作者：屈文涛,徐剑波,张凤
出版社：石油工业出版社
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石油特车人机工程学：富媒体试读：
前言
新时代中国特色社会主义思想要求建设人与自然和谐共生的现代化，必然涉及人与人、人与机器以及人—机器—环境的和谐。本书以人机工程学涉及的人、机、环境三要素核心问题为主，并统筹考虑石油特车上装设备操控特殊性，来选择、安排全书的内容和章节。全书共六章，涵盖了以下几方面的内容：（1）概论：包括HSE管理体系，与人机交互相关性较强的绞车类、机泵类和产销量占比最大的罐体类石油特车简介，人机工程学的命名、定义、发展简史、研究内容与研究方法。（2）人机系统中“人”的因素：包括人体测量与数据应用、人体感知、人体生物力学、人的心理特性、人的可靠性。（3）作业空间和人机信息界面设计：包括作业空间及其设计与评价，工作台与信息传递装置的类型、特点、设计方法及其选择，座椅设计内容与方法，人机界面设计。（4）作业环境影响因素与评价：包括影响作业舒适度的环境因素，微气候、空气质量、光环境、噪声环境对作业人员及其作业的影响与评价。（5）作业行为设计与改善：包括作业行为分析与评价、作业疲劳的改善措施、事故控制策略、安全装置与防护装置的设计。（6）修井机操作舱总体设计：包括修井机操作舱构成、操作舱作业空间设计、操作舱作业环境的改善、司钻人员的人机布置设计及评价。
为满足石油行业现场作业HSE管理体系的要求，让设备、生产过程设计适合人的生理、心理特点，需要对人的生理、心理因素进行科学的分析和研究，使人们能够舒适、便捷地工作和生活。本书将人机工程学理论知识应用到石油特车作业空间设计和人性化评价中。
本书由屈文涛、徐剑波、张凤3人共同编写完成，具体编写分工如下：第1章、第2章由屈文涛编写，第3章由张凤编写，第4章、第5章、第6章由徐剑波编写。
本书的出版得到了2016—2017年度石油教材出版基金、西安石油大学第六批校级教材建设项目、陕西省工业攻关计划项目（2013K7-41）、西安市产学研合作促进工程[CXY09013（2）]和技术转移促进工程[CXY1442（6）]的共同资助。值本书出版之际，衷心感谢宝鸡石油机械有限责任公司、南阳二机石油装备集团股份有限公司、烟台杰瑞石油服务集团股份有限公司、中原石油工程有限公司固井公司、陕西汽车控股集团有限公司、中国石油煤层气有限责任公司、中国石化胜利油田有限公司等单位的鼎力支持，以及张凤、李肖肖、郝宇轩、吕曌、任姣姣、祝亮、胡欢欢、杜金杉、白婷婷、任梦阳、赵子超、李二祥等同学在富媒体制作方面的辛勤工作。
由于作者水平有限，书中如有不妥之处，敬请各位专家、同行和广大读者批评指正，联系方式：wtqu@xsyu.edu.cn。编 者2018年6月
视频资源目录
视频1.1至视频1.6以及视频6.1、视频6.2由本书作者经相关公司授权后取得，视频2.1、视频3.1、视频4.1、视频4.2、视频5.1、视频5.2、视频5.3由作者录制，读者若有需求，可与责任编辑联系：273314885@ qq. com.第1章 概论
教学目标
通过本章的学习，要求了解石油特车种类，掌握人机工程学科的命名与定义，明确本学科的研究内容与研究方法，了解本学科的发展简史。
教学要点
1．HSE管理体系；
2．绞车类、机泵类和罐体类石油特车；
3．人机工程学学科命名、主要学科基础及各国习惯称谓；
4．人机工程学的定义，尤其是IEA给出的定义；
5．三个试验负责人、年代、内容、作用；
6．四个阶段的年代划分、特点、别称；
7．研究内容与研究方法。
随着我国国民经济的稳步增长和汽车工业的飞跃发展，社会对汽车的运输效率、经济性以及各种功能和性能的要求越来越高，专用汽车在各行各业的应用越来越广泛。
专用汽车是指装备有专用设备，具备专用功能，用于承担专门运输任务以及其他专项用途的汽车。石油专用汽车是指为了满足石油天然气（以下简称油气）地质勘查、物探、钻井、录井、测井、固井、完井、射孔、采油、修井、增采、运输和加工等流程作业目的，在底盘上加装相应作业设备的汽车，这些作业设备被称为石油特种车载设备。由于这些特种设备的存在，石油专用汽车又被称为石油特种车辆，以下简称石油特车。1.1 石油特车特殊性
