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1、电动式电缆桥塞坐封工具摘要：用缓释炸药作为动力源的电缆桥塞坐封工具存在诸多缺点，现场需 要更安全、环保、经济的坐封工具。电动式电缆桥塞坐封工具用直流电机驱动连 接杆，实现桥塞坐封、丢手，完全可以取代依靠化学能的坐封工具。关键词：电动式电缆桥塞坐封工具一、研发背景目前在国内广泛使用的电缆桥塞坐封工具是上世纪80年代从美国引进的。 该工具携带雷管和缓释炸药，用电缆下入井内，通过电缆施加电脉冲引爆雷管、 炸药，缓释炸药爆炸产生高压，通过液缸和活塞，高压转化为拉力，最终实现桥 塞坐封和丢手。由于这种工具必须使用火工品，致使生产成本快速上升，现场需要更简单的 工具来坐封桥塞。二、电动式坐封工具的论证用电
2、动式工具取代火药式工具，可以用减速电机来产生扭矩，再由一套螺旋 传动机构把扭矩转化为拉力，即可实现坐封与丢手。拉断51/2桥塞的释放环需要13.5吨的力量，拉杆的行程为10厘米，如果 用300秒的时间，不考虑损耗，需要电机的最小功率为44.1瓦。如果每级传动 按20%功率损耗，两级传动需要电机最小功率69瓦。拉断91/2桥塞的释放环需要26.5吨的力量，拉杆的行程为10厘米，如果 用300秒的时间，不考虑损耗，需要电机的最小功率为87瓦。如果每级传动按 20%功率损耗，两级传动需要电机最小功率135瓦。功率大的电机的尺寸也相对较大，因此优先选择低功率直流电机。110瓦的 微型减速直流电机外径可
3、以做到80mm，可以装进坐封工具外筒。三、电动式坐封工具的设计设计阶段需要考虑7个因素：1. 这种工具是一种电动机械设备，设计上要求它可以产生双向线性变化作用 力，既要能推，又要能拉，这样才能坐封桥塞，并且坐封之后可以启动电机把连 接杆再退出来。2. 因为电机依靠地面供电，通过电缆的电流会造成电压损失。7000 m电缆电 阻约90Q,假如电流为1 A,那么电压损失为90 V。地面发电机提供的电压为 220 V，理论上讲，电流超过2.45 A，电就送不到电机上了。3. 电机输出的是高转速、低扭矩，需要用变速箱转换成低转速、大扭矩。4. 扭矩必须转换为拉力，才能够提供桥塞坐封的动力并最终拉断释放环
4、实现 丢手。5. 由于目前桥塞的释放环断开拉力为150 KN，所以这种工具需要提供150 KN以上的拉力。6. 工具直径不要超过110 mm，重量不要超过100 Kg，长度不能超过5m。7. 工具需要在温度120 C、压力45 MPa的环境中正常工作。四、工具零部件选型和加工坐封工具由外筒、直流电机、减速箱、同轴器、丝杠、丝套、助力筒。工具 分为3段，第一段是直流电机和减速箱，直流电机一端通过电线接到换向装置， 通过换向装置和定位器连通，另一端输出到减速箱。减速箱通过齿轮减速，输出 动力给工具第二段的丝杠，带动丝杠旋转（丝杠中部有扶正装置），拉（推）动 丝套。丝套和工具第三段助力筒上的活塞相连
5、，活塞在液缸中，连着连接杆，连 接杆下端是公扣，可以连接桥塞的释放环。坐封工具的配套设施是增压电源，可以把电缆车发电机提供的220V交流电 变为直流电，并且根据需要调节电压大小。六、电动式电缆桥塞坐封工具的工作原理在地面把换向装置调至“推”的位置，启动电机，电机转动，通过减速箱减速， 带动丝杠转动，丝杠带动丝套转动，丝杠只能转动不能移动，所以丝套转动时会 移动，这样就把连接杆推出来，到了合适位置以后停机，以便安装桥塞。桥塞安装完毕，再把换向装置调至拉”的位置，启动电机，把桥塞拉到和工 具刚刚接触的位置，切断电源。用电缆把坐封工具和桥塞下入井内预定位置，在地面使用直流电源通过电缆 向井下电机供电
6、，调节电压，启动直流电机。电机转动，通过减速箱减速，带动 丝杠转动，丝杠带动丝套转动，可以把连接杆向上拉，带动桥塞坐封，最终拉断 释放环，实现丢手。丝套与助力筒的活塞是连在一起的，由于井下存在静液柱压 力，活塞受力会推着丝套运动，减轻了电机的负载。丝杠的转速为180r/min，所 以丝套移动速度约为1.8 cm/min，理论上讲，整个坐封动作227 S完成（实测190 S），能够使桥塞的卡瓦完全张开，并且让桥塞胶皮充分膨胀，实现密封。七、坐封工具的现场试验2011年11月10日，在白26井下桥塞试验，入井四次，其中在3156米处 拉断释放环一次，证明工具工作良好，紧接着坐封中108mm桥塞一个
7、，证明工 具的应用取得了第一次的成功。在2100 m、1100m处各拉断释放环一个，说明 在不同井深，该工具使用良好。2011日11月17日，在沙门4井入井两次，其中在3556 m处拉断释放环一 次，紧接着坐封中108mm桥塞一个，经泵车15MPa试压验证桥塞坐封稳定合格。 证明工具的研制和应用取得了又一次成功。而且两次坐封桥塞时间都不超过4 min， 少于地面坐封时间2.5 min。八、电缆电动桥塞坐封工具应用前景评价电缆电动桥塞坐封是通过电机带动减速箱输出轴的旋转运动，带动一对螺杆 副的拉伸运动，实现桥塞在井下的封堵。此项技术性能稳定可靠，不需要雷管炸 药等敏感材料，而且不需要使用一次保养一次，完全可以取代从美国引进的使用 了近30年的雷管炸药式电缆桥塞坐封工具。在国内属于首创。处于领先其他油 田的先进水平，应用地区十分广阔。参考文献1 潜油电泵手册，（美）森垂利夫特休斯有限公司编，1988年8月，石 油工业出版社.2 简明井下工具使用手册，赵磊主编，2004年11月，石油工业出版社.
