水龙带收放装置的研制与应用

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  [摘 要] 目前水龙带的收放存储没有合适工具,全靠人力进行,职工劳动强度增加,特别是冬季气温低,由于扫线不彻底水龙带内积水易结成冰渣,长期使用水龙带易折烂,影响水龙带使用寿命,给注汽生产运行带来较大困难。本文通过对注汽前后人工铺设、回收水龙带存在问题进行分析,提出了研制改进措施,在延长水龙带使用寿命、降低职工劳动强度方面取得了很好效果。
  [关键词]水龙带 收放 研制 应用
  中图分类号:P445+.2 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)03-0373-01
  新滩油田为常规稠油油藏,锅炉注汽是提高油井产量的重要措施和有效途径,水量的大小、水压的稳定直接关系锅炉运行和注汽质量。由于井网稀疏,注汽井离清水水源比较远,每次水源到注汽锅炉需要连接大量的水龙带。井场道路多为土路,路况较差,水龙带在铺设过程中极易造成磨损及穿孔,为保证锅炉正常运行不得不对水龙带进行更换,耽误注汽启炉时间,增加工作量。在回收过程中,水龙带内留有部分存水,盘水龙带时水不断向前赶,往后会变得难以拖拽,要进行再次排水,增加了职工的工作量。
  1 技术现状及主要技术难点
  1.1 技术现状
  注汽使用水龙带每根100米,回收基本靠人力进行,特别是冬天气温低,由于热胀冷缩,水龙带质地变硬,比较沉重,不易盘放。回收前要先对水龙带进行扫线,然后依靠人工回收到车上,最后运送回站内。这存在如下问题:(1)不论如何扫线,水龙带内都将留有部分存水,在回收过程中水不断向前赶,在后50米时水龙带就会变得很沉难以拖拽,还要进行二次排水,尤其是冬天水龙带内积水易结成冰渣,在水龙带盘放过程中将水龙带内衬折烂。(2)往车上堆放时只能散乱摆放,而且为了节省空间(一车装6根左右)要进行往返折摆,易对水龙带造成损坏,降低其使用寿命。(3)由于水龙带较长,在启炉前进行连接和检查时不易发现破损现象,一旦注汽过程中漏水,中途就得停炉整改,影响注汽质量和注汽效果。
  1.2 技术难点
  (1)目前水龙带回收没有专门装置,只能依靠人工进行,考虑研究的装置要方便操作,能利用机械代替人力,从而降低职工的劳动强度。(2)能有效排出水龙带内存水,在盘放过程中能有效节省空间,同时避免冬季扫线后残水结成冰渣折烂内衬。(3)研制的装置要成本低廉,结实耐用。
  2 水龙带收放装置的研制
  2.1 技术思路。设计一种装置,包括车架、车轮、电动机、轮轴、皮带等,通电后,将电能转换成机械能,利用电动机带动从动轮,使用时将水龙带接头卡在从动轮上,随着从动轮的转动成功将水龙带逐层盘好。考虑到水龙带使用后存水的问题,可以在装置进口处安装一个挤压器,使用时将水龙带穿过挤压器,就能把残水和空气排除,同时能使水龙带扁平,在盘放的过程中能有效节省空间。
  2.2 工作原理。通过水龙带收放装置来代替目前人工回收,使用时先将水龙带通过挤压器,将接头卡在从动轮上,接通电源后,电机运转,带动中间大轮转动,随着从动轮的旋转将水龙带层层卷好,由于进口处挤压器的设计,可将残水排出,水龙带收好。
  2.3技术说明。如图1、2所示分别为水龙带收放装置主视图和俯视图。整个装置由车身、车架、电机、轮1、轮2、轮3,活动滚轮、挤压器、控制柜、变频柜、护栏等部分组成,并留有空隙供收好的水龙带存放。
