海上常见钢丝作业技术【谷风研究】

1、钢丝作业技术介绍,内 容 提 要,钢丝作业的概念及发展,一,设备的组成及作用,二,钢丝作业应用范围,三,管柱与钢丝工具的配合,四,安全注意事项,五,作业风险的关键控制节点,六,钢丝作业是就是通过缠绕在绞车上的钢丝和电缆利用机械的上提和下放达到对井下工具进行操作的作业。 钢丝作业是一门操作性强、经验性强、风险高的专业,钢丝作业的定义（ Defined,一、钢丝作业的概念及发展,对人工举升一体化服务规模的要求,4个5000方目标,钢丝作业已有几十年的发展历史，始创于国外的几家公司，如CAMCO、OTIS、BOWEN、BAKER等，这几家公司所设计的钢丝井下作业工具和操作体系在实践中不断的得以完善，

2、至今仍然广泛应用于完井、修井和生产（油藏）井作业中,一些公司经市场运作通过合并已不复存在，但他们设计的工具、制定的体系、技术标准等一直沿用到现在，而且以后还在应用。 钢丝作业既能独立作业完成各种井下作业任务，又能融合到其他相关的作业中，为它们提供井下作业服务。 钢丝作业在中国主要应用于海上油田作业，陆地油田现在也有较少的应用，大部分的钢丝作业工具、设备和技术来自海外，目前主要有HALLIBURTON(OTIS)、BAKER、WEATHERFORD、PCE等厂家的井下作业装置广泛应用于油、气井作业中,钢丝作业的发展(develop,一、钢丝作业的概念及发展,设备体积小、重量轻 作业风险较高 适用

3、范围广 易于下井 带压操作,一、钢丝作业的概念及发展,钢丝作业的特点(Character,柴油机带动液压油泵将动力液经高压软管输送到绞车上，而绞车则通过控制液压油量的大小来控制绞车转速，液压油循环方向不同来控制绞车转动方向，根据绞车的转动方向来控制下井工具及仪器在井筒上提下放及震击动作的操作,钢丝作业的原理(principle,一、钢丝作业的概念及发展,内 容 提 要,钢丝作业的概念及发展,一,设备的组成及作用,二,钢丝作业应用范围,三,管柱与钢丝工具的配合,四,安全注意事项,五,作业风险的关键控制节点,六,二、设备的组成及作用,钢丝作业设备由三大部分组成： 1、地面防喷系统 2、绞车和动力装

4、置 3、井下工具及仪器 主要作用是： 地面防喷系统： 既能控制住井内压力，在带压情况下又能使钢丝工具自由进出井内和更换工具。 绞车和动力装置： 通过操作绞车来控制钢丝及下井工具进出井内以及在井内完成某些动作。动力部分为绞车提供足够而稳定的动力。 井下工具部分： 下入井内达到某些井下作业目的,防喷系统主要有： 防喷盒（注脂头）、防喷管、防喷器、捕捉器、树帽接头等组成。 适用于钢丝和电缆作业，由于钢丝和电缆的结构不同，防喷方式也就有所不同，因此，它们的防喷装置的构造也随之改变,二、设备的组成及作用地面防喷系统,注脂头专用于钢丝绳或电缆 防喷盒专用于钢丝,二、设备的组成及作用地面防喷系统,防喷盒(S

5、tuffing BOX,一.防喷盒的分类: 通常分为常规的和液压的两个种类 二.防喷盒的作用: 防喷盒是一种连接防喷管顶部的密封装置,它允许钢丝在有压力的情况下入井内，进行作业。当钢丝在井中发生断裂时，防喷盒可以有效地控制井内地压力，防止井中的流体或气体喷出。 防喷盒与地滑轮共同决定钢丝的路径，而且防喷盒是可以360度转动的，所以它可以使钢丝平滑自由地在井内活动。 三.防喷盒使用过程中因该注意的事项： 1).标准的防喷盒的压力等级是5000Psi/10000Psi/15000Psi; 2).根据作业井况的不同，需要选择相应的耐压等级和特殊材质的盘根; 3).每次作业前，应当检查防喷盒的盘根及“

