過電纜封隔器的研制

李春梅

（牡丹江天擎科技有限公司，黑龍江 牡丹江 157000）

1 引言

我國大多數油田都采用注水開發方式，加之油藏類型復雜，地層非均質性嚴重，因而生產井見水早，含水上升速度快，已開發油田平均含水已達83.1%。油田出水將產生很大的危害，既減少產油量，降低采收率，同時也給開采工藝帶來一系列的問題和麻煩。為了控制生產井出水，早期采用油井堵水和注水井近井地帶調整吸水剖面的方法取得了良好效果。現在我國大部分油田已進入高含水開發期，對油田的開采必須適應更細的層系劃分需要。隨著油田精細開發工作的進一步深入，隨之而來的是層間矛盾越來越復雜，對層段的評價和調整難度越來越大，因此需要更加直觀的數據，為地下形勢分析和油井精細開采提供可靠的數據。目前油田油井剩余油高度分散，只有通過提高水波及體積、提高驅替效率，才能提高采收率，降低遞減率，這就需要對油井地層產量、壓力、溫度等參數有更清晰的認識，對地層做出定量的精細分析。目前油井壓力資料所反映的只是油井供油面積內的平均地層壓力，不能真實反映油藏地層壓力的水平，但是油井分層測壓技術不完善，不能滿足油井精細開采和剩余油挖潛的需要，為此，研究油層分層測試調整技術，找出并開發低含水層，封堵高含水層，緩解油井層間差異，挖掘剩余油，達到穩油控水的開發效果是發展的必然趨勢。過電纜封隔器是分層測試儀器的主要部件之一，目前普遍應用于抽油機井分層測試、采油作業的封隔器，電纜是不能從封隔器中穿過的，通常的辦法是將泵下開關和普通兩級封隔器連接在泵下，一次下井，下到預定位置后，地面打壓釋放封隔器，封隔器座封后，對該產層進行測試，測試完成后，上提管柱，封隔器解封，整個管柱恢復下井狀態。重復上述工序，分別對第二個、第三個……產層進行測試，每次只能對一個產層進行測試，操作上很不方便，而且工作量大。

為了克服電纜不能通過現有封隔器的不足，本文提供了一種過電纜封隔器，使用這種過電纜封隔器，電纜能夠順利通過封隔器，從而使地面設備與井下儀器通過電纜連接，實現信號有線傳輸，地面打壓釋放封隔器，封隔器座封后，可以分別對多個不同的產層進行測試，從而實現了一次下井同時對各個不同產層進行測試。過電纜封隔器主要用于封堵各個產層，電纜通過過電纜封隔器將上、下兩級測壓器相互連接，從而實現分層測試、根據測試結果對不理想產層進行封堵、對理想產層進行更合理、更科學地開采。

2 過電纜封隔儀器的組成、研制及結構原理

如圖1所示，過電纜封隔器由上接頭、內外中心管、電纜固定組件、解封機構、座封機構、下接頭組成。

圖1 過電纜封隔器

2.1 上、下接頭，內、外中心管的設計研制［1］

上、下接頭、內外中心管采用3Cr13不銹鋼材料［2］，材料經調質處理，硬度達到290HB，抗拉強度σb=900MPa=9000kgf/cm2，進行強度校核，整個下井儀器的質量不超過3000kg，儀器最薄弱的地方是外中心管螺紋連接處，壁厚（65.8-58）÷2=3.9mm，其最小截面抗拉強度為［（6.58/2）2-（5.8/2）2］×π×9000×80%=54578kgf＞3000kgf。如果按井深5000m計算，全部φ73mm的油管壓在外中心管上，5000m油管的重力約為 9.52kg×5000=47600kgf＜54578kgf，能夠滿足強度要求。

2.2 電纜固定組件的結構設計

電纜固定組件是一個可以讓電纜（直徑5mm）通過，并且對電纜進行密封的機構，由壓墊、長橡膠圈、壓帽組成，并且壓墊、長橡膠圈、壓帽分別是對稱的兩半結構，電纜穿過外、內中心管后，再從另外一側的內、外中心管穿出，兩端分別依次放入壓墊、長橡膠圈，最后用壓帽擰緊，電纜最高密封壓力30MPa。

2.3 座封機構的設計

當過電纜封隔器下放到預定位置，需要座封時，向油管內注水打壓，當加到一定泵壓時，這時座封機構整體前移，剪斷3個M12的釋放銷釘，釋放筒內設計有特殊鋸齒扣（母扣），與外螺紋設計有特殊鋸齒扣的卡簧牢牢連接，推動膠筒至膨脹，完成封隔器座封。3-M12釋放銷釘的材料為45鋼，抗拉強度σb=600MPa=6000kgf/cm2，剪切面直徑為 6.2mm，3 個銷釘的剪切力為 3×（0.62/2）2×π×6000×80%=4345kgf，當泵壓加到6MPa時，筒內腔直徑為97mm，壓力為（9.7/2）2］×π×60=4432kgf＞4345kgf。銷釘剪斷，繼續加壓至18～22MPa時，膠筒完全脹封，完成封隔器座封。

2.4 解封機構的設計

3 儀器基本參數

工作套管內徑：121～126mm；最大剛體外徑：114mm；最小內通徑：40mm；最高工作溫度：50°C；最高工作壓力：25MPa；坐封壓力：18～22MPa；解封載荷：6～90kgf；聯接扣型：上端母扣；下端TBG公扣；使用電纜直徑：5mm（鎧纜）。

4 結語

過電纜封隔器是一種全新的封隔器，它既具有常規封隔器的特點，又具備獨特的過電纜的功能，目前已經和測壓器配套使用完成至少三井次的測井作業，已投入實際應用當中，其座封、解封安全可靠，電纜穿越封隔器靈活自如，測試效果理想。隨著分層測試調整井技術的不斷完善、推廣和發展，其必將獲得更廣泛的應用。

［1］成大先，等.機械設計手冊［M］.北京：化學工業出版社，1998.

［2］趙世臣.常用金屬材料手冊［M］.北京：冶金工業出版社，1987.

［3］顧永泉，等.機械密封實用技術［M］.北京：機械工業出版社，2001.