一、立项背景：

随着石油修井设备修井机的更新与改进，滚筒刹车安全系统由机械毂式刹车改进为液压盘式滚筒刹车系统设计，因为液压盘式滚筒刹车对比机械毂式滚筒刹车优点具有省时、省力、易操作，更换滚筒刹车快更方便、更快捷，同时能够减轻操作人员劳动强度等优点被油田石油修井设备广泛采用，由于滚筒刹车系统采用液压盘式刹车设计，滚筒刹车动力来源是在施工现场接通380V交流电，带动液压站电机运转产生压力后滚筒刹车才能正常使用，当施工现场因忽然停电或液压系统发生泄露时，滚筒刹车失去动力来源提供不足，压力会迅速下降，当液压站蓄能器压力达不到刹车要求低于4Mpa时，会造成滚筒刹车失灵，游动滑车坠落井口，损坏设备并发生安全隐患。

因修井机在出厂时，滚筒刹车系统没有安全预警装置，在起下作业过程中，由于液压盘式滚筒刹车系统动力来源是依靠施工现场380V交流电带动液压站电机产生压力运转带动滚筒刹车工作的，因液压站摆放到地面，操作人员站在3米高的操作平台上，（图2-1）距离液压站7-8米远，在起下作业过程中，当滚筒刹车系统液压站因突然断电或液压系统出现泄漏时，由于起下作业滚筒的声音、发动机轰鸣声及风声远远大于液压站电机的噪音，操作人员听不到液压站停电也看不到液压系统泄露，当出现停电或液压系统泄露时，液压盘式滚筒刹车系统因没有了动力来源提供，蓄能器压力会迅速下降，当达不到滚筒刹车压力需求时，就会导致游动滑车坠落事故的发生，会对井口操作人员的安全及设备造成损坏，存在较大安全风险隐患。（图2-2）



二、主要方案实施方法 ：

为了解决液压盘式修井滚筒刹车设备存在不足的生产难题，我们针对修井机原液压盘式滚筒刹车系统进行了改进，（图 2-3） 在液压站及操作平台井架上安装了滚筒刹车系统报警装置。

当液压站停电或电路短路情况下通过安装在液压站内的常闭中间继电器闭合与直流12V声光报警器形成闭合回路，来完成实现报警功能；在有电情况下当液压站管线及接头发生渗漏原因或液压管线老化泄压情况下，通过安装在滚筒刹车液压站蓄能器压力末端的电接点压力表指针的波动触发触点闭合，在液压系统压力下降的一瞬间，这两种情况下任意一种状况发生时（图2-4）声光报警器均可自动启动发出报警信号，防止因滚筒刹车故障原因导致刹车坠落现象发生，本着以人为本、安全第一的理念，起到了安全预警的双重保护作用。

三、现场应用原理：

（原理一）：修井机在起下作业施工过程中，由于滚筒刹车是采用液压盘式刹车设计，刹车系统是依靠井场380V交流电作为动力源，由于滚筒刹车液压站摆放在地面，操作人员不能及时发现液压站内变化情况。

当修井机滚筒刹车液压站突然停电或电路发生短路情况下，液压站内的电机无法运转工作，使蓄能器压力迅速下降，此时，安装在液压站内的中间电磁继电器的电磁感应线圈“断电”，常闭触点接通，与声光报警电路形成闭合回路，声光报警器在直流12V蓄电池作用下接通信号，闪烁带有声音报警，操作人员可以根据报警信号的提示及时停止操作检查，待排除故障后再继续起下作业操作。以确保液压盘式滚筒刹车安全运行，消除安全隐患。





（原理二）：修井机在起下作业过程中，在井场有电情况下且滚筒刹车液压站电机正常运转的情况下，因液压系统管线及接头泄漏等原因，使得蓄能器压力忽然下降时，此时安装连接在液压站内蓄能器压力末端的电接点压力表工作压力7Mpa设定报警压力6Mpa，两个指针触电重合时，与声光报警器形成闭合回路，此时声光报警器在直流12V蓄电池的作用下发出报警信号，避免滚筒刹车蓄能器因压力不足导致滚筒刹车失灵，引发游动滑车坠落井口安全事故的发生，同时避免液压油漏失，实现安全、节能、环保的目的。



以上两种情况在液压站停电或液压系统泄露时可分别实现在12V蓄电池能量作用下与声光报警器之间形成闭合回路，声光报警器闪烁开始工作，提醒操作人员及时发现排除故障，杜绝滚筒刹车坠落安全隐患的发生。

四、创新点：

在液压站内取220V交流电做为信号电源，并在液压站内安装电磁继电器做为停电报警信号；

在修井机操作台井架上安装声光报警装置，用直流12V蓄电池做为声光报警电源，并做防水密封处理 防止短路；

电接点压力表安装在液压站蓄能器压力末端，工作压力为7mpa；

电接点压力表设定报警压力值低于6mpa直流12V声光报警器开始报警；

液压站内电接点压力表和电磁继电器与声光报警装置分体安装；

修井机操作台上声光报警装置与地面液压站采用交流电与直流电分体安装形式；

交流电部分原件安装在液压站内接触地面并连接接地线，直流电部分安装在修井机井架司钻操作台上，确保设备及操作人员人身安全。

五、实施应用前后效果情况对比

修井机液压盘式滚筒刹车报警系统安装前，平均每月都会因各种原因停电或短路故障的发生，导致液压站电机不能工作、造成蓄能器压力逐渐下降，如发现不及时继续使用，会引起滚筒刹车失灵，造成设备、修井平台的损害，对井口操作人员的安全构成严重威胁。每口大修井施工周期平均为15天，施工期间因井排停电、检修、或变压器超负荷运转，出现停电使滚筒刹车坠落事故平均每口井1次，按损坏程度不同计算，造成各种损失经济损失每口井费用平均为3.5万元。

修井机液压盘式滚筒刹车报警系统改进与应用后，自2014年在SXJ350修井机滚筒刹车安装使用以来，已累计完成144口大修井作业施工，3.5万×144=504万元，安装报警装置费用0.04万元，504-0.04=503.96万元，节约维修成本共创效: 503.96万元，彻底改善因原系统安全性能不足所导致安全隐患的发生，该装置具有体积小，重量轻，安装成本每台设备成本400元，具有操作简单方便，安全性能可靠等优点。目前已在大庆油田及全国各大油田修井设备得到广泛推广应用， 该成果2014年11月获国家实用新型专利，专利号：ZL 2014 2 0379 133.X；同年12月荣获油田公司重大技术革新成果二等奖 ，2018年10月“修井机液压盘式蓄能器刹车系统的改进”在首届中国创新方法大赛中获得“黑龙江赛区一等奖”，2018年11月“修井机液压盘式能器刹车系统的改进”参加全国创新方法大赛获得“全国总决赛优胜奖”。

2019年11月在集团公司组织技能中国行2019走进中国石油成果推荐会上，在全国各大油田石油修井设备上得到广泛推广与应用。