朱立新

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

電動(dòng)導(dǎo)入式打撈器的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

朱立新

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

在測(cè)井施工過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)發(fā)生套管內(nèi)儀器落井事故，采取的主要措施是打撈作業(yè)。但是對(duì)于儀器硬性靠邊、砂埋、電纜堆積等特殊情況，經(jīng)常打撈失敗，分析原因主要是打撈器不完善。為了解決這一問(wèn)題，研究出一種電動(dòng)導(dǎo)入式打撈器，該工具可實(shí)現(xiàn)井下自動(dòng)旋轉(zhuǎn)將落物導(dǎo)入撈槽或卡瓦，無(wú)需碰撞或震蕩。同時(shí)，設(shè)計(jì)了三種導(dǎo)入器，可滿足以上特殊情況落物的打撈?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)施打撈作業(yè)37井次，成功率100%，應(yīng)用證明在確保儀器安全的前提下，該裝置可以提高打撈成功率，縮短作業(yè)時(shí)間，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。

測(cè)井；打撈器；套管；震蕩；儀器；電纜

0 引 言

隨著油田開(kāi)采難度日益增大，越來(lái)越多的新工藝或新工具應(yīng)用于油田開(kāi)采，造成下井管柱日益復(fù)雜。在測(cè)井施工過(guò)程中，儀器向上運(yùn)行時(shí)，由于運(yùn)行速度較快，如果儀器上端面磕碰到井下工具邊沿，常常會(huì)發(fā)生儀器落井事故，主要分為儀器掉落和儀器電纜同時(shí)掉落兩種類(lèi)型[1]。遇到此類(lèi)問(wèn)題常選用專用打撈工具處理，儀器打撈成功如不破碎經(jīng)維護(hù)保養(yǎng)后一般都可以繼續(xù)使用。

1 現(xiàn)狀調(diào)查

目前廣泛應(yīng)用的打撈工具有卡瓦打撈器、套筒打撈器、魚(yú)刺打撈矛、一把抓等，但落物事故是多種多樣的，且每一次打撈作業(yè)都有它自己的特點(diǎn)，現(xiàn)有的這幾種打撈工具雖各有長(zhǎng)處，但受其使用條件的影響，對(duì)于儀器硬性靠邊、砂埋、電纜堆積等一些特殊情況,如圖1所示，打撈效果往往并不理想[2]。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2015年大慶油田共計(jì)完成測(cè)井儀器打撈53井次，成功46井次，打撈成功但儀器破碎7井次，打撈成功率僅為74%，這不僅影響測(cè)井作業(yè)和油水井的正常生產(chǎn)，還會(huì)造成儀器報(bào)廢，產(chǎn)生巨額的經(jīng)濟(jì)損失。對(duì)復(fù)雜落物打撈影響因素主要有以下幾點(diǎn)。

1)硬性靠邊落物

在斜井或落物傾斜靠邊時(shí)，打撈工具偏心貼靠套管壁，對(duì)扣打撈過(guò)程中不易對(duì)正魚(yú)頂。此時(shí)往往采用振蕩器多次碰撞魚(yú)頂，但是因?yàn)閮x器長(zhǎng)期使用中磕碰，造成部分魚(yú)頂形狀改變表面粗糙，多次震蕩不僅不能促使魚(yú)頂落入卡瓦，還會(huì)使儀器徹底卡死在套管內(nèi)。

圖1 三種復(fù)雜落物井底形態(tài)圖

2)砂埋落物

大慶油田屬于砂巖油田，由于部分井出砂嚴(yán)重或長(zhǎng)期不清洗，造成井底大量泥砂淤積，儀器落井被泥砂掩埋，甚至淹沒(méi)魚(yú)頂。采用以上打撈器往往會(huì)造成：(1)魚(yú)頂沒(méi)入泥砂較深，打撈器無(wú)法有效抓捕；(2)井底大量軟質(zhì)泥砂淤積，抓捕失敗后多次震蕩，造成儀器越埋越深。這兩種情況都會(huì)造成打撈失敗，只能洗井后再打撈，影響正常生產(chǎn)同時(shí)，還會(huì)增加打撈費(fèi)用。

3)電纜堆積

目前測(cè)井電纜多采用國(guó)產(chǎn)電纜，外鎧偏硬韌性不足，在電纜遇卡受力時(shí)易斷裂，造成部分電纜隨儀器同時(shí)落井，對(duì)于這種情況，多采用魚(yú)刺打撈矛抓取電纜打撈，為使多根魚(yú)刺抓牢電纜滿足提拉儀器拉力要求，需要多次震蕩，易造成電纜堆積，魚(yú)刺打撈矛無(wú)法抓取電纜[3]。

除以上三種情況外，采用上述打撈工具打撈落物時(shí)，為了保證落物進(jìn)入卡瓦抓取牢固，需要多次的大力碰撞或震蕩，易造成儀器外部變形，內(nèi)部元件晶體大量破碎，雖打撈成功，但儀器徹底報(bào)廢，得不償失。在這種情況下，研制出一種電動(dòng)導(dǎo)入式打撈器，能夠保證儀器完好，提高打撈效率和成功率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。

