电缆高压密封器工作原理课件

电缆高压密封器

工作原理直读试井工艺是获取油气水井地层性质、参数的一项特殊的试井工艺。电缆高压密封器是高压油气水井直读试井必须使用的装置，国内1995年前开始比较早的是中国海洋石油公司、大庆油田、华北油田、胜利油田、河南油田等。之后新疆的塔里木（97年）、大港油田以及较大型的油田相继引进。河南油田因规模相对较小，高产油气井少，所以虽然引进较早，但应用规模却很小。前言直读试井工艺的硬件是高压井口密封装置，高精度电子压力计、计算机系统、电缆和电缆试井车辆等设备。软件是现代试井解释软件。前言2.结构

压降示意图3.作用原理井口注脂密封装置包括两个部分，即图中的防喷盒部分25和阻流管部分26。（1）防喷盒的作用是利用压紧在电缆外边的橡胶盘根，防止液体自井口上方漏出。由于防喷盒一般是安装在阻流管部分上方，因此在通常情况下，橡胶盘根的作用是迫使通过上阻流管溢出的密封脂，进入回流管线，流入废油桶。有时井口油气也会沿电缆外侧缝隙流出，则防喷盒起到密封井口，使油气不致漏出的第二道防线的作用。橡胶盘根的压紧靠压紧柱塞来完成。当用手压泵向压紧柱塞上方打入液压油时，推动柱塞下移，压紧盘根。释放手压泵的压力后，柱塞在弹簧支撑下向上移动，松开盘根，则盘根只起到刮油的作用。4.性能特征注脂泵密封装置常用的工作压力范围为：34．5MPa（5000psi）69MPa（10000psi）103．5MPa（15000psi）138MPa（20000psi）

4.性能特征同一耐压范围，又可分为防硫和不防硫的两种不同规格。在试井中常用的单芯电缆直径为：4．763mm（3／16＂），5．556mm（7／32＂），6．35mm（1／4＂）。针对不同直径的电缆，井口密封器也有相应的标称直径。包括防喷盒、防喷盒盘根、格兰和阻流管等部件，均应在相应尺寸上与所使用的电缆对应。同一标称直径的电缆，因铠装层结构，不同的厂家，使用的新旧程度等诸因素的影响，实际的可通过直径又稍有不同。因而可选用的阻流管在同一公称直径下又形成系列。以TOT公司的产品为例，其尺寸分布情况如下：选用时，一般要求阻流管内径比电缆实际外径大0．15～0．20mm。例如对5．56mm外径的电缆，可选用5．791mm或5．944mm的阻流管为好。二、密封脂泵1.用途密封脂泵是注脂密封装置的配套装置。用来向井口提供高压密封脂。二、密封脂泵2.结构及工作原理（图2一78）。（1）空气马达①结构（图2一79）②工作原理空气马达是在压缩空气作用下，产生往复运动的动力部分。在图2一79中，表示了向下运动行程的工作情况。进入进气腔6的压缩空气，由于滑阀4盖住了下气源通道，因而只能从上气源通道流出，进入到活塞上方，推动活塞向下移动。空气马达是在压缩空气作用下，产生往复运动的动力部分。在图2一79中，表示了向下运动行程的工作情况。进入进气腔6的压缩空气，由于滑阀4盖住了下气源通道，因而只能从上气源通道流出，进入到活塞上方，推动活塞向下移动。为锁住滑阀在下死点位置不动，部分气体通过上控制气道15和上控制气孔2进入滑阀控制器的上方空间，压住控制器5，使其停在下死点不动。当活塞10落到下死点时，带动了控制连杆12向下移动，并通过杠杆14又带动控制器5向上方移动。结果是，控制器向上移动时带动滑阀4也向上移动，盖住了上气源通道，打开了下气源通道。从而使整个过程向相反方向进行：活塞开始上移；压缩空气从上控制气孔逸出，又从下控制气孔7进入滑阀控制器下方。压住滑阀停在上死点。直至活塞移到上死点时，再度把滑阀转移到初始的下死点位置。（3）空气滤清器①结构（图2一81）②工作原理空气从入口1进入后，含有的灰尘和水分沿上漂落伞下落到杯底。再经过多孔硬塑料制成的过滤杯4，从出口11流出。如果空气中含水，则会积在杯底，由玻璃管液位指示器显示出来。可以从排污口8排出。（4）气源压力调节器①结构（图2一82）②工作原理当把手柄5向内拧入时，弹簧7把隔膜8向上顶起，在顶杆10的作用下把阀体1打开，使进气口与出气口连通。此时下游压力随气体不断地流过阀而逐渐升高，通过气孔9，推动膜片8向下位移，并同时压缩了弹簧7。此时顶杆10同时向下移动，直至关闭。这时不再有气体向下游流动，从而使下游压力维持定值。当下游用气后压力下降时，隔膜8在弹簧7的作用下向上撑起，再一次把阀打开，重新进行一次调节。随着手柄5拧入程度的不同，可以调节不同的下游压力。（5）润滑油喷入器气动马达在工作时须不断用润滑油加以润滑，因此在空气进入空气马达前用润滑油喷入器掺入一定量的润滑油。①喷入器的结构（图2一83）②工作原理润滑油放在油杯中，在工作过程中，从吸油管13吸入到油量调节针阀上方，再通过喷嘴5喷入气马达。推动润滑油向吸油管流动的作用有两个：一是通过油杯加压喷口向油杯加压，推动润滑油向上流动。二是通过气流吹过喷嘴5时的射流吸力，将润滑油向上吸起。大部分气流是通过单流阀14到达空腔A，绕过喷嘴8到达空腔B向出口流走的。调节针阀2，可以调节流入的润滑油量。

