電纜高壓密封器工作原理課件

電纜高壓密封器

工作原理直讀試井工藝是獲取油氣水井地層性質(zhì)、參數(shù)的一項(xiàng)特殊的試井工藝。電纜高壓密封器是高壓油氣水井直讀試井必須使用的裝置，國內(nèi)1995年前開始比較早的是中國海洋石油公司、大慶油田、華北油田、勝利油田、河南油田等。之后新疆的塔里木（97年）、大港油田以及較大型的油田相繼引進(jìn)。河南油田因規(guī)模相對較小，高產(chǎn)油氣井少，所以雖然引進(jìn)較早，但應(yīng)用規(guī)模卻很小。前言直讀試井工藝的硬件是高壓井口密封裝置，高精度電子壓力計(jì)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、電纜和電纜試井車輛等設(shè)備。軟件是現(xiàn)代試井解釋軟件。前言2.結(jié)構(gòu)

壓降示意圖3.作用原理井口注脂密封裝置包括兩個(gè)部分，即圖中的防噴盒部分25和阻流管部分26。（1）防噴盒的作用是利用壓緊在電纜外邊的橡膠盤根，防止液體自井口上方漏出。由于防噴盒一般是安裝在阻流管部分上方，因此在通常情況下，橡膠盤根的作用是迫使通過上阻流管溢出的密封脂，進(jìn)入回流管線，流入廢油桶。有時(shí)井口油氣也會沿電纜外側(cè)縫隙流出，則防噴盒起到密封井口，使油氣不致漏出的第二道防線的作用。橡膠盤根的壓緊靠壓緊柱塞來完成。當(dāng)用手壓泵向壓緊柱塞上方打入液壓油時(shí)，推動柱塞下移，壓緊盤根。釋放手壓泵的壓力后，柱塞在彈簧支撐下向上移動，松開盤根，則盤根只起到刮油的作用。4.性能特征注脂泵密封裝置常用的工作壓力范圍為：34．5MPa（5000psi）69MPa（10000psi）103．5MPa（15000psi）138MPa（20000psi）

4.性能特征同一耐壓范圍，又可分為防硫和不防硫的兩種不同規(guī)格。在試井中常用的單芯電纜直徑為：4．763mm（3／16＂），5．556mm（7／32＂），6．35mm（1／4＂）。針對不同直徑的電纜，井口密封器也有相應(yīng)的標(biāo)稱直徑。包括防噴盒、防噴盒盤根、格蘭和阻流管等部件，均應(yīng)在相應(yīng)尺寸上與所使用的電纜對應(yīng)。同一標(biāo)稱直徑的電纜，因鎧裝層結(jié)構(gòu)，不同的廠家，使用的新舊程度等諸因素的影響，實(shí)際的可通過直徑又稍有不同。因而可選用的阻流管在同一公稱直徑下又形成系列。以TOT公司的產(chǎn)品為例，其尺寸分布情況如下：選用時(shí)，一般要求阻流管內(nèi)徑比電纜實(shí)際外徑大0．15～0．20mm。例如對5．56mm外徑的電纜，可選用5．791mm或5．944mm的阻流管為好。二、密封脂泵1.用途密封脂泵是注脂密封裝置的配套裝置。用來向井口提供高壓密封脂。二、密封脂泵2.結(jié)構(gòu)及工作原理（圖2一78）。（1）空氣馬達(dá)①結(jié)構(gòu)（圖2一79）②工作原理空氣馬達(dá)是在壓縮空氣作用下，產(chǎn)生往復(fù)運(yùn)動的動力部分。在圖2一79中，表示了向下運(yùn)動行程的工作情況。進(jìn)入進(jìn)氣腔6的壓縮空氣，由于滑閥4蓋住了下氣源通道，因而只能從上氣源通道流出，進(jìn)入到活塞上方，推動活塞向下移動?？諝怦R達(dá)是在壓縮空氣作用下，產(chǎn)生往復(fù)運(yùn)動的動力部分。在圖2一79中，表示了向下運(yùn)動行程的工作情況。進(jìn)入進(jìn)氣腔6的壓縮空氣，由于滑閥4蓋住了下氣源通道，因而只能從上氣源通道流出，進(jìn)入到活塞上方，推動活塞向下移動。為鎖住滑閥在下死點(diǎn)位置不動，部分氣體通過上控制氣道15和上控制氣孔2進(jìn)入滑閥控制器的上方空間，壓住控制器5，使其停在下死點(diǎn)不動。