水龙带收放装置的研制与应用

[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

水龙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.