汪 敏,王玉根,彭景云,程地碧,鄧 團(tuán),鄭 永

（川慶鉆探工程公司地質(zhì)勘探開發(fā)研究院,成都 610051）

油氣試井“鋼絲繩結(jié)”編制器的研制與應(yīng)用

汪 敏,王玉根,彭景云,程地碧,鄧 團(tuán),鄭 永

（川慶鉆探工程公司地質(zhì)勘探開發(fā)研究院,成都 610051）

試井技術(shù)是為油氣田調(diào)整勘探開發(fā)方案提供必要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的重要手段。而探索研制“鋼絲繩結(jié)”編制器，為優(yōu)質(zhì)、高效實施油氣藏的勘探開采起著重要的技術(shù)保障作用。

試井；鋼絲；繩結(jié)；制作；編制；應(yīng)用

傳統(tǒng)的試井“鋼絲繩結(jié)”編制方法是人工用手鉗編制，先在鋼絲的一自由端彎出一個圓環(huán)，接著將自由端從圓環(huán)的結(jié)點處開始沿繩身并排靠緊纏繞四圈，用手鉗在鋼絲上夾一小口，將鋼絲繞到小口處把鋼絲頭折斷。這樣的編制方法用力不均，編制的繩結(jié)會出現(xiàn)扭曲、松散、不密實；費力又易傷人；受力時，儀器容易滑脫掉入井內(nèi)的現(xiàn)象，針對傳統(tǒng)手工編制繩結(jié)的不足，工程技術(shù)人員研制了試井鋼絲繩結(jié)“編制器”，其編制的繩結(jié)嚴(yán)實、緊湊、光滑、收口平整，具有良好的抗沖擊載荷能力，避免儀器滑脫落井事故的發(fā)生，填補(bǔ)了試井鋼絲作業(yè)工藝技術(shù)的部分空白，改變了試井測試現(xiàn)狀及局限性，擴(kuò)展了試井解決問題的廣度、深度和可靠性，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

1 試井鋼絲繩結(jié)編制器的研制特點

過去手工編制繩結(jié)方法隨意性大，不規(guī)則，有較深的咬痕，適用于懸掛重量較輕、長度較短的儀器串入井試井。但在高產(chǎn)、高壓井試井，儀器串重而長，大斜井上起儀器串與井壁摩擦力大，以及井口、井下遇卡時繩結(jié)鋼絲極易抽芯，導(dǎo)致儀器串落井，因此淘汰手工編制繩結(jié)方法；而采用一種機(jī)械式半自動編制繩結(jié)方案，將鋼絲頭從與空心絲桿相連的夾頭內(nèi)孔穿出，使用繞環(huán)機(jī)構(gòu)繞制圓環(huán)，在圓環(huán)固定時夾頭約束鋼絲的自由端圍繞主體纏繞，從而實現(xiàn)編制繩結(jié)的目的。新型鋼絲繩結(jié)編制器具有以下特點：

（1）設(shè)計合理，結(jié)構(gòu)簡單，制造加工及維修費用低，性能可靠。

（2）操作便捷，勞動強(qiáng)度低，技能容易掌握，適用于各種復(fù)雜的地理環(huán)境及工作場地。

（3）編制出的繩結(jié)頭部尺寸穩(wěn)定、圓環(huán)對稱，裙部鋼絲排列整齊緊密，不傾斜不松弛，主鋼絲無傷痕，鋼絲頭不外翹，無多余鋼絲頭剪切丟棄損耗，使價格昂貴、長度有限的鋼絲得到充分利用。

（4）繩結(jié)拉入儀器繩帽轉(zhuǎn)動靈活，滿足繩結(jié)編制標(biāo)準(zhǔn)要求，編制結(jié)速度快，一次成功，一致性好，質(zhì)量高，繩結(jié)牢固，承受拉力大，提高了試井井下測試的安全性。

（5）可重復(fù)使用，使繩結(jié)編制工作變得簡便易行，提高了操作成功率，而對力量與技能要求卻相對較低，縮短了施工時間，降低了作業(yè)強(qiáng)度，并大大降低作業(yè)成本，解決了試井測試編制繩結(jié)難的問題，保證試井工作的順利進(jìn)行，經(jīng)濟(jì)效益和社會效益明顯，形成的編制繩結(jié)經(jīng)驗技術(shù)具有現(xiàn)實可行性，在油氣田值得廣泛傳承推廣應(yīng)用。

2 試井鋼絲繩結(jié)編制器的結(jié)構(gòu)及操作原理

2.1 結(jié)構(gòu)組成

該試井鋼絲繩結(jié)編制器由“圓環(huán)纏繞”機(jī)構(gòu)和“裙部纏繞”機(jī)構(gòu)兩大部分等組成，如圖所示。

圓環(huán)纏繞機(jī)構(gòu)主要作用是將距鋼絲頭9.5cm處鋼絲在折角套約束下繞導(dǎo)正折角銷折角45°，然后將已折角鋼絲在結(jié)環(huán)繞套束縛下繞結(jié)環(huán)銷外徑旋轉(zhuǎn)270°形成繩結(jié)圓環(huán)。