當(dāng)活塞10落到下死點(diǎn)時(shí)，帶動了控制連桿12向下移動，并通過杠桿14又帶動控制器5向上方移動。結(jié)果是，控制器向上移動時(shí)帶動滑閥4也向上移動，蓋住了上氣源通道，打開了下氣源通道。從而使整個(gè)過程向相反方向進(jìn)行：活塞開始上移；壓縮空氣從上控制氣孔逸出，又從下控制氣孔7進(jìn)入滑閥控制器下方。壓住滑閥停在上死點(diǎn)。直至活塞移到上死點(diǎn)時(shí)，再度把滑閥轉(zhuǎn)移到初始的下死點(diǎn)位置。（3）空氣濾清器①結(jié)構(gòu)（圖2一81）②工作原理空氣從入口1進(jìn)入后，含有的灰塵和水分沿上漂落傘下落到杯底。再經(jīng)過多孔硬塑料制成的過濾杯4，從出口11流出。如果空氣中含水，則會積在杯底，由玻璃管液位指示器顯示出來?？梢詮呐盼劭?排出。（4）氣源壓力調(diào)節(jié)器①結(jié)構(gòu)（圖2一82）②工作原理當(dāng)把手柄5向內(nèi)擰入時(shí)，彈簧7把隔膜8向上頂起，在頂桿10的作用下把閥體1打開，使進(jìn)氣口與出氣口連通。此時(shí)下游壓力隨氣體不斷地流過閥而逐漸升高，通過氣孔9，推動膜片8向下位移，并同時(shí)壓縮了彈簧7。此時(shí)頂桿10同時(shí)向下移動，直至關(guān)閉。這時(shí)不再有氣體向下游流動，從而使下游壓力維持定值。當(dāng)下游用氣后壓力下降時(shí)，隔膜8在彈簧7的作用下向上撐起，再一次把閥打開，重新進(jìn)行一次調(diào)節(jié)。隨著手柄5擰入程度的不同，可以調(diào)節(jié)不同的下游壓力。（5）潤滑油噴入器氣動馬達(dá)在工作時(shí)須不斷用潤滑油加以潤滑，因此在空氣進(jìn)入空氣馬達(dá)前用潤滑油噴入器摻入一定量的潤滑油。①噴入器的結(jié)構(gòu)（圖2一83）②工作原理潤滑油放在油杯中，在工作過程中，從吸油管13吸入到油量調(diào)節(jié)針閥上方，再通過噴嘴5噴入氣馬達(dá)。推動潤滑油向吸油管流動的作用有兩個(gè)：一是通過油杯加壓噴口向油杯加壓，推動潤滑油向上流動。二是通過氣流吹過噴嘴5時(shí)的射流吸力，將潤滑油向上吸起。大部分氣流是通過單流閥14到達(dá)空腔A，繞過噴嘴8到達(dá)空腔B向出口流走的。調(diào)節(jié)針閥2，可以調(diào)節(jié)流入的潤滑油量。

（二）類型BOP分手動和液壓傳動兩種類型。1．手動BOP（1）結(jié)構(gòu)（圖2一84）（2）工作原理這種防噴閥門（BOP）連接在采油樹上方，清蠟閘門以上。上方A方向可以連接防噴管，也可以疊接另一個(gè)BOP，構(gòu)成雙級密封。當(dāng)儀器串用電纜下人井內(nèi)以后，井口某一裝置發(fā)生故障須關(guān)井時(shí)，由于電纜下在井內(nèi)而無法使用一般閘板閘門關(guān)井，此時(shí)可平衡地搬動兩翼閘門手柄，將井關(guān)閉。由于膠皮閘板上有與電纜直徑配合的凹槽，可以夾住電纜并密封井口。這種閘門開啟時(shí)，必須先通過平衡閥6平衡閘板上、下方的差壓。2.液壓傳動BOP（1）結(jié)構(gòu)（圖2—85）

