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防旋式電動刮垢器裝置

發布時間:2016-01-16 13:50:14來源:東營鑫吉點擊次數:
一、概述
目前油田采用的通井工作方式為被動沖擊式,主要是利用刮刀的沖擊力清除井壁結垢等硬性物質,利用鋼絲刷清除井內比較松軟的油污或聚合物,實現對井壁軟硬結垢的刮除。但是通井成功率仍然偏低,而且受配水器的限制,只能依靠增加通井規重量和改進儀器結構來提高通井成功率,通井過程中易造成垢污的堆積,存在一定的局限性,而且該通井方法無法實現密閉通井,對溢流大的遇阻井無法進行通井。鑒于常規的通井工藝存在的問題和缺點,為進一步提高通井工藝施工的成功率,減少報作業井數,需要一種更加直觀和可靠的通井方法。
二、鉆進式通井工藝工作原理
鉆進通井裝置的鉆頭下至遇阻位置后,由地面供電箱通過電纜給鉆進通井裝置的直流電機供電,直流電機帶動鉆進鉆頭旋轉,刮削油管壁上的硬性物質及比較松軟的油污或聚合物;如果鉆進鉆頭能夠順利刮削,鉆進通井裝置的主體部分必須卡在油管上不動,否則,鉆進鉆頭旋轉時的反作用力,將會造成鉆進式通井裝置的主體部分旋轉,利用扶正器、主防旋臂的卡定作用,即偏心凸輪、鋼球、主防旋臂和鉆進鉆頭旋轉產生的反作用力,主防旋臂撐開導向輪卡在油管內壁上,鉆進通井裝置主體部分不會轉動,與鉆進通井裝置連接的上部電纜不會打扭,鉆頭也能夠順利旋轉,利用旋轉鉆進的力量,將井壁上頑固的油污和結垢進行鉆削和刮除。
1、扶正器、卡定裝置
鉆進式通井裝置的鉆進鉆頭旋轉刮垢時,就會產生一個反作用力,鉆進式通井裝置主體部分就會反向旋轉,鉆進鉆頭無法鉆進,主體部分必須卡在油管上,鉆進鉆頭才能順利鉆進。
扶正器的作用是給主體扶正并施加防止旋轉的作用力。其構成由扶正器主體、扶正器臂、小滾輪、小扭簧、固定銷A組成。扶正器臂在小扭簧的作用下撐開,小滾輪緊靠在油管壁上,對主體部分即能扶正又能防止主體部分旋轉,扶正器臂撐開時小滾輪外沿最大直徑65mm。由于扶正器臂在小扭簧的作用下撐開,小扭簧的扭力不能太大,扭力太大造成鉆進式通井裝置下井困難,扭力的大小,選擇在能使扶正器臂撐開,當鉆進鉆頭遇到硬垢時反作用力就會增大,扶正器臂的作用力也會增大,卡在油管壁的小滾輪將會滑動,主體部分隨之轉動,鉆進式通井裝置無法正常工作。因此需要設計防旋能力更強的卡定裝置。
卡定裝置的作用是鉆進鉆頭遇到硬垢時有效防止主體部分的轉動。其構成由偏心凸輪軸、防旋固定體、鋼球、防旋臂、導向輪、扭簧、固定銷B組成;防旋固定體與扶正器主體由絲扣和頂絲連接為一體的,偏心凸輪軸與電機護筒由接頭、頂絲連接在一起,電機護筒轉動時偏心凸輪軸同時轉動,偏心凸輪軸與防旋固定體通過銷釘及偏心凸輪軸上的凹槽連接,偏心凸輪軸能轉動;導向輪由用銷釘固定在防旋臂的前端,當鉆進鉆頭旋轉時就會對電機護筒產生反向作用力,電機護筒與偏心凸輪軸同時轉動,偏心凸輪軸轉動時凸輪將鋼球擠向兩邊,鋼球迫使防旋臂撐開,導向輪靠在油管壁上,防旋臂撐開時導向輪外沿最大直徑68mm,偏心凸輪軸正常情況下,在扭簧的作用下處于關閉狀態,只有偏心凸輪軸轉動時撐開,導向輪靠在油管壁上,鉆進鉆頭產生的反作用力越大,導向輪靠在油管壁上力越大,能有效防止主體部分的轉動。
旋轉馬籠頭的作用是扶正器、卡定裝置失去作用后防止電纜打扭。其構成:繩帽、電纜連接固定筒、密封塞固定筒、觸點密封筒、觸點密封座、觸點絕緣體組成,電纜穿過繩帽固定在電纜連接固定筒上,纜芯與密封塞連接,電纜連接固定筒與密封塞固定筒連接,密封塞插入觸點密封筒,并且能夠選轉,觸點密封筒與繩帽連接,密封塞上的芯就與觸點連接在一起,纜芯與直流電機連接起來,由于密封塞能在觸點密封筒上旋轉,電纜與繩帽之間也就旋轉,鉆進式通井裝置的扶正器、定卡裝置失效后轉動,電纜也不會打扭。
鉆進鉆頭的設計:鉆進鉆頭是清除井壁結硬垢和比較松軟的油污、管銹或聚合物的器具。必須具備以下要求:1、強度高、耐磨。2、具備鉆頭鉆進的功能。3、排垢的能力。根據以上條件,鉆進鉆頭設計為螺旋式,前端鉆唇角為30°,采用硬質合金材料。
2、控制系統的選擇:選擇精度相對較高的電子控制系統,通過電纜將地面信號順利傳輸到井下,控制井下鉆頭的工作時間、轉速和卡定裝置的自如收放。
地面供電儀器輸出的電壓輸出必須范圍寬、調整方便,在一固定電壓值上穩定;電流輸出范圍寬。
電壓輸出有正反向選擇。
3、驅動電機的選擇:37W直流電機、直徑φ28mm、轉速1200n/s。減速器四級減速、直徑φ28mm,減速比45:1,將電機輸出小扭力通過減速器增大 。
三、技術指標
儀器技術指標
① 儀器直徑:φ41mm
②、儀器長度:1820mm
③、儀器重量:12Kg
④、供電電壓:直流150V
⑤、供電電流:0.3~0.9A
⑥、輸出轉速:25r/min
⑦、輸出扭矩:25N·M
地面供電儀器
①、輸入電壓:~220V,60Hz
②、輸出電壓:-0~400V可調
③、輸出電流:0~2A
④、輸出電壓正反向可調

