電纜剪斷器與自動旋轉(zhuǎn)打撈器的研制與應(yīng)用

李 丹，楊鳳凱，郭雨微

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

0 引 言

在采油測試過程中，由于儀器運行速度快，并且工具串在井筒內(nèi)的間隙較小，經(jīng)常會在儀器串上起過程中出現(xiàn)遇卡的情況[1]。當(dāng)發(fā)生這種情況時，通常采用震蕩方式進(jìn)行解卡。由于目前油田使用的國產(chǎn)電纜存在外鎧偏硬韌性不足的特點[2]，在震蕩解卡過程中，電纜受力容易斷裂，不僅會造成儀器和部分電纜同時掉落井內(nèi)，造成后續(xù)打撈困難，還會使剩余電纜纜芯斷裂位置不明，從而無法使用，造成電纜浪費。

根據(jù)現(xiàn)場工作經(jīng)驗，設(shè)計出電纜剪斷器與自動旋轉(zhuǎn)打撈器，總結(jié)出“一剪二撈”的處理辦法。其中“一剪”指應(yīng)用井下電纜剪斷器對電纜進(jìn)行剪斷處理；“二撈”指應(yīng)用自動旋轉(zhuǎn)打撈器對儀器進(jìn)行打撈。

1 井下電纜剪斷器

井下電纜剪斷器適用于井下測試層段，由4部分組成，如圖1所示，分別為繩帽部分、加重部分、剪斷器以及下部保護(hù)套。

圖1 井下電纜剪斷器整體結(jié)構(gòu)示意圖

4個部分中間位置均留有開槽設(shè)計，開槽直徑可達(dá)到3.6 mm，能夠?qū)㈦娎|安裝到剪斷器中間，通過各部分旋轉(zhuǎn)，使開槽位置錯落，加上護(hù)套的保護(hù)，即可保證井下電纜剪斷器順著電纜進(jìn)行下放，而不會脫落。

剪斷器的兩側(cè)各有一片脹片，如圖2所示。脹片的下部直徑比儀器的魚頂稍小一些，上部是鋒利的斜鏟。用螺絲將脹片固定在剪斷器的兩側(cè)，通過固定軸，每片脹片都可活動自如。下部外脹，則上部斜鏟收縮。儀器下井后，電纜位于每組脹片固定軸的中間位置，當(dāng)井下電纜剪斷器下放到井下，遇到遇卡儀器時，儀器的魚頂部分將撞擊剪斷器脹片下部，使脹片下部外脹，通過固定軸，上部的斜鏟向內(nèi)收縮，上部斜鏟鋒利，電纜將被剪斷。在下放儀器時，下部護(hù)套朝下，繩帽朝上。繩帽的設(shè)計如圖3所示，可以方便地在完成一次電纜剪斷后，通過打撈卡瓦對井下電纜剪斷器進(jìn)行打撈。

圖2 井下電纜剪斷器脹片示意圖

圖3 井下電纜剪斷器繩帽示意圖

剪斷器在工作過程中右側(cè)脹片受力分析如圖4所示。

圖4 剪斷器右側(cè)脹片受力分析圖

根據(jù)杠桿原理可得：

F2sinθ·L2=F1L1

(1)

2F2cosθ=mg

(2)

式中：F2為魚頂對單側(cè)脹片的擠壓力；F1為脹片受固定軸拉力；L1和L2為力矩；mg為脹片的重力。

由式(1)和式(2)聯(lián)立可得:

F1=mgsinθ·L2/2cosθ·L1

因為固定軸對脹片的拉力越大，連動脹片上部斜鏟對電纜的剪切力越大，而拉力F1與脹片重力相關(guān)，所以剪斷電纜的剪切力與剪斷器重力有關(guān)。剪斷器加重裝置設(shè)計如圖5所示，可以根據(jù)不同情況增加數(shù)量，從而增加剪斷電纜的力，使電纜斷裂。

圖5 剪斷器加重裝置示意圖

2 自動旋轉(zhuǎn)打撈器

剪斷電纜后，避免了電纜井下堆積，只需通過自動旋轉(zhuǎn)打撈器對儀器進(jìn)行打撈即可。目前現(xiàn)有的打撈器為卡瓦打撈器、魚刺打撈器等[3]。雖然每一種打撈器都可針對不同情況進(jìn)行處理，但遇卡事故多樣，對于遇卡儀器貼靠套管壁以及處于粘稠介質(zhì)或砂埋環(huán)境里的情況都不理想[4]。據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，大慶油田2019年儀器遇卡49井次，打撈成功41井次(含儀器破損5井次)，成功率只有73%，不僅影響正常生產(chǎn)，還會造成經(jīng)濟(jì)損失。

