淺談高壓井口電纜防噴裝置的研制與應用

牛洪媛 梁棟 趙永華

摘 要：隨著油氣田鉆探、開發技術的不斷發展，人們越來越認識到污染給產層帶來的傷害，從而提出了欠平衡鉆井、測井、電纜帶壓射孔、帶壓坐封橋塞等一系列保護油氣層免受傷害的新方法、新工藝。而完成這些新方法、新工藝的最重要手段就是要配備完善的電纜防噴裝置設備，以便能夠帶壓安全地進行生產作業。由于國內頁巖氣的開發，油氣井的壓力越來越高，要求設備的承受壓力也必須增加，使得高壓井口防噴裝置有著廣闊的應用前景。

關鍵詞：高壓井口；電纜；防噴裝置

1 現有電纜防噴裝置的簡單說明

目前國內生產的井口電纜防噴裝置主要由防噴器、防噴管和氣驅動的液控裝置等部分組成，設備承受的額定工作壓力最大為105MPa，隨著油田頁巖氣的開發，作業一些特殊高壓力的油氣井時，目前國內現有壓力的井口防噴設備已不能滿足超高壓井口的要求。近年來，隨著市場需求的增加，我公司一直不斷加強電纜防噴裝置的研發，制造，加工工藝成熟，設備加工精度高，具備生產整套井口電纜防噴裝置的豐富經驗。

2 高壓井口電纜防噴裝置的研制

（1）總體描述。

我公司根據油田需要，在現有設備的基礎之上，研究開發高壓井口的整套電纜防噴裝置，該裝置主要與壓裂井口裝置和套管配套使用，用于頁巖氣井的分簇射孔和帶壓測井作業。包括注脂控制頭總成、抓卡器、化學試劑注入裝置、防噴管、捕集器、快速測試泄壓裝置、防噴器、泵入短節、井口轉換法蘭、柴油機驅注脂液控裝置等幾大部分組成，另外配置試壓接頭組件、針閥、壓力表、吊裝索具等滿足油田現場使用。另外各部件均為由壬連接，防噴管、防噴器等主要部件具有相同的由壬連接形式，方便現場作業需要進行互換連接。

（2）電纜防噴裝置結構、原理與技術性能。

根據產品在井口的使用要求，按照從下往上的順序對各個組成部件進行了解：

a.井口轉換法蘭。

下部連接井口，上部連接泵入短節。在安裝前，需要使用抗腐蝕的潤滑劑涂抹設備內表面。法蘭型號需由用戶提供井口數據進行單獨設計。

b.泵入短節。

位于井口法蘭上方，用于釋放井口內壓力或向井內注入特殊要求的介質。側出口為由壬，通過旋塞閥與管匯等部分連接。

c.電纜防噴器。

防噴器是井口防噴裝置的一個重要組成部分。主要用在電纜作業中控制井口壓力、關閉井口，可有效地密封電纜，防止井內流體泄漏。

防噴器是一種三閘板、液壓控制、液動關閉密封電纜裝置。這種防噴器主要由殼體、兩組相向對置于殼體內的閘板總成、活塞、油缸等組成，具有承壓高、重量輕、體積小、配套簡單、操作方便等優點。防噴器出廠時上、中安裝半封閘板、下為剪切閘板。主體上裝有三套泄壓閥，分別擰開泄壓閥下端的閥針，可平衡閘板上、下方的壓差，有利于輕松打開閘板。注脂管線應與中間泄壓閥的上端連接，以便在需要時，可在該防噴器上部與中部閘板之間注入高壓密封脂，從而實現更好的密封。

