电缆输送射孔工艺技术.docx
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电缆输送射孔工艺技术
第一节电缆输送射孔工艺技术
电缆输送射孔按工艺的不同又可分为：
1、普通电缆输送射孔
普通电缆输送射孔是利用油矿电缆把射孔器通过井口防喷器和井内套管下放到一定深度，在套管内通过深度校正，然后对目的层进行射孔的一种常规射孔方法。
2、过油管射孔技术
过油管输送射孔是利用油矿电缆把过油管射孔器通过井口防喷装置、采油树和井内油管下放到套管中，在套管内通过深度校正，然后对目的层进行射孔的一种射孔方法，具有较好的防喷能力。
过油管射孔可使用有枪身射孔器或无枪身射孔器，可在不起油管的情况下，用电缆将射孔器通过油管下到目的层进行射孔。
能实现带压射孔、不停产射孔，射孔后直接投产，可避免在起下油管时压井所造成产层和环境污染。
主要适用于：
1、生产井、注水井补孔。
2、带压生产井不停产补孔。
3、套变严重不适于其它射孔器起下的井。
4、小直径套管井。
3、工程射孔
主要包括油管冲孔射孔和套管封串射孔，油管冲孔具有装枪直径小、射孔孔径大、穿深稳定的特点。
施工时，它只射穿油管而不损伤套管。
冲孔作业可实现循环解卡和循环压井的目的。
套管封串射孔具有装枪直径较大、射孔孔径大、穿深稳定的特点。
施工时，它只射穿套管及水泥环而不射入地层。
当油气井中某层因固井质量或其他原因造成的上下层串通时可以进行封串射孔。
然后挤水泥达到封串的目的。
4、工程爆炸
主要包括爆炸切割、爆炸松扣。
●爆炸切割：
当油管、套管或钻杆因各种原因被卡在井内，无法提出时，为了下一步的施工或是为了减少损失需要上部未卡死的油管、套管或钻杆提出时，可选用爆炸切割作业。
切割弹的型号（包括2寸-31/2寸油管切割弹，3/2寸-7寸套管切割弹、2寸-51/2钻杆切割弹）
特点和用途：
UQ系列油管切割弹、TQ系列套管切割弹和ZQ系列钻杆切割弹采用无杵堵粉末冶金不烧结药型罩、独特的聚能装药结构设计。
产品具有切割成功率高、切口平齐、对其它管材无损伤等特点。
切割弹可通过电缆输送在油气井内对油管、套管进行切割。
●爆炸松扣：
当井内管柱因各种原因被卡死需要倒扣退出时，可选用专用的爆炸松扣器下到需要松开的接箍处，进行爆炸松扣作业。
从而起出此点以上的管柱。
施工要求：
（一）组装爆炸杆
1.根据井况资料和工程爆炸通知单的内容，确定导爆索电雷管的型号。
2.确定用药量
3.检查导爆索外皮有无损伤，有无断药现象。
4.将导爆索均匀分布在爆炸杆的周围。
5.每隔100mm用白沙带捆扎一道。
6.用高压绝缘胶带在爆炸杆的两端和中间绑扎三个扶正器。
7.将电雷管紧附在导爆索的上端，用白沙布绑紧。
雷管的一根引线接爆炸杆本体，另一根引线用黑胶布包好，捆扎好的最大外径应小于管柱内径。
（二）爆炸松扣施工
1）当爆炸松扣器进入离卡点以上50m时，通知井队以卡点以上钻具重量的100%～115%作拉力提升钻具后，再按每千米钻具扭转3～3.5圈给钻具施加反扭矩，然后射孔小队再下放电缆，测量对深曲线，测出卡点以下50m深度。
2）当测完钻具磁性接箍深度曲线后，用比例尺丈量每个接箍间距离与井队提供的管柱结构数据是否相符，确认无误后，同井队技术人员一起确定松扣深度位置和采用的标准接箍。
3）利用爆炸松扣器的零长和已确定的标准接箍上起电缆，使爆炸松扣器正好对准要松扣的接箍上，通电点火引爆雷管和导爆索，产生爆轰波冲击丝扣，使扣松动，从而达到松扣目的。
（三）爆炸松扣炸药量的选择
