沙玉琢 陈 雄

(1.牡丹江天擎科技有限公司 黑龙江牡丹江) (2.川庆钻探工程公司测井公司 重庆)

RWCH-2000型可释放式电缆头的结构解析

沙玉琢1陈 雄2

(1.牡丹江天擎科技有限公司 黑龙江牡丹江) (2.川庆钻探工程公司测井公司 重庆)

随着测井技术的不断进步,测井仪器及其装备也在迅速发展,电缆头(俗称马笼头)就是常规测井作业中必不可少的装备之一。文章就HALLIBURTON公司生产的RWCH-2000可释放式电缆头的结构设计介绍分析,它除具有常规电缆头的测井仪器连接功能外,还具有:释放电缆,缆头张力测量 ,缆头温度测量等特点,在电缆头的结构功能中增加了新的设计理念,是普通电缆头所无法替代的。

电缆头;RWCH;测井模式;加热释放模式;张力;温度

0 引 言

常规电缆头是不能够被加热释放的,缆头内部通常有注硅脂的,也有注硅油的,还有其他结构的,一般常规电缆头中大都安装了小规格的拉力棒(也叫弱点),目的是当井下仪器串一旦遇卡,通过上提电缆把拉力棒拉断,从而拉出电缆起到保护电缆的作用(因为电缆相比其它设备较为昂贵),然后再下打捞工具打捞井下仪器串[1],然而其事实结果并非总是如我们所想象的那样,经常有电缆被拉断的情况发生,必须下打捞工具打捞井下仪器,有一定的麻烦和损失,而本文介绍的RWCH-2000可释放式电缆头在井下仪器遇卡时就能够很好地解决保护电缆这一问题[2]。

1 总体结构

RWCH-2000可释放式电缆头基本结构如图1所示。

图1 RWCH-2000可释放式电缆头基本结构图

从图1中我们可以看出,该RWCH-2000可释放式电缆头主要有锁紧释放机构、加热机构、张力测量机构,温度测量机构等部分组成,为达到拉力杆的前后压力平衡并且设计了泥浆平衡通道。

1.1 组成及功能

1.1.1 锚的锁放机构的组成及功能

RWCH-2000中锚的锁放机构是较为复杂的机械结构,它是RWCH-2000的释放执行机构,它被设计在打捞帽中,通过对开鱼雷直接与锚相连,而且这种锚被设计成两种结构:(1)一种是可以安装拉力棒的锚,下井时可以安装合适拉力值的拉力棒,相当于多一级保险,增大安全系数;(2)一种是无弱点的锚,即不能够安装拉力棒的锚;可以根据作业需要选择是否加拉力棒,HALLIBURTON公司设计的拉力棒由1.5 t～4 t每隔0.5 t一个档,共5种拉力棒可供选择使用。

1.1.2 加热机构的组成及功能

RWCH-2000中加热机构是释放机构的辅助机构,没有加热器给特种合金的加热,就无法完成对电缆的释放动作,当特种合金物理状态为固态时,它对拉力杆的作用是一种限位作用,这种情况下拉力杆是不能被轴向移动的,从而决定了锚的锁放机构的动作类型,当加热器正常工作后,加热温度达到特种合金的熔点温度时,特种合金一定会由原来的固态变为液态,它将失去对拉力杆的轴向约束,此时的拉力杆在外力作用下,克服一定的摩擦阻力后是可以被轴向拉动和推回到原来的位置的。

1.1.3 张力测量机构的组成及功能

RWCH-2000中张力测量机构是由张力传感器和其平衡活塞等零部件组成的[3],它是下传信号通过数字传输把张力信号传给地面,它所测量的是电缆头与仪器连接处的张力值。

1.1.4 温度测量机构的组成及功能

温度测量机构是由温度传感器所组成的,也是下传信号,通过数字传输传给地面,地面所显示的温度是华氏温度,需要换算后才能变为摄氏温度值[℃=(0F-32)X5/9]。

1.2 参数指标

仪器重量:61.2 kg(135 lb)

工作环境压力:137.9 MPa(2000 psi)

工作环境温度:0～176.7℃(350°F)

仪器外径:Φ92.2 mm(3.63 in)

特种合金熔点:220℃

最高加热温度:227℃

熔化释放时间:2 min～8 min

熔化恢复时间:2 min～8 min

仪器接长:1.95 m(6.4 ft)

