防掉防噴管堵頭的研制與應用

耿戰峰

【摘 要】隨著油田注水井分層流量測試工藝的不斷發展，目前智能測調技術已在測試領域全面應用。其儀器在測試過程中上提到井口時經常會頂到防噴管堵頭，特別是在冬季測試時會因為計量輪結冰打滑導致計數器不準，丟米數，易發生撞擊防噴管堵頭造成儀器掉入井內的生產事故。為了有效保護鋼絲或電纜防止發生撞堵頭事故的發生，研制了防掉防噴管堵頭。其結構設計合理，組件配合靈活，在測試過程中上提絞車將儀器起到井口防噴管時，不會因為計數器不準，而發生儀器掉入井內的情況，從而為注水井分層流量測試工作提供了有力的安全保障，解決了生產難題，避免了生產事故的發生，具有廣闊的應用前景。

【關鍵詞】防掉；防噴；堵頭

前言

在使用智能測調儀器進行注水井分層流量測試時，原來的防噴堵頭使用彈簧保護儀器上端的測試電纜。現場使用防噴堵頭功能單一，起不到保護作用，在從絞車到井口搬運過程中易造成電纜折斷折損。在上提測試儀器時，如果計數器損壞失靈或操作人員馬虎大意，會造成測試儀器撞擊測試堵頭，把測試鋼絲或電纜撞斷使儀器掉入井內。

第X采油廠 第X油礦測試隊于2014年12月18日，對某注水井1進行測試。由于冬季在測調施工過程中，由于溫度過低，導致測試絞車機頭結冰，電纜絞車滾筒有冰碴，從而造成電纜在計量輪處打滑造成計數器計量深度不準確。絞車面板計數器顯示距井口30米時，電纜實際長度與計數器顯示剩余長度誤差較大，儀器進入防噴管時發生撞擊防噴管堵頭，電纜頭與電纜連接處被拉斷，導致儀器掉入井內。為了解決以上問題，研制了防掉防噴管堵頭。

1防掉防噴管堵頭結構組成

新研制的防掉防噴管堵頭主要由卡瓦外筒、套體、套體螺絲、卡瓦片負荷彈簧、調節墊片、卡瓦片、限位彈簧、限位彈簧座、密封盤根、彈簧壓蓋、備帽等組成圖中：1-密封盤根；2-彈簧壓蓋；3-備帽；4-卡瓦外筒；5-套體；6-套體螺絲；7-卡瓦片負荷彈簧；8-調節墊片；9-卡瓦片；10-限位彈簧；11-限位彈簧座

2防掉防噴管堵頭結構尺寸及工作原理

2.1結構尺寸

防掉防噴管堵頭總體尺寸，堵頭長133mm，最大外徑Φ44mm，最小內徑Φ3.5mm，適用于Φ3.2mm的鋼鎧電纜。

2.1.1密封盤根形狀為椎體，長度21mm，外錐度7.5°，內錐度28°，最大外徑Φ27，最小直徑Φ3.5mm，用于堵頭密封。

2.1.2彈簧壓蓋長51mm，最大外徑Φ44mm，錐孔與密封盤根外錐度尺寸相配合，深度為17mm，外部有安裝密封圈的凹槽及連接堵頭的螺紋，外部有兩個對稱的平面，用41mm方扳手緊固，底部有Φ37mm內孔，內孔深度20mm，通過螺紋與主體連接并將卡瓦片負荷彈簧壓緊。

2.1.3備帽外徑Φ44mm，內徑Φ37mm，高11mm，外部有兩個對稱的矩形平面，可用41mm方扳手緊固，防止連接的彈簧壓蓋和主體脫扣。

2.1.4卡瓦外筒長60mm，外徑Φ37mm，內徑Φ31.5mm，底部有Φ40mm高3mm臺階，套體套在卡瓦外筒的外表面，懸掛在卡瓦外筒臺階之上。內部有一錐形圓孔直徑22mm，將卡瓦片拖住。

