的计数范围为09999.9。当连续管穿过计数装置时，两对导轮将弯曲的连续管扶直，由于弹簧对压盒的拉紧，摩擦盘紧紧地挤压在连续管上，随着连续管的移动来带动摩擦盘转动，从而使计数轮旋转来计数。计数装置如图 4 所示。1-下盒体 2-弹簧 3-上盒体 4-摩擦轮 5-压盒 6-计数器 7-导轮 图图 4 4 计数装置计数装置 3 3 滚筒管汇及润滑系统滚筒管汇及润滑系统 3.1 滚筒管汇系统 滚筒上安装有高压管汇，根据其连接位置可以分为外部管汇和内部管汇。外部管汇通过滚筒轴端的旋转接头，与外部高压管汇连接。管汇末端通过两个接口与泵车联接，同时配备了转换接头备件，即可将外接接口转换为通用的公制接口。另外，外部管汇上有压力传感器，采用由壬连接，压力传感器测得的压力通过电缆传递到控制室的仪表上，因而控制室内可随时监控循环压力。内部管汇是旋转接头与连续管连接部分的高压管汇。内部管汇留有投球口，可进行投球作业。其末端通过由壬方式与连续管连接。内部连续管进入滚筒部分采用 U 型卡将其固定住，防止在盘连续管时滚筒对内部管汇有过大的拉力，同时防止连续管受拉滑动。3.2 滚筒润滑系统 润滑是通过控制室内的润滑控制旋钮控制的，润滑油罐的空气压力保持在 0.3MPa 左右，装在润滑油罐上的球阀控制润滑盒的加油量。润滑盒位于排管器计数器的后面，润滑盒内部装有吸油海绵，吸油海绵需要根据使用情况进行更换。当滚筒起连续管时，需打开润滑油罐上的球阀，使润滑盒对缠绕在滚筒上的连续管涂敷一层薄的防腐油脂，保养连续管。4 4 现场应用情况现场应用情况 在靖 51-30H1 井，GT6080QK 滚筒完成了 3500m 超长水平段连续管通洗井、首段射孔作业，实现了国内首次可扩容大容量滚筒装备和管管对焊工艺等技术的现场应用，如图 5所示。靖 51-30H1 井，完井井深 6835m，垂直井深 3024m，造斜点 980m，水平段长度达 3500m，施工过程为满足 3500m超长水平段，水垂比 1.16 下深需求，下管配套水力振荡器及金属降阻剂，使用专用洗井液，增加牵引力，降低井筒摩阻和泵注摩阻，实现人工井底 6805m 探底，并于后续完成该井的洗井、首段射孔作业。作业过程中，GT6080QK 滚筒性能良好、稳定，为施工顺利开展提供了保障，也促进相关工艺得以完善，积累了宝贵的现场经验。（下转第（下转第 155155 页）页）冶志超：磷肥生产余热发电汽轮机组 505E 控制应用 155 phosphate fertilizers Use waste heat boilers to absorb excess smoke heat.The waste heat power generation system is mainly responsible for processing high-energy steam and adjusting and distributing various parameters.It does not have the steam production capacity,and the extraction steam turbine unit cannot effectively digest the excess steam.During the operation process,the steam pressure and temperature Therefore,it is necessary to optimize and adjust the traditional production system,reduce the operating load of the steam turbine unit,and improve the temperature,pressure and air control effect,so as to ensure the stability and safety of the phosphate fertilizer production process.Based on this,this paper analyzes an example case,takes the Woodward 505E controller as the main research object,and explores the optimal control effect of the waste heat power generation steam turbine in the process of phosphate fertilizer production,in order to provide some reference for the innovation and development of phosphate fertilizer production enterprises.Key wordsKey words:waste heat power generation;phosphate fertilizer production;control application;steam turbine unit;505E （上接第（上接第 173173 页）页）_ 4 4 结结 论论 通过对叶轮水力模型优化及材质的改进，新叶轮必需汽蚀余量 NPSHr 降低了 1m，即由原来的 6.9 米降低至 5.9 米，汽蚀余量裕度 NPSH margin 增加了 1 米，即由原来的 0.1米增加至 1.1 米，裕度比（NPSHa/NPSHr）由原来的 1.02增加至 1.2，同时新的叶轮采用了耐磨材料，叶轮整体抗汽蚀性能有了明显的提高。新叶轮自 2020 年投入使用，现场运行的“噼噼啪啪”噪音明显降低，机泵的振动值也保持在 2.5-3.0mm/s 之间，运行 2 年多来，状态良好。极大程度上延长了泵的维修间隔时间，提高了装置的可靠性。参考文献参考文献 1 关醒凡.泵的理论与设计M.机械工业出版社.2 Allan R.Budris&Philip A.Mayleben.Effects of entrained air,NPSH margin,and suction piping on cavitation in centrifugal pumpsJ.（上接第（上接第 179179 页）页）_ 5 5 结结 论论 随着