石油行业分为上游、中游和下游，其中，上游从事的业务包括油气勘探、开发，中游主要是油气的存储与运输，下游则涵盖炼油、化工、天然气加工等流程型业务及加油、加气站零售等产品配送、销售型业务，本书讲的石油特车主要涉及上游的油气勘探开发和中游的油气运输，具有如下六个方面的特殊性。1.1.1 品种多、规格多
SY/T 5534—2007《油气田专用车通用技术条件》中按工程作业用途进行分类，大致可将石油特车分为：地震勘探、测井、固井工程、钻井工程、井下作业、压裂酸化、油气井排液、油井清洗、试井、油井检测诊断、油井测试、辅助、油田设备诊断修理等13大类225种，其中很多品种国内尚未生产。
GB/T 17350—2009《专用汽车和专用挂车术语、代号和编制方法》将专用汽车按用途划分为厢式汽车、罐式汽车、专用自卸运输车、仓栅式汽车、起重举升汽车和特种结构专用运输车6大类264个品种，其中石油特车主要隶属于特种结构专用运输车，如钻井车、投捞车、固井车、洗井车、压裂车、测井车、试井车、修井机等，但运油车、吸污车、加油车等隶属于罐式汽车，电热解堵车、抽油机检修车等隶属于厢式汽车，背罐车隶属于专用自卸运输车。
QC/T 252—1998《专用汽车定型试验规程》中规定了140类专用汽车（之后又根据厂家申请备案有所增加），包括运输类专用汽车、油田专用汽车（即石油特车）、特种用途车和作业类车辆。其中，石油特车40类，但运输类、特殊用途和作业类中也有相当一部分为石油特车，不作为常规运输车使用。
在每一个品种中规格也非常多，如修井机整机质量从9t至57t，分为水井修井机和油气井修井机，按钩载可分为10t、15t、20t、30t、40t、50t、60t、80t、100t、120t等。在一个特定规格中又有不同的底盘，如修井机系列中，有轮式通井机底盘，也有履带式通井机底盘，还有专用修井机底盘和汽车底盘，而在汽车底盘中又有斯太尔、红岩、太脱拉等，仅钩载40t的修井机就有二三十个车型。1.1.2 产量低
石油特车正是因为在不同地域（陆地、海洋、沙漠、沼泽、丛林等）有不同的作业工艺方法，不同的现场有不同的要求，所以每种规格品种的产量都非常低。不完全统计，目前行业的企业数量已达1000多家，大型企业占比0.4%，中型企业占比2.9%，小型企业占比90.7%。
从企业性质、管理归属看，大致分为：（1）原石油工业部下属机械制造厂，现在划归到中国石油、中国石化和中国海油三大石油系统下，如宝鸡石油机械有限责任公司（以下简称宝石机械）、南阳二机石油装备集团股份有限公司（以下简称南阳二机）、中国石化石油工程机械有限公司第四机械厂（以下简称四机厂）等；（2）地方上的国资、集体和合资企业，如兰州石油机械厂和兰州炼油化工设备厂合并而成的兰石集团（以下简称兰石）等；（3）民营企业，如烟台杰瑞石油服务集团股份有限公司（以下简称杰瑞）、湖北程力专用汽车有限公司（以下简称程力）等。相对来说，三大石油系统下属的企业基础较好，技术积累有一定优势；而合资企业和民营企业的机制较灵活，发展速度很快。
如前几年测井车国内每年需求近200台，近几年只有50台左右，而主要生产企业有南阳华美石油设备有限公司（以下简称南阳华美，南阳二机与美国硅谷系统装备公司共同出资兴办的中外合资企业）、廊坊新赛浦特种装备有限公司（以下简称新赛浦）、宝石机械和大庆汽车改装厂（以下简称大庆改装）；试井车与测井车需求量相当，主要生产企业除了这四家以外，还有中原特种车辆有限公司（以下简称中原特车）、成都航发特种车有限公司（以下简称成都航发）。1.1.3 移运区域狭小
我国油田分布较广，其中，西北地区石油资源丰富，油田分布最多，有我国第一大油气田——中国石油长庆油田、塔里木油田、新疆油田、青海油田、吐哈油田、煤层气公司、玉门油田和中国石化西北局、陕西延长油田；东北地区石油资源也相当丰富，主要分布着中国石油大庆油田、辽河油田和吉林油田；华北地区分布有中国石油华北油田、大港油田、冀东油田和中国石化华北局；华东地区分布着中国石化胜利油田、华东局、江苏油田和浙江油田；西南地区分布着中国石油西南油气田；华中地区分布着中国石化华东局、中原油田、河南油田和江汉油田等。
