电缆穿心打捞快速接头置换短节的研制及应用

熊 伟，赵 强，郑 华，陈 雄

(中国石油川庆钻探测井公司 重庆 400021)

·仪器设备与应用·

电缆穿心打捞快速接头置换短节的研制及应用

熊 伟，赵 强，郑 华，陈 雄

(中国石油川庆钻探测井公司 重庆 400021)

针对电缆穿心打捞过程中细节较多，操作繁琐的问题，提出了一种新型快速接头置换短节，经过原理分析和现场检测可以得出，在确保安全的前提下，应用该短节可以增强电缆连接的可靠性，缩短作业时间，降低劳动强度。

电缆穿心打捞；快速接头；工具改进

0 引 言

在钻井测井作业过程中，由于种种原因会发生测井事故。它可以分为卡电缆、卡仪器和断电缆三种基本类型[1]。常见的测井事故处理方法主要有电缆穿心打捞法、捞矛打捞法和捞筒打捞法[2]。测井作业规范中一般规定电缆上提拉力不得超过其最大安全拉力，所以多数情况下遇到的测井事故都是电缆卡或仪器卡，采用成功率较高的穿心解卡一般不会造成仪器的损伤，仪器经维护保养后一般都可以继续使用[3]。

1 穿心打捞简介

穿心打捞是一种在井口附近切断电缆，贯穿打捞工具和钻具，实施井下电缆或仪器解卡的打捞方法[4]。在电缆测井过程中，由于压差粘附、键槽、套管损坏、电缆或仪器损坏以及井眼限制等原因而造成仪器或电缆卡在井内时，通常会采用成功率极高的穿心打捞方法。其工艺流程如下：井口张力测试并记录，固定测井电缆；安装井口天地滑轮，校核总张力；剪断电缆，安装快速接头；检查快速接头可靠性；连接打捞工具；下放打捞工具；循环钻井液；打捞落井仪器；回收测井电缆；回收仪器。常用的穿心打捞工具有卡瓦捞筒、滑块式打捞工具、三球捞筒、四球捞筒、CDL打捞器等，目前各家测井公司按自己的使用习惯使用着不同类型的打捞工具，各类打捞工具均具有良好的使用记录，同时也或多或少存在一些不足。

在多年现场实践基础上，川庆测井公司不断总结工程事故经验与教训,完善打捞工具配套，探索工艺改进,逐渐形成了一套适应川渝地区特点的打捞工具配置,以及工艺保障措施。测井过程中，渗透层与井筒之间较大的压力差迫使仪器或电缆压靠在井壁上，造成粘附卡。如果只是采用打捞工具抓获仪器上部，可能会导致“拉不动压不脱”的局面，进退两难。针对川渝地区测井遇卡类型主要为压差粘附卡的特点，形成了配套的套铣穿心打捞工具，主要包括套管、接箍、扣型转换短节、拨叉和铣齿等，目的在于将仪器从井壁剥离，起到导向的作用，同时也有利于打捞不成功时的后续处理。公司对目前在用的打捞工具也进行了部分结构上的改进。首先是所有打捞工具都增加了防落功能，也就是在打捞工具上部安装了防落环，其内径小于快速接头最大外径，可以防止快速接头脱开导致电缆意外落井。其次针对不同系列的马笼头设计了调整短节，可以准确抓获设计位置。最后根据打捞工具本体强度条件，在满足强度要求的前提下增加了循环通道，便于打捞过程中循环泥浆。

穿心打捞操作比较繁琐，要求注意的细节较多[3]，是一项危险的工作，尤其是在人员疲劳且心情低落时，一个操作失误或细节处理不当，都可能会使事故复杂化，造成更加严重的后果。因此在保证安全可靠的条件下，改进设计不合理的配套工具可以提高作业效率，降低劳动强度，确保打捞成功率。

2 快速接头

快速接头用于穿心打捞时实现电缆的快速断开与连接。靠近测井绞车端为快速接头母头，井口端为快速接头公头，在“穿心”过程中，将快速接头母头提升至二层台附近，穿过钻具水眼与井口端快速接头公头连接，保持一定的电缆张力下放钻具后露出快速接头，断开快速接头公母头，之后重复操作直到打捞工具捕获落鱼。

2.1 快速接头原理及配套工具

快速接头有直插式快速接头和旁开式快速接头两种。两种快速接头各有利弊，根据具体使用环境选择合适的类型。由于直插式快速接头总成较长，当钻机带顶驱时，下钻时快速接头不容易通过，此时优先选用旁开式快速接头。就连接与断开时的操作性而言，直插式快速接头更方便。直插式直接竖直连接，旁开式需将母头置于水平位置挂接后再拉直，由于上部加重的原因，这个操作往往比较费力；断开时，直插式快速接头需用专门的释放钳竖直断开，旁开式也是将母头放到水平位置才能断开。

