油氣裝備及井下工具

1、油氣裝備及井下工具一、地面設(shè)備鋼絲和電纜作業(yè)的地面設(shè)備的種類基本相同，主要有絞車和指重系統(tǒng)，井口連接頭，防噴閥，防噴管，井口密封系統(tǒng)和滑輪組成。鋼絲作業(yè)的井口密封系統(tǒng)比較簡單，只要一個防噴盒就可以了，而電纜作業(yè)的井口密封系統(tǒng)較復(fù)雜，需要注脂密封系統(tǒng)。1、絞車絞車一般分為兩部分：動力部分和絞車部分。動力部分是由柴油機(jī)和液壓油泵組成，柴油機(jī)帶動液壓油泵將動力液經(jīng)高壓軟管輸送到絞車上。絞車主要由液壓馬達(dá)、傳動機(jī)構(gòu)和鋼絲滾筒或電纜滾筒組成。柴油機(jī)帶動液壓泵，輸出液壓油，液壓油通過高壓軟管傳輸動力。循環(huán)的方向不同，則控制絞車滾筒轉(zhuǎn)動的方向也不同，通過調(diào)壓閥控制循環(huán)油量大小的變化，使絞車滾筒轉(zhuǎn)速相應(yīng)增大或

2、減小。絞車的操作臺上裝有拉力表，用來指示鋼絲張力以便判斷井下工作情況和避免拉力過大而拉斷鋼絲，拉力表可以說是操作者的眼睛。目前現(xiàn)場最常用的是馬丁-帶克公司生產(chǎn)的機(jī)械拉力表，由感應(yīng)器、液壓管線和表頭組成。感應(yīng)器一端掛在防噴管上，另一端掛著地滑輪，當(dāng)鋼絲有拉力時，感應(yīng)器受壓產(chǎn)生壓力，通過管線傳到絞車?yán)锏谋眍^，指示出拉力。表頭將壓力換算成拉力是在地滑輪兩端鋼絲的夾角為90度的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，當(dāng)夾角發(fā)生變化，指示器的拉力跟實際拉力就會發(fā)生誤差，需進(jìn)行校正。拉力表的維護(hù)很簡單，主要是保證系統(tǒng)內(nèi)有足夠的液壓油，里面不能有氣體。2、井口連接頭我們目前使用兩種井口連接頭，一種是井口大腦袋，另外一種是3½

3、;”EUE-5” ACMI的井口變扣短節(jié)。3、防噴閥（Blow out Preventer)我們通常叫BOP，它跟井口連接頭相連，該閥能迅速關(guān)閉密封鋼絲或電纜周圍，但不損壞鋼絲或電纜，當(dāng)鋼絲或電纜仍在井下時，關(guān)閉BOP就可以該閥以上設(shè)備的操作或維修。BOP兩邊的活塞總成前端各有一個軟膠皮（作用是密封，不損傷鋼絲）和一個鋼絲導(dǎo)向板活塞總成在外部機(jī)械或液壓的作用下，逐漸向中心靠攏，鋼絲在導(dǎo)向板的作用下回到中心位置，并在不受損傷的情況下被夾在兩個活塞總成中心，把井內(nèi)壓力密封，防止外噴。鋼絲作業(yè)和電纜作業(yè)的密封膠皮略有不同，鋼絲的膠皮邊是平的，而電纜的膠皮邊上有一半圓槽。4、防噴管防噴管是帶有快速接頭

4、，能承受高壓的管子，用于在有壓力的情況下容納井下工具進(jìn)出井。防噴管下部連接BOP，上連防噴盒或電纜注脂密封系統(tǒng)。防噴管一般長度為2.4米（8ft)，每次作業(yè)需用多根防噴管。一般把內(nèi)徑大的防噴管放在下面，最下面的防噴管上一般有兩個孔，一個用來裝泄壓閥，一個裝壓力表?？焖俳宇^是防噴管的一個重要組成部分，它們僅需用手上緊而不用管鉗，靠內(nèi)部的“O”環(huán)密封，在有壓力時，很難用手松開快速接頭。5、防噴盒防噴盒上裝了一個能360度旋轉(zhuǎn)的帶護(hù)板的滑輪，滑輪能保證鋼絲進(jìn)入頂部密封壓蓋的中心，當(dāng)鋼絲從地面折斷落井時滑輪護(hù)板有時還可以將鋼絲斷頭抓住，滑輪能旋轉(zhuǎn)360度，使滑輪能自動對準(zhǔn)絞車的方向?；喌闹睆街饕?

