新型捞砂工具的研制QC新 米立和.docx
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新型捞砂工具的研制QC新 米立和.docx
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新型捞砂工具的研制QC新米立和
2014年度华北油田
QC小组活动成果
新型捞砂工具的研制
小组名称:
维修班QC小组
发表人:
米立和
单位名称:
第四采油厂测试大队
2015年2月13日
概述3
一、小组简介4
二、选择课题5
三、设定目标7
四、提出方案并确定最佳方案7
五、制定对策8
六、按对策表实施10
七、效果确认15
八、取得的效益17
九、标准化17
十、总结与自我评价18
概述
我们大队主要负责全厂所有油、气、水井的各项测试任务,包括流压、静压、油井恢复压力、泡沫段测试、水井压降、井径、校深、通井、取样、探砂面等。
油田进入后期开发,由于有些井因为层间矛盾,临井干扰,井龄过长等各种原因,油水井出砂比较严重,出现生产层段和注水层段砂埋各种问题,导致油井产量降低,水井注不进水,直接影响到我厂产量。
为了更好了解井下出砂状况,制定合理工作制度及采取防砂措施,我们四厂从2010年开展了注水井砂面监测,对重点井要求每个月进行通井捞取砂样,进行砂面跟踪,重点对泉42断块、泉241断块等所属一百多口注水井进行探砂面捞取砂样工作,因此在每个月下达通井任务时要求我们捞取井底砂样,以方便了解井底情况。
砂样不易捞出
制图人:
米立和时间:
2014年02月
(图1)
在我们实际通井工作中,经常会出现捞不到砂样或捞取的砂样很少而不满足要求的现象发生,班组人员只有再次下捞砂筒进行二次砂样捞取工作,这样在无形中增加了工作量和工作时间。
如何保证安全准确的捞取足够的砂样,成为我们此次课题研究的方向。
新型捞砂工具的研制
一、小组简介
小组简介(表1)
小组名称
维修班QC小组
成立时间
2014.1
课题名称
新型捞砂工具的研制
课题类型
创新型
组长
米立和
活动日期
2014.1至2014.12
注册时间
2014.4
小组成员
10人
注册编号
QC04.2012
活动频次
2次/月,出勤率100%
TQC教育课时
24小时以上
制表人:
吴亚波时间:
2014年02月
小组成员情况(表2)
序号
姓名
职务
年龄
性别
职称
文化程度
分工
1
吴亚波
组长
57
男
技师
中技
技术管理
2
米立和
副组长
42
男
技师
中技
现场实验
3
赵梅庆
组员
53
男
工程师
大专
方案策划
4
申振宏
组员
41
男
工程师
大本
全面协调
5
王承方
组员
42
男
助理
工程师
大专
信息管理
6
司彬
组员
46
男
技师
大专
外协管理
7
张勇
组员
44
男
高级工
中技
信息分析
8
郑德伦
组员
41
男
技师
中技
现场实验
9
刘光威
组员
43
男
技师
大专
现场维护
10
郭小丽
组员
41
女
高级工
大本
资料整理
制表人:
吴亚波时间:
2014年02月
小组成员中既有专业技术人员又有技能专家,既有技师又有操作员工,是一个集理论与实际相结合、实践经验丰富,动手能力强的小组,主要成员经过了QC专业知识培训(图2、3)。
小组成员学历饼分图(图3)
小组成员职称(技能等级)饼分图(图2)
制图人:
吴亚波时间:
2014年02月
二、选择课题
1、问题的提出
(1)捞砂样工作现状调查:
我们四厂从2010年开展了注水井砂面监测,对重点井要求每个月进行通井
捞取砂样,进行砂面跟踪,重点对泉42断块、泉241断块等所属一百多口注水井进行探砂面捞取砂样工作,因此在每个月下达通井任务时要求我们捞取井底砂样,以方便了解井底情况。
在我们实际通井工作中,经常出现捞不到砂样或捞取的砂样量少,而不满足要求的现象发生,班组人员只有再次下捞砂筒进行二次砂样捞取工作,这样在无形中增加了工作量和工作时间,员工工作量明显增大。
(见表3)
2010——2012年取砂样重复统计表(表3)
次数
序号
井号
时间
次数
序号
井号
时间
2
1
泉42-10
2010.4
2
9
安41-15
2011.6
2
2
泉241-3
2010.4
2
10
京820
2011.6
3
3
州16-12
2010.5
2
11
泉42-19
2011.7
2
4
州16-40
2010.6
3
12
泉42-37
2012.3
2
5
泉241-9
2010.6
2
13
安421-5
2012.3
2
6
泉241-55
2011.5
2
14
泉369
2012.4
2
7
京726
2011.5
2
15
桐21-6
2012.4
2
8
京813
2011.6
2
16
桐21-15
2012.4
制表人:
米立和时间:
2014年02月
(2)老式捞砂筒存在的弊端
1)进砂孔靠近底部,装砂口袋的空间很小。
2)通孔是平行贯通的,这样在水流的作用下,容易形成对流,将砂样带走。
3)捞取砂样少,重复作业多。
4)重点井需要通井取砂样,进行砂面跟踪。
5)需要研制不易遇卡,储砂空间大,砂样不易流失的新型捞砂筒。
活动进程表(表4)
题目
新型捞砂工具的研制
PDAC
活动步骤
1月
2月
3月
4月
5月
6月
7月
8月
9月
10月
11月
12月
P
选择课题
设定目标
提出方案
确定最佳
制定对策
D
实施对策
C
取得效果
标准化
A
总结及今后打算
制表人:
吴亚波时间:
2014年02月
从上述现状情况分析,必须解决既能保证捞取砂样储存空间大,又能保证砂样不易流失,而且在捞砂工具在注水井静水柱压力下,既没有遇卡现象,又能取全取准砂样等问题。
2、解决问题的依据
(1)有可借鉴的工具;
(2)有研制不同工具的实例;
(3)有测试工作成功的经验;
(4)有一支善于攻坚啃难的员工队伍;
(5)有对仪器、工具故障分析处理能力。
3、确定课题:
根据分析,寻求一种成本低、效果好、拆卸方便的新型捞砂工具成为本小组努力的方向,经过多次研究,确定课题名称为《新型捞砂工具的研制》。
三、设定目标
1、岗位员工操作方便,取出的砂样满足地质要求。
2、全新设计捞砂工具结构,改变捞砂方式,增大储砂空间,避免砂样流失,防止遇卡事故,减少重复作业,达到取全足量砂样,拆装方便快捷的目的。
四、提出方案并确定最佳方案
为了寻找问题的突破点,我们利用“头脑风暴法”,充分调动小组成员主动性,提出各种方案,并进行汇总确定出四种方案。
方案一、用缩小进砂孔直径并加密进砂孔的方法制作捞砂工具;
方案二、用加长储砂空间增大进砂孔直径的方法制作捞砂工具;
方案三、利用飞机整流罩进气孔的设计原理,加工捞砂筒的进砂孔的方法制作;
方案四、利用飞机整流罩进气孔和军用匕首血槽的设计原理制作防卡式捞砂筒。
为体现广泛的民主性,小组成员对四个方案评估打分,进行可行性分析(表5)
可行性分析及评估(表5)
序号
对策
可行性
分析
评估
综合
得分
是否
采用
组员
项目
吴