（2）作用原理與第一類不同點(diǎn)在于，閘板的啟閉可以在遠(yuǎn)距離用手壓泵，靠液壓來完成。液壓油從外側(cè)泵人時(shí)，關(guān)閉閘門；從內(nèi)側(cè)泵入時(shí)，則開啟閘門。必要時(shí)使用手動閥桿，可以協(xié)助關(guān)閉。BOP的結(jié)構(gòu)還有許多變型，例如作成雙級式的，可以加大密封壓差，因廠家不同，結(jié)構(gòu)上也會有所差異。圖2一86所示的是一種典型的雙級BOP結(jié)構(gòu)。圖2一87畫出了密封閘板的典型結(jié)構(gòu)圖。(三)性能一般BOP的工作壓力分四個(gè)等級：35MPa，70MPa，105MPa，140MPa。根據(jù)密封要求，可以單級使用，也可以雙級或多級疊用。有的BOP本身即制造成多級的，用于高壓密封。在同一種壓力下，又可分為普通型和防硫化氫型。針對不同直徑的電纜，要更換凹槽深度不同的閘板。3.技術(shù)指標(biāo)①密封控制頭的密封壓力：35MPa;②整套裝置的密封強(qiáng)度試壓：75MPa；③防噴管耐壓120MPa，工作壓力70MPa，材料：NT80SS，壁厚7．82mm；④適用于φ2．0～2．3mm的錄井鋼絲。五、滑輪組1．用途用來引導(dǎo)電纜（或鋼絲）向井內(nèi)下放或提出儀器；2．結(jié)構(gòu)試井使用滑輪組時(shí)，常常采用兩種方式，如圖2一89所示。（一）上捕捉器1．結(jié)構(gòu)（圖2一92）2．工作原理當(dāng)彈簧撐起時(shí)，機(jī)械爪向下移動，在閉鎖斜面作用下，機(jī)械爪向內(nèi)緊縮，抓住儀器的打撈頭。通過手壓泵從液壓孔3向捕捉器打入液壓油時(shí)，推動襯套4向上移動，壓縮支承彈簧。此時(shí)機(jī)械爪上移，并在彈簧作用下使三個(gè)爪子張開，從而釋放了儀器。上捕捉器可以在儀器下入前，安裝防噴管時(shí)使用，可以抓住儀器，保持在防噴管內(nèi)，以防提起防噴管時(shí)，儀器從下端滑脫。它也可用于起出儀器后，拆卸防噴管時(shí)應(yīng)用。（二）下捕捉器1．結(jié)構(gòu)（圖2一93）2．工作原理下捕捉器安裝在防噴管以下。用電纜或鋼絲下入儀器后，電纜可以從叉形瓣片中間的槽內(nèi)通過，不影響起下。儀器進(jìn)入井口后，直徑較大的儀器繩帽把瓣片頂起成豎直狀，直至儀器完全通過后，在彈簧的作用下，瓣片倒落成水平狀，把儀器阻擋在防噴管內(nèi)，以防重新落入井內(nèi)。這種捕捉器的又一種形式如圖（2一94）所示。這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是：用外邊的手柄可以進(jìn)行手工操作來豎起或放倒瓣片，當(dāng)液壓操作時(shí)，手柄起到指示作用。液壓缸安裝在外邊，可以在不拆卸主體的情況下進(jìn)行檢修。七、球密封空心安全接頭1．用途用于測試井口，安裝在防噴管下方，防止在意外事故情況下發(fā)生井噴。2．結(jié)構(gòu)（圖2一95）3．工作原理當(dāng)意外事故發(fā)生時(shí)，例如井下電纜被拉斷，并被噴出井口，這時(shí)高壓油氣快速向上噴出，以致來不及關(guān)閉防噴閥門BOP。而且由于BOP中心有過電纜孔，不能完全密封。此時(shí)油氣推動著“推動蓋”向上移動，并最終把密封球推到球座上，把井口封住。這就爭取了時(shí)間，可進(jìn)一步采取其他措施關(guān)井，避免大量油氣的溢漏。八、化學(xué)劑注入短節(jié)1．用途用于測試井口，安裝在防噴管下方，用于測試時(shí)向井口注入某些化學(xué)劑?；瘜W(xué)劑種類很多，例如冬季測試時(shí)，為了防止井口結(jié)冰，影響電纜起下，注入防凍劑。對于某些生產(chǎn)中含水的氣井，也可以用防凍劑解除井口結(jié)冰問題。對于含有腐蝕性成分的井，可以注入防腐蝕劑，以減緩對電纜的腐蝕。2．結(jié)構(gòu)（圖2一96）3.工作特點(diǎn)從注入短節(jié)3注入到儲液短節(jié)中的化學(xué)藥劑，隨電纜進(jìn)入井口，并粘附在電纜上，因此可以起到防凍、防腐作用。