裙部纏繞機(jī)構(gòu)主要作用是左旋手輪，鋼絲頭在繞結(jié)夾頭束縛下，按照空心絲桿外螺紋、絲桿導(dǎo)向螺母內(nèi)螺紋的略小于所用鋼絲直徑的螺距，從圓環(huán)的結(jié)點處開始沿繩身并排靠緊纏繞四圈形成繩結(jié)裙部，鋼絲排列整齊、收口平整、無傷痕。

2.2 工作原理

試井鋼絲繩結(jié)編制器是通過依次穿過空心絲桿、繞結(jié)夾頭內(nèi)孔及導(dǎo)正折角銷圓柱體端面凹槽（鋼絲頭與折角套手柄末端水平向內(nèi)對齊）的鋼絲，與以導(dǎo)正折角銷為轉(zhuǎn)軸的折角套的凸出圓弧逆時針側(cè)向相切，折彎成45°左右，再由以結(jié)環(huán)銷為轉(zhuǎn)軸的結(jié)環(huán)繞套一端的左螺旋形缺口的凸壁內(nèi)導(dǎo)引槽，鉤住已折彎成45°處的自由端鋼絲，約束鋼絲沿結(jié)環(huán)銷外徑順時針繞轉(zhuǎn)過270°，即鋼絲頭與結(jié)環(huán)銷垂線的夾角45°，形成繩結(jié)頭部圓環(huán)。

試井鋼絲繩結(jié)編制器結(jié)構(gòu)示意圖

然后將圓環(huán)交叉處自由端鋼絲頭卡入繞結(jié)夾頭端面缺口，用較小的力左旋與繞結(jié)夾頭、空心絲桿、夾頭鎖緊套連接一體并沿絲桿導(dǎo)向螺母發(fā)生橫向位移的手輪，帶動繞結(jié)夾頭端面缺口的左邊斜向凹槽約束圓環(huán)交叉處自由端鋼絲按空心絲桿與絲桿導(dǎo)向螺母的螺距繞主鋼絲并排靠緊纏繞至鋼絲頭全部繞盡即四圈，形成繩結(jié)的裙部，完成整個繩結(jié)編制。

2.3 主要技術(shù)參數(shù)

鋼絲規(guī)范：Φ2.083mm，Φ2.337mm，Φ2.667mm，Φ2.743 mm，Φ3.175mm，Φ3.429mm，Φ3.556mm，Φ3.810mm，Φ4.064mm

繩結(jié)抗拉極限：3kN

鋼絲工作介質(zhì)：石油、天然氣、各類鉆井液

編制器外形尺寸：長250mm×寬200mm×高150mm

3 試井鋼絲繩結(jié)編制器的現(xiàn)場應(yīng)用及效果

在編制器編制投入使用后，2013～2014年分別采用型號MP35N直徑 Φ2.337mm鋼絲，在川渝油氣田B47、B18、B46 X1、B31X1、C9-X2井最高油壓64.373MPa、最高硫化氫70.36g/m3、最深5300.0m、最大斜度71.43°，懸掛儀器串重量148.1KN情況下，開展壓力/溫度恢復(fù)監(jiān)測技術(shù)中進(jìn)行了應(yīng)用，儀器串通過鋼絲下入井內(nèi)然后安全、可靠的起出井口，最長井下作業(yè)時間為96.2h，抗拉性能可靠，成功實現(xiàn)了井下壓力溫度的長期監(jiān)測，未出現(xiàn)任何事故。

4 結(jié)論

（1）在川渝地區(qū)試井鋼絲繩結(jié)編制器采用套裝、螺紋連接結(jié)構(gòu)，拆裝安全方便，制造加工及維修費用低，操作簡單，省時省力，一次成功，通過更換夾頭、空心絲桿等部件，可滿足不同直徑（Φ2.00mm～Φ4.064mm）的鋼絲編制繩結(jié)。

（2）該工具編制的繩結(jié)頭部尺寸穩(wěn)定、圓環(huán)對稱，裙部鋼絲排列整齊緊密，鋼絲無傷痕，收口平整，無多余鋼絲損耗，經(jīng)室內(nèi)張力計空白條件下的抗拉極限檢驗，滿足現(xiàn)場油壓70MPa、產(chǎn)氣量200×104m3/d應(yīng)用。

（3）現(xiàn)場應(yīng)用，均成功實現(xiàn)不同井況下的鋼絲試井作業(yè)，未出現(xiàn)一次因繩結(jié)不合格而影響后期試井工作，應(yīng)用表明該工具編制的繩結(jié)抗拉強(qiáng)度高，解決了鋼絲試井編制繩結(jié)難題，是實現(xiàn)長時間井下壓力溫度監(jiān)測技術(shù)的重要保證，為試井測試提供了新的技術(shù)手段，應(yīng)用前景廣闊。