电动 套管通径规的研制 与应用

张 印

中原石油工程公司钻井二公司 河南濮阳 457000

摘要：石油钻井生产中，下套管是一道关键工序，下套管之前，必须对套管进行通径检查，以检测其弯曲度及内径是否规则。目前通径使用的通径规，因需人力操作，劳动强度大，作业效率低，并且存在一定的安全隐患。通过研制改进，在不改变通径规规格指标情况下，加装了蓄电池及电机，利用电机驱动伞形齿轮，和管壁产生摩擦力，带动通径规行走，完成套管通径。实现了套管通径自动化，提高了工作效率，实现了这道工序的本质安全。

关键词：套管 通径规 电动 通径

前言

套管是石油钻井为了封隔复杂地层、油气层并给油气从产层流至地面提供通道。每一口井都要进行下套管作业，套管的好坏直接影响后续施工。下套管之前，必须要对送井的套管进行通径作业，以检查套管内有没有杂物，套管有没有变形。用直径小于套管内径3mm，长度为150～300mm的标准内径规逐根通过，通不过者为不合格。套管通径是现在一口井必须要做的工作。现有通径规的使用：有的用气通，气量大小很难控制，通径规的速度太快存在很大的安全隐患，曾经出现过人身伤亡事故；有的用铁丝拉，时效很慢，劳动强度很大、需要人员多。根据上述问题，为提高通径时效、减轻劳动强度、杜绝安全隐患而改进了现有通径规结构，改为电驱动套管通径规。

1 设计与制造

1.1 设计思路

本着简化作业工序，改变作业方式的原则，克服现有通径规使用中的缺陷，设计制造一种采用蓄电池驱动的套管通径规，改变现有套管通径方式，可以实现自动化，使用方便、快速、操作安全。确定总体方案的设计，如图：

规板直径为Ф118mm，在两块规板上相对应钻三个Ф8mm的孔，准备三根Ф8mm钢筋两端套长螺纹，用三根钢筋对应两规板三个孔安装，用螺母将规板固定在钢筋上，采用螺母连接固定可以调整两规板间的距离。两规板中间利用钢筋之间的位置加装一个小盒子，将电机、开关、电池盒及蓄电池安装固定在盒子里面。采用伞型小齿轮作为滚轮，将伞型齿轮用内六方螺丝固定在电机轴上。

1.2 材料的优选

规板的优选：选择了硬质尼龙板作为规板，厚20mm，加工成直径为Ф118mm的圆板。严格按照标准通径规的尺寸制作。

电机的优选：本着转速较快，人员好控制的原则优选了电压为12V,转速为160r/min的无级变速的双轴电机

电池的优选：根据现场套管量很多，通径规使用时间较长，选择储存电量较大的蓄电池，输出12V，与电机匹配，配备2～３块，可以充电，保证能循环使用。

伞形齿轮的优选：本着速度快的目的，选择直径较大的伞形齿轮，经过两次实验，最终确定了选择直径为Ф40mm的伞形齿轮。

其他材料的选择：经过实验后，发现规板与套管壁的摩擦阻力较大，选择了在规板上安装小滚珠，较规板多出1mm。减少了通径规在套管内行走的摩擦阻力。

最终完成图

2 结构及工作原理

2.1 结构

电动套管通径规由规板、电机、蓄电池、开关、支撑筋、其他辅助部件组成

2.2 工作原理

采用蓄电池驱动电机转动，电机带动伞型小齿轮转动，将通径规放入套管内，伞齿轮与套管内壁产生摩擦力，带动通径规在套管内行走。需要两个人，一人在公扣端，一人在母扣端，待通径规出来后，放入下一根套管，如此重复完成全部套管通径工作。蓄电池电量不足时，可以更换下一块，继续使用。

3 现场试用效果对比

某一井队使用气路通套管，共2500m，需要3个人完成。共用时3个多小时。时间很快但是使用气源通径存在很大的安全隐患，首先，气源开关不好控制，开的气流太大，通径规非常快速的通过套管，如果公扣端的人员安全意思淡薄，高速运行的通径规很容易造成人身伤害；再者，公扣端的人在套管上甩通径规有时用力较大，也会弹得很远造成人身伤害。

另一井队用铁丝拉套管通径规对套管通径，共2300m，需要4人完成。共用时6小时。铁丝一端系在通径规上面，另一端插入一根套管，推动铁丝直到铁丝出套管的另一端，人在套管一端拉，直到将通径规拉出套管，在拉铁丝的通同时，将铁丝活动端插入下一根套管，推铁丝直到铁丝在另一端出来，如此反复至所有套管通完。这样通径方式对人员造成很大的劳动强度，在安全方面，如果两端的人配合不好的情况下，会造成人员夹手，造成手部伤害。

电动套管通径规在某井队试用，同样共2500m套管，只需两个人，全部完成套管通径使用3个小时。与使用气路通套管相比，用时较相近，但是节约人工一人，使用时更安全，避免了安全事故的发生，提高了作业的安全系数。与铁丝拉通径规通套管的方式相比，节省近一半的时间，节约人工两人，有效解决了通径工作耗时长的难题，避免了人员配合不好而发生人身伤害的安全隐患，同时减轻了职工的劳动强度。

４ 结论与认识 4.1 创新点

一是此装置采用独立驱动，不采用井场内的任何动力源，降低了井队的能源消耗

二是设计应用了电机驱动，使通径规自动行走，改变现有套管通径方式，实现了快速通径，大大减少了职工劳动强度。

4.2 总体评价

该装置使用方便、安全性强，即实现了自动化，又使套管通径工作便捷、安全。提高了作业时效，节约了人工成本，降低了职工劳动强度，创出了一定的经济效益，具有很好的推广应用前景。