钢丝作业培训(基础)

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1、.钢丝作业培训CCLT天津分公司生产部2007年4月前 言 钢丝作业是海上油气井作业中一项非常重要工作内容，它具有设备简单，价格便宜，重量轻，操作简单，适用范围广和易于下井等特点。本篇旨在通过对钢丝作业的实际操作，使井下作业监督初步掌握钢丝作业技能，从而更好的进行现场工作。目 录第一章 钢丝作业基础知识第一节 钢丝第二节 绞车第三节 防喷设备第四节 基本井下工具第二章 海上油田常用井下工具第一节 滑套第二节 配水器第三节 锁心及工作筒第三章 现场实操第一节 打绳帽第二节 防喷设备安装第三节 绞车使用第四节 开关滑套第五节 配水器投捞第六节 投捞堵塞器附件 实验井管柱及数据 钢丝作业JSA钢丝作

2、业基础知识1.钢丝钢丝是一种用来悬吊井下仪器、将地面作用力传递到井下工具的设备。常用钢丝参数如下：表1-1-1钢丝尺寸 材质/型号 最小拉断力 防腐性能lbs/1000ft0.108 API9A 碳钢 2110 LBS差31.120.125 API9A 碳钢 2837 LBS差41.870.108 UHT 碳钢 2730 LBS 很差31.120.125 UHT 碳钢 3665 LBS 很差41.870.108 SS316 不锈钢 1920 LBS 好31.50.125 SS316 不锈钢 2500 LBS 好41.20.108 SUPA 75不锈钢 2030 LBS很好31.030.125

3、SUPA 75不锈钢 2560 LBS 很好41.92钢丝的保养和维护1. 钢丝保养为了保证钢丝处于良好的状态和延长寿命，必须注意下列事项：1). 要避免钢丝被钳子等硬物咬夹。2). 避免无控制的松驰造成钢丝扭结。3).从井里起出钢丝时，必须擦掉钢丝上所粘的井液，泥沙等物，并且还要涂上防护油，如机油等。4).拉钢丝时，不要超出其塑性限度。 5).定期切掉一部分钢丝。 2. 钢丝的更换 如出现下列情况之一，必须更换钢丝： 1). 做钢丝扭转试验不合格。 2). 钢丝展开到地面时，不能象在滚筒上那样形成圈或环时，说明钢丝已超过其塑性极限，应立刻更换。 3). 当钢丝的扭曲不能拉直时，说明其受力过度

4、，应换新的。 4). 根据经验，钢丝使用时间过长要更换。第二节 绞车海上钢丝作业所用的绞车为橇装式，主要为吊装运输方便，占地小，如图1-2-1。撬装钢丝绞车一般分为两部分：动力部分和绞车部分。动力部分是由柴油机（电动机）和液压油泵组成，柴油机（电动机）带动液压油泵将动力液经高压软管输送到绞车上。绞车主要由液压马达、传动机构、控制机构、深度计数系统和钢丝滚筒组成。对于双滚筒绞车则同时装有两个滚筒。柴油机带动液压泵，输出液压油，液压油通过高压软管传输动力。循环的方向不同，则控制绞车转动的方向；控制循环油量大小以控制绞车转速。这种方向和油量大小的控制是通过调压阀来完成的。绞车的操作台装有拉力表图1-

5、2-1 ASEP公司K-WINCH双滚筒绞车2.防喷设备防喷设备通常与采油树连接在一起，用来容纳下井工具及井口压力。防喷设备主要由井口短节，防喷阀（BOP），防喷管，盘根盒及滑轮组成。1井口短节井口短节用于连接防喷阀和采油树，如图1-3-1井口短节。图1-3-1 井口短节2防喷阀（Blow out Preventer，BOP）防喷阀俗称胶皮阀，又叫钢丝阀（wireline valve），它跟井口短节或采油树的顶部相连接。当钢丝在井下时，关闭防喷阀就可进行该阀以上设备的操作和维修。该阀能密封钢丝周围，但不损坏钢丝。参见图1-3-2手动防喷阀，BOP两边的活塞总成前端部分各有一个软胶皮作用是密封，