爆炸松扣药量的选择应根据卡点深度的不同，钻井液密度大小及钻具钢的差别而选用不同药量。
5、电缆桥塞
电缆桥塞工艺就是根据油气井的封层需要在已射孔的两个层位之间进行封堵，同时可以在分层试油时上返封层。
达到预期的分层，封堵进行生产或试油的目的。
该工艺施工时间短，座封深度准确，座封牢固安全可靠。
对于两个层位之间距离较近的封堵效果明显优于其它方式。
目前电缆桥塞规格为：
5寸、51/2寸、7寸、95/8寸。
适用于相应规格的套管。
是理想的分层试油或分层采油的封层方法。
施工技术
（一）STS电缆桥塞压力密封工具工作原理：
位于电缆密封工具上端的电动高温点火器点着后产生火花，引着位于点火器正下端的药柱，这种由可控制燃烧的物质配制成的药柱开始约30秒种的燃烧。
药柱燃烧所产生的高压气体用来驱动密封工具运行。
高压气体向下通过上活塞的中心孔进入下缸套，驱使密封工具外面部件上下缸套和上接头下行，同时上下活塞保持稳定工具外部下行达到行程极限，一边有泄压孔经过上活塞三个密封圈的最后一个时，压缩气体将通过泄压孔泄入井筒，以上过程可使桥塞密封，桥塞上的释放环（或释放栓）被拉断，密封工具可从井筒中取出。
密封工具内的油减压系统可控制密封工具的行程速度。
当密封工具外部几个组件下行时，上活塞上部的油可通过由上活塞的外径和上端接头内径，形成环状间隙进入上端接头。
（二）STS电缆桥塞压力密封工具组装
1．将尼龙胶塞塞入上缸套的∮3/16″的孔中，用专用润滑油和丝扣油涂抹所有的密封圈，丝扣和滑动部位，将上缸套离胶塞较远的一端与下缸套连接。
2．将下活塞塞入下缸套。
3．将上活塞下部塞进上缸套，将工具倒转，在地上垫一块木板，用上活塞端部撞击木块，使活塞进入缸套直至碰到下活塞，拧紧下活塞，将工具倒转，将上活塞充分撞入缸套内。
4．下活塞在下立直工具，将工具倒入上缸套。
5．装上上端接头、拧紧。
6．装上剪切接头，用管钳夹紧下端活塞，上紧剪切接头。
7．将上端接头的孔与剪切接头的孔对齐，装上铜剪切销钉拧紧。
8．将燃烧套的任意一端与剪切接头连接。
9．将药柱滑入燃烧套，药柱的开口处必须面朝上。
10．将点火头拧入燃烧套内。
11．将地线从点火弹簧上移走，并盘绕在点火器上，塞入点火头。
12．接上合适的快变接头。
13．将锁紧环全部旋进下端缸套，直到旋不动为止，将拉杆进下活塞，拧紧锁紧螺母，将密封套旋进下缸套，直到旋不动为止，将桥塞与拉杆相连。
14．将密封套旋回抵住桥塞，旋回锁紧环，锁住密封套。
（三）组装注意事项：
1．管钳只能打在有滚花的区域。
2．每次使用后都要更换新的O型密封圈。
3．防止上活塞的泄压孔不畅。
4．确保所有的连接部位都要用管钳拧紧。
5．在使用前，确保将油完全加满。
（四）投灰器的结构和工作原理
当电缆桥塞坐封以后，为了加强电缆桥塞的封堵强度，在桥塞顶部利用投灰器倒上一定厚度的水泥并使之凝固。
投灰器除撞击投灰式外，还有开启方式为爆炸式的，但结构和原理都大同小异。
下面主要介绍H型撞击式倒灰筒的结构与工作原理。
1.投灰器的结构
ZH型投灰筒主要是由：
倒灰筒和倒灰器组成，倒灰器包括剪切螺丝、内套筒开口，外套筒开口、挂钩、螺杆销、撞击头等。
2.投灰器的工作原理
在正常条件下投灰筒不受撞击,水泥不会自然流出，当投灰筒以60～80m/s的速度与坐封的桥塞顶部撞击后，三个剪切螺钉被剪断，此时活塞筒开始向上移动，使活塞筒与活塞的窗口重合，水泥即可流出。
当活塞移至最高点时，活塞筒与活塞的窗口全部重合，活塞底部的活动弹性挂钩正好钩住活塞筒下部的挂钩销。
