王紅　魏志峰　李金龍

摘 要：在自動化鉆井生產(chǎn)中，鐵鉆工是目前最先進(jìn)的扭矩旋扣設(shè)備，可完成鉆桿、套管等鉆具的旋扣連接工作，提高生產(chǎn)效率和安全性，是現(xiàn)代化鉆井中重要的自動化設(shè)備之一。通過現(xiàn)場使用，對比分析了鐵鉆工的結(jié)構(gòu)、工作原理和技術(shù)參數(shù)，闡述了鐵鉆工優(yōu)缺點及改善的意見。

關(guān)鍵詞：鉆井裝備；鐵鉆工；試驗；技術(shù)改進(jìn)

隨著鉆井裝備技術(shù)的發(fā)展， 鉆井設(shè)備的自動化程度在不斷提高，鉆具的扭矩旋扣設(shè)備也在不斷更新?lián)Q代， 從手動吊鉗、液氣壓大鉗發(fā)展到現(xiàn)在最先進(jìn)的鐵鉆工，自動化的旋扣設(shè)備在提高鉆井生產(chǎn)效率和安全性等方面起到了重要的作用。在減少勞動力、減輕勞動強(qiáng)度、提高自動化程度等方面相比液壓大鉗有著無可比擬的優(yōu)勢。

1.鐵鉆工簡介

鐵鉆工主要應(yīng)用于鉆井作業(yè)工程中，鉆具接頭的上卸扣作業(yè)，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的液氣大鉗和貓頭作業(yè)。設(shè)備有回轉(zhuǎn)升降立柱、伸縮臂、下鉗體、上鉗體、旋扣鉗等部分組成；集低速大扭矩沖扣，高速低扭矩旋扣于一體，最大卸扣扭矩達(dá)160KN.m ；可以方便地實現(xiàn)運(yùn)輸位置、工作位置、井口位置、鼠洞位置等自由定位；實現(xiàn)27/8 ” ～95/8之間所有鉆桿、加重鉆桿、鉆鋌、套管上卸扣作業(yè)；通過PLC、HMI屏組合，實現(xiàn)真正的一鍵操作；通過無線遙控裝置方便地實現(xiàn)司鉆房、井口間異地控制。

2.現(xiàn)場試用實現(xiàn)的功能

2014年6月，鉆井總公司在70002鉆井隊試驗應(yīng)用了一套規(guī)格型號：TZG-160鐵鉆工，在對鐵鉆工使用一段周期以來，與液氣大鉗+貓頭的傳統(tǒng)作業(yè)模式對比，在操作使用、卡持范圍、安全因素等方面具有以下優(yōu)缺點。

2.1從操作方面來說

（1）井口識別功能：啟動前伸按扭，鉗體自動前伸至井口位置后停止，從而省去了人力手動扶持液氣大鉗找正井口位置，避免鉗體與鉆具的猛烈撞擊。

（2）上卸扣一鍵操作功能：按下啟動按鈕后，鉗體夾緊、高速旋扣、低速崩扣至設(shè)定扭矩停止等作業(yè)，一氣呵成，期間無需人為手動操作。相比液氣大鉗省去了中間高低檔切換、視覺參比對照壓力表示數(shù)壓力、鉗口反轉(zhuǎn)對正等繁瑣的操作步驟。

（3）輸出扭矩大：鐵鉆工綜合了液氣大鉗與液壓貓頭的功能，在與液壓大鉗效率不相上下的情況下，最高可輸出160000N/m；對液壓貓頭崩扣作業(yè)時，效率尤為明顯，省時省力。

（4）上扣扭矩準(zhǔn)：根據(jù)不同鉆具類型及鉆具組合，將所需扭矩等參數(shù)一次性設(shè)進(jìn)參數(shù)里。上扣過程中，當(dāng)鉗體達(dá)到預(yù)設(shè)扭矩時，設(shè)備可實現(xiàn)精準(zhǔn)的扭矩限制，從而避免了操作人員頻繁設(shè)定緊扣壓力，看壓力表判別上扣扭矩的人為誤差。

（5）鉆具切換簡單：根據(jù)不同的鉆具，只需要將鉆具組合輸入到參數(shù)里，并設(shè)定好相應(yīng)參數(shù)。

2.2從卡持范圍來說

（1）與普通液氣大鉗相比，具有卡持范圍廣?？ǔ址秶?7/8-95/8。而普通液氣大鉗卡持范圍為27/8-7，根據(jù)不同的鉆具需要更換相應(yīng)牙板，鐵鉆工牙板為通用型。

