沙玉琢 陳 雄

(1.牡丹江天擎科技有限公司 黑龍江牡丹江) (2.川慶鉆探工程公司測(cè)井公司 重慶)

RWCH-2000型可釋放式電纜頭的結(jié)構(gòu)解析

沙玉琢1陳 雄2

(1.牡丹江天擎科技有限公司 黑龍江牡丹江) (2.川慶鉆探工程公司測(cè)井公司 重慶)

隨著測(cè)井技術(shù)的不斷進(jìn)步,測(cè)井儀器及其裝備也在迅速發(fā)展,電纜頭(俗稱馬籠頭)就是常規(guī)測(cè)井作業(yè)中必不可少的裝備之一。文章就HALLIBURTON公司生產(chǎn)的RWCH-2000可釋放式電纜頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)介紹分析,它除具有常規(guī)電纜頭的測(cè)井儀器連接功能外,還具有:釋放電纜,纜頭張力測(cè)量 ,纜頭溫度測(cè)量等特點(diǎn),在電纜頭的結(jié)構(gòu)功能中增加了新的設(shè)計(jì)理念,是普通電纜頭所無法替代的。

電纜頭;RWCH;測(cè)井模式;加熱釋放模式;張力;溫度

0 引 言

常規(guī)電纜頭是不能夠被加熱釋放的,纜頭內(nèi)部通常有注硅脂的,也有注硅油的,還有其他結(jié)構(gòu)的,一般常規(guī)電纜頭中大都安裝了小規(guī)格的拉力棒(也叫弱點(diǎn)),目的是當(dāng)井下儀器串一旦遇卡,通過上提電纜把拉力棒拉斷,從而拉出電纜起到保護(hù)電纜的作用(因?yàn)殡娎|相比其它設(shè)備較為昂貴),然后再下打撈工具打撈井下儀器串[1],然而其事實(shí)結(jié)果并非總是如我們所想象的那樣,經(jīng)常有電纜被拉斷的情況發(fā)生,必須下打撈工具打撈井下儀器,有一定的麻煩和損失,而本文介紹的RWCH-2000可釋放式電纜頭在井下儀器遇卡時(shí)就能夠很好地解決保護(hù)電纜這一問題[2]。

1 總體結(jié)構(gòu)

RWCH-2000可釋放式電纜頭基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 RWCH-2000可釋放式電纜頭基本結(jié)構(gòu)圖

從圖1中我們可以看出,該RWCH-2000可釋放式電纜頭主要有鎖緊釋放機(jī)構(gòu)、加熱機(jī)構(gòu)、張力測(cè)量機(jī)構(gòu),溫度測(cè)量機(jī)構(gòu)等部分組成,為達(dá)到拉力桿的前后壓力平衡并且設(shè)計(jì)了泥漿平衡通道。

1.1 組成及功能

1.1.1 錨的鎖放機(jī)構(gòu)的組成及功能

RWCH-2000中錨的鎖放機(jī)構(gòu)是較為復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu),它是RWCH-2000的釋放執(zhí)行機(jī)構(gòu),它被設(shè)計(jì)在打撈帽中,通過對(duì)開魚雷直接與錨相連,而且這種錨被設(shè)計(jì)成兩種結(jié)構(gòu):(1)一種是可以安裝拉力棒的錨,下井時(shí)可以安裝合適拉力值的拉力棒,相當(dāng)于多一級(jí)保險(xiǎn),增大安全系數(shù);(2)一種是無弱點(diǎn)的錨,即不能夠安裝拉力棒的錨;可以根據(jù)作業(yè)需要選擇是否加拉力棒,HALLIBURTON公司設(shè)計(jì)的拉力棒由1.5 t～4 t每隔0.5 t一個(gè)檔,共5種拉力棒可供選擇使用。