四、鉆進式通井裝置結構
1、鉆進式通井裝置構成
鉆進式通井裝置主要由:、扶正器、主防旋器、偏心凸輪軸、直流電機及減速器、電機護筒、鉆進鉆頭組成;旋轉馬籠頭與電纜連接,內部有可以轉動密封塞,防止電纜打扭;扶正器不僅起到扶正的作用,而且能夠輔助定卡主體;主防旋器、偏心凸輪軸是定卡的主要部分,固定主體部分防止轉動;直流電機及減速器是驅動鉆進鉆頭的動力來源;電機護筒固定電機和保護電機,鉆進鉆頭清除井壁結硬垢和比較松軟的油污、管銹或聚合物。

五、現場應用及施工工藝
1、施工前的準備
電纜與加重桿、鉆進式通井裝置連接,通過地面控制箱給鉆進式通井裝置供電,觀察鉆進鉆頭工作是否正常。正常后將鉆進式通井裝置下入井內。
2、施工過程
鉆進式通井裝置下到遇阻位置,上提5米,開啟地面控制箱給鉆進式通井裝置供電,供電電壓調至150V,觀察供電電流的變化,初始電流0.02A左右。通知絞車下放電纜,下放速度200m/h,在通井過程中要始終觀察供電電流的變化以及電纜的下垂的程度,供電電流增加、電纜的下垂增大時要減小電纜下放的速度或停止下放,待供電電流降低、電纜繃緊后,再下放電纜。如果,供電電流變化小,電纜不下垂繃的緊,可以提高電纜的下放速度,縮短通井時間。
在通井施工初期,我們采用常規通井方法,通井完后再進行大排量洗井,將井內除下的臟物洗出,保證通井效果。但有個別結垢嚴重的注水井,無法通至井底,通至一半時臟物堵住,導致通井施工無法繼續。經過討論,我們改進通井方法,在通井的過程中,使用邊洗邊通的方法,提高了通井成功率。

六、操作規程
1、鉆進式通井裝置下井前,檢查各部件連接緊固,通電檢查工作是否正常。
2、鉆進式通井裝置下到遇阻位置后上提5米,開啟地面控制箱給鉆進式通井裝置供電,供電電壓調至150V,觀察供電電流的變化,初始電流0.02A左右。
3、通知絞車下放電纜,下放速度200m/h,在通井過程中要始終觀察供電電流的變化以及電纜的下垂的程度。
4、供電電流增加、電纜的下垂增大時要減小電纜下放的速度或停止下放,待供電電流降低、電纜繃緊后,再下放電纜。
5、供電電流變化小,電纜繃的緊,可以提高電纜的下放速度,縮短通井時間。
6、遇到比較硬垢或粘度大的油泥、聚合物,供電電流會增加,根據電流的增大幅度,提高供電電壓,電流應控制在1A之內。
7、供電電流超過1A時,應立刻關掉供電電源,上提電纜20米,注水洗井。洗井過后再進行通井。
8、每次通井后,拆卸鉆桿與主體連接的接頭,清洗內部的油污,涂抹黃油后連接在一起。

專利號:ZL201120574953.0
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