6、不损伤钢丝以及各有一个钢丝导向板，活塞总成在外部的机械力作用下，逐渐向中心靠拢。钢丝在导向板的作用下，回到中心位置，并在不被损伤的情况下被夹在两个活塞总成中心，把井内压力封住，防止外喷。钢丝作业和电缆作业的密封芯子略有不同。钢丝的密封芯子外边是平的，而电缆或钢丝绳的密封芯子的外边有半圆槽。防喷阀内有一个平衡阀。当防喷阀关闭并且防喷管内没有压力时，要直接打开防喷阀非常困难且易于损坏防喷阀，因此，需要先打开平衡阀，等防喷阀上下压力平衡后，再打开防喷阀，最后重新关闭平衡阀。为了操作方便和安全，除手动防喷阀还有液压控制的防喷阀，如图1-3-3液压双级电缆防喷阀，可用手压泵在甲板上操作。图1-3-2 手

7、动防喷阀图1-3-3 液压双级电缆防喷阀3防喷管（Lubricator）防喷管带有快速连接头，能承受高压的管子，用于在压力下允许井下工具进出井筒。防喷管下部连接防喷阀，上联盘根盒。防喷管的长度一般为2.4m（8ft），每次作业需要使用多节防喷管。防喷管一般可分两种类型：下节和上节。上节防喷管容纳绳帽、加重杆和震击器，可用内径小的管子制成。下节防喷管需要容纳井下装置，如堵塞器等，内径大。下节防喷管装有泄压阀，用于防喷管泄压，有的还装有两个泄压阀。如图1-3- 4所示。 图1-3- 4 BDK公司防喷管（左：5000psi，右10000psi）选择防喷管要考虑下列情况：1) 尺寸，包括直径和壁厚。

8、2) 压力等级。3) 井内含腐蚀介质情况。4) 长度。5) 材料。6) 泄压阀。7) 快速接头及其类型。8) 护丝（螺纹保护帽）；9) 标识。 图1-3-5快速接头仅用手上紧不用管钳，密封靠“O”形圈。有压力时，松开非常困难。图1-3-5快速接头快速接头主要有三种类型，OTIS型，BOWEN型和OMSCO型。4盘根盒盘根盒的用途是进行钢丝作业时密封钢丝井让钢丝通过但流体不能通过。（1）普通盘根盒如图1-3-6盘根盒，其本体上部装了一个能360旋转的带护板的滑轮，滑轮能保证钢丝进入顶部密封压盖的中心。当钢丝从地面折断落井时，滑轮护板有可能将钢丝头抓住。同时能使滑轮能自动对准绞车的方向。滑轮直径主

9、要有254mm和392mm（10in和16in）两种，前者有于2.4mm（0.092in）及其以下直径的钢丝，后者用于2.6mm（0.018in）及其以上直径的钢丝。图1-3-6 盘根盒通过上部的盘根压帽和油杯可以上紧压帽，密封和润滑钢丝。（2）液压控制盘根压帽液压盘根压帽如图1-3-7，这种压帽可接在普通盘根盒上部，从地面通过手压泵和液压软管很便捷地调节密封盘根的松紧。 图1-3-7 液压控制盘根压帽它与标准的盘根盒连接非常容易，只需将盘根盒上的止动螺帽和盘根压帽卸下，装上液控盘根压帽即可。5滑轮如图1-3-8滑轮用于将钢丝从防喷管顶部拉到钢丝滚筒上。这样将钢丝或拉力点从顶点移到水平位置上。

10、图1-3-8滑轮滑轮直径要合理，直径过小容易使钢丝疲劳。表3-1滑轮直径（in）适用钢丝直径（in）100.092160.092、0.108、0.1253.基本井下工具 一. 基本工具串 钢丝作业基本工具串包括钢丝绳帽、加重杆、震击器和万向节。钢丝作业投捞工具可接在基本工具串下面，可在带压情况下，完成各种不同作业。基本工具串上的工具，顶部都加工有外打捞颈，一旦在井下脱扣，便于打捞。1. 绳帽绳帽起着连接钢丝与井下测试仪器或井下工具的连接作用。由于钢丝在井下会旋转，因此，要求当钢丝在井下旋转时，绳帽及其下部连接的工具、仪器不旋转或少旋转，避免井下工具、仪器由于旋转而脱扣，造成落井事故。 图1-4