6、O”环,二、设备的组成及作用地面防喷系统,连接扣型：分为OTIS和BOWEN两种制式，ACME扣. 连接方式: 手动快速由壬. 连接尺寸：5、5、5、67/8、6、 7、 81/4 9等. 工作内经: 3 、 4、7 等. 工作压力: 5,000psi和 10,000psi 以及15,000psi. 适用范围：常规和防H2S/CO2. 密封方式：“O”环密封. 常用防喷管长度：5英尺和 8英尺,钢丝防喷管装置(lubricator system,二、设备的组成及作用地面防喷系统,二、设备的组成及作用地面防喷系统,防喷系统扣型,OTIS TYPE,BOWEN TYPE,二、设备的组成及作用地面防

7、喷系统,防喷管的选择,关井井口压力-选择防喷管的压力等级 采油树压力等级-选择防喷管的压力等级 井内的流体-选择防喷管的特性 （Standard/H2S ） 钢丝工具的OD-选择防喷管的ID 钢丝工具的长度-选择防喷管的长度,二、设备的组成及作用地面防喷系统,BOP（Blow out Preventer,BOP在紧急情况下才有用处，但是不管有用没用，BOP应该必须包括在防喷系统内。 BOP的分类: 手动和液压两种开关方式,可单级或多级密闭。 BOP有以下几个用途： A.能够隔离井里的压力，而不需要通过关闭主阀切断钢丝； B.当钢丝工具串在井中遇卡时，BOP可以允许投放钢丝剪切工具； C.在处理

8、事故时，可以通过BOP来切断钢丝,二、设备的组成及作用地面防喷系统,单闸板BOP,适用于实心钢丝,手动式,二、设备的组成及作用地面防喷系统,单闸板BOP,适用于实心钢丝, 液压驱动,二、设备的组成及作用地面防喷系统,双闸板BOP，适用于钢丝绳或电缆，液压驱动式,二、设备的组成及作用地面防喷系统,采油树变扣接头及树帽,通常情况井口变扣有两种类型： 1ACME Union Pin X EUE（NU/NK3SB/BTC/APEX/BCSG) Thread； 2ACME Union Pin X Flange,二、设备的组成及作用地面防喷系统,类型: 撬架分体式单滚筒和撬架整体双滚筒 二区防爆 适用:

9、0.108“和 0.125”钢丝和7/32“电缆. 长度: 60007000米 用途:用于常规钢丝作业、生产测井作业和特殊钢丝打捞作业 液压动力驱动,动力强劲，安全可靠，符合海上安全作业标准 闭环液压系统，无级变速 带操作室，安全舒适,钢丝/电缆绞车 (Wire line units,二、设备的组成及作用绞车和动力装置,滚筒(drum) 传动系统(driving system) 控制房(control room) 液压系统(hyd. System) 冷却系统(cooling system) 动力系统(power system) 钢丝导向轮(wireline guilder) 计数器(count

10、er) 钢丝(wrieline,钢丝绞车主要构件(main parts,二、设备的组成及作用绞车和动力装置,类型： 柴油内燃机和电机 马力:动力源为4缸柴油发动机，额定输出功率为59KW(79马力） 用途：为钢丝绞车提供液压动力 特点：动力强劲，反应迅速，安全 符合海上安全标准 Rig safety system 超速、超温、紧急关机系统。 排气火焰捕捉器，提高防爆安全性 启动方式：气启动和电启动安全防爆 闭环液压回路，最大压力350bar（5000psi,钢丝动力装置 （Wire line power pack,二、设备的组成及作用绞车和动力装置,钢丝动力装置 （Wire line powe

11、r pack,二、设备的组成及作用绞车和动力装置,绞车各仪表参数,功能仪表,操作台,二、设备的组成及作用绞车和动力装置,二、设备的组成及作用绞车和动力装置,绞车各仪表参数,二、设备的组成及作用绞车和动力装置,绞车各仪表参数,深度及张力测量系统(depth and tension system,MP16LW超轻型测量头，测量钢丝深度及张力值，不需要额外的张力计，最大允许拉力2000KG. 钢丝能力0.0920.135 钢丝绳能力：3/161/4 CombiGauge组合仪表（机械式）显示测量头传来的张力及深度值,二、设备的组成及作用绞车和动力装置,深度及张力测量系统(depth and tens