亚
波
赵
梅
庆
王
承
方
米
立
和
郑
德
伦
郑
侠
宝
1
用缩小进砂孔直径并错位加密进砂孔的方法制作捞砂筒;
费用不高易加工,进砂量稍大,储砂空间小砂样不易流失。
难易度
经济性
预计效果
维修量
☆
○
○
●
○
☆
○
☆
☆
○
●
☆
☆
○
☆
○
●
●
○
☆
○
☆
○
●
71
不采用
2
用加长储砂空间,增大进砂孔直径的方法制作捞砂筒;
费用不高,易加工,进砂量大,储砂空间大,水流冲击砂样易流失。
难易度
经济性
预计效果
维修量
●
☆
●
○
○
●
☆
●
☆
●
●
☆
○
☆
☆
●
●
○
○
☆
○
●
●
☆
76
不采用
3
利用飞机整流罩进气孔的设计原理,加工捞砂筒的进砂孔的方法制作;
费用较高,不易加工,进砂量大,储砂空间小,砂样不
易流失,但易遇卡。
难易度
经济性
预计效果
维修量
○
☆
●
●
☆
●
☆
☆
☆
☆
☆
●
☆
○
●
●
☆
☆
☆
○
●
☆
●
☆
92
采用
4
利用飞机整流罩进气孔和军用匕首血槽的设计原理制作新型捞砂工具。
费用较高,不易加工,进砂量大,储砂空间大,砂样不易流失,不易遇卡。
难易度
经济性
预计效果
维修量
●
☆
☆
●
☆
☆
☆
●
○
☆
☆
☆
☆
●
☆
☆
○
☆
☆
●
☆
○
☆
●
96
采用
备注
☆5分●3分○1分
制表人:
吴亚波时间:
2014年03月
确定可行性方案的研制顺序
通过评估,有两种方案可用,为使方案达到预期效果,实施前,我们运用PDPC方法,绘制了“过程决策程序图”用以指导这次活动,见下图:
PDPC图
图4
评估结果:
综合得分90分以上为可用方案,方案三、四号为可用方案,方案一、二号为不用方案。
五、制定对策
1、针对以上关键突破点,小组成员进行认真、细致地讨论分析,研究出解决问题的方案措施,并分工落实各自的任务,制定了如下对策表。
根据“过程决策程序图”的要求,同时制定了两种方案的对策计划表,那种方案达到预定目标,就告成功!
第三方案的对策计划表表6
方案
对策
目标
措施
地点
负责人
完成日期
第三
方案
利用飞机整流罩进气孔的设
计原理,
加工捞砂
筒的进砂
孔的方法
制作;
1、按飞机整
流罩进气孔的原理,斜形加工捞砂筒的进砂孔,避免水流直接冲击砂样;2、增大进砂孔进砂量;3、储砂筒保证有足量的砂样
4、拆装方便快捷,
1、将捞砂筒制作成上部为30×1.5mm内螺纹用以连接加重杆中部外径38mm内径为28mm的空筒下部为椭圆锥形台全长为180mm的捞砂筒本体;2、在筒体圆周面上呈120°等分角度上钻制三个,孔径为10MM的进砂孔;3、每个进砂孔与捞砂筒本体呈自下而上倾斜45度角向里打的通孔,减少上起时水流对砂样的冲刷作用、4、将进砂通孔靠近上部,存砂腔的内径为28mm,,长度100mm
5、室内及现场试验。
本大队
维修班
与廊坊
加工厂
本队维
修班及
现场
吴亚波
吴亚波
郑德伦
2014年4月15日-5月20日
2014年5月20日-6月10日
制表人:
吴亚波时间:
2014年3月10日
第四方案的对策计划表表7
方案
对策
目标
措施
地点
负责人
完成日期
第四
方案
利用飞机整流罩进气孔和军
用匕首血槽的设计原理制作新型捞
砂工具
1、按飞机整流罩进气孔的原理,斜形加工捞砂筒的进砂孔,避免水流直接冲击砂样;2、增大进砂孔进砂量;3、加长储砂筒长度保证储砂筒有足量的砂样。
4、保证储砂筒本体在静水柱压力下没有遇卡现象
5、拆装方便快捷
