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        電纜剪斷器與自動旋轉(zhuǎn)打撈器的研制與應(yīng)用

        2021-11-10 10:56:20楊鳳凱郭雨微
        石油管材與儀器 2021年5期
        關(guān)鍵詞:電纜頭斜面示意圖

        李 丹,楊鳳凱,郭雨微

        (大慶油田有限責(zé)任公司測試技術(shù)服務(wù)分公司 黑龍江 大慶 163000)

        0 引 言

        在采油測試過程中,由于儀器運(yùn)行速度快,并且工具串在井筒內(nèi)的間隙較小,經(jīng)常會在儀器串上起過程中出現(xiàn)遇卡的情況[1]。當(dāng)發(fā)生這種情況時,通常采用震蕩方式進(jìn)行解卡。由于目前油田使用的國產(chǎn)電纜存在外鎧偏硬韌性不足的特點(diǎn)[2],在震蕩解卡過程中,電纜受力容易斷裂,不僅會造成儀器和部分電纜同時掉落井內(nèi),造成后續(xù)打撈困難,還會使剩余電纜纜芯斷裂位置不明,從而無法使用,造成電纜浪費(fèi)。

        根據(jù)現(xiàn)場工作經(jīng)驗(yàn),設(shè)計(jì)出電纜剪斷器與自動旋轉(zhuǎn)打撈器,總結(jié)出“一剪二撈”的處理辦法。其中“一剪”指應(yīng)用井下電纜剪斷器對電纜進(jìn)行剪斷處理;“二撈”指應(yīng)用自動旋轉(zhuǎn)打撈器對儀器進(jìn)行打撈。

        1 井下電纜剪斷器

        井下電纜剪斷器適用于井下測試層段,由4部分組成,如圖1所示,分別為繩帽部分、加重部分、剪斷器以及下部保護(hù)套。

        圖1 井下電纜剪斷器整體結(jié)構(gòu)示意圖

        4個部分中間位置均留有開槽設(shè)計(jì),開槽直徑可達(dá)到3.6 mm,能夠?qū)㈦娎|安裝到剪斷器中間,通過各部分旋轉(zhuǎn),使開槽位置錯落,加上護(hù)套的保護(hù),即可保證井下電纜剪斷器順著電纜進(jìn)行下放,而不會脫落。

        剪斷器的兩側(cè)各有一片脹片,如圖2所示。脹片的下部直徑比儀器的魚頂稍小一些,上部是鋒利的斜鏟。用螺絲將脹片固定在剪斷器的兩側(cè),通過固定軸,每片脹片都可活動自如。下部外脹,則上部斜鏟收縮。儀器下井后,電纜位于每組脹片固定軸的中間位置,當(dāng)井下電纜剪斷器下放到井下,遇到遇卡儀器時,儀器的魚頂部分將撞擊剪斷器脹片下部,使脹片下部外脹,通過固定軸,上部的斜鏟向內(nèi)收縮,上部斜鏟鋒利,電纜將被剪斷。在下放儀器時,下部護(hù)套朝下,繩帽朝上。繩帽的設(shè)計(jì)如圖3所示,可以方便地在完成一次電纜剪斷后,通過打撈卡瓦對井下電纜剪斷器進(jìn)行打撈。

        圖2 井下電纜剪斷器脹片示意圖

        圖3 井下電纜剪斷器繩帽示意圖

        剪斷器在工作過程中右側(cè)脹片受力分析如圖4所示。

        圖4 剪斷器右側(cè)脹片受力分析圖

        根據(jù)杠桿原理可得:

        F2sinθ·L2=F1L1

        (1)

        2F2cosθ=mg

        (2)

        式中:F2為魚頂對單側(cè)脹片的擠壓力;F1為脹片受固定軸拉力;L1和L2為力矩;mg為脹片的重力。

        由式(1)和式(2)聯(lián)立可得:

        F1=mgsinθ·L2/2cosθ·L1

        因?yàn)楣潭ㄝS對脹片的拉力越大,連動脹片上部斜鏟對電纜的剪切力越大,而拉力F1與脹片重力相關(guān),所以剪斷電纜的剪切力與剪斷器重力有關(guān)。剪斷器加重裝置設(shè)計(jì)如圖5所示,可以根據(jù)不同情況增加數(shù)量,從而增加剪斷電纜的力,使電纜斷裂。

        圖5 剪斷器加重裝置示意圖

        2 自動旋轉(zhuǎn)打撈器

        剪斷電纜后,避免了電纜井下堆積,只需通過自動旋轉(zhuǎn)打撈器對儀器進(jìn)行打撈即可。目前現(xiàn)有的打撈器為卡瓦打撈器、魚刺打撈器等[3]。雖然每一種打撈器都可針對不同情況進(jìn)行處理,但遇卡事故多樣,對于遇卡儀器貼靠套管壁以及處于粘稠介質(zhì)或砂埋環(huán)境里的情況都不理想[4]。據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),大慶油田2019年儀器遇卡49井次,打撈成功41井次(含儀器破損5井次),成功率只有73%,不僅影響正常生產(chǎn),還會造成經(jīng)濟(jì)損失。