電纜高壓密封器使用操作和維護(hù)保養(yǎng)高壓密封裝置是關(guān)系到直讀試井工藝成敗的最關(guān)鍵的裝置，使用操作當(dāng)中必須確保萬無一失，又由于價(jià)格昂貴（高的高達(dá)200多萬元，原因國產(chǎn)的不過關(guān)，高壓的以進(jìn)口為主），所以在使用操作和管理當(dāng)中必須精細(xì)、規(guī)范。下面就高壓密封裝置的使用操作和維護(hù)保養(yǎng)作一簡單的介紹。油區(qū)注入壓力動態(tài)靜態(tài)頂部密封一、阻流密封原理：1、壓力分布圖：阻流密封原理圖2、要點(diǎn)：注脂泵的啟動壓力，必須大于油壓。要在開井后確保注脂泵有效工作。電源：必須配備6KW以上，220V，性能良好的發(fā)電機(jī)（柴油），條件允許的最好從電網(wǎng)引入220V的電源，作為備用；氣源：必須保證2臺空壓機(jī)，并聯(lián)連接，另外和試井車空氣罐連通，應(yīng)急備用；密封脂：必須純凈不含泥、沙、水、氣等雜質(zhì)；接頭的對接：密封可靠，對接時(shí)必須擦凈泥沙、死油。二、操作：1、上井前的準(zhǔn)備：根據(jù)施工設(shè)計(jì)書及施工油氣水井的最高壓力，選擇合適的放噴器；察看井場（計(jì)劃好車輛位置，原則是方便進(jìn)出、方便壓力車輛施工、方便小車停放）知道最高油壓。裝置的檢查：加重桿準(zhǔn)備、儀器、密封脂、發(fā)電機(jī)、空壓機(jī)、配件及各種高壓密封接頭、管線的檢查；人員、車輛的組織；施工工藝要求交底。（按施工設(shè)計(jì)書要求）2、現(xiàn)場施工：①按計(jì)劃擺好絞車，穿戴好勞動保護(hù)用品。②在專用支架上對接防噴管、阻流密封管、高壓注脂、溢流、頂部密封等管線，要求所有絲扣、接頭、快速接頭，必須清理干凈后再對接，誰接誰負(fù)責(zé)，操作2人以上認(rèn)可（配合）。并將所有的管線并攏捆扎好；③清蠟閘門2?絲扣接頭母扣用鋼絲刷清理，公扣接頭繞好密封帶，母扣打點(diǎn)油。2、現(xiàn)場施工：④有專人指揮吊裝捕捉器、BOP、防噴管、多人配合操作。⑤將注脂泵、空壓機(jī)放到安全便于察看的地方，并采取放雨措施。⑥開啟空壓機(jī)，壓力確保不低于0.6MPa，檢查貯氣罐（底水放凈）、過濾器、滴油器（加2/3機(jī)油），通氣前將減壓閥調(diào)?。ㄍ夂笾饾u加至油壓以上）。⑦注脂泵工作、打開溢流、打開上部密封、逐漸加至油壓以上，開測試閘門。打開捕捉器，下放儀器串。2、現(xiàn)場施工：⑧電纜起下過程中，注脂泵、空壓機(jī)勤看、觀察，2人具體操作。⑨儀器的測量深度原則上不出油管。儀器串有足夠的配重（每MPa3Kg）。特別是：系統(tǒng)試井，壓力恢復(fù)試井、高產(chǎn)油氣井。⑩儀器上提時(shí)必須先下放電纜，確認(rèn)能下放后再上起，正常起電纜中，絞車提升負(fù)荷不得高于10KN；距井口20m停車，人拉儀器串至捕捉器動作，并探明確認(rèn)進(jìn)入防噴管后關(guān)清碏閥門。3、值班：一般情況2人（1人必須會安全操作密封系統(tǒng)，錄取資料）夜間有照明，對著上部防噴管。三、貯存與定期保養(yǎng)：1、專人負(fù)責(zé)：存放前所有絲扣，易生繡的部位全部擦凈后涂黃油。2、2--3周，空壓、發(fā)電、車輛檢查運(yùn)行一次。3、3月以上啟用，上井前必須運(yùn)行一次，半年--1年以上必須做水壓試驗(yàn)，檢查密封性。四、直讀車組人員的配置：1、組長1人：熟練直讀試井工藝，設(shè)備原理、操作方法。有協(xié)調(diào)組織能力，有預(yù)見和處理突發(fā)事件的能力。2、付組長1人：協(xié)調(diào)組長工作，重點(diǎn)掌握計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，試井軟件，電子壓