但每一个油田分布又相对集中，石油特车行走系统的主要功能是满足生产井之间、生产井与基地之间的往返，并且每次作业时间较长，移运时间较短；从路面建设现状来看，基本为油田自修，等级公路不是太多，坑坑洼洼路面比比皆是，加之夏季泥泞和冬季多冰雪路面，这就对车辆移运性能提出了更高要求。1.1.4 个性化要求高
地域性差异使石油特车个性化要求很强，难以实现产品的一致性。比如汽车轮胎，在普通油区可以使用普通轮胎，在沼泽地带需要使用沼泽轮胎，在沙漠地带需要使用沙漠轮胎。又如，在沙漠地区，天气干燥炎热灰尘厚重，需要空调，车厢须密闭，而在潮湿的南方，不需要这些设施，只需要满足专项功能指标要求即可。对于一些功能部件，如三缸柱塞泵，同一规格型号不同用户有不同需求，如SPM泵、DEWELL泵、宁波泵或宝鸡泵；而上装发动机，有卡特、康明斯、潍柴等；上装变速箱更多，如艾里逊、双环、长新，有液力的、机械的等。由于量小，如果依次考虑扩展是不可能的，等有了机型再考虑，扩展公告周期又太长，也不现实。1.1.5 移运速度低
由于石油特车品种多、批量小，不同品种的特车需要不同类型的底盘，甚至同一品种特车因工作条件不同就必须采用不同底盘，所以造成了底盘开发成本高；与此同时，为了更好地满足车载专用装置良好匹配及终极产品的高度可靠性、安全性，石油特车专用底盘必须具有独特的特性；而汽车主机生产厂生产的汽车底盘难以满足油区行驶的要求，这样，石油特车生产企业只好自己开发底盘，尤其是大吨位专用底盘，如四轴及以上的修井机或钻井车等，这些机型移运速度较慢，一般在30～50km/h，有的设计时速还低于30km/h。1.1.6 企业外部环境差
多品种、小批量、专业性强的石油特车，与汽车大批量、专业化生产有着本质的区别。例如，有的灯具，如后视廓灯，对于大多数特种结构石油特车来说是不适用的，一是没有安装位置，二是即使安装了也会影响到作业。加之多在油田区域内道路行驶，年行驶里程有限，在型式试验、定型试验、强制性检验过程中比照现行的汽车目录、汽车公告管理办法等进行，使得其开发研制费用高、周期长。
为降低油气勘探开发成本和设备操作成本，我国石油特车应向模块化、操作简单化、注重HSE等方向发展。HSE是健康（health）、安全（safety）与环境（environment）三位一体管理体系的简称，健康是指影响工作场所内人员健康的条件和因素，即人身体没有疾病、心理上保持一种完好的状态；安全是指劳动生产在人员安全、设备安全、生产（施工）过程安全和环境安全的前提下顺利进行；环境是指与人密切相关的、影响人类生活和生产劳动的各种自然力量或作用的总和，是组织运行活动的外部存在。
近年来，汽车行业加大了对汽车安全、污染和节能的管理力度，强制性标准逐步增加；但石油特车车载设备的选用和配置方面对此关注程度仍然不够。首先，钻井、固井、压裂施工等现场噪声很大，对人体健康十分不利，结合节能减排要求及自动控制技术已取得成果，使得驱动方式由单一的柴油发动机驱动向电动机驱动方向发展。其次，采用操作简单、显示明了、保护措施得力的新产品、新技术，以增加主动安全和被动安全措施，如国外钻机绞车程控盘刹技术的应用，保障了司钻工的平稳刹车，目前只用于大型钻机，但随着不断完善，在钻井车上的应用必将成为可能。三是强化新能源、新传动方式、新结构方式等的应用，优化整车布置，降低整车整备质量及质心，在提升车辆通过性和复杂地貌适应性的同时，进一步保障车辆的安全性。
为满足石油行业现场作业HSE管理体系的要求，适应石油特车上述特殊性和开发对象以车载上装为主的特点，将电路系统、液压系统、气路系统及机械传动系统等操作单元集中以适合上装操控人员的形态和功能范围的限度，保障其自身安全、健康，提供良好的人机交互界面，结合作者承担科研项目及指导车辆工程硕士研究生学位论文取得的部分成果，重点介绍与人机交互相关性较强的绞车类、机泵类石油特车和产销量占比最大的油气运输用罐体类石油特车。1.2 绞车类石油特车
在钻井、测井、试井、井下作业及油气井排液等施工过程中，经常需要将不同直径管柱（套管、油管等）、杆柱（钻杆、抽油杆、抽油泵等）、捞油胶筒及各种仪器下放到油气、水井中，或从井中起出，实现钻进、测试、举升或采集地层参数等目的。由于这类作业均以不同驱动方式及规格型号的绞车作为动力和运动远距离定点传递核心设备，操控人员与车载上装的信息传递也是通过操控绞车完成的，所以把这类石油特车称为绞车类石油特车，主要包括钻井车、修井机、测井车、试井车、连续油管作业车、连续抽油杆作业车、捞油车等。