5、54mm（10in）和392mm（16in）兩種，前者用于2.4mm（0.092in）及其以下直徑的鋼絲，后者用于2.6mm（0.108in）及其以上直徑的鋼絲。通過擰緊上部的盤根壓帽就可以密封鋼絲，防噴盒下面內(nèi)部的防噴滑動塞上端抵在帶絲扣的密封套上，鋼絲斷裂時，滑塞可以擠出盤根自動將井內(nèi)流體密封住。另外還有一種液壓盤根壓帽，它可以接在普通手動防噴盒上部，從地面可以通過手壓泵和液壓軟管，很方便地調(diào)節(jié)密封盤根的松緊，省去了操作人員爬上防噴管頂端緊盤根壓帽的麻煩，增強(qiáng)了操作的安全系數(shù)。6、注脂密封系統(tǒng)在電纜作業(yè)中必需要用注脂密封系統(tǒng)，它是用來將密封脂注入高壓流管里，以潤滑電纜和密封井口。壓縮空氣經(jīng)

6、過濾器、調(diào)壓閥、潤滑器進(jìn)入注脂泵工作，注脂泵就泵出高壓的密封脂進(jìn)入流管的下部，并向上流動，在此過程中，密封脂混合部分井下油氣，最后從流管上部的泄脂管線流出。密封脂注入壓力一般要高于井口壓力 3.5MPa（500psi），這樣密封脂進(jìn)入流管之后，有一部分流向井口，大部分都向上流，由于密封脂粘度較大，流管與電纜之間的間隙很小，就在流管內(nèi)產(chǎn)生很大的壓力降，從而達(dá)到密封井口的目的。流管的長度可隨井壓的不同而改變，井口壓力越高，流管需要的長度就越長。不同的電纜需要不同的流管內(nèi)徑，內(nèi)徑太小電纜不易通過，內(nèi)徑太大不能密封井口壓力。要求流管內(nèi)徑和電纜外徑之差不應(yīng)超過0.254mm。從泄流管線流出的密封脂一般都

7、帶有井液，不能重復(fù)使用。7、滑輪滑輪有天滑輪和地滑輪兩種用途，天滑輪可用支架固定或掛在鉆機(jī)大鉤或井架的適當(dāng)位置，地滑輪用于將鋼絲或電纜從防噴管頂部拉到鋼絲或電纜滾筒的平面，這樣將鋼絲或電纜的拉力點(diǎn)從防噴管頂部轉(zhuǎn)移到采油樹或井蓋上，從而減少鋼絲或電纜的側(cè)拉力載荷，防止將防噴管拉彎以致破壞?；喌闹睆揭軡M足要求，直徑太小容易使鋼絲或電纜疲勞，一般來說，鋼絲或電纜的直徑越大，所需要的滑輪直徑也越大。8、計數(shù)器每臺絞車內(nèi)都有計數(shù)器，它由絞車前面盤纜器上的記數(shù)輪，計數(shù)器軟軸和絞車內(nèi)的表頭組成。每次作業(yè)工具下井前，計數(shù)器都要調(diào)零，調(diào)零位置視現(xiàn)場情況而定，有時是工具串底部在鉆臺面調(diào)零，有時是工具串頂部在防

8、噴盒處調(diào)零。二、井下工具1、基本工具串鋼絲作業(yè)的基本工具串包括鋼絲繩帽、加重桿、震擊器和萬向節(jié)等，鋼絲作業(yè)的投撈工具都可以接在基本工具串下面，完成不同的井下作業(yè)?；竟ぞ叽捻敳慷技庸び型馓釗祁i，一旦在井下脫扣，非常便于打撈。1.1 繩帽繩帽起著連接鋼絲和井下其它工具的作用，由于鋼絲在井下會旋轉(zhuǎn)，因此要求繩帽內(nèi)部跟鋼絲連接的部分相對于繩帽主體能旋轉(zhuǎn)自如，即鋼絲在井下旋轉(zhuǎn)時，繩帽及其下面連接的工具串能夠不旋轉(zhuǎn)或少旋轉(zhuǎn)，避免井下工具由于旋轉(zhuǎn)而脫扣，造成工具落井事故。1.2 加重桿加重桿主要用于防噴盒內(nèi)盤根的摩擦力、斜井中井壁對工具串的摩擦力和井內(nèi)壓力產(chǎn)生的上推力使鋼絲作業(yè)工具能到達(dá)井下一定的深度，

9、另外加重桿靠其自身的重量可以提供向上或向下的震擊力而促進(jìn)完成井下控制工具的投撈。加重桿的尺寸和重量由作業(yè)井的井況、所要求的震擊力和所投撈的井下工具的尺寸來決定。大部分加重桿由鋼鐵制成，為了便于操作，有些井需要增加加重桿的密度，需選用鎢合金鋼制造的加重桿，有的采用在鋼管內(nèi)灌水銀或鉛來增加重量，但要注意不要將這種灌水銀或鉛的加重桿用于需要進(jìn)行井下震擊的鋼絲作業(yè)。1.3 震擊器除測壓外其它鋼絲作業(yè)的下井工具串都要用到震擊器。在井下裝置的投撈過程中經(jīng)常需要切斷銷釘，或者在打撈井下裝置時需要很大的力量，僅僅靠鋼絲的拉力是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有靠震擊器的震擊力才能完成。震擊器在撞擊的時候是一個做功的過程，撞擊能

