鋼絲試井儀器繩帽頭研制及應用

汪敏 王玉根 鄭永 楊永春 張惟瑋 殷志潤 汪琛又 王灝 程地碧 許紹俊

摘 要：試井是以滲流理論為基礎，以各種試井設備、測試儀器儀表為手段，對油氣井動靜態進行監測，通過獲取的試井數據來解釋和分析油氣層各物性參數及油、氣、水井生產能力的技術，為油氣田的勘探開發提供可靠的依據。隨著油氣田勘探開發的不斷深入，對試井施工技術的要求就需要不斷提高，而連接井下試井測試儀器的繩帽頭又對安全試井起著至關重要的作用。針對現有的繩帽轉動可帶動鋼絲旋轉，繩帽硬性碰撞井壁，當儀器遇阻時，連接在繩帽上的鋼絲容易打扭、打折、斷裂，再因繩帽抓捏部位光滑，手持儀器串放入取出防噴管，易從手中滑掉，摔壞儀器串，不能滿足現場施工需要，設計了一種防震防脫防滑的鋼絲試井儀器繩帽頭。本新型繩帽頭構思新穎，結構合理，連接抓捏方便，能保護鋼絲，防止震動斷脫，安全可靠，在川渝油氣田試井作業中發揮了重要作用。

關鍵詞：油氣井;繩帽頭;儀器

在油氣田勘探開發過程中，都要對油氣井進行試井，通過使用各種測試儀器，對油氣井的測試來研究儲層和測試井的物理參數、生產能力以及儲層之間連通關系，鋼絲帶著儀器下井，需要在穿過繩帽頭的鋼絲末端編制一個繩結進行懸掛。

近年來，應用傳統的繩帽頭連接儀器下入井內測試。但通過調研發現其結構簡單、使用效果差，參考相關的研究成果，研制了針對高壓井、高產井、深井、大斜度井的專用鋼絲試井儀器繩帽頭。

一、現有繩帽頭存在的問題

目前常用的繩帽頭目前鋼絲導直孔很長，圓柱形空腔頂部與繩結直接接觸，鋼絲不容易轉動，儀器和繩帽為一體連接，儀器轉動可帶動鋼絲旋轉，繩帽硬性碰撞井壁，當儀器遇阻時，連接在繩帽上的鋼絲容易打扭、打折、斷裂，再因繩帽抓捏部位光滑，手持儀器串放入取出防噴管，易從手中滑掉，摔壞儀器串，不能滿足現場施工需要，直接影響油氣田經濟效益的提高。

二、鋼絲試井儀器繩帽頭研制

1.結構

新型繩帽頭主要在現有繩帽的基礎上加以改進，其設計思路是利用軸向推力球軸承安裝在繩帽的下孔頂部來消除鋼絲扭力;軸向推力球軸承與繩結旋轉倉之間置于彈簧進行軸向減震，解決了施工過程中鋼絲繩結受到的硬性拉伸，碰撞井壁、鋼絲打扭、打折、斷裂等問題，其結構如圖1。

結構包括：繩帽、軸向推力球軸承、彈簧上支座、彈簧、繩結旋轉倉、開口空心止退塞。繩帽一端外表為鋸齒狀打撈頭，外表下部設扳手位，中部設抓捏倒齒，中心設通孔，上部鋼絲導直孔較短;軸向推力球軸承由座圈、鋼球保持架、軸圈組成;彈簧上支座上下端各設臺階，中心有圓形通孔;繩結旋轉倉上端設臺階，中心設通孔，上端圓孔小;開口空心止退塞為一中空螺絲，外表設外螺紋，下端面上設“一”字形起子槽。

2.具體實施方式

（1）將軸向推力球軸承座圈嵌入繩帽的下孔頂部，外沿壁與內壁緊配合，鋼球保持架開口背向座圈放入孔內;然后將軸圈牢固安裝在上支座的上臺階上，彈簧上端與彈簧上支座的下臺階套裝，下端與繩結旋轉倉的上部臺階套裝形成一體置入繩帽下孔，用“一”字形起子從內螺紋擰入開口空心止退塞，使其上端面與繩結旋轉倉的下端面相接觸起到止退的作用。

（2）鋼絲頭從繩帽上孔穿入至繩結旋轉倉下孔穿出打結，將繩結拉進繩結旋轉倉內，繩帽內螺紋與儀器串相連接下入井內，彈簧和軸向推力球軸承，承受著鋼絲懸掛儀器串的重量，繩結旋轉倉隨彈簧受力伸縮而軸向移動，亦隨軸向推力球軸承的轉動而轉動，當起下速度不均儀器串與井壁碰撞時，能減緩儀器串對繩結產生的沖擊力，起到緩沖作用，同時消除鋼絲所受到的扭力，使鋼絲不打扭打折，只受均勻拉力，從而有效地防止鋼絲斷裂事故發生，提高了儀器的完好率，增強了工作的安全性。

3.加工工藝要求及性能參數

鋼絲試井儀器繩帽頭的繩帽、彈簧上支座、彈簧、繩結旋轉倉、開口空心止退塞選用316L不銹鋼材質，軸向推力球軸承選用進口不銹鋼標準件，提高了繩帽頭的可靠性。

鋼絲試井儀器繩帽頭外徑Φ31.8mm，重量0.57kg，長度150mm，懸重大于800 kg。

三、現場應用

2018年1月使用鋼絲試井繩帽頭試井測試，在川渝油氣田如磨溪125井、高石121井、威204H1-2井等270多口井，320余次試井作業中，達到安全可靠，穩定性強，提高了試井工作的成功率，降低了勞動強度，很好地滿足了“三高”井、高產井、超深井、大斜度井、水平井等高難度測試工藝的要求。結合實際，有大的創新和發展，為生產一線解決了實際問題，提高了生產運行的安全性。通過該成果的應用，拓展了試井施工的市場，形成了一套適用于上述高難度井的特色試井技術。該技術已成功運用在磨溪、高石梯、龍會場等高含硫氣田，施工成功率100%，資料合格率100%的好成績。

高難度井試井施工費用平均為普通直井的2～3倍，該鋼絲試井繩帽制作成本低，但該技術應用后社會及經濟效益明顯。且杜絕了井下落物事故的發生，提升了試井質量，具有良好的應用前景。

四、結論

（1）經過多次室內試驗及現場應用，鋼絲試井儀器繩帽頭有效提高了試井成功率，防止了井下事故發生，節約了打撈費用，減少油氣井井下復雜，便于油氣井后期生產及維護，延長油氣井生產時間。

（2）鋼絲試井儀器繩帽頭操作方便、結構合理、性能穩定、易于加工，可重新投入使用，解決了鋼絲硬性拉伸及鋼絲打扭、斷裂難題。

參考文獻

[1] 周全興.鉆采工具手冊[M].北京：石油工業出版社，2002.

[2] 張繼恒.試井工藝的改進種種[J].油氣井測試，1990（1）：40-48.

[3] 于光明.最新石油井下作業關鍵技術應用手冊[M].北京：石油工業出版社.2007.

[4] 楊川東.采氣工程[M].北京：石油工業出版社，2001.

作者簡介：汪敏（1963.04.10），男，重慶市梁平區，大專，高級技師。研究方向：采氣測試工作。

汪敏等. 鋼絲試井儀器繩帽頭研制及應用.