根据GB/T 23505—2017《石油天然气工业 钻机和修井机》规定，钻机和修井机基本原理、结构与作用相似，所不同的只是功率和体积，钻机也是可以用来进行修井作业的，特别是对深井、超深井；配有钻盘的修井机也可以用来进行钻井作业，当然由于提升载荷及动力有限，只能钻一些比较浅的井。1.2.1 钻井车
石油钻机是指用来进行油气勘探、开发的钻井设备。目前，世界各国普遍采用的钻井方法是旋转钻井法，即利用钻头旋转破碎岩石，形成井身；利用钻杆柱将钻头送到井底；利用大钩、游车、天车、绞车起下钻杆柱；利用转盘或顶部驱动装置带动钻头、钻杆柱旋转；利用钻井泵输送高压钻井液，带出井底岩屑。
SY/T 5609—1999《石油钻机型式与基本参数》规定，石油钻机按驱动型式可分为柴油机驱动、电驱动和液压驱动，按传动型式可分为链条传动、V带传动和齿轮传动，按移运方式可分为块装式、自行式和拖挂式。所谓拖挂顾名思义就是没有主动力，但带有轮胎依靠牵引车可以拉走。
由于钻井周期短、搬家频繁，因此对浅井（井深<2000m）及中深井（井深2000～5000m）钻机，缩短搬家时间，成为国际国内钻机制造商亟需解决的问题。拖挂式车载钻机（图1.1，视频1.1）既能近距离打丛式井移运又能长距离拖运，将是中深井钻机的发展方向，国内代表性企业有宝石机械、三江瓦力特特种车辆有限公司（以下简称三江瓦力特）等。而浅井钻机则适用于自走式车装钻机（图1.2，视频1.2），国内代表性企业有南阳二机、四机厂、中原特车、胜利高原石油装备有限责任公司（以下简称胜利高原）等。通常情况下，拖挂式车装钻机与自走式车装钻机统称为钻井车。图1.1 宝石机械生产的ND118沙漠拖挂式车装钻机
钻井车的工作核心是司钻台，而司钻台上人和机器之间高效安全的交互是关键。司钻人员负责协调钻井现场的高效运转，通过司钻台（配备了各种仪表、操纵杆、可变电阻以及其他气动、液压和电子设备）来对泵、绞车和旋转台进行操作。根据不同钻机类型而量身定做或根据用户需要组合的司钻控制系统，它集成了所有控制过程的装置，控制过程全部采用气动方式，可减轻工人的劳动强度。车载钻机司钻台在其内部布置上，与块装式钻机司钻房一样，下面以司钻房为例加以介绍。图1.2 南阳二机生产的3000m自走式车装钻机
如图1.3（a）所示，常规司钻房设计还停留在通过模拟高度指示仪，可以看清下钻的高度，通过电视系统可以看清各种操作，三参数显示仪能清楚地显示泵压、旋重及转速，司钻人员可通过扬声器与井场上其他工种进行交流，房内布置比较零乱，仪器仪表扬声器等显示器和操纵杆旋钮按键等操控器太多，显示操控相合性较差等；图1.3（b）是宝石机械研制推广的I-driller集成操作系统，除少量操控手柄按键外，主要信息显示和传递通过触摸屏来操作，人机交互性较好。图1.3 钻机司钻房1.2.2 修井机
在石油与天然气勘探开发的各项施工中，修井作业是一项重要环节。油、气、水井在生产过程中，由于各种原因（例如，油管漏，抽油杆断、脱，抽油泵工作不正常，下井工具失效等生产管柱原因，油层出砂、油层堵塞、生产油层能力枯竭等油层原因，套管变形、错断，井下落物，管外串通等井身原因），造成油、气、水井不能正常生产甚至躺井。出现以上各种情况，只有通过井下作业来解除故障，恢复油、气、水井的正常生产。
修井作业的主要内容可归纳为以下三个方面：（1）起下管柱作业，就是起出井内的油管、抽油杆、抽油泵及下井工具，经检查、更换，将合格的油管、抽油杆、抽油泵及下井工具再下入井内。（2）井内循环作业，向井内泵入液体，如洗井、冲砂、酸化、循环钻井液及挤（注）水泥等。（3）旋转作业，转盘带动钻具转动，如钻水泥塞，套铣、钻磨鱼顶，扩孔，重钻及侧钻等。
在整个修井作业过程中，起下管柱作业是频率最高的作业形式。本书中提到的修井机就是用来对井下管柱或井身进行维修或更换而提供动力的一套综合机组，修井机按其移运装载方式可分为自走式修井机和牵引式修井机，其中应用更为广泛的自走式修井机按照运行结构又可分为履带式修井机（俗称通井机）和轮胎式修井机（以下均指修井机）。
