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11第十一章电缆桥塞技术

2023-05-11 15:08 已有 人浏览 小编

  内联接筒中部具有很长的孔槽,传力板只在槽内滑动,槽只起导轨作用,并不承受座封力。

  内联接筒通过调节接头、涨力芯轴和丢手螺栓,悬吊着桥塞主体。此系统始终处于受拉状态,只承受座封力的反作用力。

  外部压帽受的座封力愈大,内部丢手螺栓受的拉力亦大,直到座封力大于丢手螺栓的破坏极限时,螺栓断裂而实现丢手。

  电缆桥塞技术是80年代从美国贝克和吉尔哈特公司分别引进的一项新工艺技术。它是用电缆将桥塞下入井中,通过电点火、爆燃、座封和丢手来完成对下部层位的封堵,达到开采上层之目的。

  该项新技术还可以解决复杂地层条件下的施工技术问题。适合于对漏失层、高压水(气层的封堵。尤其在薄层上座封更能发挥它的优势。另外它还具有施工简单、成功率高、费用低、节省时间,降低劳动强度等优点。因而在国外试油作业中已得到了普遍使用。近几年在我国渤海、大庆、辽河、四川、华北等油田也相继使用了该项新技术。

  这时滑动接头通过缓冲室外筒,付活塞腔和座封套而推动桥塞压帽向下运动,将上锥形套销钉剪断,上卡瓦胀开成片状而嵌入套管内壁。

  接着中间三个胶筒受到主体上移的挤压而膨胀,紧压在套管内壁上,由于胶管的密封性能而使上下层位封隔。

  主活塞通过下部活塞杆带动付活塞、连接杆、连接头、丢手环和桥塞主体而向上运动,将下锥形套上的销钉剪断,下卡瓦被下锥体胀开成片状而嵌入套管内壁。

  其硬度为邵氏70度,较软易变形。为主要密封胶筒。用于密封环空,保证桥塞的密封性。

  其结构和作用与上锥形套和上销钉相同。不同点是锥形小端在下,下卡瓦沿其锥面向上涨开撑开,嵌入到套管壁。

  下卡瓦的结构与上卡瓦基本相同,只是倒齿的方向是向下的,嵌入到套管壁,它可以承受上部地层和井筒液柱的压力,防止桥塞下移。

  座封工具主要用于桥塞的点火、座封和丢手。除火工件、橡胶件、铜剪销和尼龙塞为一次性消耗件外。其他均可重复使用50次以上。(见图11一2)

  变换接头与安全接头相接,其下部用压帽连接在点火头上。变换接头内装有与外壳绝缘的硬性电路,此电路顶压在雷管(引爆管)上。当地面接通电源时。雷管(引爆管)即爆燃。

  主体的材质为铸铁。它实际是一根中间有盲孔的空心轴。其上部有与丢手环连接的丝扣和与倒齿锁环相同的细倒齿。下部三爪结构是起导向作用的。因盲孔死端在上部。厚只有31毫米,所以当钻磨桥塞时,盲端很快被钻开。桥塞下部的压力即可通过中心孔泄压,使桥塞上下压力平衡,消除了钻桥塞时引起桥上移的可能性。因此这种桥塞又叫可钻桥塞。

  它上接火药室,下接传压接头,内装主活塞和润滑油。润滑油既可传递座封力又可润滑和冷却活塞。加入油量随井深而异。

  它连接上、下活塞筒。其两端O型密封圈使上、下筒成为密封腔,储存能量。中间小孔是传递座封力的通道,还起延时和缓冲作用。

  下堵头上接下活塞筒,筒内下活塞和活塞杆固定。活塞杆下部开孔处穿连着传力板。这样活塞杆就可以将下活塞的座封力传给传力板。由于下堵头内孔和外表面均有两道密封,所以下活塞筒也处于密封状态。

  接通电源,点火头内的雷管即引爆,随即下部的二级、三级火药被引燃。经30秒左右,由药柱燃烧而形成的高压气体即成为强大的座封力。该力推动上活塞向下移动,压缩筒内润滑油向下流动。