1、将捞砂筒制作成上部30×1.5mm内螺纹用以连接加重杆中部外38mm内径为28mm的空筒下部为椭圆锥形台全长为180mm的捞砂筒本体;2、在筒体圆周面上呈120°等分角度上钻制三个孔径为10MM的进砂孔;3、每个进砂孔与捞砂筒本体呈自下而上倾斜45度角向里打的通孔,减少上起时水流对砂样的冲刷作用、4、将进砂通孔靠近上部,存砂腔的内径为28mm,,长度100mm;5、采用军用匕首血槽的原理,设计3个夹角为45度,槽深4mm、槽宽2.5mm的.防卡槽避免产生静水柱压力。
6、室内及现场试验
本大队维
修班与廊
坊加工厂
本大队维
修班及廊
坊加工厂
吴亚波
米立和
张勇
2014年6月20日-7月10日
2014年7月10日-8月10日
制表人:
吴亚波时间:
2014年3月10日
六、按对策表实施
实施一、斜孔式捞砂筒的制作
研制过程
图5
为保证研制质量,小组通过讨论,决定用两周时间,按第三方案对策表实施。
1、研制思路
在我们实际通井工作中,经常会出现捞不到砂样或捞取的砂样很少而不满足要求的现象发生,班组人员只有再次下捞砂筒进行二次砂样捞取工作,这样在无形中增加了工作量和工作时间。
为了避免这种现象的再次发生,我们仔细分析、查找各种原因,由于注水井本身管柱数据,人工井底,注水量,压力等没有任何问题,因此我们对捞砂筒的结构进行认真的研究,最终确定为捞砂筒的设计不合理。
我们发现进捞砂筒的进砂口比较大,而且是相互对称的,底堵内部深度不够,在高压水流和仪器高速上起的过程中将底堵中捞取到的砂样冲刷出去,而导致捞取不到或捞取很少的砂样。
新型捞砂筒的设计思路是设计一种取放方便的捞砂筒,让其具备砂样容易进、存的住、冲不走,改变砂样容易冲刷出去的弊端,于是我们在飞机整流罩进气孔的启
示下,借助飞机整流罩进气孔进气原理,按照第三方案对策计划表进行斜孔式捞砂工具的研制。
飞机整流罩进气孔的启示:
图6
研制思路(图7)
制图人:
米立和时间:
2014年04月
于是我们按照功能要求和设计思路先加工斜孔式捞砂工具。
2、选材研制过程
1)选用45号优质碳素结构钢制作捞砂筒主体;
2)采用飞机整流罩进气孔的设计原理,加工捞砂筒的进砂孔,这样的好处是水流无法,直接冲击砂样。
3)将进砂通孔靠近上部,增加口袋空间。
4)进砂孔与捞砂筒本体呈自下而上倾斜45度角向内打,孔径为10mm的通孔。
这样有效的减少对流的水流对砂样的冲洗作用。
5)3个进砂孔在捞砂筒主体圆周面上呈120°等分;
6)捞砂筒内存砂腔的内径为28mm,长度100mm。
第三方案研制中,小组成员按照制定的对策计划表,研制成了斜孔式捞砂工具。
这是研制成功的实物图。
图8
3、试验与验证:
斜孔式捞砂工具研制成功后进行了室内试验
验证结果
1)选用45号优质碳素结构钢制作捞砂筒主体耐磨性好;
2)采用飞机整流罩进气孔的设计原理,将进砂孔加工斜形进砂孔砂筒的,避免了水流直接冲击砂样。
3)将进砂通孔靠近上部,增加了储砂空间,保证了取砂量。
京22-36取砂样(图9)
4)与捞砂筒本体呈自下而上倾斜45度角向内打的斜孔,孔径为10mm的通孔。
有效的减少对流水流对砂样的冲洗,避免了捞取的砂样流失。
室内实验,结果很好,还需现场考察,通过在京22-36取砂样现场试验,取得了较好的效果,取砂样工作变得轻松简单,节省了时间,降低了员工的工作量,提高了部分工作效率,
但是在京726井捞砂样过程中,发生仪器遇卡拔断事故。
(图10)
制图人:
米立和时间:
2014年06月
5、原因分析:
注水层
因为没有返砂,捞砂筒与球座,形成锥面密封,产生静水柱压力,钢丝拔断,发生掉卡事故。
捞砂样
遇卡
钢丝拔断
注水层
图11
验证结果:
未达目标,小组决定放弃,立刻投入第四
方案的研制。
实施二
1、按第四方案的对策表实施
小组通过讨论,决定用20天时间,按第四方案的对策计划表研制新型捞砂工具,为保证研制质量,达到预期目的,对工具各组件的设计、最佳元素的确定、主要技术指标,工艺结构进行了具体分析和研究。
1、设计理念
1)采用飞机整流罩进气孔设计斜孔式捞砂筒主体:
图12
制图人:
米立和时间:
2014年06月
2)采用军用匕首血槽的设计原理,避免产生静水柱压力。
防卡槽:
3个;槽深4mm;槽宽2.5mm;夹角为45。
图13
3)采用分段加工方法,加工捞砂筒主体与底堵,便于砂样的取出和捞砂工具的清洗及保养
2、可行性分析
1)选用45号优质碳素结构钢制作捞砂筒主体、接头与底堵,耐磨性能好;
2)采用飞机整流罩进气孔的设计原理,加工捞砂筒的进砂孔,这样的好处是水流无法直接冲击砂样。
3)将进砂通孔靠近上部,可增大储砂空间。
4)进砂孔与捞砂筒本体呈自下而上倾斜45度角向内打,孔径为10mm的通孔。
这样有效的减少对流的水流对砂样的冲洗作用。
5)采用军用匕首血槽的设计原理,设计分流槽,可避免产生静水柱压力。
6)采用分段加工方法,加工捞砂筒主体与底堵,便于砂样的取出和捞砂工具的清洗及保养。
3、最佳元素的确定
1)选材:
a、上接头、捞砂筒主体、底堵选择45号钢制作;
2)组件设计:
a、上接头底部为外螺纹,与捞砂筒上部内螺纹连接;
b、捞砂筒上端入口为内螺纹与上接头连接,下端为内螺纹与底堵连接;
滑套连接;内呈上大下小的圆台斜面,底端入口处呈斜圆台引斜面;
c、将进砂孔靠近上部加工,增加了储砂空间,保证了取砂量。
D、将进砂孔加工呈自下而上45度斜角斜形进砂孔,避免了水流直接冲击砂样。
E、底堵上端为外螺纹与捞砂筒连接,下端为椭圆形锥体,在锥体表面按120°等分,开出3个槽深为4mm、槽宽为2.5mm、夹角为45°的分流槽;
上述各组件均为机加工
3)选材与制作结果分析:
(1)各元素对结果的影响程度
a)45号优质碳素钢弹韧性、塑性好,强度高,抗磨损;
b)在捞砂筒上不加工进砂孔,可增大储砂空间;
c)将进砂孔加工成自上而下呈45°斜角,可减少对流水流对砂样的冲击,减少砂样的流失;
d)在底堵下端锥体表面开出3个分流槽对静水柱压力可起到分流作用。
(2)直观分析
a)用45号优质碳素钢制作上接头、捞砂筒主体、底堵效果好;
b)在捞砂筒主体加工斜形进砂孔;在底堵锥体表面加工分流槽不影响整体效果;
c)这套工具全部采用螺纹连接,拆装方便快捷。
(3)综合评定
通过分析,按最佳元素进行研制,工具的整体效能会有很大提高
4、总体设计:
整套工具由接头、带斜形进砂孔的捞砂筒主体、带分流槽的底堵三部分组成分。
5、主要技术指标
主体外径φ38mm;内径φ28mm,存砂腔长度为100mm;进砂孔孔径为10mm
进砂孔斜度为45°,呈120°等分;分流槽深4mm、槽宽2.5mm、夹角为45°接头长70mm底堵长80mm,捞砂筒主体长150mm、工具总长300mm。
6、工艺结构设计制作
针对确定的技术指标,设计相应的工艺结构
1)此工具必须是可拆装组合;
2)工具各组件为螺纹连接;
3)主体工作筒内加工成斜圆台状,底堵底端为椭圆形锥体;
工具组件示意图
图14
工具整体图片
底堵
图15
7、工具安装使用方法
