油氣試井“鋼絲繩結”編制器的研制與應用

汪 敏,王玉根,彭景云,程地碧,鄧 團,鄭 永

（川慶鉆探工程公司地質勘探開發研究院,成都 610051）

油氣試井“鋼絲繩結”編制器的研制與應用

汪 敏,王玉根,彭景云,程地碧,鄧 團,鄭 永

（川慶鉆探工程公司地質勘探開發研究院,成都 610051）

試井技術是為油氣田調整勘探開發方案提供必要基礎數據的重要手段。而探索研制“鋼絲繩結”編制器，為優質、高效實施油氣藏的勘探開采起著重要的技術保障作用。

試井；鋼絲；繩結；制作；編制；應用

傳統的試井“鋼絲繩結”編制方法是人工用手鉗編制，先在鋼絲的一自由端彎出一個圓環，接著將自由端從圓環的結點處開始沿繩身并排靠緊纏繞四圈，用手鉗在鋼絲上夾一小口，將鋼絲繞到小口處把鋼絲頭折斷。這樣的編制方法用力不均，編制的繩結會出現扭曲、松散、不密實；費力又易傷人；受力時，儀器容易滑脫掉入井內的現象，針對傳統手工編制繩結的不足，工程技術人員研制了試井鋼絲繩結“編制器”，其編制的繩結嚴實、緊湊、光滑、收口平整，具有良好的抗沖擊載荷能力，避免儀器滑脫落井事故的發生，填補了試井鋼絲作業工藝技術的部分空白，改變了試井測試現狀及局限性，擴展了試井解決問題的廣度、深度和可靠性，取得了較好的經濟效益和社會效益。

1 試井鋼絲繩結編制器的研制特點

過去手工編制繩結方法隨意性大，不規則，有較深的咬痕，適用于懸掛重量較輕、長度較短的儀器串入井試井。但在高產、高壓井試井，儀器串重而長，大斜井上起儀器串與井壁摩擦力大，以及井口、井下遇卡時繩結鋼絲極易抽芯，導致儀器串落井，因此淘汰手工編制繩結方法；而采用一種機械式半自動編制繩結方案，將鋼絲頭從與空心絲桿相連的夾頭內孔穿出，使用繞環機構繞制圓環，在圓環固定時夾頭約束鋼絲的自由端圍繞主體纏繞，從而實現編制繩結的目的。新型鋼絲繩結編制器具有以下特點：

（1）設計合理，結構簡單，制造加工及維修費用低，性能可靠。

（2）操作便捷，勞動強度低，技能容易掌握，適用于各種復雜的地理環境及工作場地。

（3）編制出的繩結頭部尺寸穩定、圓環對稱，裙部鋼絲排列整齊緊密，不傾斜不松弛，主鋼絲無傷痕，鋼絲頭不外翹，無多余鋼絲頭剪切丟棄損耗，使價格昂貴、長度有限的鋼絲得到充分利用。

（4）繩結拉入儀器繩帽轉動靈活，滿足繩結編制標準要求，編制結速度快，一次成功，一致性好，質量高，繩結牢固，承受拉力大，提高了試井井下測試的安全性。

（5）可重復使用，使繩結編制工作變得簡便易行，提高了操作成功率，而對力量與技能要求卻相對較低，縮短了施工時間，降低了作業強度，并大大降低作業成本，解決了試井測試編制繩結難的問題，保證試井工作的順利進行，經濟效益和社會效益明顯，形成的編制繩結經驗技術具有現實可行性，在油氣田值得廣泛傳承推廣應用。