图1为直插式快速接头装配图，上部为母头，下部为公头，两端通过锥筐绳帽结构与电缆连接，当母头竖直下行撞击公头时，公头蘑菇头在母头钩板前端斜面的引导下撑开两片钩板，直到公头颈部进入，钩板在弹簧回复力作用下恢复原状态，卡住公头颈部，实现连接。释放时，使用专用的释放钳夹住钩板上部，由于两片钩板中部交叉铰接在一起，在用力压缩钩板弹簧的同时，下部张开，实现公母头的脱离。为避免释放快速接头时电缆扭矩积累后突然释放对设备和人员造成伤害，直插式快速接头母头上设计有防转结构，如图1中圆圈内所示。

图1 直插式快速接头装配图

根据多年现场应用经验，测井公司对所用直插式快速接头进行了改进。为防止公母头意外脱离，在直插式快速接头公头上设计有保险装置，如图1中所示，锁套与弹簧连接，公母头对接前，锁套处于低位，对接后放开锁套上行至高位，此时锁套在压簧回复力作用下顶住母头，防止公母头之间产生相对位移。此外，快速接头增加了防落功能，为防止快速接头意外脱开或者电缆意外断裂造成电缆落井，公接头最大外径为50 mm，打捞工具防落环内径48 mm，所以快速接头最远掉落到钻具串最下部打捞筒内，可起钻回收电缆。

《结婚十年》中的时代背景是正值抗日战争时期，国内的形式非常的不稳定，人民的生活在很大程度上也遭受到了一定的打击。所以，在这一情况下的女性，内心面对着残酷的战争，经济的拮据，女性的内心相对来说会比较的脆弱。就如文中所表现的，战乱时期，得知自己的父亲病了之后，徐崇贤可以说是随意的把苏怀青与孩子安置在上海，自己回到了家乡看望父亲，而此时苏怀青的内心只有焦急与没有安全感的恐惧，所以她自己做主也从上海回到了家乡，希望能与丈夫重聚。在这里，女性意识的不坚定再一次显现，但是我们可以认为女性做出这样的选择，也是因为在战乱的时代被迫之下的无奈。

如图2为旁开式快速接头装配图，由上接头和下接头两部分组成，两端通过锥筐绳帽结构与电缆连接，下接头球头嵌入上接头与之相匹配的球形凹槽内，实现挂接。改进后的旁开式快速接头的公头颈部更长，可在竖直方向与母头实现连接与断开，不用将母头放置于水平位置，操作更加方便。挂接后，放开锁套上行顶住母头，避免公母接头之间发生相对位移造成脱落。与直插式快速接头一样，旁开式快速接头也增加了防落功能，旁开式快速接头最大外径为50 mm，不能通过打捞筒防落环。

快速接头的配套工具主要有C型卡盘和释放钳。C型卡盘用于快速接头断开时卡住母头(下接头)；释放钳用于断开直插式快速接头连接。

2.2 快速接头防落功能引发的问题

图3为三球捞筒内部的防落环，通径为48 mm，而快速接头防落部分外径为50 mm,不能通过，打捞过程中上部电缆意外断裂或快速接头意外脱开时，公头最多只能掉落到防落环处。防落功能是对打捞工具及配套工具的一大完善，消除了隐患和风险。

但是防落功能同时也带来了不便之处，井口安装时，如果直接用带防落功能的快速接头连接电缆，则打捞工具入井时不能通过，之前采用的方法是先用最大外径小于48 mm的导通快速接头连接电缆，待工具入井后再重新制作有防落功能的快速接头。这样的操作使得井口安装快速接头需要制作4次锥筐，如果没有防落功能则只需要制作2次锥筐，大大增加了占用井口的时间，增加了人员的劳动强度。还有另一种安装方式是将井口端电缆穿过打捞工具以后再连接有防落功能的快速接头，这样也能规避防落功能引起的安装问题。但是如果井斜角大于10°或者电缆或仪器的遇卡类型为压差粘附卡或者键槽卡时，一般采用套铣打捞的方法[5]，如图4所示，也就是在打捞工具下部配接合适尺寸和长度的套铣筒，最下部接拨叉或铣齿，目的在于将电缆或仪器从井壁剥离，引导仪器进入打捞工具，同时起到保护仪器的作用。如果要先穿过工具串再制作快速接头，则必须在井口端预留足够长的电缆(可能长达十多米)，而石油天然气行业标准测井电缆穿心打捞操作规程(SY/T5361—2007)中6.5.1规定：在转盘上方1.5～2 m处确定电缆切断点，切断电缆。当井斜角倾角大于10°，或者遇卡类型属于电缆吸附遇卡或者键槽卡时，切断点的位置应提高到2.5 m。这样一来，待工具下入井内后还需重新剪断电缆，连接快速接头，使得时效降低。总而言之，以往的工艺处理防落功能引起的井口安装问题都存在缺陷，效率较低。

图2 旁开式快速接头装配图

图3 三球捞筒(不可释放)防落环

图4 套铣打捞工具组合

3 快速接头置换短节

为解决这一问题，我们研制出了可用于替换现有快速接头的置换短节，井口组装时只需制作两次电缆锥筐，在保证安全有效的前提下，提高了作业效率，降低了人员劳动强度。它具有诸多优点：整体式结构，跟常规快速接头相比强度更大；可旋转，防止电缆扭力突然释放；大锥度导向头，更容易通过工具防落环。快速接头置换短节的装配图，如图5所示。