（二）类型BOP分手动和液压传动两种类型。1．手动BOP（1）结构（图2一84）（2）工作原理这种防喷阀门（BOP）连接在采油树上方，清蜡闸门以上。上方A方向可以连接防喷管，也可以叠接另一个BOP，构成双级密封。当仪器串用电缆下人井内以后，井口某一装置发生故障须关井时，由于电缆下在井内而无法使用一般闸板闸门关井，此时可平衡地搬动两翼闸门手柄，将井关闭。由于胶皮闸板上有与电缆直径配合的凹槽，可以夹住电缆并密封井口。这种闸门开启时，必须先通过平衡阀6平衡闸板上、下方的差压。2.液压传动BOP（1）结构（图2—85）

（2）作用原理与第一类不同点在于，闸板的启闭可以在远距离用手压泵，靠液压来完成。液压油从外侧泵人时，关闭闸门；从内侧泵入时，则开启闸门。必要时使用手动阀杆，可以协助关闭。BOP的结构还有许多变型，例如作成双级式的，可以加大密封压差，因厂家不同，结构上也会有所差异。图2一86所示的是一种典型的双级BOP结构。图2一87画出了密封闸板的典型结构图。(三)性能一般BOP的工作压力分四个等级：35MPa，70MPa，105MPa，140MPa。根据密封要求，可以单级使用，也可以双级或多级叠用。有的BOP本身即制造成多级的，用于高压密封。在同一种压力下，又可分为普通型和防硫化氢型。针对不同直径的电缆，要更换凹槽深度不同的闸板。3.技术指标①密封控制头的密封压力：35MPa;②整套装置的密封强度试压：75MPa；③防喷管耐压120MPa，工作压力70MPa，材料：NT80SS，壁厚7．82mm；④适用于φ2．0～2．3mm的录井钢丝。五、滑轮组1．用途用来引导电缆（或钢丝）向井内下放或提出仪器；2．结构试井使用滑轮组时，常常采用两种方式，如图2一89所示。（一）上捕捉器1．结构（图2一92）2．工作原理当弹簧撑起时，机械爪向下移动，在闭锁斜面作用下，机械爪向内紧缩，抓住仪器的打捞头。通过手压泵从液压孔3向捕捉器打入液压油时，推动衬套4向上移动，压缩支承弹簧。此时机械爪上移，并在弹簧作用下使三个爪子张开，从而释放了仪器。上捕捉器可以在仪器下入前，安装防喷管时使用，可以抓住仪器，保持在防喷管内，以防提起防喷管时，仪器从下端滑脱。它也可用于起出仪器后，拆卸防喷管时应用。（二）下捕捉器1．结构（图2一93）2．工作原理下捕捉器安装在防喷管以下。用电缆或钢丝下入仪器后，电缆可以从叉形瓣片中间的槽内通过，不影响起下。仪器进入井口后，直径较大的仪器绳帽把瓣片顶起成竖直状，直至仪器完全通过后，在弹簧的作用下，瓣片倒落成水平状，把仪器阻挡在防喷管内，以防重新落入井内。这种捕捉器的又一种形式如图（2一94）所示。这种结构的特点是：用外边的手柄可以进行手工操作来竖起或放倒瓣片，当液压操作时，手柄起到指示作用。液压缸安装在外边，可以在不拆卸主体的情况下进行检修。七、球密封空心安全接头1．用途用于测试井口，安装在防喷管下方，防止在意外事故情况下发生井喷。2．结构（图2一95）3．工作原理当意外事故发生时，例如井下电缆被拉断，并被喷出井口，这时高压油气快速向上喷出，以致来不及关闭防喷阀门BOP。而且由于BOP中心有过电缆孔，不能完全密封。此时油气推动着“推动盖”向上移动，并最终把密封球推到球座上，把井口封住。这就争取了时间，可进一步采取其他措施关井，避免大量油气的溢漏。八、化学剂注入短节1．用途用于测试井口，安装在防喷管下方，用于测试时向井口注入某些化学剂。