12、ion system,二、设备的组成及作用绞车和动力装置,传动系统(driving system,二、设备的组成及作用绞车和动力装置,二、设备的组成及作用绞车和动力装置,制动方式,钢丝、电缆绞车有以下三种制动方式： 手动：通过按下紧急制动按钮操作； 手动：拉下发动机进气阀手柄来切断发动机进气； 自动：系统异常状况自动熄火,常用钢丝规格,二、设备的组成及作用绞车和动力装置,二、设备的组成及作用绞车和动力装置,钢丝断裂的几种形式,二、设备的组成及作用绞车和动力装置,钢丝伸缩量的相关数据表,钢丝角度和拉力的关系(angle,二、设备的组成及作用绞车和动力装置,二、设备的组成及作用绞车和动力装置,钢丝

13、检测方式（拉力测试、扭力测试,钢丝角度和拉力的关系(angle,一. 计算公式 实际的钢丝拉力拉力器的读数/修正系数 Actual line Force=WI read/Correction Factor 二. 举例说明 钢丝在地滑轮处的角度为120o时，指重表读数为800LBS，求钢丝的实际拉力？ WI read=800lbs; CF for 120O=0.7 AF=800lbs/0.7=1143lbs 在实际的作业过程中，看指重表的读数，估算出钢丝实际承受的拉力，避免拉力超过钢丝的破断拉力，造成事故。 其中上面计算公式中的CF可以从下面的图表中查出,二、设备的组成及作用绞车和动力装置,钢丝

14、角度和拉力的关系(angle,CF值的曲线图,二、设备的组成及作用绞车和动力装置,钢丝角度和拉力的关系(angle,三点总结： A:当角度低于90度时，指重器的读数要大于实际钢丝拉力； B:当角度大于90度时，指重器的读数要小于实际的钢丝拉力； C:当钢丝在地滑轮处曾90度角时，指重器的读数和实际的钢丝拉力相等,二、设备的组成及作用绞车和动力装置,滑套的种类,二、设备的组成及作用井下工具装置,二、设备的组成及作用井下工具装置,滑套状态,打开滑套,关闭滑套,BAKER 滑套CMD,BAKER 滑套CMU,二、设备的组成及作用井下工具装置,移位工具,Halliburton(OTIS) 基本投捞工具

15、,二、设备的组成及作用井下工具装置,CAMCO基本投捞工具,二、设备的组成及作用井下工具装置,OTIS投捞工具和CAMCO投捞工具尺寸对照表,OTIS投捞工具和CAMCO投捞工具操作方式 基本相同，但在工具的构造和外径尺寸方面是不完全相同的。 各种工具的尺寸.XLS,二、设备的组成及作用井下工具装置,钢丝作业基本工具串组合,钢丝的各种工具都有打捞径便于落井后的打捞。 绳帽 加重杆 机械震击器 万向节,二、设备的组成及作用井下工具装置,加重杆,链式震击器,管式震击器,液压震击器,弹簧震击器,万向节,旋转接头,绳 帽,常规工具,二、设备的组成及作用井下工具装置,二、设备的组成及作用井下工具装置,液

16、压震击器(Hyd. Jar,使用过程中如果当钢丝拉力较小时拉不开震击器，当钢丝达到一定拉力时，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，打开一点距离，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，地面绞车操作者有足够的时间拉到想拉到的拉力，在这种大拉力下，活塞能快速向上运动而产生很大的震击力； 震击后，由于活塞内有单流阀，震击器容易闭合,当井下钢丝作业操作位置较深时，普通的机械震击器常常无法获得足够的向上震击力，如果操作不当，还可能达不到震击的效果。机械震击器向上震击时不用很大的力就能将震击器拉开，由于钢丝的弹性，在地面的绞车拉力达到预想的大拉力之前，井下的震击器

17、就可能已拉到顶端，达不到应有的速度，形成无效震击，液压震击器就是为解决这些问题而设计的； 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的温度，要保证有30秒的延迟时间； 需要注意的是，在同时使用机械震击器和液压震击器的情况下，决不要把液压震击器接在机械震击器之下，这会由于液压震击器有减震作用而减弱机械震击器向下震击的能力,二、设备的组成及作用井下工具装置,液压震击器(Hyd. Jar,弹簧震击器(spring jar,二、设备的组成及作用井下工具装置,基于液压震击器所讨论的理由，可使用该工具来代替液压震击器； 该工具用于向上震击作用，在下井前，根据预计的井下情况调节所需的向上拉力，在井