1)绳帽盒—配合锥筐，形成与电缆的连接；

3)中间接头—连接上接头，支撑球头螺钉；

4)球头螺钉—穿过中间接头，连接下接头，起到防转的作用；

5)卷销—定位球头螺钉与下接头，防止退扣；

6)下接头—连接球头螺钉和导向头，扣型与公接头绳帽盒相同；

7)导向头—在短节最下部，起导向作用。

图5 快速接头置换短节装配图

使用方法：井口固定电缆、剪断电缆后，绞车端电缆依次穿过加重杆和快速接头母接头绳帽盒，制作锥筐；井口端电缆穿过公接头绳帽盒，制作锥筐。将置换短节与母接头绳帽盒连接紧固，上提电缆至二层台附近，将置换短节投入钻具水眼内，下放电缆直到置换短节处于工具串底部合适位置，拆掉导向头，连接公接头绳帽盒并打紧，上提电缆，拆除T型电缆卡钳，保持电缆总张力大于正常测井张力1 000 lbs(1 lbs=0.453 kg)左右，下放工具串坐于井口，用快速接头C型卡盘将置换短节卡住，拆开置换短节两端绳帽盒，分别与对应的有防落功能的公母接头连接并打紧。之后按正常作业程序继续施工。

为满足使用时的强度要求，特意对短节进行了拉力试验，拉力测试过程如图6所示。打捞作业时置换短节承受的拉力为正常测井时的总张力，其大小与井况和仪器串重量有关，一般不会超过8 000 lbs。检测结果显示加载至30 kN,稳压5 min，未见异常；加载至60 kN时，稳压10 min，未见异常，结果显示符合强度要求。试验过后拆开短节，检查各零部件，未发现异常。

图6 拉力测试过程

4 现场应用情况

磨溪XX井穿心打捞作业中使用了快速接头置换短节，井口安装一次成功。该井井深5 173 m，244.5 mm套管下至3 274.26 m，最大井斜28.05°，钻头尺寸215.9 mm，泥浆比重为2.2 g/cm3，泥浆粘度69 s，失水4 ml。2015年10月18日，某测井小队上测至5 153 m时，缆头张力基本不变，而总张力不断增加至8 550 lbs，初步判断为电缆粘附卡，测算卡点为4 650 m，总张力拉至9 280 lbs未解卡。反复尝试未果后进入打捞程序。由于判断为压差粘附卡，选择套铣打捞的方式，工具组合长2.47 m，井口剪断电缆后，先安装快速接头置换短节，待工具下入井内后拆下置换短节，换有防落功能的快速接头。安装过程中共制作2次电缆锥筐，剪断电缆到工具入井整个过程耗时40 min左右，而此前磨溪区块另一口井穿心打捞中该流程耗时超过2 h，制作了4个电缆锥筐。实践证明，使用该置换短节满足强度要求，大大减少了占用井口时间，降低了人员劳动强度。

5 结论与建议

1)文中所述置换短节能够替代快速接头，实现井口电缆的快速连接，对于有防落功能的打捞工具，使用该短节可以减少制作锥筐次数，节约井口安装时间。

2)拉力测试显示置换短节能够满足工况下的强度要求，可以在安全有效的前提下，替换井口组装时快速接头的连接功能，同时规避防落功能引发的问题。

3)建议穿心打捞组装井口时继续使用快速接头置换短节，在实际作业中检查其安全性和可靠性。

[1] 吴春国.钻井测井电缆打捞技术[J].石油钻探技术，2003,31(3)：54-56.

[2] 王兆东，路立军，雷 军.测井事故的认识及处理工艺[J].国外测井技术，2008,23(5)：24-26.

[3] 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，2008.02:58-60.

[4] 国家能源局.测井电缆穿心打捞操作规程：SY/T 5361-2007[S].北京：石油工业出版社.

[5] 石油工业标准化委员会.套铣作业方法SX0364 SY/T5247-97[S].北京：石油工业出版社.

Study and Application of Quick Joint Replacing Sub in Wireline Cut-and-thread Fishing

XIONG Wei, ZHAO Qiang, ZHENG Hua, CHEN Xiong

(CNPCCCDCWellLoggingCompany,Chongqing400021,China)

A new type of quick replacing joint sub was developed against the wire line cut-and-thread fishing full of details and complex operating. Through the theory analysis and field tests, using the joint sub can strengthen the reliability of wire line, shorten the operating time, and decrease labor intensity with the precondition of safety and affectivity.

wire line cut-and-thread fishing； quick joint sub； tool promotion

熊 伟，男，1959年生，高级技师，1989年毕业于四川石油管理局职工大学地球物理测井专业，长期从事测井工艺技术研究和事故处理工作。E-mail：2711779507@qq.com

P631.8+1

A

2096-0077(2017)01-0064-04

10.19459/j.cnki.61-1500/te.2017.01.015

2016-04-28 编辑：马小芳)