10、量跟加重桿重量及撞擊時的速度平方成正比，因此要獲得強(qiáng)大的震擊力，獲得震擊器運(yùn)動速度非常重要。震擊器向下運(yùn)動的速度靠加重桿的下滑獲得，向下震擊的能量比較有限，如果在大斜度井或高粘度井作業(yè)，震擊器下落的速度就非常有限。震擊器向上運(yùn)動的速度可靠提高絞車滾筒速度獲得，如果絞車操作得當(dāng)，震擊器可獲得很大的上行速度。基于上述分析，在下井工具上，用于向下切斷的銷釘?shù)膹?qiáng)度較小，而向上切斷的銷釘?shù)膹?qiáng)度較大。目前，我們常用的震擊器有四種：機(jī)械震擊器、液壓震擊器、強(qiáng)力震擊器、管式震擊器。1.3.1 機(jī)械震擊器該類型的震擊器結(jié)構(gòu)簡單，可以上下震擊，是最常用的震擊器，一般有20”和30”兩種沖程，沖程長的震擊器有助于增

11、加震擊時的速度，但易于損壞。1.3.2 液壓震擊器 當(dāng)井下鋼絲作業(yè)操作位置較深時，普通的機(jī)械震擊器常常無法獲得足夠的向上震擊力，如果操作不當(dāng)，還可能達(dá)不到震擊的效果。機(jī)械震擊器向上震擊時不用很大的力就能將震擊器拉開，由于鋼絲的彈性，在地面的絞車?yán)_(dá)到預(yù)想的大拉力之前，井下的震擊器就可能已拉到頂端，達(dá)不到應(yīng)有的速度，形成無效震擊。液壓震擊器就是為解決這些問題而設(shè)計的。液壓震擊器有拉開阻尼作用，當(dāng)鋼絲拉力較小時拉不開震擊器，當(dāng)鋼絲達(dá)到一定拉力時，震擊器內(nèi)部的液壓油才能慢慢通過間隙很小的活塞使震擊器慢慢打開，打開一點(diǎn)距離，活塞到達(dá)擴(kuò)徑部位后，活塞就能自由向上運(yùn)動，在這段時間里，地面絞車操作者有足夠

12、的時間拉到想拉到的拉力，在這種大拉力下，活塞能快速向上運(yùn)動而產(chǎn)生很大的震擊力。震擊后，由于活塞內(nèi)有單流閥，震擊器閉合時很容易。震擊器內(nèi)的液體為液壓油，要選擇合適的液壓油以適應(yīng)井下的溫度，要保證有30秒的延遲時間。需要注意的是，在同時使用機(jī)械震擊器和液壓震擊器的情況下，決不要把液壓震擊器接在機(jī)械震擊器之下，這會由于液壓震擊器有減震作用而減弱機(jī)械震擊器向下震擊的能力。1.3.3 強(qiáng)力震擊器基于液壓震擊器所討論的理由，可使用該工具來代替液壓震擊器，該工具用于向上震擊作用。在下井前，根據(jù)預(yù)計的井下情況調(diào)節(jié)所需的向上拉力，在井下需要向上震擊設(shè)用絞車?yán)焦ぞ呃υO(shè)定值加上鋼絲及其井下工具重量后，震擊桿上行

13、一點(diǎn)距離后就可與下部鎖定機(jī)構(gòu)脫開，在鋼絲的大拉力下產(chǎn)生強(qiáng)大的震擊力。震擊完成后，下放震擊桿，由于控制鎖定機(jī)構(gòu)的彈簧力很小，震擊桿很容易插入鎖定機(jī)構(gòu)。1.3.4 管式震擊器能上下震擊，可用于較大沖程的震擊，由于在震擊器拉開和閉合的過程中需從小孔排液，所以震擊比較緩和。1.4 萬向節(jié)萬向節(jié)是一種球形關(guān)節(jié)設(shè)計，它中間可以自由旋轉(zhuǎn)并可彎曲一定的角度。使用它可以實現(xiàn)震擊器與投撈工具、震擊器與加重桿、加重桿與加重桿之間的角度偏轉(zhuǎn)，以利于調(diào)節(jié)工具串與油管傾斜方向一致，特別是在彎曲油管中和定向井中進(jìn)行鋼絲作業(yè)是，萬向節(jié)是必不可少的。因為加重桿和震擊器不能調(diào)節(jié)其彎曲度，加上萬向節(jié)就可使工具串在井內(nèi)隨油管偏轉(zhuǎn)，從而減少遇卡。萬向節(jié)應(yīng)經(jīng)常檢查，以確保它的螺紋、球和銷釘都處于良好的工作狀態(tài)，如果銷釘松動，就必需更換