2 試井鋼絲繩結編制器的結構及操作原理

2.1 結構組成

該試井鋼絲繩結編制器由“圓環纏繞”機構和“裙部纏繞”機構兩大部分等組成，如圖所示。

圓環纏繞機構主要作用是將距鋼絲頭9.5cm處鋼絲在折角套約束下繞導正折角銷折角45°，然后將已折角鋼絲在結環繞套束縛下繞結環銷外徑旋轉270°形成繩結圓環。

裙部纏繞機構主要作用是左旋手輪，鋼絲頭在繞結夾頭束縛下，按照空心絲桿外螺紋、絲桿導向螺母內螺紋的略小于所用鋼絲直徑的螺距，從圓環的結點處開始沿繩身并排靠緊纏繞四圈形成繩結裙部，鋼絲排列整齊、收口平整、無傷痕。

2.2 工作原理

試井鋼絲繩結編制器是通過依次穿過空心絲桿、繞結夾頭內孔及導正折角銷圓柱體端面凹槽（鋼絲頭與折角套手柄末端水平向內對齊）的鋼絲，與以導正折角銷為轉軸的折角套的凸出圓弧逆時針側向相切，折彎成45°左右，再由以結環銷為轉軸的結環繞套一端的左螺旋形缺口的凸壁內導引槽，鉤住已折彎成45°處的自由端鋼絲，約束鋼絲沿結環銷外徑順時針繞轉過270°，即鋼絲頭與結環銷垂線的夾角45°，形成繩結頭部圓環。

試井鋼絲繩結編制器結構示意圖

然后將圓環交叉處自由端鋼絲頭卡入繞結夾頭端面缺口，用較小的力左旋與繞結夾頭、空心絲桿、夾頭鎖緊套連接一體并沿絲桿導向螺母發生橫向位移的手輪，帶動繞結夾頭端面缺口的左邊斜向凹槽約束圓環交叉處自由端鋼絲按空心絲桿與絲桿導向螺母的螺距繞主鋼絲并排靠緊纏繞至鋼絲頭全部繞盡即四圈，形成繩結的裙部，完成整個繩結編制。

2.3 主要技術參數

鋼絲規范：Φ2.083mm，Φ2.337mm，Φ2.667mm，Φ2.743 mm，Φ3.175mm，Φ3.429mm，Φ3.556mm，Φ3.810mm，Φ4.064mm

繩結抗拉極限：3kN

鋼絲工作介質：石油、天然氣、各類鉆井液

編制器外形尺寸：長250mm×寬200mm×高150mm

3 試井鋼絲繩結編制器的現場應用及效果

在編制器編制投入使用后，2013～2014年分別采用型號MP35N直徑 Φ2.337mm鋼絲，在川渝油氣田B47、B18、B46 X1、B31X1、C9-X2井最高油壓64.373MPa、最高硫化氫70.36g/m3、最深5300.0m、最大斜度71.43°，懸掛儀器串重量148.1KN情況下，開展壓力/溫度恢復監測技術中進行了應用，儀器串通過鋼絲下入井內然后安全、可靠的起出井口，最長井下作業時間為96.2h，抗拉性能可靠，成功實現了井下壓力溫度的長期監測，未出現任何事故。

4 結論

（1）在川渝地區試井鋼絲繩結編制器采用套裝、螺紋連接結構，拆裝安全方便，制造加工及維修費用低，操作簡單，省時省力，一次成功，通過更換夾頭、空心絲桿等部件，可滿足不同直徑（Φ2.00mm～Φ4.064mm）的鋼絲編制繩結。

（2）該工具編制的繩結頭部尺寸穩定、圓環對稱，裙部鋼絲排列整齊緊密，鋼絲無傷痕，收口平整，無多余鋼絲損耗，經室內張力計空白條件下的抗拉極限檢驗，滿足現場油壓70MPa、產氣量200×104m3/d應用。

（3）現場應用，均成功實現不同井況下的鋼絲試井作業，未出現一次因繩結不合格而影響后期試井工作，應用表明該工具編制的繩結抗拉強度高，解決了鋼絲試井編制繩結難題，是實現長時間井下壓力溫度監測技術的重要保證，為試井測試提供了新的技術手段，應用前景廣闊。