修井機(jī)是油田專用的一種井下作業(yè)設(shè)備,為了完成檢液壓泵等作業(yè),需要將抽油管、抽油桿一根根從井內(nèi)起升出來,檢完泵后,又要將抽油管、抽油桿一根接一根下放入井內(nèi)。
修井過程中,起升出一根油管的操作,包括將油管柱從井內(nèi)起升一根油管的高度,然后通過卸扣將油管從油管柱上脫開并在排管架上排放整齊。前者為純機(jī)動(dòng)起升時(shí)間,約占整個(gè)起出1根油管總時(shí)間的1/4,后者為輔助作業(yè)時(shí)間,約占3/4。常規(guī)液壓馬達(dá)修井機(jī)為了滿足純機(jī)動(dòng)起升時(shí)間內(nèi)快速起升油管的需要,動(dòng)力機(jī)裝機(jī)功率選得很大,而大功率動(dòng)力機(jī)大部分時(shí)間是在接近空負(fù)載狀態(tài)的輔助作業(yè)時(shí)間內(nèi)運(yùn)行,經(jīng)濟(jì)性差,動(dòng)力機(jī)磨損嚴(yán)重,衙且常規(guī)修井機(jī)也不能回收油管柱下放釋放出來的位能。XXJ300/500液壓蓄能修井機(jī)采用特殊的結(jié)構(gòu)和原理,使動(dòng)力機(jī)裝機(jī)功率儀為原來的1/3,而且可以回收油管柱下放時(shí)釋放出來的位能,節(jié)能效果顯著。
該修井機(jī)的液壓馬達(dá)系統(tǒng)原理圖如圖4-8所示。系統(tǒng)的動(dòng)力源是定量液壓泵1;執(zhí)行器是組合液壓缸11,用于完成抽油管的起升和下放。缸11由一個(gè)柱塞缸(大缸)和一個(gè)活塞缸(小缸)組合而成,大柱塞12兼作小缸的缸筒,小缸的活塞桿固定在大缸的底蓋上,從而組合液壓缸形成a、b、c三個(gè)油腔,油腔a、b通高壓油時(shí),油壓產(chǎn)生的作用力向上,油腔c通高壓油時(shí),油壓產(chǎn)生的作用力向下。氮?dú)獍?和蓄液缸4組成一個(gè)超大型蓄能器。二位四通手動(dòng)換向閥13、14、15是液動(dòng)換向閥6、7、8的導(dǎo)閥,液動(dòng)換向閥6、7、8分別控制組合液壓缸的a、h、c油腔通高壓油或低壓油,閥6、7、8兩側(cè)液控油路上設(shè)置的單向節(jié)流器用于調(diào)整閥的換向時(shí)間,實(shí)現(xiàn)迅速平穩(wěn)換向。節(jié)流閥9、10控制組合缸起升下放油管柱的速度,并可以截?cái)鄩毫τ推饎x車作用。
圖4-8液壓蓄能修井機(jī)系統(tǒng)原理圖
1-定量液壓泵;2-溢流閥;3-單向閥;4-蓄液缸;5-蓄能器;6、7、8-二位三通液動(dòng)換向閥;9、10-節(jié)流閥;11-組合液壓缸;12柱塞;13、14、15一二位四通手動(dòng)換向閥
當(dāng)控制組合缸11某一腔室的液動(dòng)換向閥切換至下位時(shí),該腔室與液壓泵和蓄能器相通;當(dāng)控制組合缸某一腔室的液動(dòng)換向閥切換至上位時(shí),該腔室與高位油箱相通。改變手動(dòng)換向閥的換向組合方式,可使組合缸的三個(gè)油腔獲得不同的與高、低壓油相通的組合方式,從而使組合液壓缸的柱塞獲得不同的幾個(gè)起升力擋,滿足提升和下放不同負(fù)載的需要。手動(dòng)換向閥13、14、1 5是一個(gè)三聯(lián)手控制閥組,由一個(gè)手柄集中操縱,每個(gè)手柄位置對(duì)應(yīng)一個(gè)擋位,
當(dāng)進(jìn)行起升油管柱作業(yè)時(shí),選擇某一力擋,使該力擋下的柱塞起升力大于油管柱重量作用在柱塞上的載荷,柱塞就會(huì)在油壓作用下上行,油管柱就被提起來。例如油管柱重量作用在柱塞上的載荷F為860kN,選擇力擋6就可將油管柱提起;在起升油管柱的輔助作業(yè)期間,通過操縱手動(dòng)換向閥,使3個(gè)液動(dòng)換向閥都切換至上位,此時(shí)組合缸的3個(gè)油腔都通低壓的高位油箱,液壓泵向蓄能器充油。當(dāng)在某一力擋位下起升油管柱時(shí),液壓泵與蓄能器一起向組合缸供油,這樣可以大大減小動(dòng)力機(jī)裝機(jī)功率。
當(dāng)接好某一單根油管后進(jìn)行下放油管柱作業(yè)時(shí),選擇某一力擋,使該擋下的液壓馬達(dá)柱塞起升力小于油管柱重量作用在柱塞上的載荷,柱塞就下行,油管柱下放人井中,同時(shí)柱塞將相應(yīng)的一份液壓油壓入到蓄能器中儲(chǔ)存起來。此時(shí)組合缸的作用相當(dāng)于一液壓泵。這樣就實(shí)現(xiàn)了油管柱位能的回收,即將油管柱位能以壓力能的形式儲(chǔ)存在蓄能器中,供其他作業(yè)用。如油管柱重量作用在柱塞上的載荷F為860kN,選擇力擋5,油管柱則下放入井中。
(3)技術(shù)特點(diǎn)
1)該液壓蓄能修井機(jī)采用二位四通手動(dòng)換向閥作為導(dǎo)閥,二位三通液動(dòng)換向閥作為主閥控制三腔組合缸的通油情況,獲得不同的力擋,可根據(jù)載荷的不同采用不同的擋位起升、下放油管柱,提高了效率。
2)液壓系統(tǒng)在起升油管柱的輔助作業(yè)期間,將液壓泵來油儲(chǔ)存在蓄能器中,起升油管柱時(shí)液壓泵與蓄能器中的油一起進(jìn)入組合缸,從而大大減小了動(dòng)力機(jī)裝機(jī)功率,使動(dòng)力機(jī)裝機(jī)功率僅為原來的1/3。
3)系統(tǒng)在下放油管柱時(shí)可回收油管柱釋放出來的位能,以壓力油的形式儲(chǔ)存在蓄能器中重新利用,收到了顯著的節(jié)能效果。
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