1.1.2 加熱機(jī)構(gòu)的組成及功能

RWCH-2000中加熱機(jī)構(gòu)是釋放機(jī)構(gòu)的輔助機(jī)構(gòu),沒有加熱器給特種合金的加熱,就無法完成對(duì)電纜的釋放動(dòng)作,當(dāng)特種合金物理狀態(tài)為固態(tài)時(shí),它對(duì)拉力桿的作用是一種限位作用,這種情況下拉力桿是不能被軸向移動(dòng)的,從而決定了錨的鎖放機(jī)構(gòu)的動(dòng)作類型,當(dāng)加熱器正常工作后,加熱溫度達(dá)到特種合金的熔點(diǎn)溫度時(shí),特種合金一定會(huì)由原來的固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài),它將失去對(duì)拉力桿的軸向約束,此時(shí)的拉力桿在外力作用下,克服一定的摩擦阻力后是可以被軸向拉動(dòng)和推回到原來的位置的。

1.1.3 張力測(cè)量機(jī)構(gòu)的組成及功能

RWCH-2000中張力測(cè)量機(jī)構(gòu)是由張力傳感器和其平衡活塞等零部件組成的[3],它是下傳信號(hào)通過數(shù)字傳輸把張力信號(hào)傳給地面,它所測(cè)量的是電纜頭與儀器連接處的張力值。

1.1.4 溫度測(cè)量機(jī)構(gòu)的組成及功能

溫度測(cè)量機(jī)構(gòu)是由溫度傳感器所組成的,也是下傳信號(hào),通過數(shù)字傳輸傳給地面,地面所顯示的溫度是華氏溫度,需要換算后才能變?yōu)閿z氏溫度值[℃=(0F-32)X5/9]。

1.2 參數(shù)指標(biāo)

儀器重量:61.2 kg(135 lb)

工作環(huán)境壓力:137.9 MPa(2000 psi)

工作環(huán)境溫度:0～176.7℃(350°F)

儀器外徑:Φ92.2 mm(3.63 in)

特種合金熔點(diǎn):220℃

最高加熱溫度:227℃

熔化釋放時(shí)間:2 min～8 min

熔化恢復(fù)時(shí)間:2 min～8 min

儀器接長:1.95 m(6.4 ft)

2 主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及工作原理

2.1 纜頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

RWCH-2000的外型尺寸與普通電纜頭的打撈帽部分是完全相同的尺寸,而且電纜頭內(nèi)部拉力桿到三錐套之間在下井前必須要注滿硅脂(見圖1),內(nèi)部增加了電纜連接錨和錨的鎖放機(jī)構(gòu),即錨的鎖緊和釋放機(jī)構(gòu),當(dāng)拉力桿向上端移動(dòng)達(dá)到一定位移時(shí),在電纜拉力的作用下使得錨的鎖緊機(jī)構(gòu)失效,即實(shí)現(xiàn)了釋放電纜的目的。

2.2 熱熔結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

熱熔結(jié)構(gòu)是由特種合金、加熱器、熱電偶等元器件組成,特種合金是用來控制釋放功能的主要零部件之一,它和加熱器共同作用來控制拉力桿的位移約束力,如果加熱器不工作或工作后達(dá)不到特種合金的熔化溫度,拉力桿都無法移動(dòng),也就無法釋放。所以熱電偶的作用就是來測(cè)量該部位的溫度大小,并且把溫度信息上傳到地面,使得測(cè)井操作員可以實(shí)時(shí)監(jiān)控井下電纜頭的加熱情況。

2.3 工作原理

1)測(cè)井模式狀態(tài)下:

RWCH-2000可釋放式電纜頭與普通電纜頭在測(cè)井使用上沒有太大的區(qū)別,只是比普通電纜頭多兩項(xiàng)功能:纜頭張力測(cè)量與纜頭井溫測(cè)量。

2)加熱釋放模式狀態(tài)下:

RWCH-2000可釋放式電纜頭只有在井下儀器遇卡后,通過上提電纜而不能解卡時(shí)才允許使用該功能,當(dāng)上提電纜的同時(shí)密切關(guān)注纜頭張力,當(dāng)纜頭張力逐漸增加并且接近電纜的許用拉力時(shí)仍不能解卡,這時(shí)就應(yīng)該使用該可釋放式電纜頭的釋放功能,把電纜和儀器分開:(1)通過地面系統(tǒng)向可釋放式電纜頭發(fā)送模式切換指令,使RWCH由測(cè)井模式狀態(tài)轉(zhuǎn)換為加熱釋放模式狀態(tài),(2)通過地面系統(tǒng)向RWCH可釋放式電纜頭供電,使加熱器正常工作,(3)計(jì)時(shí)加熱時(shí)間并觀察熱電偶測(cè)得的加熱器部位的溫度指示,當(dāng)加熱器部位的溫度達(dá)到或超過220℃時(shí),即達(dá)到或超過特種合金的熔點(diǎn)溫度,使得特種合金的物理狀態(tài)由原來的固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)時(shí),(4)上提電纜,拉力桿在電纜拉力的作用下向上發(fā)生位移,導(dǎo)致鎖緊機(jī)構(gòu)對(duì)錨失去鎖緊力,從而釋放發(fā)生,對(duì)電纜的釋放隨即完成。電纜連接錨被鎖緊狀態(tài)和電纜連接錨被釋放狀態(tài)示意如圖2和圖3所示。

圖2 電纜連接錨被鎖緊狀態(tài)

圖3 電纜連接錨被釋放狀態(tài)

3 結(jié)束語

RWCH-2000可釋放電纜頭不但具有上述功能和較為復(fù)雜的釋放結(jié)構(gòu),還配備了兩套機(jī)芯裝拆工具和釋放復(fù)位工具,可謂裝備齊全但造價(jià)也比較高;由于該電纜頭具有了張力、井溫等功能,因而在長度上必定要長些,在儀器自重方面要重些,故而應(yīng)用受到了一定的限制,測(cè)井隊(duì)不論在攜帶和生產(chǎn)作業(yè)中都認(rèn)為十分不便,但是如果不加張力和井溫功能把電纜頭做成只具有可釋放功能的電纜頭就可以做得較短、較輕,張力和井溫參數(shù)只要掛接三參數(shù)儀就可以滿足了,那樣的可釋放式電纜頭一定會(huì)深受測(cè)井作業(yè)隊(duì)的喜歡,應(yīng)該是未來發(fā)展的方向。

[1] 孟貴生,陳光輝,馬俊峰,等.測(cè)井中的穿芯解卡工藝[J].石油儀器,2008,22(1)

[2] http://www.halliburton.com[DB/OL]

[3] 龐大成.機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)(第3卷)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2001

This article analyzes the structure of RWCH-2000 releasable wireline cablehead from HALLIBURTON company.Besides the connection function of the conventional electric cablehead,it also has such functions as:release of the wireline cable,tensity and temperature measurement of the wireline cablehead.New ideas have been applied in the design of the structure of RWCH-2000 releasable wireline cablehead,which make it can’t be replaced by the conventional one.Key words:wireline cable head;RWCH;well logging pattern;pattern of heat and release;tension;temperature

Analysis on the structure of RWCH-2000 releasable wireline cablehead.

Sha Yuzhuo and Chen Xiong.

PI,2010,24(5):39～40,74

P631.8+1

B

1004-9134(2010)05-0039-02

沙玉琢,男,1966年生,工程師 ,1987年畢業(yè)于哈爾濱工業(yè)大學(xué)時(shí)間計(jì)控技術(shù)及儀器專業(yè),現(xiàn)在牡丹江天擎科技有限公司從事新產(chǎn)品研發(fā)和技術(shù)管理工作。郵編:157009

2010-03-31編輯梁保江)

·開發(fā)設(shè)計(jì)·