（2）鐵鉆工不僅適用于鉆桿，鉆挺，還適用于套管，轉(zhuǎn)換接頭，提升短節(jié)等上下直徑不一樣的鉆具，在這方面大大減少了液壓貓頭使用頻次。

2.3從安全因素來說

（1）液氣大鉗采用手拉葫蘆吊來升、降大鉗，勞動強(qiáng)度大；懸吊式的安裝方式，造成綱絲繩間的纏繞，磨損斷絲的等不安全隱患。鐵鉆工采用固定安裝的方式，避免了高空懸吊作業(yè)不安全問題。

（2）液壓大鉗在作業(yè)中過程中需用操作人員前、后扶持大鉗，在此過程中，如果操作人員腳步跟不上氣缸前伸后退的速度，將會給人員帶來猛烈的沖擊等安全隱患。

（3）液氣大鉗沒有限位控制，前伸作業(yè)過程中，每次都會聽到鉗體與鉆具巨烈撞擊聲，減少了鉗體與氣缸的使用壽命。

3.存在主要問題

（1）加重鉆桿無法使用。從現(xiàn)場試用中發(fā)現(xiàn)該臺鐵鉆工暫時無法適用于加重鉆桿上/卸扣，加重鉆桿接箍太長，旋扣輥子正好處于接頭與鉆桿本體過渡部位。

（2）不能上/卸鉆頭：由于鉆頭本體長度較小，鐵鉆工下鉗體夾住鉆頭時同時凈螺桿夾住，無法上卸鉆頭。

（3）不能卡持103/4套管及11”鉆挺：鐵鉆工開口尺寸卡持范圍為27/8-95/8。

（4）旋轉(zhuǎn)定位：設(shè)備無旋轉(zhuǎn)自動定位功能，由于鐵鉆工對井口位置要求嚴(yán)格，每次上/卸扣都需在井口前方，設(shè)立人員指揮司鉆房內(nèi)操作。

（5）司鉆操作：由于安裝位置的限制及鉗體本身的遮檔，司鉆看不到鉗體上/卸扣的具體情況。

（6）小鼠洞：由于安裝位置限制，鐵鉆工暫時伸不到小鼠洞。

（7）維護(hù)要求較高：液壓電氣管路較復(fù)雜，需要現(xiàn)場維護(hù)具有較強(qiáng)意識、較高的素質(zhì)技能。建議廠家加大培訓(xùn)。

4.針對存在問題，進(jìn)一步改進(jìn)和完善的建議

（1）針對加重鉆桿：建議提高旋扣鉗高度，讓旋扣鉗輥子讓開旋扣鉗過渡區(qū)。

（2）針對鉆頭： 建議加工專用牙板，將下鉗體牙板長度減小，避免夾住螺桿。

（3）針對11”鉆挺：對于特殊要求的鉆挺，增大上下鉗體開口尺寸。

（4）針對旋轉(zhuǎn)定位：建議增加自動回轉(zhuǎn)定位功能，使其具有自動旋轉(zhuǎn)識別井口位置，避開人員操作旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)誤差，并提高生產(chǎn)效率。

（5）針對司鉆：建議更換設(shè)備安裝位置，使司鉆能觀察到上扣＼卸扣情況；同時拓展無線遙控功能，增加井口位置操作鐵鉆工上扣＼卸扣及各種動作。

（6）針對小鼠洞：更換安裝位置，使其能伸到井口位置的同時能兼固到小鼠洞，或者增長伸縮長度。

（7）針對維護(hù)：建議廠家加大培訓(xùn)，井隊并挑選出專業(yè)人員對設(shè)備維護(hù)。

5.總結(jié)

通過此次鐵鉆工在生產(chǎn)作業(yè)實踐，該設(shè)備能順利完成自動化上、卸扣作業(yè)，具有鉆具使用范圍廣、安裝及操作簡便，自動化程度高；是一種多功能、安全、高效的鉆具旋扣設(shè)備；改變了液氣大鉗+貓頭的傳統(tǒng)作業(yè)模式。通過現(xiàn)場驗證，提出了改進(jìn)完善思路，產(chǎn)品完善后值得推廣使用。

作者簡介：

王紅，（1975.11-），女，籍貫：吉林，學(xué)歷：大學(xué)，職稱：工程師。