2.1.5套體外徑Φ44mm，內徑Φ39mm，長40.5mm，上部有Φ37mm臺階，高3mm，下面兩個相對應的圓孔，孔直徑Φ4.5mm。用于安置限位彈簧。

2.1.6套體螺絲直徑M4.5mm，長4.5mm，用于固定套體。

2.1.7卡瓦片負荷彈簧為圓柱彈簧外徑Φ24mm，彈簧絲直徑Φ2mm，用于壓緊卡瓦片。

2.1.8調節墊片外徑Φ31.5mm，內徑Φ21mm，高3mm，同卡瓦片彈簧配合將卡瓦片壓緊。

2.1.9卡瓦片內徑Φ13.25mm，底部為錐面，用于卡住繩帽頭。

2.1.10限位彈簧外徑Φ30mm，彈簧絲直徑Φ3mm。當上提拉力超過80kg限位彈簧被壓縮。

2.1.11限位彈簧座外徑Φ44mm，頂部有深度為7mm的圓柱形凹槽，用于安裝限位彈簧，下面有一錐形斜面用于繩帽的導向。

2.2工作原理

測試過程中儀器下入井內進行測調，待各個層段調配完成后，儀器起到井口防噴管內頂到防噴管堵頭，繩帽頭沿斜面進入防掉防噴管堵頭內，頂住卡瓦片，當上提張力超過限位彈簧啟動負荷80kg，限位彈簧被壓縮，卡瓦片齒張開時繩帽頭進入卡瓦內夾住繩帽上部的傘形臺階。此時繼續上提儀器，上提力超過電纜的抗拉極限，電纜在電纜頭處被拉斷，繩帽頭卡在防掉防噴管堵頭內，從而避免儀器落井事故的發生。如果上提力低于80kg，防掉防噴管堵頭不工作。當儀器起出上頂力超出限位彈簧預設力后，儀器被卡住，防止電纜折斷及沖頂掉卡事故的發生。

2.2主要技術參數

2.2.1材質為普通碳素結構鋼即45#鋼。

2.2.2最大外徑Φ44mm。

2.2.3卡瓦片啟動彈簧彈力20kg。

2.2.4限位彈簧彈力80kg

3現場試驗

為了驗證此工具有效性，于2014年12月16日在第X采油廠X礦某注水井2進行現場試驗。

3.1測試儀器連接

首先將測試電纜穿過防噴管堵頭，然后再穿過防掉防噴管堵頭及儀器繩帽。切掉一段電纜鋼套，露出一段測試電纜線。把電纜線與測試儀器上單接頭連接，再把測試電纜卡在儀器卡口處，上緊螺絲連接固定。把繩帽頭與井下儀器連接，再將防噴管堵頭與防掉防噴管堵頭連接。

3.2井口現場試驗

3.2.1人工操作上提試驗

按操作方法把電纜穿過測試堵頭和防掉堵頭，連接測試儀器。再把儀器放到防噴管內，上緊測試堵頭。絞車操作人員正常勻速搖動絞車手柄上提儀器，聽到儀器在防噴管內撞擊堵頭的聲音后，并且系統顯示上提力沒有超過80kg，按正常測試操作卸下堵頭取出儀器，防掉堵頭未將繩帽頭卡住，可正常卸下儀器。

3.2.2測試絞車上提試驗

再將儀器放到防噴管內后，上緊測試堵頭。啟動絞車上提儀器，儀器撞擊放噴管堵頭，并且上提力超過電纜抗拉強度，導致電纜與繩帽頭脫離，電纜從堵頭抽出落到地面。停下絞車將滾筒剎車手柄拉緊，卸下堵頭，儀器繩帽頭卡在防掉堵頭內。把測試堵頭及測試儀器一起從放噴管取出，在地面使用專用工具把防掉堵頭拆開，取出測試儀器。檢查測試儀器完好無損傷。

經過兩次實驗證明，在上提撞擊力小于80kg條件下，防掉堵頭無法將繩帽頭卡住，且不影響正常測試。

3.3操作注意事項

3.3.1防噴管堵頭與防掉堵頭必須連接緊固，避免防掉堵頭落入井內。

3.3.2定期檢查更換密封盤根，避免盤根長期磨損，腐蝕，失效。

3.3.3定期檢查內部彈簧張力不足以及彈簧腐蝕生銹，造成彈簧失效。

3.3.4防掉堵頭內油污，雜質過多影響卡瓦片工作。

3.3.5經常檢查備帽松緊度，防止防掉堵頭脫扣。

4現場應用

4.1操作方法對比

正常測試操作時測試鋼絲或電纜只穿過測試堵頭，使用防掉放噴管堵頭時測試鋼絲或電纜還要穿過防掉堵頭。

4.2使用效果對比

正常測試時人工搖動絞車造成儀器撞擊堵頭是硬撞擊，可能把電纜撞斷過連接處脫開，造成儀器掉入井內。使用絞車上提儀器撞擊堵頭一定會造成電纜脫開或斷裂，造成儀器掉入井內。

使用防掉堵頭測試時人工搖動絞車撞擊堵頭會有彈簧緩沖的感覺，不會造成電纜脫開或斷裂，使用絞車上提儀器撞擊堵頭會造成電纜脫開或斷裂，但是測試儀器被防掉堵頭卡住防止掉入井內。

5結論

5.1防掉防噴管堵頭制作工藝簡單，操作安全，方便快捷，適用于鋼絲或電纜測試。

5.2防掉防噴管堵頭可以重復的使用，有效的減少了打撈、連接電纜頭等工作量。

5.3防掉防噴管堵頭試驗獲得成功并且已經在生產現場應用了4年多，具有廣闊的應用前景。

（作者單位：大慶油田有限責任公司第五采油廠）