油井和气井生产中使用的桥塞及封隔器类井筒设备是由座放工具安放在套管的指定深度。在座放过程中,桥塞或封隔器上的橡胶元件被压紧到套管壁上形成密封,卡瓦将桥塞或封隔器锁定就位。当在封隔器上作用规定大小的座放力时,座放工具就从桥塞及封隔器上分离、起出。
坐放桥塞及封隔器的常规方法有流体静压法;液压法;和炸药驱动法。一种由管柱输送的由地面泵打压座放桥塞及封隔器类井筒设备,我们平常称机械方式(或俗称机桥),由于施工劳动强度大、时间长,施工工艺要求高、危险性高和不能准确定位而不被常使用。一种是利用电缆输送的桥塞及封隔器类井筒设备(它分被动型和主动性,被动型就是利用井筒内静液压头来做功,动力全凭井内液柱压力。主动型就是凭自身的动力(炸药驱动)做功),由于优于管柱输送方式而带来的施工时间短,安全、劳动强度低并能准确定位而被广泛推广使用。
目前在国内广泛使用的电缆桥塞坐放工具是上世纪80年代从美国引进的。有贝克和吉尔哈特两种类型,它们都是由炸药驱动。该工具携带发火管、炸药和缓释火药,接上桥塞,用电缆下入井内,通过电缆施加电脉冲引燃发火管、炸药进而引燃缓释火药在密闭钢套内产生高压,通过液缸和活塞,产生高达300KN的拉、推力,实现桥塞座放。使用进口缓释炸药15-30秒坐放,使用国产缓释火药5-10秒座放.
在上个世纪,这种使用雷管炸药的电缆桥塞座放工具都能够满足常规的作业需要,可随着社会发展和进步以及施工工艺要求的不断提高,它的缺点和不足也逐步暴露出来。
首先:使用火工品来实现座放施工作业不便于生产管理。雷管和火、炸药都属于火工品,火工品的危险性也给生产管理中带来了很大的不确定。购买、保管、运输、使用都要严格遵守危化品的管理规定。接触雷管、火炸药的人还需持证上岗,每个环节都要小心谨慎,施工人员心理压力也很大。防爆、防火、防盗、防丢失,管理难度非常大(由于反恐形势的严峻,在新疆及中东地区更甚)。由于石油系统在管理上推行属地化管理模式,实行出事关联处理,从管理难度及安全方面考虑,施工发包方(甲方)除非万不得已,一般拒绝采用火工方式的施工工艺。
其 次:用传统电缆桥塞座放工具施工经济性很差。在上个世纪80年代,在电缆桥塞封堵技术刚刚从美国引进的时候,下电桥施工效益尚可。后来随着市场形式变化,控制成本就变的越来越重要。这种座放工具,不仅使用雷管、火炸药,而且每座放一次,就要拆解、清洗、保养、调试、组装一次。而拆解、保养工具对技术、环境条件要求很高,在施工现场很难完成。这就要求施工方必须准备多套座放工具才能满足施工需求。雷管、火炸药、清洗剂、修理包、液压油、人工费这六大费用使得电缆下桥塞施工成为利润很低的一项作业项目。
第三:传统电缆桥塞座放工具施工不够环保,也不利于员工的健康。雷管及火炸药管用完外壳是垃圾,火炸药燃烧完也会有残渣,每次坐封都会排出2升液压油。这些垃圾、废物会污染井下及地面的环境。而在井下由于液压油等污染物的排出,直接影响了试油资料的准确性。在工具保养时,发火管、火炸药留下的气味非常刺鼻,而且在对工具保养时要用到清洗汽油和其他一些易对环境造成污染的材料,这也危害到工具保养人员的健康及安全,对环境也造成一定的污染。
第四:缓释火药的质量不稳定造成工具性能的不稳定。缓释炸药在国内的需求量并不大,所以厂方每年的产量也不大,这就造成炸药批次不同,质量也不稳定。比如有时燃速过快或中途息燃,这就造成施工失败。燃速过快会使座放工具内的气缸密封付压力骤升,压力上升过快,使得活塞运行粗暴,产生剧烈的冲击应力,造成桥塞损坏或在桥塞卡瓦还没有和套管有效结合时,桥塞就已经丢手,造成桥塞跑、窜,使得桥塞座放施工失败;火药引燃后发生中途息燃则会使座放工具内的气缸密封付压力达不到桥塞设计的丢手压力,桥塞卡瓦已经涨开而丢不了手,使得桥塞座放失败,造成工具落井、卡井事故;在水平井下桥塞施工中不容易判断桥塞在点火后是否已经正常座放,易造成事故发生。另外由于炸药爆燃带来的粗暴、冲击对套管也带来很大的损害,如工具超期服役,很容易出现工具炸膛,造成工具落井、卡死,使得井报废,后果很严重。
总之,不管使用何种方式的座放工具施工作业,我们都希望桥塞及封隔器在座封过程中不要受到大的冲击应力,动作缓慢平稳,使桥塞及封隔器卡瓦与套管均匀接触、产生足够的摩擦力,从而把桥塞及封隔器可靠锚定在设计位置,密封胶桶充分膨胀而不会发生滞胀,套管受到损坏最小,达到一种完美封隔,并且要容易判断桥塞是否正常座放。而这些目标要求,传统电缆座放工具都不易实现。
我们公司自主研发的这种电动座放工具克服了传统电缆桥塞座放工具的缺点和不足,不使用火工品;维护简单(基本免维护);安全、可靠;使用寿命长;环保无污染;座放动作缓慢平稳;能使密封胶桶充分膨胀而不会发生滞胀,并且能对配备密齿卡瓦的各种尺寸桥塞及封隔器进行座放,在水平井下桥塞施工中容易判断桥塞在点火后是否已经正常座放,是一种主动型的座放工具。截至目前我公司用此工具已施工超过200 次/井,施工井深 》5000米,压井液密度 》1.65;成功率100%。
该电缆座放工具是一电动座放工具系统,由一套地面可调直流电源系统、井下磁定位系统和电缆桥塞坐放工具系统组成,它的工作原理是:用地面可调直流电源系统通过电缆、经过磁定位系统給井下电动坐放工具中的大扭矩减速电机提供一直流电流来驱动一线性机构,把旋转运动转变成往复直线运动。改变地面电源系统的供电极性,并通过一定机构转换便能产生出大吨位的推、拉力,使桥塞及封隔器顺利座放,可靠锚定。
电动座放工具施工工艺:首先要检测磁定位器、工具确定正常,根据井况、要求,选用对应尺寸和功能的桥塞及封隔器。然后在地面依次连接(可调直流电源--电缆车配电板--电缆--磁定位器--电动座放工具--桥塞或封隔器 )。按要求依次连接好以后,通电试运行工具、调整好桥塞与座放工具套筒之间的间隙、距离。完毕后,按下电缆桥塞施工作业标准进行施工作业。到预定座放位后按射孔作业标准用磁定位校深、定位。确定无误后,用一可调直流电源通过电缆给井下座放工具供电,连续工作3-4分钟即可完成桥塞座放,根据其工作电流,可判断桥塞及封隔器是否已经丢手座放。再利用磁定位检测复验,进一步确定后。提出座放工具、复位,擦洗干净后,拆除座放工具,收工具,本次施工完成。
3A 500V 可调直流电源;
输入:AC 220V
输出:DC 0-500V
座封工具:
长*直径: 1100mm*φ102mm; 净重 :58 KG
耐 压 》 120 MP; 耐 温 》180 ℃
拉 力 》 500KN ; 推 力 》 500 KN
工作行程 :220 mm ; 座封过程 《 4 min