2 電動(dòng)導(dǎo)入式打撈器的研制

1)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

為了解決以上問(wèn)題，設(shè)計(jì)新的打撈器必須達(dá)到四項(xiàng)要求：(1)連接快速方便，拉力滿足打撈要求；(2)確保復(fù)雜落物的情況下，成功牢固抓取魚(yú)頂；(3)不需要大力的碰撞或震蕩，確保儀器安全；(4)不增加工作量、操作簡(jiǎn)單、工人易于接受[4]。

根據(jù)要求，設(shè)計(jì)了電動(dòng)導(dǎo)入式打撈器，其結(jié)構(gòu)主要由快速接頭、延時(shí)控制器、旋轉(zhuǎn)電機(jī)、傳動(dòng)短節(jié)、打撈筒、導(dǎo)流孔、導(dǎo)入器等組成，如圖2所示。針對(duì)落物形狀和魚(yú)頂位置，研制了太極形、斜面形和錐式彈簧形三種導(dǎo)入器，能夠滿足各類(lèi)落物的打撈需求。

圖2 電動(dòng)導(dǎo)入式打撈器結(jié)構(gòu)圖

2)功能作用

(1)快速接頭：位于打撈器頂部，主要用于打撈器與電纜或電纜頭對(duì)接，方便快捷，經(jīng)拉力試驗(yàn)驗(yàn)證，滿足打撈拉力要求。

(2)延時(shí)控制器：為了實(shí)現(xiàn)在井下預(yù)定位置電機(jī)自動(dòng)旋轉(zhuǎn)，為控制器設(shè)計(jì)了精確延時(shí)控制電路，如圖3所示。該電路由CD4060 組成定時(shí)器的時(shí)基電路，由電路產(chǎn)生的定時(shí)時(shí)基脈沖，通過(guò)內(nèi)部分頻器分頻后輸出時(shí)基信號(hào)，再通過(guò)外設(shè)的分頻電路分頻[5]，取得所需要的定時(shí)控制時(shí)間，定時(shí)范圍：3 min～1 h。

(3)旋轉(zhuǎn)電機(jī)：電機(jī)安裝有定時(shí)程序，下到預(yù)定位置后能定時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)，帶動(dòng)導(dǎo)入器旋轉(zhuǎn)，不需要安裝振蕩器或碰撞魚(yú)頂，確保了儀器安全。

(4)導(dǎo)流孔：在導(dǎo)入器旋轉(zhuǎn)時(shí)，導(dǎo)入器下方液體或泥砂可通過(guò)導(dǎo)流孔流到導(dǎo)入器上方，便于打撈器向下移動(dòng)。

圖3 精確延時(shí)控制電路圖

(5)太極形導(dǎo)入器：針對(duì)井下落物處于硬性靠邊的情況設(shè)計(jì)了太極形導(dǎo)入器，靠近導(dǎo)入喇叭口一側(cè)設(shè)計(jì)有撈槽，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)，不管儀器的打撈頭處于何種硬性靠邊，都能將儀器打撈頭導(dǎo)入進(jìn)撈槽內(nèi)，從而將儀器帶上來(lái)。

(6)斜面形導(dǎo)入器：針對(duì)儀器處于粘稠介質(zhì)或砂埋環(huán)境里，斜面形導(dǎo)入器可以改變斜面卡瓦打撈筒的斜面方向，增加了斜面導(dǎo)入的幾率，提高了打撈成功率。

(7)錐式彈簧形導(dǎo)入器：針對(duì)儀器帶電纜或鋼絲下井的落物，錐式彈簧形導(dǎo)入器可將電纜或鋼絲牢固的盤(pán)繞在彈簧上，可依據(jù)落物重量，改變彈簧材質(zhì)和直徑，以滿足拉力要求[6]。

3)工作原理

地面連接打撈器通過(guò)快速接頭將打撈器與打撈用電纜或電纜頭連接，在投放打撈器前，安裝旋轉(zhuǎn)電機(jī)電池，根據(jù)落物深度和下放速度，設(shè)定合理的啟動(dòng)時(shí)間。當(dāng)打撈器到達(dá)落物處遇阻后，等待電機(jī)啟動(dòng)，在傳動(dòng)軸兩端設(shè)計(jì)了插槽，通過(guò)卡槽電機(jī)帶動(dòng)傳動(dòng)短節(jié)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞，帶動(dòng)導(dǎo)入器旋轉(zhuǎn)。太極形或斜面形導(dǎo)入器轉(zhuǎn)動(dòng)能引導(dǎo)儀器頭通過(guò)導(dǎo)入面進(jìn)入撈槽卡住魚(yú)頂。錐式彈簧形導(dǎo)入器轉(zhuǎn)動(dòng)能使彈簧卡緊鋼絲或電纜，抓緊落物后上提電纜，完成打撈。