運用實證分析法，對從“中國裁判文書網(wǎng)”以“患者知情同意”為關(guān)鍵詞檢索到的95份判決書進(jìn)行統(tǒng)計分析，通過圖表的方式將統(tǒng)計數(shù)據(jù)以直觀的形式予以展現(xiàn)，以判決書及統(tǒng)計結(jié)果為基礎(chǔ)，分析司法實踐中侵害患者知情同意權(quán)責(zé)任糾紛案件的特點、問題提出相應(yīng)的完善對策。

針對此情況，設(shè)計了自動旋轉(zhuǎn)打撈器，如圖6所示，包括快速連接頭、打撈短接、導(dǎo)入裝置。

圖6 自動旋轉(zhuǎn)打撈器組成示意圖

快速連接頭采用卡扣式，其示意圖如圖7所示。它在整個打撈器的最上部，可以快速連接電纜和電纜頭，不易斷裂。打撈短接中的旋轉(zhuǎn)電機(jī)可以在特定時間與地點，帶導(dǎo)入器自動旋轉(zhuǎn)，使遇卡儀器可以多方位與導(dǎo)入器接觸，方便打撈。打撈短接中的導(dǎo)流孔可以使井內(nèi)泥質(zhì)、油污等通過，方便打撈器移動。在打撈短接內(nèi)設(shè)有延時控制裝置，采用CD4060組成定時器的時基電路可以精確控制延長時間，使打撈器的旋轉(zhuǎn)電機(jī)可以在預(yù)定深度進(jìn)行自動開啟旋轉(zhuǎn)。

圖7 卡扣式快速連接頭示意圖

打撈器配備兩種形狀的導(dǎo)入器，分別是太極形和斜面形。

太極形導(dǎo)入器示意圖如圖8所示。針對遇卡儀器貼靠套管壁的情況設(shè)計，外徑114 mm，適用Φ139.7 mm套管。它頂端有喇叭口，喇叭口壁薄容易切入遇卡儀器與套管壁之間，靠近喇叭口一側(cè)的位置，設(shè)有撈槽，撈槽寬度16 mm，承重2 000 kg。在打撈過程中，經(jīng)過旋轉(zhuǎn)，可將魚頂導(dǎo)入撈槽，從而提高打撈成功率。

圖8 太極形導(dǎo)入器示意圖

斜面導(dǎo)入器示意圖如圖9所示。針對粘稠介質(zhì)及砂埋環(huán)境設(shè)計，外徑54 mm，斜面角度45°。自動旋轉(zhuǎn)打撈器帶動斜面進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，使其可以像鏟子一樣松動井內(nèi)油污或砂質(zhì)，一旦遇到魚頂，即可沿斜面進(jìn)入撈槽，卡住魚頂，提高打撈成功率。

圖9 斜面形導(dǎo)入器示意圖

打撈時，將打撈器與鋼絲頭快速連接，對延時控制裝置進(jìn)行設(shè)定，然后下放自動旋轉(zhuǎn)打撈器，旋轉(zhuǎn)電機(jī)在預(yù)定深度特定時間進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，帶動不同形狀的導(dǎo)入器，通過卡槽卡住魚頂后上提鋼絲，完成打撈。

3 現(xiàn)場應(yīng)用

2020年10月大慶油田一廠地區(qū)XXX井測井作業(yè)過程中，984 m遇卡，由于儀器價值高，多次震蕩解卡有損壞儀器的可能，于是采用“一剪二撈”的方法進(jìn)行處理。通過電纜剪斷器在電纜頭頂端剪斷電纜，既保證了沒有電纜落井又減少了電纜浪費。再通過太極形導(dǎo)入器配合自動旋轉(zhuǎn)打撈器進(jìn)行打撈，設(shè)定延時時間為15 min，下井一次打撈成功，總用時37 min。儀器經(jīng)簡單維護(hù)可正常運行。

4 結(jié)束語

井下電纜剪斷器利用井口與井下儀器的高度差，巧妙運用與電纜連接的儀器魚頂?shù)拇笮?，使其可以在儀器遇卡時從電纜頭頂端剪斷電纜，防止電纜從中間斷開，既可避免部分電纜隨儀器掉井造成打撈困難，同時也避免了電纜浪費。

自動旋轉(zhuǎn)打撈器在電纜從根部斷裂的基礎(chǔ)上單獨對儀器進(jìn)行打撈。在不同情況下配合不同導(dǎo)入器，延時設(shè)置導(dǎo)入裝置的旋轉(zhuǎn)時間，使儀器魚頂卡住打撈器卡槽，大大提高了打撈成功率。

與原有的打撈方式相比，“一剪二撈”的方式更加合理。雖然增加了步驟，但是總體上操作簡便，縮短打撈時間，成功率高，避免了電纜不必要的浪費，更能保護(hù)遇卡儀器的安全。