18、下需要向上震击设用绞车拉到工具拉力设定值加上钢丝及其井下工具重量后，震击杆上行一点距离后就可与下部锁定机构脱开，在钢丝的大拉力下产生强大的震击力； 震击完成后，下放震击杆，由于控制锁定机构的弹簧力很小，震击杆很容易插入锁定机构,二、设备的组成及作用井下工具装置,管状震击器(tubular jar,能上下震击，可用于较大冲程的震击； 由于在震击器拉开和闭合的过程中需从小孔排液，所以震击比较缓和,专用工具,减震器,灌铅加重杆,灌钨加重杆,滚轮加重杆,钢丝剪切工具,钢丝刷,二、设备的组成及作用井下工具装置,通井规,盲 锤,铅 模,专用工具,二、设备的组成及作用井下工具装置,油管定位器,钢丝寻线回收,

19、钢丝捞茅,凡尔捞砂筒,静压捞砂筒,鳄鱼式夹钳,内卡瓦捞具,外卡瓦捞具,专用工具,二、设备的组成及作用井下工具装置,GS投捞工具,RB投捞工具,SB投捞工具,专用工具,二、设备的组成及作用井下工具装置,磁性捞具,二、设备的组成及作用井下工具装置,工具实物图,二、设备的组成及作用井下工具装置,工具实物图,二、设备的组成及作用井下工具装置,工具实物图,二、设备的组成及作用井下工具装置,工具实物图,二、设备的组成及作用井下工具装置,工具实物图,GS 投捞工具,GR 投捞工具,内捞式投捞工具,OTIS) 常用投捞工具,二、设备的组成及作用井下工具装置,二、设备的组成及作用井下工具装置,GS,GU,OTI

20、S) 常用投捞工具,GR,二、设备的组成及作用井下工具装置,OTIS) 常用投捞工具,三种工具外观比较,OTIS) 常用投捞工具,二、设备的组成及作用井下工具装置,二、设备的组成及作用井下工具装置,OTIS) 常用投捞工具,OTIS S系列投捞工具打捞状态与脱手状态,OTIS) 常用投捞工具,二、设备的组成及作用井下工具装置,二、设备的组成及作用井下工具装置,CAMCO常用投捞工具,JDC心轴长,JDS心轴短,二、设备的组成及作用井下工具装置,CAMCO常用投捞工具,二、设备的组成及作用井下工具装置,投捞工具对比,SB 投捞工具,RB 投捞工具,JDC 投捞工具,JUC 投捞工具,外捞式投捞工

21、具,二、设备的组成及作用井下工具装置,投捞工具对比,二、设备的组成及作用井下工具装置,投捞工具对比,哈里伯顿公司(OTIS)钢丝工具介绍,坐落接头,X XN R RN,二、设备的组成及作用井下工具装置,二、设备的组成及作用井下工具装置,X型和XN型工作筒的实际的剖面图,90,45,X型下入工具可以投放带有X/XN型锁芯的井下工具，通常在装配工具的时候，可以设定下入工具的状态。它有“选择状态”和“非选择状态”之分。 一般情况，当管柱中有几个尺寸大小相同的X型工作筒时，我们可以设定工具为选择状态，投放堵塞器到设计的位置。但是当堵塞器需要投放到第一个工作筒或者时XN型工作筒时，无需将工具设定为选择状

22、态。 状态的辨别：在非选择状态时，下入工具没有完全合上，锁键没有缩回，处于可以活动状态；在选择状态时，下入工具完全合上，锁键完全缩回,哈里伯顿公司(OTIS)钢丝工具介绍,二、设备的组成及作用井下工具装置,下面简单阐述一下在选择状态下工具在井下是如何工作的？ 1.检查下入工具和锁芯是否处于选择状态？ 2.工具入井，轻轻地向下震击，通过上部的工作筒； 3.下过要座落的工作筒，上提拉开下入工具； 4.此时由“选择状态”转变为“非选择状态”； 5.轻轻下放工具，使得锁键的台肩吻合到工作筒的台肩上； 6.向下震击，切断下入工具的上部销钉； 7.此时，锁芯完全张开，锁定在工作筒内，打捞颈完全闭合。 8.