在投送筒上提时，就能保持活塞筒和活塞窗口的重合状态，使水泥全部流出
磁性定位器原理及示意图
一、磁性定位器的工作原理：
从电磁感应定律中知道，当磁铁和线圈做相对运动时，使线圈周围磁场的磁通量发生变化，线圈内产生感生电动势。
磁性定位器主要组成部分是一对永久性磁铁和一组线圈，线圈处在磁场中。
磁性定位器在套管中滑行时，在质地均匀的套管中由于线圈中磁通量不发生变化，所以不会产生感生电动势。
而磁性定位器经过套管接箍处，由于外界铁磁物质——套管壁的厚度发生变化和环形缝隙的存在，使磁力线分布发生变化，使线圈内的磁通量发生变化，从而产生感应电势。
感应电势由电缆传输到地面仪器加以记录，这样我们从记录的定位器讯号波形，就会断定井下套管接箍深度，完成射孔定位工作。
二、磁性定位器的结构：
磁性定位器是电缆射孔专用的定位仪器，它由以下几部分组成：
磁钢：
有铁磁性材料加工后经热处理磁化后成永久性磁钢，一对磁钢按同极性相对排列。
线圈：
在纯铁线圈架上，有接地片。
用Φ0.14mm的高强度漆包线，绕11000——13000匝左右，其阻值为1.3K-1.8KΩ。
双向二极管：
耐压450V，最大整流电流为2A。
防震胶块：
上下胶块与磁钢、线圈成一体起到防震作用。
外壳：
用防磁不锈钢加工而成，具有磁屏蔽作用。
三、磁性定位器原理图
第一节射孔用测井电缆
（一）测井电缆的功能
测井电缆将地面仪器与井下仪器、射孔枪（桥塞工具等）连接，是传输、接收各种信号数据的通道，它具有以下三种功能：
1.输送下井仪器、工具、射孔枪，并承受其拉力。
2.为井下仪器供电并传送各种控制信号。
3.将井下仪器输出的测量信号传输至地面系统。
（二）测井电缆的性能特点
电缆要实现以上功能，必须具备以下性能特点：
1.具有大于被测井深的长度。
2.必须具有较强的抗拉强度。
3.必须具有较好的韧性，以便能盘绕在绞车滚筒上。
4.必须有导电性、绝缘性、抗干扰性能好的多股缆芯，并能满足传送不同频率信号的要求。
5.缆芯的绝缘材料必须具有耐高温性能。
6.必须具备井下耐高压和在滚筒里层抗挤压的良好性能。
（三）测井电缆的分类
测井电缆按缆芯数量可分为单芯，三芯、四芯、六芯、七芯等，按直径大小可分为Ф12.7mm、Ф11.8mm、Ф8mm和Ф5.6mm等，按耐温性能可分为90℃、180℃和250℃等。
目前射孔多采用单芯电缆。
尽管国内外各家电缆型号不尽相同，但大同小异。
具体参数见下页射孔常用测井电缆参数一览表。
（四）测井电缆的结构及主要性能指标
1.测井电缆的结构
测井电缆一般由导电缆芯、缆芯绝缘层、充填物、编织层及铠装防护层组成。
射孔常用测井电缆参数一览表
序
号
厂家
型号
外径
mm
耐温
℃
缆阻
Ω/Km
额定
拉断力
钢丝根数
钢丝直径mm
标准kn
外
内
外
内
1
郑州电缆股份有限公司
WGSB
8.1
-30-150
＜20.0
30
17
11
1.2
1.2
2
郑州电缆股份有限公司
WGSF46
8.15
-50-232
18.0
40
17
11
1.2
1.2
3
山东万达电缆有限公司
W1F-8.0
8.0
232
17.69
57
18
12
1.15
1.15
4
山东东营盛日电缆厂
W1-8B
8.0
-30-150
13.0
＞40
16
11
1.2
1.2
5
辽宁盘锦万鑫电缆厂
W1-8-B
8.0
-30-150
9.0
35
16
13
1.2
1.0
6
庄河市油矿电缆厂
W1-8-8
8.0
-30-150
12.0
40
17