  被压缩的润滑油,经传压接头中间溢流孔进入下活塞筒,压缩下活塞。因下活塞与活塞杆连为一体。活塞杆下端开孔内穿连着传力板,传力板两端同时穿过内联接筒和外联接筒1。因此当下活塞向下运动时,就通过活塞杆和传力板推动外联按筒1而向下运动。

  压套下部紧压在桥塞压帽上,然后用锁紧环锁紧,其作用是传递座封力和调节间隙。保证压套与桥塞压帽的充分接触。

  连接头上接连接杆,下接桥塞丢手环。它可以带动桥塞主体自下而上的压缩桥塞下卡瓦。

  桥塞主体通过连接头与座封工具相接。它由丢手环、倒齿锁环、压帽、上卡瓦、上锥形套、上销钉,上挡环、上金属伞、上胶圈、主胶圈、下胶圈、下金属伞、下挡环、下锥形套、下销钉、下卡瓦、主体等17个另件组成。见(图11一3)

  其形状为开槽的碗状结构。受力后其直径可以随金属伞同步增加。加强了桥塞的支撑效果。

  其材质较软,形状为伞状而且开槽,受轴向力后,金属伞即撑开。缩小其与套管的间隙,对胶筒起防突作用,提高胶筒承受压差的能力。

  装在主胶筒上下两端,其硬度为邵氏90度。对主胶筒起传压和防突作用,防止密封胶筒受挤压从间隙挤出。

  根据不同井深和桥塞规格而配备不同直径和长度的电缆。直径主要有:5.6mm、8.18mm、11.79mm、12.02mm、12.6mm等五种规格。常用的是12.6mm电缆。长度有:3500m、5000m、6000m、7000m五种。

  电缆的作用是起下桥塞管串。供给磁定位器和桥塞点火电源。也是地面控制井下仪器的通道。

  经校对调整桥塞位置准确无误,操作员接通电源进行点火。通电后点火头内雷管(引爆管)即爆燃,紧接着将燃烧室里火药柱引燃。经30秒钟左右燃烧所形成的高压气流,经活塞杆的中心孔进到高压腔。

  在高压腔内,口腔的上下端面受力面积相等。所以腔内高压气体推动主活塞和剪切接头向上移动。同时又向下推动缓冲套和滑动接头向下移动。锁定剪切接头和滑动接头的铜剪销因同时受上下剪力而剪断。

  桥塞本身之锁紧机构(由压帽、倒齿锁环和本体组成)使压帽只能向下运动而不能回位,因而上、下卡瓦和胶筒被压缩变形后始终处于受压状态,从而保证桥塞的永久封隔地层。最后当座封力继续增大而大于桥塞丢手环的破坏极限时,丢手环断裂,完成丢手。

  当仪器操作员和井口工均确认点火成功(因丢手环断裂一刹那,地面仪器有显示,触摸电缆也有反应。)用电缆车将丢手环以上部分起出井口,这时桥塞座封施工作业就全部完成。

  传力板同时穿过内联接筒、活塞杆和外联接筒1、装好环套并上紧防松螺钉。环套可限制传力板左右位移。

  内联接筒上接下堵头,下接高速接头。它中间开有滑动导轨槽,传力板可在槽内上下运动而不能转动,也不随座封力。

  外联接筒1空套在内联接筒外部。因传力板两端穿插在筒两侧开孔内。所以当传力板向下运动时,即带动外连接筒1向下运动并将座封力传给外联接筒2。

  它上接安全接头。内装一级雷管(引爆管)和二级火药并装有与外壳绝缘和电路和点火外,点火针与一级雷管接触,通电时雷管即燃爆,随即引燃火药。

  它上接点火头,内装三级火药柱,当其被二级火药引燃后,产生高压气体,形成对桥塞的压力。与吉尔哈特不同之处在于桥塞座封后此腔仍为高压腔,所以其上装有泄压阀。座封完成起出拆卸时,注意必须先按操作规程进行泄压。方能保证人身安全。

  贝克电缆桥塞串由:电缆+磁性定位器+安全接头+座封工具+桥塞等五部分组成。它与吉尔哈特电缆桥塞基本相同,只有座封工具有些差别,这里介绍贝克座封工具的结构及其作用。