  挤压器6是将两个小滚轮结合在一起,中间留有少量缝隙,大小能使水龙带刚好通过为宜,水龙带通过时起到挤压水分、空气和扶正的作用,能将残水与空气排出,并防止水龙带旋转时跑偏,保证水龙带层层密实。电机7是整个装置的重要部分,将电能转化为机械能带动后续轮转动。考虑到目前我队在运行的两台锅炉都是活动锅炉,电缆大多连接在单井变压器处,接电不方便,所以考虑利用自带发电机式拖拉机给装置供电,方便电机正常运转。 另外,电机快速旋转时,带动皮带转动的过程容易发生危险,在电机、皮带周围加装防护栏,刷上漆,悬挂安全标志,起到警示作用。轮1、2、3是装置的核心部分,整套装置都是利用小轮带动大轮,大轮带动后续滚轮转动来实现水龙带旋转的原理。需要说明的是,轮3旁并列设计了一个固定轴,上面放了一个活动滚轮4,通过轴上的四条螺钉可将活动滚轮固定在轴上。经过挤压、扶正后的水龙带接头卡在活动滚轮上,随着轮1、2、3的转动缓缓缠在活动滚轮上,当水龙带缠满后可将活动滚轮4取下,放在车上。活动滚轮的直径也是通过现场实验得出,通常直径1米的滚轮可盘100米水龙带。变频柜8是装置的创新部分,首先把三相或单相交流电变换为直流电(DC),然后再把直流电(DC)变换为三相或单相交流电(AC),同时也改变输出频率与电压,使电机运行曲线平行下移,降低电动运转速度,从而降低运行功率。即使电机以较小的启动电流,获得较大的启动转矩,起到省电作用。同时,可以根据需要调节变频柜旋钮,控制水龙带收放的速度。装置后半部分设计为水龙带存放处,包括立式存放和卧式存放两种方式,立式存放10由一排并列的支架组成,卧式存放9留有部分孔隙。水龙带盘好后,将活动滚轮卸下,根据需要放在合适位置。一般注汽井离清水源较近,所需水龙带较少时,回收工作量小,这时可采用立式存放;当注汽井离清水源较远,所需水龙带多时,回收工作量大,可采用立式和卧式结合的方法存放。
  2.4 操作方法。水龙带从两小滚轮缝隙间穿过,接头卡在活动轮轴上,接好电缆,打开控制柜,合上电源开关,启动变频器,电机就会带动轮子转动,水龙带便可轻易盘在活动轮轴上。可根据道路情况调节变频器,使水龙带以合适速度卷好
  3 现场应用情况
  水龍带收放装置自送达现场后,于5月10日在新滩注汽队队部进行了现场安装试验。通电后,设备顺利启动,一切正常,产生了良好的经济效益和社会效益:(1)经济效益。a 水龙带使用寿命延长,按照每年注汽40井次,节约水龙带500米,每米100元的价格,节约成本5万元。b 使用该装置后,水龙带不再打折,不易破损,减少水龙带破损带来的检查及更换时间,按照每口注汽井提前半天进行注汽生产,每年可多注汽2口,按照2口井措施增油5t/d,每吨油价格3000元,生产时间100d计算,全年累增油500吨油,产生效益:500*3000/10000=150万元(2)社会效益。a 以前1000m水龙带需要5人4小时回收,现在只需要2人2小时,且基本只需要设备操作,不再因为水龙带破损增加更换工作量,大大降低了职工劳动强度。b 水龙带(材质)使用寿命延长,减少了废弃水龙带对环境的污染。
  4 装置适用性及推广应用前景
  装置所用的电机、变频柜、控制柜、皮带轮等大都是日常工作中淘汰下来的设备,经过维修保养后再次利用,成本低廉,价格总计3000元左右。水龙带收放装置的应用,可有效解决存水无法排出、职工劳动强度大的问题,延长水龙带使用寿命,降低注汽过程中水龙带破损带来的风险。目前孤东采油厂共有注汽锅炉13台,注汽172井次,注汽过程需要大量水龙带,使用该装置后将产生巨大的经济效益,其市场前景可观。
  参考文献
  [1] 武占著.油田注汽锅炉.上海:上海交通大学出版社.2008.
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