11
1.2
1.2
7
江苏电缆厂
WGSB
8.0
±0.15
-30-150
≤20
30
16
13
1.2
1.0
8
上海电缆厂
WSKF
8.2
-50-200
≤13.7
28
16
13
1.2
1.0
9
美国罗彻斯特公司
1-H-314A
8.0
145
9.50-10
49.4
18
12
1.1
1.1
10
美国罗彻斯特公司
1-H-314D
8.0
216
9.5
46.3
18
12
1.1
1.1
11
美国罗彻斯特公司
1-H-314K
8.0
260
34.8
46.3
18
12
1.1
0.81
12
美国威特公司
7-46-NT-XS
11.8
230
35.4
86.0
24
24
1.24
0.99
1）导电缆芯：
由一根或几根线芯组成，而每一根线芯又是由多根铜导线按一定方向绞合而成，导电缆芯应具有尽可能低的电阻值。
2）缆芯绝缘层：
决定了缆芯的耐温性能和电气性能。
绝缘层材料通常为聚乙烯、泰氟隆等化学合成材料。
3）充填物：
是充填在电缆缆芯周围的导电屏蔽层及萱麻、棉纱等物。
4）编织层：
是铠装电缆的衬层，由纤维材料或布带绕包而成，它的作用是防止电缆缆芯受损。
5）铠装防护层：
是在编织衬层外绕包的两层铠装钢丝。
通常用的电缆外层是左旋的，而内层是右旋的。
2.测井电缆的主要性能指标
电缆的主要性能指标包括电缆的机械性能和电气性能指标。
1）电缆的机械性能：
是指电缆的抗拉强度、耐腐蚀性、韧性及弹性等，它们不但是电缆的重要性能，也决定了电缆自身的质量标准。
其中电缆的抗拉强度包括电缆终端固定和电缆自由悬挂状态两种情况下的抗拉强度。
电缆终端固定下的抗拉强度就是指电缆两端被固定不能转动时所能经受住的最大拉力。
通常厂家提供的电缆抗拉强度是在实验机上得到的，其实验情形类似于电缆终端固定。
电缆自由悬挂状态下的抗拉强度是指电缆在一端不固定和能转动情况下所能承受的最大拉力。
测井状态下的电缆受力情况类似于此。
2）电缆的电气性能：
主要包括电缆的电阻、电容和电感。
电缆缆芯的直流电阻主要同电缆导电缆芯的长度、直径、导电材料及温度有关。
测井电缆的电容取决于绝缘层材料的充电常数、绝缘层厚度、导电线芯数、电缆工作环境的温度和流体的压力。
它是判断电缆断芯位置的重要参数。
（五）测井电缆的安装与新电缆在使用前的破劲方法
1.测井电缆的安装方法
1）检查所要安装电缆的通断，绝缘是否正常。
2）将电缆先绕到拖电缆的张力装置上。
3）将测井绞车按规定位置停好对正并打好掩木。
4）将电缆头从绞车滚筒内侧的通讯孔穿入，从滚筒外侧拉出。
5）留足连接滑环线的长度，将电缆的钢丝剥开剁断处用专用小电缆卡子固定，或直接将剥开的钢丝反向打结用胶布、铅丝扎牢。
回抽电缆，使小电缆卡子或制作的电缆疙瘩挡在滚筒侧孔外侧。
6）将固定拖电缆装置的手刹车放到适当位置。
7）将拖电缆装置的计数器清零，记准所上电缆的长度。
8）慢速开动绞车绕电缆，第一圈一定要紧贴滚筒壁，绕回到起点之前要自然留出10～20cm的倒角。
9）第一层电缆不应出现明显缝隙，到滚筒另一端升入第二层的位置应和第一层的起点对应。
不论是过了或是提前都不能上好电缆。
如果进入第二层的位置不对则应进行调整，过了向另一侧挤，提前了要向同方挤，如果还不能到达目的应将电缆下掉改变电缆拉力，重新起电缆。
10）上电缆时各层拉力选择：
①第一层电缆张力为拉断力的10%～15%。
②第二层电缆拉力为拉断力20%～25%。
③第三层至中部为拉断力的33%。
④中部至电缆头由33%逐渐下降到零。