d.快速測試泄壓裝置。

該裝置安裝在防噴器上方，頂部和底部均帶有快接由壬，具有測試和泄壓功能，可節約井場壓力測試時間； 減少試壓介質污染油井的可能性。

①測試功能。對于多次電纜作業，除第一次下電纜作業所進行的整個防噴管的壓力測試外，均可使用快速測試泄壓短節對防噴管柱的連接處進行壓力測試，只要確認試壓短節的密封圈等處密封完好，不用再對整個裝置進行壓力測試。②泄壓功能。該裝置帶有一套與管柱內腔相通的針閥和壓力表組件，打開兩道針閥，可泄掉管內的壓力，壓力的變化可通過壓力表觀測到。

e.捕集器。

捕集器安裝在防噴器上方，當發生電纜拉斷意外時，可把儀器擋在接盤上，以防落入井內。由主體、油缸、手柄及接盤等組成。用外邊的手柄可以進行手動操作來豎起或放倒接盤。當液壓操作時，手柄起到指示作用。液壓缸安裝在外邊，可以在不拆卸主體的情況下進行檢修。

f.防噴管。

防噴管是一系列相互連接的管子，用來為下井工具提供一定的空間，使其在開啟和關閉井口時，能將工具裝入防噴管內。

g.化學試劑注入裝置。

裝置安裝在防噴管上方。用來為電纜防噴裝置注入化學試劑，從而去除水化合物，避免化合物形成冰堵現象的發生。

h.抓卡器。

抓卡器是安裝在防噴管上方的一套安全裝置，一旦有電纜頭或鋼絲繩套打撈頸被拉入抓卡器卡瓦內，抓卡器就會起作用，安全抓住管內工具。

i.注脂控制頭總成。

注脂控制頭是電纜防噴裝置的核心部件。可以在控制井壓的同時，允許電纜自由運動，實現電纜起、下井過程中的動態密封。控制頭內由電纜和阻流管形成一個長長的薄環形空間，粘稠的密封脂被泵入這個環形空間，保持密封壓力。 防噴盒裝在阻流管上方，由于橡膠盤根的密封作用，可迫使通過上阻流管溢出的密封脂進入回流管線，流入廢油桶。有時井口油氣也會沿電纜外側的縫隙流出，這時防噴盒可起到密封井口的作用。刮繩器安裝在防噴盒的上部，當測試電纜在井內移動時，可刮去油污，起到清潔電纜的作用。

j.柴油機驅注脂液控裝置。

注脂液控裝置是電纜防噴裝置的主要組成部分，分為高壓注脂部分和低壓液控部分。注脂部分可將高粘度的密封脂注入注脂控制頭和防噴器上下閘板腔之間，能在高壓力狀態下密封測井電纜，對井內流體或溢流進行可靠密封，實現井內液體或氣體不外泄。設備還配置了回流管線可將刮繩器內溢出的密封脂回收防止污染環境。液壓控制部分用于電纜作業時操縱注脂控制頭、防噴盒、抓卡器、捕集器和防噴器的開，關操作。

液壓和注脂部分的直接動力源為柴油機直驅液壓泵，比以往的氣動注脂液控裝置比具有結構緊湊，運輸方便，液壓、注脂控制部分流量大升壓快的優點。整套裝置包括柴油機油泵單元、液壓驅動注脂泵單元、氣動注脂泵單元、控制管路系統、操作控制面板、液動卷繞單元，整體拖撬等部分組成。

3 140Mpa高壓井口電纜防噴裝置的應用

2016年底該整套設備已經生產加工完畢，并經過第三方認證公司檢測，設備已經發到油田作業現場使用，使用效果表明，該套高壓防噴裝置能夠實現高壓狀態下電纜作業，沒有發生井口滲漏及異常問題，設備操作簡單，安全可靠。得到用戶的認可。

4 前景分析

該項目為最新結構的高壓井口電纜防噴裝置，具有良好的實用性和經濟性，具有較強的競爭優勢，目前國內尚無此高壓井口防噴裝置的整套研究，開發研究此套高壓井口防噴裝置填補了國內空白，產品已研發生產加工完畢，并在江漢油田進行了使用，使用效果良好。