油田起下抽油杆自动化装置的研制与应用

摘要：本文深入探讨了油田修井作业在起下抽油杆施工过程中通过自动化技术的发展现状及其未来趋势。在油田井下作业过程中，起下抽油杆是必不可少的一项重要工序，它是有杆泵抽油装置中的一个重要组成部分。通过抽油杆接箍连结成抽油杆柱，上接光杆，下接深井泵活塞，抽油机的动力经抽油杆柱传递到深井泵，使深井泵的活塞作往复动。这种常规的操作方式，目前存在起下工作量大，操作人员施工进程慢，同时在使用中也存在着一定的安全隐患，为了消除在起下抽油杆施工中各项不利因素，改善操作人员的施工条件。本文的研究成果为起下抽油杆自动化的研发与推广提供了有益的参考。

关键词：自动化；起下抽油杆；应用现状

引言

在油田的生产过程中，修井作业起下抽油杆施工占据着举足轻重的地位，其执行效率与成效直接关联着油田的整体作业效能。抽油杆的主要是通过机械力传递，利用泵杆和抽油泵相连，将地下的原油抽到地面。抽油杆系统包括抽油杆、泵帽、泵杆和泵筒等部分。抽油在地面上进行旋转运动时，通过抽油杆与泵杆相连产生上下运动。上升时抽油杆会带动泵杆上升，同时也带动泵筒上升。在上升过程中，油井底部的油液进入泵杆和泵筒的通道。下降过程中，抽油杆会带动泵杆下降，同时也带动泵筒下降，这时泵筒内的油液被挤出到油管中，通过输油管道最终将原油提取出来，目前这种采油技术日趋成熟，但是它受限于技术瓶颈，普遍依赖与人工起下操作，这不仅导致了大量的人力资源消耗和繁重的体力劳动，还因效率低下而难以显著提升油田企业的经济收益。针对油田修井作业的特定需求，市场上应运而生了一系列先进的自动化起下抽油杆装置。这些装置凭借其卓越的功能设计，成功打破了传统起下抽油杆作业的局限性，极大地促进了修井作业效率与质量的双重提升。因此在修井作业中的自动化起下抽油杆技术展现一定能展示出出无比广阔的发展潜力和应用前景，成为油田智能化生产关键趋势。

传统起下抽油杆方式

1、目前油田修井作业起下抽油杆模式下存在的问题分析

目前油田修井作业起下抽油杆施工时，需要4名施工人员配合才能完成施工，正常施工时由1名修井机司钻负责操作控制升降抽油杆，2名井口员工需要挂摘吊卡、推拉液压钳上卸抽油杆，1名场地工则负责抽油杆从井口到场地的排放。然而，这种人工作业模式在修井作业中暴露出几个显著问题：

1.1职工劳动强度大

在进行起下抽油杆工序时，工作人员需承受巨大的工作压力。例如：井口工则需手动摘挂抽油杆小钩、手动操作液压钳等高强度作业。特别是在“吊卡倒换”作业中，每起下1根抽油杆，两名井口工需反复搬动吊卡2次，工作量大且操作复杂，而场地工每起下1根抽油杆都需频繁进行滚动、排列抽油杆等体力密集型任务，这对于施工人员对体力要求是极高的。

1.2用工总量多

由于这种起下方式大部分环节都依赖人工完成，导致人力资源投入巨大。根据经验，每起下1根抽油杆至少需要4名施工人员参与，这样不仅增加了了人工成本，也推高了管理难度。

1.3安全风险高

修井作业本身就属于一个高风险的工作行业，操作不当极易引发安全事故。而人为的操作失误是导致安全问题的主要因素之一。例如，在起下抽油杆施工时摘挂下钩不及时容易挤伤手指、抽油杆吊卡关闭不严出现抽油杆落井等问题，这给作业现场带来了极大的安全隐患。

2、目前国内起下抽油杆技术的应用现状研究

在传统起下抽油杆作业过程中，依靠人力完成操作占据了大部分作业时间，不仅极大地限制了修井作业的效率，而且使员工们面临着繁重的体力劳动，在操作中存在磕、碰、伤、残等安全风险，虽然目前国内在起下油管自动化方面实现多家应用，但在起下抽油杆自动化还是空白。因此，国内抽油杆自动化技术的发展重点聚焦于自动化系统的升级。