11）绕好电缆后将长度、型号、上电缆日期记到电缆记录本上。
2.新电缆在使用前破劲的方法
1）到空旷的地方在汽车慢速前行的情况下，开动绞车下放电缆，放完后再收起电。
2）在井里将电缆慢速起下3～5次。
3）在套管井中连好磁定位，采用慢速下放300米，上提50米，停住，借助磁定位观察电缆不转为止，再下300米，上提50米，一直进行下去，然后收回电缆的方法。
4）在上电缆的装置上进行，边上电缆边自动破劲。
（六）测井电缆缆芯故障的检查方法
电缆缆芯故障主要是断芯、接触不良和绝缘破坏，常用以下方法检查。
1.确定断芯位置
1）电容法
用电容表同一档位分别测量断芯电缆两端对外皮电容，根据电容以及电缆长度计算断点位置。
式中：
L1——断点与电缆头部的距离
C1——电缆头部的测试电容
C2——滑环一端的测试电容
L——电缆总长
2）充电法
利用500伏兆欧表摇相同的圈数，分别给断芯两端充电。
然后分别用万用表相同的电流档给两端放电，记下放电电流。
或用一个直流电源，一个限流电阻，一个电流表，一个开关，如图1所示，分别对断芯两端，卡准充电时间，多次测量求出充电电流I1和I2的平均值。
则断芯位置按下式计算：
式中：
L1——断芯位置与外端的距离。
I1——外端放电电流。
I2——滑环一端放电电流。
L——电缆总长。
3）ST—500电缆故障测试仪检测
a）接通电源荧屏显示。
b）按任意键，使仪器处于“工作种类选择”状态，“工作种类”放低压脉冲档。
c）脉冲宽度置“0.2μs时”,可测短于1000米的电缆;脉冲宽度置“8μs时”，电缆测试长度则能达8000米。
d）按“采样”键，调节幅度及位移旋纽，使波型幅度处于合适位置（不可上下限幅）。
e）按动“介质选择”键，根据实际电缆选择或输入所测电缆的速度。
f）按动“采样频率选择”键，选定频率，小于1000米，可用30MHz采样频率；小于2500米时可用15MHz；小于3500米可用10MHz采样频率；若电缆故障点距离更长时，则选5MHZ采样频率。
g）将测试线的红芯与电缆故障相连接，测试线的屏蔽层与电缆地线连接。
h）按动“采样”键，则屏幕显示出图2所示波形。
i）按动右移键，将游标移动到脉冲起点t1，再按动“定位”键，将游标定位后，再移动（右移）键，将活动游标移到反射脉冲拐点t2位，则屏幕下方自动显示出故障点到测试端的距离。
2.检查缆芯绝缘破坏位置
图1充电法检查断芯位置示意图图2开路故障波形
检查缆芯绝缘破坏位置时，应先断开滑环和鱼雷以下部件，先用兆欧表检查缆芯绝缘，若绝缘低于0.1MΩ时,可以用电桥法或用万用表和兆欧表较准确地检查出缆芯绝缘破坏位置,但绝缘高于0.1MΩ时，则应采用专用设备或探伤仪进行检查。
若无条件，也可先将有绝缘问题的缆芯通以较高电压使其彻底击穿，然后再用万用表和兆欧表检查出缆芯绝缘破坏位置。
1）电桥法确定缆芯绝缘破坏位置
图3电桥法确定缆芯绝缘破坏位置电路
测量方法如图3所示，用干电池或兆欧表给电桥对角两端通电，调节滑线电阻器使A点在C、D之间滑动，使电流表G上的电流为零，然后量出CA、AD之间的阻值，利用下式求出电缆绝缘破坏位置：
2）利用500V兆欧表及万用表（漏电流法）确定缆芯绝缘破坏位置
图4用电流法确定缆芯绝缘破坏位置
这是现场常用的一种简便方法，非常适合于作业小队在现场使用。
检查方法如图4所示，当缆芯绝缘小于0.1MΩ时,将万用表接于被测缆芯两端,使用50微安档或1毫安档,将兆欧表一端表笔接缆芯一端,兆欧表另一端表笔接缆皮。