通井机其实是履带式自走型拖拉机经改装添加滚筒而成，主要由行走底盘、柴油机、变速箱、绞车等组成，一般不配带井架，动力越野性好，适用于低洼泥泞地带施工。目前常用的型号有兰州通用机器制造有限公司（以下简称兰通）制造的红旗100型，鞍山第一工程机械股份有限公司（以下简称鞍山一机，原鞍山红旗拖拉机制造厂）制造的AT-10型、TJ10A型[图1.4（a）]、TJ10D型及TJ15D型等，青海拖拉机制造厂制造的XT-12型、XT-15型，胜利油田孚瑞特石油装备有限责任公司（以下简称孚瑞特）制造的TJL15型[图1.4（b）]、TJL17型等。图1.4 通井机
修井机（图1.5，视频1.3）主要包括动力机、传动设备、绞车、井架、天车、游动滑车、大钩、转盘等，其行走速度快、施工效率高，适合快速搬迁的需要，但在低洼泥泞地带及雨季、翻浆季节行走和进入井场相对受到限制。与钻机相似，修井机操作空间如图1.6所示。
修井机的生产厂家各有特点、各有所长。大厂家的规模庞大、实力雄厚，因此主要生产大吨位修井机，且产品大量出口，如20～225t的生产厂家有四机厂、南阳二机；30～180t的生产厂家有三江瓦力特、天津东方先科石油装备公司等。而中小型厂家则专注于小吨位（20～150t）修井机，精细、专业且价格更优，如胜利高原、吉林通化四海石油机械有限公司（以下简称吉林通化）等。图1.5 四机厂XJ350修井机图1.6 修井机操作空间1.2.3 测井车
在石油与天然气勘探开发、生产的各项施工中，测井是至关重要的环节之一。所谓测井作业，就是使用测井绞车，把各种测量地层物理参数的测井仪器下放到油、气井中，沿井眼移动，把地层和井眼的各种参数，如电阻率、声波时差、声波幅度、放射性强度等以电信号的形式，通过电缆传送到地面，再由测井车上的地面记录系统以曲线图或其他形式记录下来，进行分析处理，进而取得油田地质资料和开发数据，为最终的油气开采提供理论支持。
测井设备一般包括测井车、测井仪器、测井工艺配套装置等。测井车是整个测井设备中不可或缺的一个有机组成部分，除了运载测井仪器外，它的主要功能是借助汽车发动机的动力，通过变速传动系统和控制系统使缠绕有电缆的滚筒以不同的速度和方向转动，从而实现电缆及测井仪器在井眼中的上提或下放，达到完成测井作业的目的。测井车主要由汽车底盘、绞车总成、刹车装置、自动排绳器、手摇机构、液压传动系统、操作系统、地面仪器、井下仪器、计量装置、井下仪器装载装置、辅助设备等组成。
国产测井车如（图1.7，视频1.4）底盘可选配Mercedes Benz、MAN、Volvo、五十铃、北方奔驰、东风系列、中国重汽系列、斯太尔系列、依维柯系列等，绞车可选配3500m、4500m、5500m、7000m、7500m、8500m、10000m、12000m容绳量，结构形式有单滚筒、同轴双滚筒和前后双滚筒，传动形式有全液压传动、液压链条传动、全机械链条传动等。
在国际市场上，美国、法国、荷兰等国家在石油测井装备领域一直占主导地位。国外知名测井车厂家主要有荷兰ASEP公司、美国WESTERN ATLASA公司、法国DOWELL SCHLUMBERGER公司、美国HALLIBURTON公司等；国内代表性企业如1.1.2所述。图1.7 南阳华美ES5257TCJ1型测井车
作为测井设备制造业的领头羊，荷兰ASEP公司一直主导着测井车设备的发展方向，该公司的产品牢牢占据了国外几大测井公司如美国ATLASA公司、HALLIBURTON公司和法国SCHLUMBERGER公司的测井绞车市场，并占据了国内测井车的高端市场。
图1.8是ASEP公司的UNITRUCK测井车，该车在很多方面都与传统产品有很大不同，并代表了目前测井车的最高水平。其主要特点有：（1）模块式设计，国际标准，可以方便地安装在不同汽车底盘上；（2）舱体采用复合材料模制，造型独特，轻质，尺寸稳定，生产效率提高；（3）绞车系统可由用户定制；（4）采用智能控制，绞车控制简便、准确，性能稳定可靠；（5）人性化设计，内部舒适，配备有微波炉、冰箱、饮水机等设备。图1.8 荷兰ASEP公司UNITRUCK测井车图1.9 宝石机械多滚筒试井车1.2.4 试井车
