油气井下工具

油气装备及井下工具

一、地面设备

钢丝和电缆作业的地面设备的种类基本相同，主要有绞车和指重系统，井口连接头，防喷阀，防喷管，井口密封系统和滑轮组成。钢丝作业的井口密封系统比较简单，只要一个防喷盒就可以了，而电缆作业的井口密封系统较复杂，需要注脂密封系统。

1、绞车

绞车一般分为两部分：动力部分和绞车部分。动力部分是由柴油机和液压油泵组成，柴油机带动液压油泵将动力液经高压软管输送到绞车上。绞车主要由液压马达、传动机构和钢丝滚筒或电缆滚筒组成。柴油机带动液压泵，输出液压油，液压油通过高压软管传输动力。循环的方向不同，则控制绞车滚筒转动的方向也不同，通过调压阀控制循环油量大小的变化，使绞车滚筒转速相应增大或减小。绞车的操作台上装有拉力表，用来指示钢丝张力以便判断井下工作情况和避免拉力过大而拉断钢丝，拉力表可以说是操作者的眼睛。目前现场最常用的是马丁-带克公司生产的机械拉力表，由感应器、液压管线和表头组成。感应器一端挂在防喷管上，另一端挂着地滑轮，当钢丝有拉力时，感应器受压产生压力，通过管线传到绞车里的表头，指示出拉力。表头将压力换算成拉力是在地滑轮两端钢丝的夹角为90度的基础上进行的，当夹角发生变化，指示器的拉力跟实际拉力就会发生误差，需进行校正。拉力表的维护很简单，主要是保证系统内有足够的液压油，里面不能有气体。

2、井口连接头

我们目前使用两种井口连接头，一种是井口大脑袋，另外一种是3½”EUE---5”ACMI的井口变扣短节。

3、防喷阀（Blow out Preventer)

我们通常叫BOP，它跟井口连接头相连，该阀能迅速关闭密封钢丝或电缆周围，但不损坏钢丝或电缆，当钢丝或电缆仍在井下时，关闭BOP就可以该阀以上设备的操作或维修。BOP两边的活塞总成前端各有一个软胶皮（作用是密封，不损伤钢丝）和一个钢丝导向板活塞总成在外部机械或液压的作用下，逐渐向中心靠拢，钢丝在导向板的作用下回到中心位置，并在不受损伤的情况下被夹在两个活塞总成中心，把井内压力密封，防止外喷。钢

丝作业和电缆作业的密封胶皮略有不同，钢丝的胶皮边是平的，而电缆的胶皮边上有一半圆槽。

4、防喷管

防喷管是带有快速接头，能承受高压的管子，用于在有压力的情况下容纳井下工具进出井。防喷管下部连接BOP，上连防喷盒或电缆注脂密封系统。防喷管一般长度为2.4米（8ft)，每次作业需用多根防喷管。一般把内径大的防喷管放在下面，最下面的防喷管上一般有两个孔，一个用来装泄压阀，一个装压力表。快速接头是防喷管的一个重要组成部分，它们仅需用手上紧而不用管钳，靠内部的“O”环密封，在有压力时，很难用手松开快速接头。

5、防喷盒

防喷盒上装了一个能360度旋转的带护板的滑轮，滑轮能保证钢丝进入顶部密封压盖的中心，当钢丝从地面折断落井时滑轮护板有时还可以将钢丝断头抓住，滑轮能旋转360度，使滑轮能自动对准绞车的方向。滑轮的直径主要有254mm（10in）和392mm （16in）两种，前者用于 2.4mm（0.092in）及其以下直径的钢丝，后者用于 2.6mm（0.108in）及其以上直径的钢丝。通过拧紧上部的盘根压帽就可以密封钢丝，防喷盒下面内部的防喷滑动塞上端抵在带丝扣的密封套上，钢丝断裂时，滑塞可以挤出盘根自动将井内流体密封住。

另外还有一种液压盘根压帽，它可以接在普通手动防喷盒上部，从地面可以通过手压泵和液压软管，很方便地调节密封盘根的松紧，省去了操作人员爬上防喷管顶端紧盘根压帽的麻烦，增强了操作的安全系数。

6、注脂密封系统

在电缆作业中必需要用注脂密封系统，它是用来将密封脂注入高压流管里，以润滑电缆和密封井口。压缩空气经过滤器、调压阀、润滑器进入注脂泵工作，注脂泵就泵出高压的密封脂进入流管的下部，并向上流动，在此过程中，密封脂混合部分井下油气，最后从流管上部的泄脂管线流出。密封脂注入压力一般要高于井口压力 3.5MPa（500psi），这样密封脂进入流管之后，有一部分流向井口，大部分都向上流，由于密封脂粘度较大，流管与电缆之间的间隙很小，就在流管内产生很大的压力降，从而达到密封井口的目的。

流管的长度可随井压的不同而改变，井口压力越高，流管需要的长度就越长。不同的电缆需要不同的流管内径，内径太小电缆不易通过，内径太大不能密封井口压力。要求流管内径和电缆外径之差不应超过0.254mm。从泄流管线流出的密封脂一般都带有井液，不能重复使用。

7、滑轮

滑轮有天滑轮和地滑轮两种用途，天滑轮可用支架固定或挂在钻机大钩或井架的适当位置，地滑轮用于将钢丝或电缆从防喷管顶部拉到钢丝或电缆滚筒的平面，这样将钢丝或电缆的拉力点从防喷管顶部转移到采油树或井盖上，从而减少钢丝或电缆的侧拉力载荷，防止将防喷管拉弯以致破坏。滑轮的直径要能满足要求，直径太小容易使钢丝或电缆疲劳，一般来说，钢丝或电缆的直径越大，所需要的滑轮直径也越大。

8、计数器

每台绞车内都有计数器，它由绞车前面盘缆器上的记数轮，计数器软轴和绞车内的表头组成。每次作业工具下井前，计数器都要调零，调零位置视现场情况而定，有时是工具串底部在钻台面调零，有时是工具串顶部在防喷盒处调零。

二、井下工具

1、基本工具串

钢丝作业的基本工具串包括钢丝绳帽、加重杆、震击器和万向节等，钢丝作业的投捞工具都可以接在基本工具串下面，完成不同的井下作业。基本工具串的顶部都加工有外提捞颈，一旦在井下脱扣，非常便于打捞。

1.1 绳帽

绳帽起着连接钢丝和井下其它工具的作用，由于钢丝在井下会旋转，因此要求绳帽内部跟钢丝连接的部分相对于绳帽主体能旋转自如，即钢丝在井下旋转时，绳帽及其下面连接的工具串能够不旋转或少旋转，避免井下工具由于旋转而脱扣，造成工具落井事故。

1.2 加重杆

加重杆主要用于防喷盒内盘根的摩擦力、斜井中井壁对工具串的摩擦力和井内压力产生的上推力使钢丝作业工具能到达井

下一定的深度，另外加重杆靠其自身的重量可以提供向上或向下的震击力而促进完成井下控制工具的投捞。加重杆的尺寸和重量由作业井的井况、所要求的震击力和所投捞的井下工具的尺寸来决定。