早在20世纪初期，自动化装置已经出现，并且广泛应用于工业生产、智能检测、与生产服务行业，自动化设备的出现不仅提高了生产效率而且使人员安全效率大大提高。随着自动化技术的发展，其应用前景不断被扩大，其在提高社会生产力，改善施工人员劳动强度起到至关重要作用。

2.1近年来，国内企业在自动化起下油管方面取得了显著进展。多家企业将自动设备推广与市场并应用与现场，使得现场作业施工提高工作效率、减少人工成本、降低错误率、节约能源、方便管理。

2.2关于起下抽油杆自动化的研究，小修作业抽油杆包含抽油杆吊卡、抽油杆卡盘、管杆悬挂器、自动液压钳、对扣装置、扶正机械手、抽油杆接箍识别装置等多模块设备，他们通过智能控制系统互相协同，可实现抽油杆接箍自动识别、自动卡持、自动对中、自动上卸扣、自动输送等功能，实现了井口起下抽油杆无人化作业。尽管早期受制于自动化技术的限制，但近年来已有成功样机问世。

传统的起下抽油杆方式复杂且费时，高度依赖人工辅助，极大地限制了修井作业的效率。根据此情况，结合现场实际，本着安全可靠、自动化、现场实用性强等原则，在传统修井作业中，我们将起下抽油杆自动化设备应用于现场。

3、起下抽油杆自动化设备技术研究与应用

3.1 自动化化、环保与节能

目前随着自动化生产设备不断成熟，国家对自动化技术日益重视，新的修井方式正逐步转向采用自动化、智能化的动力系统。自动化检测装置依靠其显著的生产效率和较低的劳动力，成为了当前研发的重点方向。

3.2 推进自动化、智能化发展

抽油杆自动化起下装置是用抽油杆卡瓦卡持抽油杆凸缘部位，安装在井口平台上。抽油杆吊卡的插板卡持抽油杆抬肩及凸缘部位，悬吊在吊卡上。抽油杆液压钳主钳夹接箍上部抽油杆的扳手方，背钳采用双背钳，卸扣时背钳夹接箍，卸开接箍上部的丝扣，把接箍留在抽油杆顶部；上扣时背钳夹接箍下部抽油杆的扳手方，接箍上下两头丝扣一起拧紧。抽油杆液压钳安装在井口平台上。抽油杆扶正对扣器在下抽油杆时推扶抽油杆使其与井口抽油杆同轴线，抽油杆下落时公扣顺利落入母扣内，安装在抽油杆卡瓦座上。抽油杆防喷器采用液压防喷器，可适用不同直径的抽油杆。通过抽油杆自动化技术的运用推动了智能化操作，不仅提高了作业效率，还显著降低了人工成本，加强了施工人员起下操作的安全系数，同时，该装置的设计与应用，进一步提升了起下抽油杆的可靠性与便捷性。

3.3 自动化应用与技术革新

随着自动化技术的不断成熟，对于修井作业而言自动化设备应根据现场实际情况，推陈出新，使其结合现场实际情况，设计的自动化油管装置和抽油杆装置，应该可实现合格型号的油管及抽油杆，在保证安全的前提下实现通用，同时实现自动化设备的普及及应用。

当前修井作业向着自动化与智能化快速发展，这一趋势不仅将极大提升作业的安全性和效率，还将进一步推动修井行业的转型升级。相信在未来的修井作业中一定能实现井口无人化操作和全面智能化作业。

4、结语

当前油田行业快速发展，为应对修井作业面临着更高的工作标准与要求的这一挑战。这要求我们要拥有先进的自动化装置与设备，并辅助并优化修井作业流程，逐步取代传统的人工操作模式。各企业需紧密配合，通过提高自身的技术实力与发展水平，协同合作将自动化设备做全、做大，通过不断改进与革新使其得到有效的推广与应用，在修井作业中发挥力度低人力成本，增强作业安全性的作用。从而全面推动修井作业施工自动化与智能化水平的提升。

参考文献

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