  座封工具由:变换接头、点火头、火药室、泄压阀、上活塞、上活塞筒、传压接头、下活塞、活塞杆、下活塞筒、下堵头、套环、传力板、外联接筒1、外联接筒2、内联接筒、调整接头、涨力、锁紧弹簧、压套等20件组成。(见图11-4)

  它上接电源下接安全接头。由马龙头、磁钢、线圈和二极管组成。用于确定桥塞准确座封位置。

  它上接磁定位,下接座封工具,由安全销钉和打捞头组成。当工具在井内遇阻遇卡时,因安全销钉剪切力小于电缆拉断力。因此上提电缆就先将安全销钉剪断,从而可将电缆和磁定位从井内安全提出。

  它上接安全接头,下接桥塞。由变换接头、压帽、点火头、燃烧室、剪切接头、滑动接头、缓冲室、主活塞、付活塞腔、付活塞、连接杆、锁紧螺母、连接头、锁紧环、座封套等15个部件组成。另外还有其他材料另件如:火工件(雷管和火药柱)、O型密封圈(共4种17件)、铜剪销和尼龙塞等。

  当座封力超过丢手环薄弱糟强度极限时。丢手环断裂。从而使桥塞与座封工具分离,实现桥塞丢手。

  压帽材质为铸铁,易钻磨,其表面具有向下的粗倒齿结构。倒齿挂锁环内外表面均有倒齿的开口薄环结构。外表面为向下粗倒齿与压帽结合为一体,套在丢手环外部。内表面为向上细倒齿。当其受向下运动时与主体细倒齿起锁紧作用,防止座封时被压缩的胶筒回弹松弛而降低胶筒的密封性。

  调整接头上接内联接筒,下接涨力芯轴和锁紧弹簧。涨力芯轴下端直接与丢手螺栓相连。该轴和螺纹可调节压套与桥塞压帽之间隙,锁紧弹簧可防止芯轴螺纹倒扣松动。

  电缆车将桥塞管串送到井内予定座封层位以上100米左右,利用磁定位器和仪器车上的校深仪器对照测井原图,找出标准套管(短套管)位置,然后调整好桥塞在内的准确位置。

  上卡瓦是一个由八块组成的环状结构,内表面为锥面。当其被压帽挤压裂开而分为八块,均匀地咬紧套管内壁,因其外表面为向上倒齿可以防止桥塞上移。

  它位于上卡瓦下部,用4个Ф4.75毫米销钉固定在桥塞主体上,外表面为锥面,用于均匀撑开上卡瓦。

  它可使桥塞在运输和下井过程中保持原有状态。以免桥塞下井遇阻变形而导致座封失败。

  内装主活塞和活塞杆,环空装满润滑油,此油起缓冲主活塞的冲击力,润滑和冷却主活塞的作用。

  主活塞底部即为高压腔。燃烧室内高压气体通过活塞杆中心孔进入该腔。所以该腔两端均有双道O型密封圈进行密封。(主活塞上有三道密封)

  付活塞在付活塞腔内运动,此腔上接缓冲室,下接座封套。付活塞通过活塞杆与主活塞连成一体,其下部与连接杆相接并用锁紧螺母锁紧。付活塞主要起扶正作用,改善主活塞的运动状况。

  电缆桥塞下井管串由电缆十磁定位器十安全接头十座封工具十桥塞五部分组成。(见图11一1)

  地面设备主要有电缆车和仪器车。电缆车主要用于起下桥塞管串。仪器车主要用于校深和电点火操作。

  它上部直接与点火头相连,内装火药柱,当药柱被雷管引燃后,逐渐形成高压气体,此高压气体产生的压力即为座封力,可达25吨。

  剪切接头上接燃烧室,下接主活塞的活塞杆上部螺纹,并用铜剪销与滑动接头相联。

  当座封力将铜剪销剪断后,座封工具即从此处脱离开。滑动接头推动外筒(包括缓冲室、付活塞腔、座封套和桥塞压帽)向下运动。而主活塞带动芯轴(包括付活塞、连接杆、连接头、丢手环和桥塞主体)向上运动。

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