1、上接头上部接加重杆与绳帽头,下部接捞砂筒主体;
2、捞砂筒上部接上接头,下部接底堵;
3、各组件紧固后即可下井工作。
4、取砂样时,卸掉底堵和上接头,即可取出砂样。
图16
8、工作原理
主要是利用飞机整流罩气
流孔与军用匕首血槽的设
计原理制作而成新型捞砂
工具:
当砂样通过自下而
上的45°斜形进砂孔进入
捞砂筒后避免了上起水
流对砂样的冲击作用;而
捞砂筒下到球座,形成锥
面密封时,底部分流槽对
静水柱压力产生分流作
用,是捞砂筒轻松上起,
避免遇卡拔断事故发生
主要是利用飞机整流罩气
流孔与军用匕首血槽的设
计原理制作而成新型捞砂
工具:
当砂样通过自下而
上的45°斜形进砂孔进入
捞砂筒后避免了上起水
流对砂样的冲击作用;而
捞砂筒下到球座,形成锥
面密封时,底部分流槽对
静水柱压力产生分流作
用,是捞砂筒轻松上起,
避免遇卡拔断事故发生
图17
9、试验与验证
工具研制完毕后,室内进行验证,
1、当砂样通过自下而上的45°斜形进砂孔进入捞砂筒后避免了上起水流对砂样的冲击作用,效果很好;
2、当捞砂筒下到球座,形成锥面密封时,底部分流槽对静水柱压力产生分流作用,是捞砂筒轻松上起,避免了遇卡拔断事故发生;
3、此捞砂筒储砂空间大,存砂量多,效果很好;
实验证明此捞砂筒储砂空间大、防卡和捞砂效果很好。
制图人:
米立和时间:
2014年10月
室内试验非常成功,现场使用还需考察,小组在泉44-20、安22-2等井进行了现场验证。
(图18)
现场验证,此工具捞砂和防卡效果很好。
(图18)
制图人:
米立和时间:
2014年10月
根据室内和现场试验情况,绘制了新型捞砂工具的技术指标表:
新型捞砂工具技术指标表(表8)
七、效果确认
为检查此工具使用性能,小组召开专门会议,并将有关人员请到现场,对此工具进行验证:
1、与目标值对比(图19)
制图人:
米立和时间:
2014年11月
通过对工具预定目标对比确认,使用性能很好,并绘制了先后研制的两种工具使用性能指标对比表。
两种捞砂工具使用性能指标对比表(表9)
使用效果确认
图21
图20
确认,一:
图20是此工具在牛东2井的应用,6千多米的井深,原本4个多小时的工作任务,使用该工具2个小时完成,提高了工作效率。
确认二:
图21是此工具在务28-3的使用,准确取出井口堵塞物的样品(水化物),使地质人员的理论判断得到证实,为该井顺利投产提供了依据。
图22
确认三:
通过在实际应用证明,储砂空间大,捞砂量是以前的3-5倍
减少了重复作业。
通过对工具预定目标的对比确认,使用效果很好,绘制了先后研制的两种工具使用效果对比表(表10)。
两种捞砂工具使用效果对比表(表10)
日期
名称
单个使用次数
重复作业次数
捞砂量
下放速度
拆装组合
维护保养
操作
使用效果
2014年
斜孔式捞砂工具
少
多
少
块
可拆装
方便
方便
较好
2014年
新型捞砂工具
多
少
多
快
可拆装
方便
方便
很好
制表人:
吴亚波时间:
2014年11月8日
根据工具使用情况,得出以下结论:
1、分段设计加工捞砂筒主体,结构简单,操作方便。
2、改变直孔进砂方式,设计斜形进砂孔,避免了砂样流失;
3、加长了捞砂筒主体,存砂腔内径为28mm,长度100mm;
4、加长后的捞砂筒和斜孔进砂孔,保证足量的砂样,减少了重复作业。
5、底部的分流槽,对静水柱压力分流后较
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