试井车（图1.9、图1.10）主要以各种试井设备、测试仪器仪表为手段，对油气水井生产动态（压力、温度、井斜）进行监测和井底取样、探测砂面、打捞等多项井下作业，测定生产层的水动力学参数，并通过某种方法来解释和分析油层各物理参数及油气水井生产能力。按最大试井深度分为5000m、7000m和10000m三个系列，按传动方式分为机械传动、液压有链条和液压无链条传动三种，按绞车布置位置又可分为单滚筒、双滚筒和快换式多滚筒三大类；同时还可以按照不同的作业内容划分，如抽吸试井车、震击试井车等。试井车与测井车车载设备系统组成比较相似，不同点是：（1）测井车大，一般为重卡，电缆粗，承重大，配带专用测井仪器与系统；（2）试井车小一点，底盘可选配依维柯系列、东风系列或庆铃系列，电缆细，承重小，配带专用试井仪器与系统。图1.10 南阳华美ES5048TSJ1型试井车1.2.5 连续油管作业车
连续油管起源于第二次世界大战，自20世纪60年代开始用于石油工业，目前世界上应用的连续油管主要以高强度低合金碳素钢、调质钢和钛合金钢为主，外径38.1～60.3mm，已出现外径168.27mm的连续油管。早期主要作为输送流体的通道，如洗井、基质酸化和氮气举升，现在扩展至常规油气田及页岩气、煤层气等非常规油气田修井、钻井、完井、测井、增产等领域，主要应用有：冲砂、洗井，注氮气举，清蜡解堵，完井、速度管柱，钻磨桥塞，打捞，大斜度井和水平井测井，喷砂射孔，拖动酸化，挤注水泥封井，环空压裂，钻井等。
全世界第1台连续油管作业装备于1962年制造，至今已有50多年历史。国外许多厂商如Bowen工具公司、Hydra Rig公司、ASEP公司、Otis工程公司和S&S公司均有能力生产。连续油管作业设备可以固定在卡车底盘上、拖车上或撬座上，因此分为车载式、拖车式和撬装式连续油管作业机（视频1.5）。
车载式连续油管作业机又称为连续油管作业车，其基本功能是在作业时向油、气井中（油管或套管内）下入和起出连续油管，并把连续油管缠绕在滚筒上以便移运，主要包括液压动力单元、控制室、连续油管滚筒、连续油管、起重机、连续油管注入头、井控设备等。
控制室是为操控人员提供监控注入头、滚筒、防喷器等设备的场所，配置所有必需的操作控制开关和仪表，分为液压控制和电气化控制，主要有三方面不同：（1）显示方式：机械指针表盘、液晶屏幕；（2）控制方式：液压控制阀、电子元件控制；（3）操作方式：机械手柄、电子按钮与触摸屏。
近年来，经国内石油高校、专业研究机构和部分企业的联合攻关，杰瑞、四机厂、胜利高原、山东科瑞石油装备有限公司（以下简称科瑞）已经拥有了自主知识产权并掌握了成套设备生产能力，且有部分产品用于海外石油市场服务。如图1.11所示为杰瑞生产的LGC450型连续油管作业车主车、副车和控制台。图1.11 杰瑞LGC450型连续油管作业车
LGC450型连续油管作业设备为双车组装载形式，由主车和副车组成。其中，主车主要由底盘车、控制室、动力系统、连续油管滚筒、注入头马达动力软管滚筒、注入头控制和防喷器控制软管滚筒组成；副车主要由底盘车、注入头、液压系统、随车吊、防喷盒、防喷器和防喷管组成。通过主车底盘车发动机取力驱动双车组的上装设备。
LGC450型连续油管作业设备的工作原理为：设备以底盘车发动机为动力源，通过全功率取力器向发动机取力，再由分动箱驱动四套液压系统工作。一套是注入头动力系统，采用闭式液压系统，一台变量柱塞泵带动注入头上的两台变量柱塞马达工作；一套是滚筒驱动系统，采用开式液压系统，一台叶片泵驱动滚筒马达工作；一套是防喷器供油系统，采用开式液压系统，一台叶片泵给防喷器供油；一套是辅助液压系统，采用开式液压系统，用于驱动液压软管滚筒、滚筒排管控制、控制室升降、防喷器控制等。
控制室采用强化结构设计，安装有空调，可根据作业要求升降，最高可升高700mm，内部控制面板安装有大部分操作阀件，便于操作整台设备。设有两套独立的润滑系统，采用气顶油原理，分别对连续油管和注入头链条进行润滑。滚筒具有自动排管和强制排管功能，可减少作业强度，并安装有机械计数器和电子计数器，便于监控连续油管的深度和速度。
控制室内的仪表面板包括上仪表面板和下仪表面板。上仪表面板是仪表指示区，分为参数显示区（发动机参数显示屏、HMI显示屏等）、设备作业压力显示区（井口压力表、指重表、循环压力表）、仪表压力显示区（液压系统控制压力）；下仪表面板为控制操作区。仪表面板根据功能的不同进行分区域布局，分为电气开关区、注入头控制阀操作区、滚筒控制阀操作区、防喷盒控制阀操作区、防喷器控制阀操作区。1.2.6 连续抽油杆作业车
