童来宝
中原油田分公司采油气工程服务中心 濮阳 457000
摘要：在对油井进行作业过程中，经常会出现出砂、出盐、结蜡的现象，导致抽油杆卡死泵筒内，这时只能采用钢锯将抽油杆锯断，锯抽油杆时产生的火花遇到井内的油气可能会发生爆炸，这是非常严重的安全隐患，并且人工锯抽油杆工作量大、耗时长，传统技术折弯一根D级抽油杆后 ,锯断需要12min，HY级抽油杆花费的时间更长，锯断时由于抽油杆的刚性，易反弹伤人。
关键字：盐卡 蜡卡 抽油杆剪断钳
1引言
在油井作业施工中，需要上提抽油杆，当抽杆杆出现卡钻时，无法起出抽油杆柱，影响了正常的施工，需要剪断抽杆。已公开的抽油杆剪断器，专利号为201620973552.5 《一种液压式抽油杆安全剪切装置》及专利号为CN201310240772.8《移动式油管抽油杆剪切装置》。其刀均采用V型结构，有刀刃，使用的过程中存在刀刃易损坏，需要常修刀刃或更换新刀刃的缺陷。还存在结构复杂，使用不方便的缺陷。
2 抽油杆剪断钳研究
2.1 设计思路
意在设计一种能够能解决抽杆杆出现卡钻时，无法起出抽油杆柱的工具，由于一口井通常有200百根以上的抽油杆，可谓剪切抽油杆的工作量巨大，这就要求刀头必须耐用，技术人员将剪切刀设计为无刀刃的半圆弧型面刀块，同时采用材质为硬质合金钢。
2.2 结构设计
如图2所示，本实用新型抽油杆剪切器主要由活动刀块、固定刀块及液压系统组成，活动刀块包括液压缸2和内置于液压缸内的T字形活动刀块3组成，刀口为半圆弧形面，固定刀块6与T字形活动刀块3刀口相同，为半圆弧形面。固定刀块6焊接在与液压系统一体的基座上，基座是一个半圆体形。T字形活动刀块3下端面高于固定刀块6的上端面。固定刀块6的前段面与T字形活动刀块3前端面的距离大于抽油杆的直径。液压缸2通过进液口4进液施压，当T字形活动刀块3向左移动与固定刀块6相互挤压抽油杆5，剪断抽油杆5。用钢丝绳子穿入吊环1悬挂在作业机上，抽油杆5放置在T字形活动刀块3与固定刀块6中间半圆弧形槽内。进油口4连接作业机液压钳动力源系统给液压缸2施压。施压后，T字形活动刀块3开始移动，T字形活动刀块3挤压抽油杆5，抽油杆5出现塑性变型，直至被剪断。剪断后液压T字形活动刀块3通过回油孔7后，液压油回流，液压缸2内的压力消失，T字形活动刀块3停止运动。使用本新型抽油杆剪断器，安全，操作简单。能实现快速、无火花切断各类抽油杆。
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3 液压控制系统研究
3.1传动系统的选择
在电气传动系统、气压传动系统和液压传动系统这三个系统中，我们通过可行性分析确定采用哪种传动系统。
电气传动系统是以电机为动力源，由于使用能源品种的减少及其优化的性能，其显著的优点是环保、无污染、噪音低。其缺点一是电源获取不便，在作业现场没有专门为井下作业提供电源，配备控制柜；二是作业车上需要配置控制柜和变压器，作业车空间有限；三是在有限的作业车空间内采用如此大容量的电力，存在触电及人员伤亡的安全隐患。
气压传动系统是以压缩空气为工作介质来传递动力和控制信号。气压传动系统最大的优点是空气可以从大气中取之不竭，无介质费用和供应上的困难，将用过的气体排入大气，处理方便。泄漏不会严重影响工作，不会污染环境。但是气压传动系统的使用压力一般在0.2-1.0MPa范围之内，不能作为功率大的动力系统。
液压传动系统以油液作为工作介质，利用油液的压力能并通过控制阀门等附件操纵液压执行机构工作的整套装置。液压传动最突出的优点是拖动能力强，输出刚度大，操作方便、省力、系统结构空间的自由度大，且可利用作业机上现有的油箱。缺点是流体传递过程中压力损失和泄漏的存在使传动效率降低。从应用环境、安全操作、动力需求这三方面综合来看，液压控制系统更适合井下作业。
3.2控制方式的选择
控制方式有自动和半自动方式。井下作业由于涵盖范围广，且井下环境复杂，极易出现卡、堵的现象，即使是同一操作，所需的时间也是不同的，因此半自动方式更适合现场需求。其次，实现半自动方式的技术难度要小一些，因此综合来看，采用半自动控制方式更有优势。
3.3液压控制系统
通过液压控制系统来控制液压缸的动作来实现整个系统的运作。液压控制系统结构图见图2.
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液压控制系统的能源装置采用的是齿轮泵，依靠泵缸与啮合齿轮间所形成的工作容积变化和移动来使液体增压，将齿轮泵的机械能转换成液体的压力能。液压控制系统的执行元件采用的是液压缸，将液体的压力能转换为机械能，从而获得需要的直线往复运动或回转运动。液压阀可实现阀门的开启和关闭。液压阀阀门主要是由液压油进入液压缸两活塞之间中腔时，使两活塞分离向液压缸两端方向移动，两端气腔的空气通过另一气口排出，同时使两活塞齿条同步带动输出轴逆时针方向旋转。使阀门开关与关闭。液压阀设有回油管路，便于油箱收集用过的液压油。
4 现场应用情况
液压抽油杆剪断器，可与现行修井作业机所配置的液压钳动力源配套使用，简洁、方便，无需再增加其它动力设备就可快速切断抽油杆，减轻锯抽油杆的劳动强度，能够实现快速、无火花切断各类型号抽油杆，提高工作时效性，优化安全操作。在56井次的使用过程中经过多次的实践，剪切，效果良好，达到了预期的设计目的。
5 结论
经过多次的实践，剪切，效果良好，达到了预期的设计目的，生产该工具总计需要5000元，投入产出比1：36。更为重要的是解决了人工锯抽油杆时可能发生的爆炸、着火、伤人等意外安全风险，参照“新安法”对事故的处理，其安全效益是不言自明的。
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