        運(yùn)用實(shí)證分析法,對從“中國裁判文書網(wǎng)”以“患者知情同意”為關(guān)鍵詞檢索到的95份判決書進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,通過圖表的方式將統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)以直觀的形式予以展現(xiàn),以判決書及統(tǒng)計(jì)結(jié)果為基礎(chǔ),分析司法實(shí)踐中侵害患者知情同意權(quán)責(zé)任糾紛案件的特點(diǎn)、問題提出相應(yīng)的完善對策。

        針對此情況,設(shè)計(jì)了自動旋轉(zhuǎn)打撈器,如圖6所示,包括快速連接頭、打撈短接、導(dǎo)入裝置。

        圖6 自動旋轉(zhuǎn)打撈器組成示意圖

        快速連接頭采用卡扣式,其示意圖如圖7所示。它在整個打撈器的最上部,可以快速連接電纜和電纜頭,不易斷裂。打撈短接中的旋轉(zhuǎn)電機(jī)可以在特定時間與地點(diǎn),帶導(dǎo)入器自動旋轉(zhuǎn),使遇卡儀器可以多方位與導(dǎo)入器接觸,方便打撈。打撈短接中的導(dǎo)流孔可以使井內(nèi)泥質(zhì)、油污等通過,方便打撈器移動。在打撈短接內(nèi)設(shè)有延時控制裝置,采用CD4060組成定時器的時基電路可以精確控制延長時間,使打撈器的旋轉(zhuǎn)電機(jī)可以在預(yù)定深度進(jìn)行自動開啟旋轉(zhuǎn)。

        圖7 卡扣式快速連接頭示意圖

        打撈器配備兩種形狀的導(dǎo)入器,分別是太極形和斜面形。

        太極形導(dǎo)入器示意圖如圖8所示。針對遇卡儀器貼靠套管壁的情況設(shè)計(jì),外徑114 mm,適用Φ139.7 mm套管。它頂端有喇叭口,喇叭口壁薄容易切入遇卡儀器與套管壁之間,靠近喇叭口一側(cè)的位置,設(shè)有撈槽,撈槽寬度16 mm,承重2 000 kg。在打撈過程中,經(jīng)過旋轉(zhuǎn),可將魚頂導(dǎo)入撈槽,從而提高打撈成功率。

        圖8 太極形導(dǎo)入器示意圖

        斜面導(dǎo)入器示意圖如圖9所示。針對粘稠介質(zhì)及砂埋環(huán)境設(shè)計(jì),外徑54 mm,斜面角度45°。自動旋轉(zhuǎn)打撈器帶動斜面進(jìn)行旋轉(zhuǎn),使其可以像鏟子一樣松動井內(nèi)油污或砂質(zhì),一旦遇到魚頂,即可沿斜面進(jìn)入撈槽,卡住魚頂,提高打撈成功率。

        圖9 斜面形導(dǎo)入器示意圖

        打撈時,將打撈器與鋼絲頭快速連接,對延時控制裝置進(jìn)行設(shè)定,然后下放自動旋轉(zhuǎn)打撈器,旋轉(zhuǎn)電機(jī)在預(yù)定深度特定時間進(jìn)行旋轉(zhuǎn),帶動不同形狀的導(dǎo)入器,通過卡槽卡住魚頂后上提鋼絲,完成打撈。

        3 現(xiàn)場應(yīng)用

        2020年10月大慶油田一廠地區(qū)XXX井測井作業(yè)過程中,984 m遇卡,由于儀器價值高,多次震蕩解卡有損壞儀器的可能,于是采用“一剪二撈”的方法進(jìn)行處理。通過電纜剪斷器在電纜頭頂端剪斷電纜,既保證了沒有電纜落井又減少了電纜浪費(fèi)。再通過太極形導(dǎo)入器配合自動旋轉(zhuǎn)打撈器進(jìn)行打撈,設(shè)定延時時間為15 min,下井一次打撈成功,總用時37 min。儀器經(jīng)簡單維護(hù)可正常運(yùn)行。

        4 結(jié)束語

        井下電纜剪斷器利用井口與井下儀器的高度差,巧妙運(yùn)用與電纜連接的儀器魚頂?shù)拇笮?,使其可以在儀器遇卡時從電纜頭頂端剪斷電纜,防止電纜從中間斷開,既可避免部分電纜隨儀器掉井造成打撈困難,同時也避免了電纜浪費(fèi)。

        自動旋轉(zhuǎn)打撈器在電纜從根部斷裂的基礎(chǔ)上單獨(dú)對儀器進(jìn)行打撈。在不同情況下配合不同導(dǎo)入器,延時設(shè)置導(dǎo)入裝置的旋轉(zhuǎn)時間,使儀器魚頂卡住打撈器卡槽,大大提高了打撈成功率。

        與原有的打撈方式相比,“一剪二撈”的方式更加合理。雖然增加了步驟,但是總體上操作簡便,縮短打撈時間,成功率高,避免了電纜不必要的浪費(fèi),更能保護(hù)遇卡儀器的安全。

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