抽油杆是有杆采油设备中不可或缺的一个部件，它的作用是将抽油机发出的动力传递给井下的抽油泵。SY/T 6585—2013《连续抽油杆》规定，连续抽油杆分为钢制连续抽油杆和碳纤复合材料连续抽油杆。柔性连续抽油杆作为一种新型的有杆泵抽油的泵杆，按照原材料的不同可分为钢丝绳柔性连续抽油杆、玻璃钢柔性连续抽油杆、碳纤维柔性连续抽油杆。
碳纤维柔性连续抽油杆以高性能碳纤维为增强体，以树脂为基体，采用拉挤工艺制成，外形为带状、截面为矩形，两端由耐腐蚀金属材料采用特殊的连接方式连接而成的一种新型抽油杆，现在研制出的单根碳纤维抽油杆的长度可以达到2000m。
作业车是柔性连续抽油杆收放设备，西安石油大学彭勇教授项目组2005年与胜利石油管理局联合攻关，将碳纤维杆的起下杆装置由缠绕式驱动改为夹紧摩擦式驱动，解决了缠绕盘驱动扭矩过大的问题，同时极大改善了碳纤维杆在起下过程中的受力状态。
这种作业车（图1.12）主要包括底盘、缠绕盘（滚筒）、起升及缠绕单元、液压控制单元和测控单元等，采用全液压控制，引入了智能控制技术进行作业过程的监控，包括作业参数（悬重、杆长等）数字化测量显示、扶正器安装位置自动控制、安全操作自动报警等；设备对井场环境的适应性强，易损件少，便于维修，兼顾杆的运输和作业两项功能。
连续抽油杆作业车国内主要生产企业有：胜利石油管理局、胜利高原、孚瑞特、胜利油田胜利动力机械集团有限公司（以下简称胜动）等。
随着石油需求量越来越大，低渗透、特低渗透油藏的勘探、开发日益得到重视，对于边远地区的低产油井或报废油井，因产液量过低，国内外很多专家提出以提捞方式进行采油。经过多年的发展，提捞采油技术及设备有了很大改善和提高。这些捞油设备大体分为移动式捞油机（捞油车）、轨道式捞油平台、固定式捞油机三大类。图1.12 碳纤维柔性连续抽油杆作业车图1.13 后置式捞油车
捞油车又称为采油车或提捞车，与连续抽油杆作业车的基本原理、结构和作用相似，是在其他车辆底盘的基础上，加装分动机构、捞油绞车、捞油支架、捞油监测控制系统等部分改制而成（图1.13）；井口总成主要包括钢丝绳密封刮油机构、工具泄油筒和捞油防喷装置；井下工具主要包括钢丝绳接头、主轴、捞油胶筒组件和加重杆。
捞油车国内主要生产企业有四机厂、吉林通化、大庆改装、中原特车、吉林油田公司机械总厂、西安石油机械有限公司（以下简称西石）、哈尔滨石油机械厂有限公司（以下简称哈石）、长春运输机械厂等。1.3 机泵类石油特车
油气勘探过程中，需要将各种流体介质输送到井下，完成钻井、压裂增产、固井、洗井、清蜡、解堵等目的，由于流体输送目的地距离地面很远，需借助高压动力大功率泵和发动机，因此我们把这类石油特车称为机泵类石油特车。机泵类石油特车主要分为钻井装备、压裂装备、固井装备、洗井清蜡解堵装备等，其中每一类装备都包括了多种石油特车，以钻井车为主的钻井装备前面已经介绍。1.3.1 压裂装备
随着世界能源需求的不断增加，越来越多的人把目光投向了分布广泛、储量丰富的致密性低渗透油气藏。对于这类储层，压裂施工是促进油田经济高效开发必不可少的程序。
压裂设备和工具是完成压裂施工的重要部件。随着压裂工艺的不断发展，对设备工具的要求也越来越高。为此，国内外制造了许多专门的水力压裂设备及工具。压裂用的动力机械设备很多，仅专用特殊施工车辆就达数十辆之多。这些设备能造成高压条件，泵送高压液体，快速均匀搅拌混砂液体。根据它们在压裂施工中的不同功能，其关键装备主要有压裂车、混砂车、平衡车、仪表车等。混砂车将不同类型流体按比例混合，压裂车提供高压动力，仪表车是监控、记录和指挥设备，管汇车及辅助设备主要负责提供地面管汇，将不同类型车辆连接在一起，成为一个整体。
压裂车是压裂车组的主要设备，其主要作用是：（1）车台发动机通过启动马达启动；车台发动机所产生的动力，通过变速箱和传动轴驱动压裂泵工作；压裂液由压裂泵吸入管汇供入，增压后由高压排出管汇排出，注入井下实施压裂作业。（2）用酸化压裂泵来冲洗油井，带出脏物，然后注酸，并用顶替液把酸全部挤到油层中。