4)技術(shù)參數(shù)

工作溫度：-30～125℃；工作壓力：0～40 MPa；

最大提升拉力：35 kN

工具總長(zhǎng)：1 500 mm；工具外徑：38 mm；導(dǎo)入器外徑：太極導(dǎo)入器外徑114 mm、斜面導(dǎo)入器外徑54 mm、錐形彈簧導(dǎo)入器外徑85 mm；適應(yīng)管柱尺寸：φ139.7 mm套管。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

2016年3月，在大慶油田喇XXX井脈沖中子氧活化測(cè)井作業(yè)中，由于儀器上提速度快，在油管喇叭口處發(fā)生磕碰，導(dǎo)致儀器落入套管井底。采用套筒打撈器作業(yè)2次，均打撈失敗，懷疑儀器處于硬性靠邊或砂埋狀態(tài)。由于儀器價(jià)值70余萬(wàn)元，擔(dān)心多次震蕩損壞儀器，改用電動(dòng)導(dǎo)入式打撈器作業(yè)，搭配太極形導(dǎo)入器。延時(shí)設(shè)定15 min，下井一次打撈成功，用時(shí)40 min，調(diào)試出井儀器運(yùn)行正常。該裝置自投入使用以來(lái)，在大慶油田實(shí)施打撈作業(yè)37井次，成功率100%，共打撈出各類(lèi)儀器28支，配重桿17支，儀器無(wú)一支破碎，挽成經(jīng)濟(jì)損失700余萬(wàn)元。

4 結(jié)束語(yǔ)

電動(dòng)導(dǎo)入式打撈器能實(shí)現(xiàn)電機(jī)的定時(shí)控制，通過(guò)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)主動(dòng)引導(dǎo)落物進(jìn)入卡瓦，打撈時(shí)不需要震蕩，確保了儀器的安全。三種不同型號(hào)導(dǎo)入器，能夠滿足日常及特殊情況落物的打撈需求?？焖俳宇^能夠?qū)崿F(xiàn)井口電纜的快速對(duì)接，簡(jiǎn)單便捷，節(jié)約井口安裝時(shí)間。拉力試驗(yàn)數(shù)據(jù)證實(shí)，儀器抗拉強(qiáng)度滿足目前所用儀器落物的打撈。

實(shí)際使用，與原有打撈器相比，電動(dòng)導(dǎo)入式打撈器設(shè)計(jì)合理，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、作業(yè)范圍廣、工作可靠、成功率高、操作方便有利于保護(hù)儀器安全，已成為油田測(cè)井打撈作業(yè)必備工具。

[1] 王兆東，路立軍，雷 軍.測(cè)井事故的認(rèn)識(shí)及處理工藝[J].國(guó)外測(cè)井技術(shù)，2008，23(5)：24-26.

[2] 陳惟國(guó)，王和琴，趙 煒，等.國(guó)外井下打撈工具的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].石油機(jī)械，2000，28 (7)：61-64.

[3] 吳春國(guó).鉆井測(cè)井電纜打撈技術(shù)[J].石油鉆探技術(shù)，2003，31(3)：54-56.

[4] 游興友，張清華，李學(xué)榮，等.復(fù)合魚(yú)頂打撈器的研制與應(yīng)用[J].石油機(jī)械，2003，31(6)：37-38.

[5] 王志強(qiáng)，肖文勛，虞 龍.開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)( 第三版) [M]. 北京: 電子工業(yè)出版社，2010：400-425.

[6] 李紅燕,郭曉東.新式打撈器[J].油氣田地面工程，2006，25(6)：59.

Design and Application of Electric Imported Type Fisher

ZHU Lixin

(LoggingandTestingServicesCompany,DaqingOilfieldCo.Ltd.,Daqing,Heilongjiang163000,China)

During the logging process, the accidents that the instruments drop into the casing often happen，the main measure taken is the fishing operation. The fishing operation often fails due to the special downhole conditions such as hard facing, buried sand and cable cases. The failure analysis shows that the main reason is that the fisher is not perfect. In order to solve the problem, an electric imported type fisher is developed， which can automatically rotate to import the junk into the fishing groove or slips without collision or shock. And three kinds of importers are designed to meet the fishing requirement of the above special cases. The fishing operations have been carried out in 37 wells and the success rate is 100%. The application proves that the device can improve fishing success rate, shorten the operation time and reduce labor intensity under the premise of ensuring the safety of the instrument.

well logging; fisher; casing; shock; instrument; cable

朱立新，男，1982年生，工程師，2006年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院石油工程專業(yè)，現(xiàn)從事測(cè)井技術(shù)研究和管理工作。E-mail：15566826@qq.com

P631.8+1

A

2096-0077(2017)04-0011-03

10.19459/j.cnki.61-1500/te.2017.04.003

2016-11-17 編輯：高紅霞)