11、-1 钢丝绳帽（左为梨型块绳帽，右为圆盘型绳帽）2. 加重杆加重杆主要用于克服盘根盒盘根的摩擦力和井内压力产生的上顶力使钢丝作业工具能到达井下一定的深度。另外，加重杆靠其自身重量可以施加向上或向下的力而完成井下控制工具的投捞。加重杆的尺寸和重量由要求的冲击力和所投捞的井下控制工具尺寸来确定。加重杆顶部设计有打捞颈，如图1-4-2，大部分加重杆由钢铁制成有些井需要增加加重杆的密度，选用钨合金钢制造加重杆。有的采用在钢管内灌水银或铅来增加重量。要注意的是不要将这种灌水银或铅的加重杆用于需要井下震击的钢丝作业。 图1-4-2 加重杆 下井加重杆重量的选择要考虑钢丝及钢丝绳直径，密封系统的摩擦力，工具

12、串浮力和生产时流体向上的携带力。除平衡钢丝受井口压力作用的力可按下列公式精确计算外，其它因素比较复杂。为了平衡其它因素的力，一般钢丝作业可增加15kg。 W0.078D2P式中 W-平衡重量，kg； D-钢丝、电缆直径，mm P-井口压力，MPa 如果井为斜井，需要将算出的平衡重量乘以测量点处斜度的余弦（cos，为井的斜度）才是实际重量。 出海所准备的加重杆数量应是下井加重杆的三倍。3. 震击器很多钢丝、钢丝绳作业的下井工具串都要用震击器，在井下装置的投捞过程中经常需要切断销钉，或者在打捞井下装置时需要很强的力量，仅仅靠钢丝拉力是远远不够的，只有靠震击器的震击力才能完成。震击器在撞击时是一个做

13、功的过程，为了获得强大震击力，除取决于被震装置或工具内销钉的刚性，内外剪切筒间隙，震击器下部工具串的弹性阻尼作用外，撞击能量与加重杆重量及撞击时的速度平方成正比。震击器向下运动的速度靠加重杆的下滑获得，因此，向下震击的能量比较有限。如果在高斜度井或高粘度井作业，震击器下落的速度就更有限。震击器向上运动的速度可靠提高绞车滚筒速度获得。因此，用于向下切断的销钉强度小，而向上切断的销钉强度大。1). 链式机械震击器。该震击器结构简单，可上下震击，是最常用的震击器，如图1-4-3所示。冲程长的震击器有助于增加震击时的速度，但易于损坏。图1-4-3 链式机械震击器2). 充液式震击器。当井下钢丝作业操作

14、位置较深时，链式震击器常常无法获得足够的向上震击力。充液式震击器就是为解决这些问题而设计的。如图1-4-4充液式震击器有拉开阻尼作用。当钢丝达到一定力时，震击器内部的液压油才能慢慢通过间隙很小的活塞使震击器慢慢打开；活塞到达扩径部位后，活塞就能自由向上运动；在这段时间里，地面绞车操作有足够的时间拉到想达到的拉力，在这种大拉力下，活塞能快速向上运动而可产生很大的震击力；震击后，由于活塞内有单流阀，震击器很容易闭合。充液式震击器的常用尺寸有：11/4，11/3和13/4in。震击器内的液体为液压油，要选择合适的液压油以适应井下温度，要保证有30s的延迟时间。 决不要将充液式震击器接在链式震击器之下，这会由于充液式震击器有减震作用而减弱链式震击器的向下震击的能力。 图1-4-4 充液式震击器 3). 震击加速器在浅井作业时，由于钢丝伸长量小，如果使用充液式震击器就需要使用震击加速器。如图1-4-5所示。图1-4-5 震击加速器4). 强力向上震击器如图1-4-6所示，该工具用