23、轻轻上提，如果拉力上涨，说明锁芯已经固定在工作筒内，如果拉力下跌，则重复步骤6。 9.锁芯完全锁定，向上震击，切断底部销钉，完成投放作业,哈里伯顿公司(OTIS)锁芯投捞介绍,二、设备的组成及作用井下工具装置,座落接头与锁芯,二、设备的组成及作用井下工具装置,哈里伯顿公司(OTIS)锁芯投捞介绍,X型堵塞器可以通过工作筒； XN型堵塞器由于NO-GO的存在不可以通过工作筒,锁芯投捞,二、设备的组成及作用井下工具装置,哈里伯顿公司(OTIS)锁芯投捞介绍,贝克公司锁芯投捞介绍,贝克F、 R型 座落接头,R型座落接头（下部止动,F型座落接头（上部止动,二、设备的组成及作用井下工具装置,贝克各种堵塞

24、器及专用工具,二、设备的组成及作用井下工具装置,贝克公司锁芯投捞介绍,二、设备的组成及作用井下工具装置,贝克公司锁芯投捞介绍,FWG、FSG、RZG对比,二、设备的组成及作用井下工具装置,贝克公司锁芯投捞介绍,B型探杆,A型探杆,二、设备的组成及作用井下工具装置,Baker锁心与打捞对应关系,仪器悬挂器,贝克RZB型,哈里伯顿软释放型,二、设备的组成及作用井下工具装置,悬挂器对比,二、设备的组成及作用井下工具装置,气举阀的投捞工具,二、设备的组成及作用井下工具装置,不同气举阀的投捞工具组合HZ21-1-17 Gas well.xls,二、设备的组成及作用井下工具装置,气举阀的投捞工具种类,打捞

25、过程如下： 工具串下过偏心工作筒； 上提工具串，工具串在导向轨道的作用下可进入定向槽，当偏心工具的定位键到达定向槽顶部时，绞车指重表能够反映出； 将工具串上拉使其悬重超过正常拉力1000N（100kg，2001b）的力，偏心工具可偏向口袋； 下放工具串可使SB或JDC型打捞工具抓住阀帽的滑动套； 向上震击可切断阀帽的销钉，捞出阀体后继续震击可切断偏心工具定位键的销钉起出整个工具串,二、设备的组成及作用井下工具装置,气举阀的打捞过程,二、设备的组成及作用井下工具装置,气举阀的投放示意图,二、设备的组成及作用井下工具装置,气举阀锁紧头技术规范,井下钢丝工具销钉的安装方式,钢丝工具销钉的安装方式有两

26、种，径向方式和切向方式。径向安装的销钉易于切断，对剪切销钉的内外筒之间的间隙和强度要求不高。切向安装的销钉相对于同直径的径向销钉需要剪切更大面积的材料，因此需要更大的剪切力。一般情况下，切向安装的销钉采用铜销钉,径向安装销钉,切向安装销钉,二、设备的组成及作用井下工具装置,剪切销钉在工具中的作用及销钉材料,剪切销钉在工具中的主要作用 A）使基本投捞工具及辅助工具保持在正常的工作状态，必要时通过切断销钉脱离对井下装置的作用。 B）投放井下装置时，起连接井下装置和下入工具的作用，防止井下装置在下井过程中不正常脱手，到达预定位置后，通过切断销钉使井下装置留在预定深度。 销钉材料 通常使用的销钉材料有

27、钢、铜和铝，钢的强度最大，下面依次是铜和铝。由于井下装置在下井过程中要受到旋转力及震击力等力的作用，工具里的销钉既要有一定的强度，以保证工具在下井过程中不会非正常脱手，另外，当井下装置下入较深，完井管柱比较复杂时，井下震击器的作用能力减弱，又要求销钉的强度不能太强，否则不好脱手，因此，作业时需要根据工具特点、管柱情况、下入深度和经验选择合适材料的销钉,二、设备的组成及作用井下工具装置,专用工具CACT当前所用的几种坐封堵塞器,二、设备的组成及作用井下工具装置,专用工具CACT当前所用的几种坐封堵塞器分解图,2.81 Phonenix Standing valve,二、设备的组成及作用井下工具装

