浅谈高压井口电缆防喷装置的研制与应用

牛洪媛 梁栋 赵永华

摘 要：随着油气田钻探、开发技术的不断发展，人们越来越认识到污染给产层带来的伤害，从而提出了欠平衡钻井、测井、电缆带压射孔、带压坐封桥塞等一系列保护油气层免受伤害的新方法、新工艺。而完成这些新方法、新工艺的最重要手段就是要配备完善的电缆防喷装置设备，以便能够带压安全地进行生产作业。由于国内页岩气的开发，油气井的压力越来越高，要求设备的承受压力也必须增加，使得高压井口防喷装置有着广阔的应用前景。

关键词：高压井口；电缆；防喷装置

1 现有电缆防喷装置的简单说明

目前国内生产的井口电缆防喷装置主要由防喷器、防喷管和气驱动的液控装置等部分组成，设备承受的额定工作压力最大为105MPa，随着油田页岩气的开发，作业一些特殊高压力的油气井时，目前国内现有压力的井口防喷设备已不能满足超高压井口的要求。近年来，随着市场需求的增加，我公司一直不断加强电缆防喷装置的研发，制造，加工工艺成熟，设备加工精度高，具备生产整套井口电缆防喷装置的丰富经验。

2 高压井口电缆防喷装置的研制

（1）总体描述。

我公司根据油田需要，在现有设备的基础之上，研究开发高压井口的整套电缆防喷装置，该装置主要与压裂井口装置和套管配套使用，用于页岩气井的分簇射孔和带压测井作业。包括注脂控制头总成、抓卡器、化学试剂注入装置、防喷管、捕集器、快速测试泄压装置、防喷器、泵入短节、井口转换法兰、柴油机驱注脂液控装置等几大部分组成，另外配置试压接头组件、针阀、压力表、吊装索具等满足油田现场使用。另外各部件均为由壬连接，防喷管、防喷器等主要部件具有相同的由壬连接形式，方便现场作业需要进行互换连接。

（2）电缆防喷装置结构、原理与技术性能。

根据产品在井口的使用要求，按照从下往上的顺序对各个组成部件进行了解：

a.井口转换法兰。

下部连接井口，上部连接泵入短节。在安装前，需要使用抗腐蚀的润滑剂涂抹设备内表面。法兰型号需由用户提供井口数据进行单独设计。

b.泵入短节。

位于井口法兰上方，用于释放井口内压力或向井内注入特殊要求的介质。侧出口为由壬，通过旋塞阀与管汇等部分连接。

c.电缆防喷器。

防喷器是井口防喷装置的一个重要组成部分。主要用在电缆作业中控制井口压力、关闭井口，可有效地密封电缆，防止井内流体泄漏。

防喷器是一种三闸板、液压控制、液动关闭密封电缆装置。这种防喷器主要由壳体、两组相向对置于壳体内的闸板总成、活塞、油缸等组成，具有承压高、重量轻、体积小、配套简单、操作方便等优点。防喷器出厂时上、中安装半封闸板、下为剪切闸板。主体上装有三套泄压阀，分别拧开泄压阀下端的阀针，可平衡闸板上、下方的压差，有利于轻松打开闸板。注脂管线应与中间泄压阀的上端连接，以便在需要时，可在该防喷器上部与中部闸板之间注入高压密封脂，从而实现更好的密封。

d.快速测试泄压装置。

该装置安装在防喷器上方，顶部和底部均带有快接由壬，具有测试和泄压功能，可节约井场压力测试时间； 减少试压介质污染油井的可能性。

①测试功能。对于多次电缆作业，除第一次下电缆作业所进行的整个防喷管的压力测试外，均可使用快速测试泄压短节对防喷管柱的连接处进行压力测试，只要确认试压短节的密封圈等处密封完好，不用再对整个装置进行压力测试。②泄压功能。该装置带有一套与管柱内腔相通的针阀和压力表组件，打开两道针阀，可泄掉管内的压力，压力的变化可通过压力表观测到。

e.捕集器。

捕集器安装在防喷器上方，当发生电缆拉断意外时，可把仪器挡在接盘上，以防落入井内。由主体、油缸、手柄及接盘等组成。用外边的手柄可以进行手动操作来竖起或放倒接盘。当液压操作时，手柄起到指示作用。液压缸安装在外边，可以在不拆卸主体的情况下进行检修。

f.防喷管。

防喷管是一系列相互连接的管子，用来为下井工具提供一定的空间，使其在开启和关闭井口时，能将工具装入防喷管内。

g.化学试剂注入装置。

装置安装在防喷管上方。用来为电缆防喷装置注入化学试剂，从而去除水化合物，避免化合物形成冰堵現象的发生。

h.抓卡器。

抓卡器是安装在防喷管上方的一套安全装置，一旦有电缆头或钢丝绳套打捞颈被拉入抓卡器卡瓦内，抓卡器就会起作用，安全抓住管内工具。

i.注脂控制头总成。

注脂控制头是电缆防喷装置的核心部件。可以在控制井压的同时，允许电缆自由运动，实现电缆起、下井过程中的动态密封。控制头内由电缆和阻流管形成一个长长的薄环形空间，粘稠的密封脂被泵入这个环形空间，保持密封压力。 防喷盒装在阻流管上方，由于橡胶盘根的密封作用，可迫使通过上阻流管溢出的密封脂进入回流管线，流入废油桶。有时井口油气也会沿电缆外侧的缝隙流出，这时防喷盒可起到密封井口的作用。刮绳器安装在防喷盒的上部，当测试电缆在井内移动时，可刮去油污，起到清洁电缆的作用。

j.柴油机驱注脂液控装置。

注脂液控装置是电缆防喷装置的主要组成部分，分为高压注脂部分和低压液控部分。注脂部分可将高粘度的密封脂注入注脂控制头和防喷器上下闸板腔之间，能在高压力状态下密封测井电缆，对井内流体或溢流进行可靠密封，实现井内液体或气体不外泄。设备还配置了回流管线可将刮绳器内溢出的密封脂回收防止污染环境。液压控制部分用于电缆作业时操纵注脂控制头、防喷盒、抓卡器、捕集器和防喷器的开，关操作。

液压和注脂部分的直接动力源为柴油机直驱液压泵，比以往的气动注脂液控装置比具有结构紧凑，运输方便，液压、注脂控制部分流量大升压快的优点。整套装置包括柴油机油泵单元、液压驱动注脂泵单元、气动注脂泵单元、控制管路系统、操作控制面板、液动卷绕单元，整体拖撬等部分组成。

3 140Mpa高压井口电缆防喷装置的应用

2016年底该整套设备已经生产加工完毕，并经过第三方认证公司检测，设备已经发到油田作业现场使用，使用效果表明，该套高压防喷装置能够实现高压状态下电缆作业，没有发生井口渗漏及异常问题，设备操作简单，安全可靠。得到用户的认可。

4 前景分析

该项目为最新结构的高压井口电缆防喷装置，具有良好的实用性和经济性，具有较强的竞争优势，目前国内尚无此高压井口防喷装置的整套研究，开发研究此套高压井口防喷装置填补了国内空白，产品已研发生产加工完毕，并在江汉油田进行了使用，使用效果良好。