摘要：CVA是测井仪器的零部件，需要在真空条件下注油，文章研究了CVA真空注油装置是利用真空泵将真空桶抽真空，并配备磁力搅拌器增加液压油流动，保证CVA注油时达到维保要求，内部液压油在真空状态下完全注满。因此，大幅缩短了委托外部供应商注油的物流运送时间，提高了工作效率和工作质量。
关键词：CVA,真空泵,磁力搅拌器,注油装置,石油化工
0引言
在开展设计研发CVA真空注油装置前，公司都是将使用后的CVA送往天津塘沽基地进行维保，前些年由于叠加因疫情防控、交通运输带来的不可控因素影响，面临设备维保周期长或无法及时正常维保及返回的情况，使CVA的正常使用受到很大影响。为此，才促使公司专业人员开展CVA真空注油装置的研发工作。
1研究背景
CVA是国外某公司生产的一种设备，对应的CVA注油装置可以向国外某公司进行采购，通过调研了解到进口设备的采购价格很高，为了降低成本，通过分析CVA注油装置的结构及原理，在保证维保质量的前提下，验证了可以实现CVA真空注油装置功能后，决定自己建立CVA真空注油维保能力。
2项目构造
对使用后的CVA维保，需要将其放置在真空环境中注油。本装置是将需要维护的CVA放置在真空桶中的液压油里，通过真空泵将真空桶中空气抽出，形成压力将液压油注入CVA中。液压油用于平衡井下泥浆压力，保护CVA的正常运行并增加磁力搅拌器搅拌增加液压油流动，保证抽真空效果更好。
本装置采用真空泵Welch 1402N，真空桶，IKA Midi MR1数显型磁力搅拌器，真空压力表。将以上工具放置在工具车上并连线，使用时往真空桶里加入液压油。装置结构简易，操作简单方便，真空桶可抗高温高压不易发生破裂，危险系数小，占地面积小，具体布置如图1所示。
本装置主要由3个功能区域组成，分别是抽真空、磁力搅拌和真空注油区域。
(1)抽真空区域主要由真空泵来完成。真空泵直连真空桶，中间串联一个真空压力表，用以检测真空度实际值。真空度达到设备维保要求时，按照维保手册进行下一步操作。同时串联一个排气阀，在抽完真空后用以连通外界大气，破坏真空。
(2)磁力搅拌区功能主要由磁力搅拌器完成。磁力搅拌器通过磁力作用，带动真空桶内部的磁力搅拌转子转动，在真空注油装置抽真空的同时，搅拌真空桶内部液压油，有利于液压油中的空气更快速排出，以实现真空桶内部真空度快速实现的目的。
(3)真空注油区域在真空桶内部。在真空泵抽真空达到要求后，关闭真空泵，破坏真空环境[1]，打开真空桶上盖，按照要求进行CVA注油孔螺丝安装，最终完成CVA真空注油。
3装置设计
3.1 CVA真空注油装置的使用背景
CVA作为钻井设备通讯及发电短节中的核心部件，它的维保效率直接关系到作业后设备的整体维保效率。提升维保效率，保障现有作业设备稳定输出，是提升CVA维保效率重点关注的问题。
CVA真空注油装置具有维保针对性强，可靠性高，维保标准完善的特点，能完全满足CVA作业返回后的真空注油维保。此装置提高了CVA维保效率、周转率和设备的一次作业成功率，为作业设备返回后维保提供了坚强保障。
3.2 CVA真空注油装置特点
该装置在投入现场使用后具备以下特点和技术指标：
(1)减少运输风险。在自己的车间内完成注油，减少物流运送中会发生的不确定风险。
(2)提高工作效率。可6支CVA同时进行注油，且还大大减少物流运送时间，提高工作效率。
(3)运行稳定。配备磁力搅拌器制造均匀的稳定真空环境，在透明真空桶中进行，可观察注油情况。
4设计内容
为达到CVA真空注油的目的，在液压油位以下安装注油孔螺丝即可，考虑到CVA动作不需要液压油提供动力，只需保证CVA在液压油靠真空的压强下完全注满，确保CVA内部注油充分。同时结合CVA维保手册，在设计时需要满足以下3个重要指标：
(1)抽真空设备真空度需要能达到1.333 22×10-5~3.333 05×10-5 MPa[2]；
(2)可同时完成6支CVA的维保，提升维保效率；
(3)配备磁力搅拌器搅拌增加液压油流动[3]，增加抽真空效果。
具体配置如表1所示。
4.1真空泵选型
真空泵抽真空能力需达到1.333 22×10-5~3.333 05×10-5 MPa，兼顾抽真空效率及设备稳定性，最终选择真空泵类型：Welch 1402N。