28、置,专用工具CACT当前所用的几种坐封堵塞器分解图,3.688 “AFT-2 Check valve,二、设备的组成及作用井下工具装置,专用工具CACT当前所用的几种坐封堵塞器分解图,2.81 Pumptool standing vavle,二、设备的组成及作用井下工具装置,井下工具装置,专用工具CACT当前所用的几种坐封堵塞器分解图,FSG,专用工具CACT当前所用的几种坐封堵塞器分解图,2.25 RB-2 Check valve,二、设备的组成及作用井下工具装置,专用工具CACT当前所用的几种生产堵塞器,二、设备的组成及作用井下工具装置,专用工具CACT当前所用的几种生产堵塞器分解图,2.

29、75 Pumptool blanking plug,二、设备的组成及作用井下工具装置,专用工具CACT当前所用的几种生产堵塞器分解图,2.75 Phonenix Blanking plug,二、设备的组成及作用井下工具装置,专用工具CACT当前所用的几种生产堵塞器分解图,2.75 Phonenix Blanking plug (WITH LOCK,二、设备的组成及作用井下工具装置,专用工具CACT当前所用的几种测试堵塞器,2.75 Phonenix logging plug,二、设备的组成及作用井下工具装置,HZ25-3专用,专用工具CACT当前所用的几种测试堵塞器,2.75 Pumptool

30、 logging plug,二、设备的组成及作用井下工具装置,二、设备的组成及作用井下工具装置,各种堵塞器投捞工具汇总,钢丝作业的概念及发展,一,设备的组成及作用,二,钢丝作业应用范围,三,管柱与钢丝工具的配合,四,安全注意事项,五,作业风险的关键控制节点,六,内 容 提 要,在目前的石油技术服务工艺条件下，钢丝作业仍然广泛应用于完井、修井及生产井中。其服务项目如下： 1、投捞堵塞器。 2、探井底砂面或捞井底砂样。 3、检测油管实际深度（长度）。 4、开关滑套（SSD） 5、投捞偏心堵塞器、气举阀、化学阀等。 6、投捞井下安全阀(可回收式）。 7、强行（永久）打开井下安全阀。 8、投捞井下射流

31、泵。 9、投捞井下配水器。 10、投捞井下测试工具,三、钢丝作业应用范围,钢丝作业服务能力,11、投捞压力计悬挂器及测压阀。 12、油管打孔服务（机械方式）。 13、砸泄油阀。 14、释放射孔枪身。 15、投捞滑套分离套。 16、投捞钢丝桥塞。 17、存储式生产测井服务（MPLT）。 18、试井作业（系统试井、常规压力测试）。 19、打捞井下落物。 20、井下PVT取样。 21、打捞TCP点火棒,三、钢丝作业应用范围,内 容 提 要,钢丝作业的概念及发展,一,设备的组成及作用,二,钢丝作业应用范围,三,管柱与钢丝工具的配合,四,安全注意事项,五,作业风险的关键控制节点,六,四、管柱与钢丝工具的

32、配合,CACT-OG修、完井中的钢丝作业,在修、完井中钢丝作业主要用在以下几个方面： 投捞生产堵塞器 封隔器坐封 开关循环滑套或生产层位滑套 投捞气举阀、油管打孔等。 26-1-21SaSb.xls HZ32-3-NE2MaCompletion schematic.xls HZ19-3-1 管柱图.xls,内 容 提 要,钢丝作业的概念及发展,一,设备的组成及作用,二,钢丝作业应用范围,三,管柱与钢丝工具的配合,四,安全注意事项,五,作业风险的关键控制节点,六,五、安全注意事项,人员的安全,所有作业人员必须持证上岗 参与作业的人员必须穿戴齐全个人PPE 作业之前做好风险分析并有相应的预控措施 现场作业人员必须有有高度的责任感和安全意识 对专业技能掌握全面 与甲方及第三方的沟通必须到位,人员的安全,作业队伍团结协作，内部沟通必须严谨 熟悉公司的安全管理程序及应急响应程序 必须熟悉作业平台的管理程序 熟悉作业场所的应急逃生路线 熟悉本岗位各种设备的操作