化学剂种类很多，例如冬季测试时，为了防止井口结冰，影响电缆起下，注入防冻剂。对于某些生产中含水的气井，也可以用防冻剂解除井口结冰问题。对于含有腐蚀性成分的井，可以注入防腐蚀剂，以减缓对电缆的腐蚀。2．结构（图2一96）3.工作特点从注入短节3注入到储液短节中的化学药剂，随电缆进入井口，并粘附在电缆上，因此可以起到防冻、防腐作用。电缆高压密封器使用操作和维护保养高压密封装置是关系到直读试井工艺成败的最关键的装置，使用操作当中必须确保万无一失，又由于价格昂贵（高的高达200多万元，原因国产的不过关，高压的以进口为主），所以在使用操作和管理当中必须精细、规范。下面就高压密封装置的使用操作和维护保养作一简单的介绍。油区注入压力动态静态顶部密封一、阻流密封原理：1、压力分布图：阻流密封原理图2、要点：注脂泵的启动压力，必须大于油压。要在开井后确保注脂泵有效工作。电源：必须配备6KW以上，220V，性能良好的发电机（柴油），条件允许的最好从电网引入220V的电源，作为备用；气源：必须保证2台空压机，并联连接，另外和试井车空气罐连通，应急备用；密封脂：必须纯净不含泥、沙、水、气等杂质；接头的对接：密封可靠，对接时必须擦净泥沙、死油。二、操作：1、上井前的准备：根据施工设计书及施工油气水井的最高压力，选择合适的放喷器；察看井场（计划好车辆位置，原则是方便进出、方便压力车辆施工、方便小车停放）知道最高油压。装置的检查：加重杆准备、仪器、密封脂、发电机、空压机、配件及各种高压密封接头、管线的检查；人员、车辆的组织；施工工艺要求交底。（按施工设计书要求）2、现场施工：①按计划摆好绞车，穿戴好劳动保护用品。②在专用支架上对接防喷管、阻流密封管、高压注脂、溢流、顶部密封等管线，要求所有丝扣、接头、快速接头，必须清理干净后再对接，谁接谁负责，操作2人以上认可（配合）。并将所有的管线并拢捆扎好；③清蜡闸门2½丝扣接头母扣用钢丝刷清理，公扣接头绕好密封带，母扣打点油。2、现场施工：④有专人指挥吊装捕捉器、BOP、防喷管、多人配合操作。⑤将注脂泵、空压机放到安全便于察看的地方，并采取放雨措施。⑥开启空压机，压力确保不低于0.6MPa，检查贮气罐（底水放净）、过滤器、滴油器（加2/3机油），通气前将减压阀调小（通气后逐渐加至油压以上）。⑦注脂泵工作、打开溢流、打开上部密封、逐渐加至油压以上，开测试闸门。打开捕捉器，下放仪器串。2、现场施工：⑧电缆起下过程中，注脂泵、空压机勤看、观察，2人具体操作。⑨仪器的测量深度原则上不出油管。仪器串有足够的配重（每MPa3Kg）。特别是：系统试井，压力恢复试井、高产油气井。⑩仪器上提时必须先下放电缆，确认能下放后再上起，正常起电缆中，绞车提升负荷不得高于10KN；距井口20m停车，人拉仪器串至捕捉器动作，并探明确认进入防喷管后关清碏阀门。3、值班：一般情况2人（1人必须会安全操作密封系统，录取资料）夜间有照明，对着上部防喷管。三、贮存与定期保养：1、专人负责：存放前所有丝扣，易生绣的部位全部擦净后涂黄油。2、2--3周，空压、发电、车辆检查运行一次。3、3月以上启用，上井前必须运行一次，半年--1年以上必须做水压试验，检查密封性。四、直读车组人员的配置：1、组长1人：熟练直读试井工艺，设备原理、操作方法。有协调组织能力，有预见和处理突发事件的能力。2、付组长1人：协调组长工作，重点掌握计算机系统，试井软件，电子压