压裂车主要由底盘车和上装两部分组成。底盘车的主要作用是整车移运；上装部分主要由发动机、变速箱、传动装置、柱塞泵、吸入管汇、排出管汇、燃油系统、动力端润滑系统、液力端润滑系统、散热系统、电气系统、液压系统、仪表及控制系统、加热系统等组成。
生产压裂装备的国外企业有美国Halliburton、Dowell & Schlumberger、BJ、S&S、Western Atlasa等公司，加拿大戴尔公司，法国Dowell公司等；国内企业有四机厂、杰瑞（图1.14，视频1.6）、兰通、二机厂、中国石油集团渤海石油装备制造有限公司（以下简称渤海装备）、兰州矿场机械有限公司（以下简称兰矿）、山东维尔特石油装备有限公司（以下简称维尔特）等。
设备操作控制通过本地或远程控制箱实现。操作控制系统主要包括发动机的启动、油门和熄火，同时有发动机高水温低油压报警指示、发动机转速显示等功能；变速箱的控制主要是换挡及复位操作，同时显示变速箱闭锁状态，以及变速箱高油温低油压报警指示等；同时在控制面板上能显示大泵的工作压力和排量，有大泵超压报警功能；远控箱的控制功能与本地控制箱相同。图1.14 杰瑞压裂车1.3.2 固井装备
固井就是向井内下入一定尺寸的套管串，并在其周围注入水泥浆，把套管固定在井壁上，避免井壁坍塌。固井施工是油田开发中必不可少的重要组成部分，是钻井工程的重要环节之一。
固井施工需要多种专业设备联合进行，统称为固井装备。主要包括固井水泥车（用于向井内注入水泥浆，又称为固井车）、下灰车（用于运送干水泥）、水罐车（用于储存和运输清水）、工具车（运送人员和装载施工中的配件），有些固井公司使用灰罐、水罐，就不用下灰车和水罐车，而是用背罐车，工具车也携带随车吊。进行技术套管等大型施工时，还要增加供水车、固井管汇车、备用车等。固井车是固井作业的关键设备，其性能是否可靠直接影响到固井质量。
固井车主要由底盘、车台发动机、液力变速箱、混浆罐、柱塞泵、离心泵、水柜、高压管汇、操作台等组成如图1.15（a）所示。按照排量分类，固井车可以分为：（1）大型固井车，即双机双泵车，车上配备两台大型柴油机，各带动一台柱塞泵；（2）中型固井机，即单机单泵车；（3）小型固井车，即400/700型。操作台安装在水柜后部，安装有发动机操作手柄及相关仪表、气液表、柱塞泵润滑动力端压力表、液力变速箱控制按钮、换挡阀操作手柄、挡位指示灯、油压表和油温表等，如图1.15（b）所示。图1.15 四机厂大型固井车
生产固井装备的国外企业有美国Halliburton（图1.16）、Schlumberger、BJ、S&S等公司；国内企业有四机厂、杰瑞、兰通、孚瑞特、渤海装备、兰矿、三江瓦力特、四机赛瓦石油钻采设备有限公司、中原特车、成都航发、维尔特等。1.3.3 洗井清蜡解堵装备图1.16 Halliburton CPT-Y4型固井车
在不同产区和不同地层，地下开采的天然原油品种纷繁众多，其中所含的石蜡成分，在原油的开采过程中，由于温度降低，它会凝固附着于管壁，导致产量降低，甚至堵死油管或环空，致使油井被迫停产。利用洗井清蜡解堵装备上装锅炉产生的高温高压水、蒸汽和过热饱和蒸汽，用于油田清除油井和油管、管线结蜡、加热原油，对井口装置及其他需要的场合提供解冻、清洗用蒸汽，也可用于冬季对设备、井口、管线和其他设施的解冻并提供热水清洗。
由于不同区块原油石蜡凝固程度（综合结垢、出砂等现象）、环境温度、压力等有很大差别，洗井清蜡解堵装备分为洗井车、锅炉车、洗井清蜡车（图1.17）、清蜡车、输油管清蜡车（图1.18）等类型。其主要由底盘、锅炉、燃烧器、柱塞泵、水箱、发动机、控制柜等部件组成。图1.17 陕汽洗井清蜡车图1.18 中原特车输油管清蜡车
国内生产洗井清蜡解堵类石油特车的代表性企业有兰通、中原特车、成都航发、陕西汽车控股集团有限公司（以下简称陕汽）、吉林通化、大庆改装、兰矿等。1.4 罐体类石油特车
罐车是车体呈罐形的运输车辆，用来装运各种液体、液化气体和粉末状货物等，这些货物包括汽油、原油、各种黏油、植物油、液氨、酒精、水、各种酸碱类液体、水泥氧化铅粉等。罐车按运输方式可以分为铁路运输罐车和公路运输罐车两大类。
公路运输罐车按装载类型可以分为粉罐汽车和液罐汽车。粉罐汽
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