2 主要结构设计及工作原理

2.1 缆头的结构设计

RWCH-2000的外型尺寸与普通电缆头的打捞帽部分是完全相同的尺寸,而且电缆头内部拉力杆到三锥套之间在下井前必须要注满硅脂(见图1),内部增加了电缆连接锚和锚的锁放机构,即锚的锁紧和释放机构,当拉力杆向上端移动达到一定位移时,在电缆拉力的作用下使得锚的锁紧机构失效,即实现了释放电缆的目的。

2.2 热熔结构的设计

热熔结构是由特种合金、加热器、热电偶等元器件组成,特种合金是用来控制释放功能的主要零部件之一,它和加热器共同作用来控制拉力杆的位移约束力,如果加热器不工作或工作后达不到特种合金的熔化温度,拉力杆都无法移动,也就无法释放。所以热电偶的作用就是来测量该部位的温度大小,并且把温度信息上传到地面,使得测井操作员可以实时监控井下电缆头的加热情况。

2.3 工作原理

1)测井模式状态下:

RWCH-2000可释放式电缆头与普通电缆头在测井使用上没有太大的区别,只是比普通电缆头多两项功能:缆头张力测量与缆头井温测量。

2)加热释放模式状态下:

RWCH-2000可释放式电缆头只有在井下仪器遇卡后,通过上提电缆而不能解卡时才允许使用该功能,当上提电缆的同时密切关注缆头张力,当缆头张力逐渐增加并且接近电缆的许用拉力时仍不能解卡,这时就应该使用该可释放式电缆头的释放功能,把电缆和仪器分开:(1)通过地面系统向可释放式电缆头发送模式切换指令,使RWCH由测井模式状态转换为加热释放模式状态,(2)通过地面系统向RWCH可释放式电缆头供电,使加热器正常工作,(3)计时加热时间并观察热电偶测得的加热器部位的温度指示,当加热器部位的温度达到或超过220℃时,即达到或超过特种合金的熔点温度,使得特种合金的物理状态由原来的固态变为液态时,(4)上提电缆,拉力杆在电缆拉力的作用下向上发生位移,导致锁紧机构对锚失去锁紧力,从而释放发生,对电缆的释放随即完成。电缆连接锚被锁紧状态和电缆连接锚被释放状态示意如图2和图3所示。

图2 电缆连接锚被锁紧状态

图3 电缆连接锚被释放状态

3 结束语

RWCH-2000可释放电缆头不但具有上述功能和较为复杂的释放结构,还配备了两套机芯装拆工具和释放复位工具,可谓装备齐全但造价也比较高;由于该电缆头具有了张力、井温等功能,因而在长度上必定要长些,在仪器自重方面要重些,故而应用受到了一定的限制,测井队不论在携带和生产作业中都认为十分不便,但是如果不加张力和井温功能把电缆头做成只具有可释放功能的电缆头就可以做得较短、较轻,张力和井温参数只要挂接三参数仪就可以满足了,那样的可释放式电缆头一定会深受测井作业队的喜欢,应该是未来发展的方向。

[1] 孟贵生,陈光辉,马俊峰,等.测井中的穿芯解卡工艺[J].石油仪器,2008,22(1)

[2] http://www.halliburton.com[DB/OL]

[3] 庞大成.机械零件设计手册(第3卷)[M].北京:化学工业出版社,2001

This article analyzes the structure of RWCH-2000 releasable wireline cablehead from HALLIBURTON company.Besides the connection function of the conventional electric cablehead,it also has such functions as:release of the wireline cable,tensity and temperature measurement of the wireline cablehead.New ideas have been applied in the design of the structure of RWCH-2000 releasable wireline cablehead,which make it can’t be replaced by the conventional one.Key words:wireline cable head;RWCH;well logging pattern;pattern of heat and release;tension;temperature

Analysis on the structure of RWCH-2000 releasable wireline cablehead.

Sha Yuzhuo and Chen Xiong.

PI,2010,24(5):39～40,74

P631.8+1

B

1004-9134(2010)05-0039-02

沙玉琢,男,1966年生,工程师 ,1987年毕业于哈尔滨工业大学时间计控技术及仪器专业,现在牡丹江天擎科技有限公司从事新产品研发和技术管理工作。邮编:157009

2010-03-31编辑梁保江)

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