相关参数：限压力为1.3×10-8 MPa；吸筹速度50 Hz为160.0 L/min；近期接口为软管内径21 mm；油量为2.1 L；电机功率为370 W。
4.2真空桶设计制作
根据目标进行分解，真空桶设计如下：
(1)整体选择圆柱形结构，承压能力强。
(2)选择亚克力材质，透明外观便于观察安装注油孔螺丝。
(3)CVA放置托盘7孔放置位，外圈6孔位放置CVA，中间孔位增大液压油流动空间；CVA放置托盘使用三点支撑，承托力强，放置平稳。
(4)采用上端金属盖设计结实耐用且易开启。
根据以上目标，最终选型底部为一体式的亚克力圆柱形桶，根据CVA放置点位设计中间放置板，同时容纳6支CVA真空注油。上部制作可方便拆卸的金属上盖，保障抽真空密封的同时，在真空注油结束后也能方便拆卸，不易损坏。
4.3磁力搅拌器的选择
根据真空桶的容积，选择搅拌容量为50 L的搅拌机，兼顾设备稳定性最终选定：IKA Midi MR1数显型磁力搅拌器。
相关参数。搅拌点位数：1；搅拌量：50 L；电机输出功率：19 W；速度范围：0～1 000 r/min；搅拌子长度：80 mm；加热盘自热(室温：22℃/保持：1 h)：28+K；工作盘尺材质：不锈钢1.4301；工作盘外形尺寸：350 mm×350 mm；外形尺寸：360 mm×110 mm×430 mm；允许环境温度：5～40℃;允许相对湿度：80%；电压：230/100~120/100 V；频率：50/60 Hz；仪器输入功率：70 W。
选型该磁力搅拌机的主要目的是在抽真空的同时，磁力搅拌转子可以持续稳定均匀地搅动真空桶内液压油，保障液压油真空度可以快速且稳定实现。
4.4配套加工制作及组装
根据设备选型及真空桶制作，选择适用的真空压力管线，制作相应转接头，购买适用真空压力表，进行整机组装。
CVA真空注油装置以可移动小车的方式组装，以适应不同的维保场景。真空泵主体较重，放置于移动小车下层。综合考虑抽真空过程中的散热，移动小车下层四周使用开孔格栅板进行安装。参考维保过程中人员的站位以及方便压力表参数读取，将磁力搅拌器和真空桶置于小车上层台面左侧，真空压力表置于上层台面右侧开放区域，方便数据读取。真空泵和磁力搅拌机电源由插线板同时供电。
4.5测试及应用
CVA真空注油装置按照设计要求组装完成后，经过测试，真空注油装置抽真空达到目标要求。系统抽真空达1.333 22×10-5～3.333 05×10-5 MPa，保压15 min，真空度变化不超过1%。CVA维保注油后，2021年至今24批次72支共参与90多井次作业，无真空注油原因导致故障，作业正常。
5 CVA注油装置实施前后的对比
实施前：CVA使用后需要送到外部单位进行维保测试，前些年叠加疫情防控、交通运输等不可控因素影响，消耗大量时间与运输成本，不能快速支持车间维保。
实施后：CVA出海返回维保，在湛江、海南仪修车间就能进行维保。一次维保6支，可在3天之内完成。实际解决了CVA本地真空注油问题，确保了维保质量，保障了作业成功率。同时也大大缩减了时间成本，提高了设备使用率，为现场作业顺利进行提供了有力支持。
6实施效果及经济效益
按3支CVA一个批次单次往返的运输费用700元(含保价)计算，2021年至今已直接节约了5 600元输运费用；每批次往返平均需15天，自从湛江自己维保后，3个工作日以内即可完成，2021年至今24批次共72支CVA维保提效288天。72支CVA共参与90多井次作业，间接保证了现场TRAK及璇玑设备的作业收益。根据定向随钻设备收费估算，间接增加了约5 400万元的收入，如表2所示。
7结语
该装置于2021年开始使用，具有维保针对性强、可靠性高、维保标准完善的特点，能完全满足CVA作业返回后的真空注油维保。此装置提高了CVA维保效率、周转率和设备的一次作业成功率。
参考文献：
[1]廖勇，饶海涛.石油测井仪器真空抽注油装置的制作方法：CN205858316U[P].2017.
[2]全国泵标准化技术委员会.水环真空泵和水环压缩机气量测定方法：GB/T 13930—2024[S].北京：中国标准出版社，2024.
[3]郝帅，袁卓立，黄豪彩，等.深海液压系统专用注油装置的设计[J].液压与气动，2013(3)：86-89.
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