用均匀的速度摇动兆欧表，待电流表读数稳定后记下读数A1。
将兆欧表接缆芯的一端换接到缆芯的另一端，同时将电流表的表笔两端互换，同样摇动兆欧表手柄，测出电流表读数A2，则用以下公式计算缆芯绝缘破坏位置：
或
3）用ST-500电缆故障测试仪检查。
检查方法与断芯同，显示波形见图5。
图5绝缘故障波形
（七）电缆深度记号的标定
１．电缆深度记号的标定时间：
1）新电缆投入使用前，生产管理部联系质量检测中心，对电缆深度记号进行标定；
2）电缆铠接后，生产部联系质量检测中心，对电缆深度记号重新标定；
3）零记号以上的电缆经过修接或电缆零长出现负值时，队长向生产管理部汇报，生产管理部联系质量检测中心，对电缆深度记号重新标定
4）射孔过程中出现严重遇卡、遇阻打结的情况，队长向生产管理部汇报，生产管理部联系质量检测中心，对电缆深度记号重新标定；
5）电缆使用过程中，若操作工程师发现电缆磁记号缺失或过弱时，需向队长报告，队长向生产管理部汇报，生产管理部联系质量检测中心，对电缆深度记号重新标定；
6）电缆使用过程中，若操作工程师发现原图中磁记号间距超差，应报告队长及时分析原因，如确定为电缆长度拉伸造成超差，队长向生产管理部汇报，生产管理部联系质量检测中心，对电缆深度记号重新标定；
7）正常情况下，电缆深度记号每6个月标定一次，由队长联系生产管理部，通知质量检测中心，对电缆深度记号重新进行标定。
２.电缆深度记号标定的要求：
1）队长接到生产管理部下达的电缆标定通知后，及时组织小队成员，将施工车辆开至记号井，配合记号井工作人员严格按照SY/T6251-1996《石油测井电缆深度记号标定规范》进行电缆标定；
2）电缆深度记号标定结束后，操作工程师备份两份磁定位测井图、标准节箍深度和深度记号误差数据表，一份提交质检中心现场标定管理人员，另一份进行标识后，妥善保管
3）井口工负责将有关电缆深度记号标定的数据填写在《电缆使用记录》中。
（八）电缆的常规检查与维护保养
1）每次测完井或检修电缆后，井口工组织井口工使用兆欧表测量电缆各缆芯与电缆表皮之间、缆芯与缆芯之间绝缘应大于50MΩ；使用万用表检查电缆的缆芯阻值，误差应不超过5%。
2）每口井，井口工对电缆外层钢丝的磨损情况进行检查，当电缆局部外层单钢丝直径磨损程度接近1/3时，必须向生产管理部汇报处理。
3）当电缆使用过程中，怀疑电缆磨损、腐蚀达不到使用要求时，井口工将怀疑部位电缆钢丝进行弯转180°，其弯处呈尖针状应立即停止使用该电缆，由小队队长向生产管理部汇报处理。
4）当电缆使用过程中，怀疑电缆磨损、腐蚀达不到使用要求时，队长组织人员对整根电缆进行拉力实验，当其拉力达不到额定拉断力（7.7吨）的75%时，应立即停止使用该电缆，由小队队长向生产管理部汇报处理。
5）当发现电缆出现断丝时，井口工组织井口工采取压钢皮的方法及时维修。
6）当发现电缆有轻微打扭时，井口工组织井口工使用整形钳使电缆恢复原状。
当整形效果不好时，若打扭处距电缆头不超过50米，由队长确认后将打扭处剁掉，若超过50米，必须向分公司生产管理部汇报处理。
7）电缆的更换、维修（接电缆）由质量检测中心负责，队长申报分公司生产管理部，生产管理部负责联系。
8）按SY/T6251-1996《石油测井电缆深度记号标定规范》要求给电缆做磁记号。
由队长申报分公司生产管理部，生产管理部与质量检测中心联系标定。
9）电缆检查、使用、维修后，井口工及时填写《电缆使用记录》。
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