压紧式测井电缆马笼头恺装锥套的研制与应用

何世浩

摘要：偏心井产液剖面测试是一种油田常规生产测井项目，在进行测井前要使用锥套对电缆马笼头进行铠装，以承受下井仪器和电缆的拉力与载荷。本文主要介绍了为解决转动井内管柱进行解缠、解卡过程中测井电缆出现断丝现象，导致抗拉强度降低，造成仪器落井的问题所研制出的一种压紧式锥套的原理和现场应用效果。

关键词：锥套;压紧式;电缆卡套;外层压紧锥套;内层压紧锥套

一、前言

常规电缆测井工艺是由电缆绞车提供动力，车载发电机提供电源，通过计算机、地面数控仪、φ5.6mm单芯测井电缆、电缆马笼头与下井仪器相连，地面数控仪对下井仪器进行控制，计算机对所测取的资料进行记录并保存。电缆马笼头的作用是连接单芯铠装电缆和下井仪器，进行信号通讯和数据的传输。偏心井产液剖面测试是将测井仪器下至井内各生产层位之上，撐开集流器，封堵油层套管，强行让井下液流通过仪器进液孔流经霍尔流量器和含水传感器后从出液孔排出，测取各层产液量和含水率，从而判定主产油层和主产水层，为地质、工程部门制定挖潜增效措施提供依据。

二、问题的提出

目前油田各采油厂所使用的单芯测井电缆结构包括外层恺装钢丝、内层铠装钢丝和耐高温、高压绝缘缆芯，内、外铠装钢丝层均由巧根钢丝构成。为了承受下井电缆和仪器的重量，需要使用锥套对电缆马笼头进行铠装。电缆马笼头由导向头和下部接头组成，下部接头通过螺纹与下井仪器相连，锥套位于导向头内。现有铠装技术是使用铜制空芯锥套放置于测井电缆内、外铠装钢丝层之间，再用锁紧帽顶紧，从而使锥套处电缆外径大于电缆马笼头内限位孔外径起到承重和抗拉作用，铜制锥套抗拉载荷≤1500kg。在进行偏心井产液剖面时，仪器上起过程中经常遇到缠、卡现象，需要转动井内管柱解缠、解卡，在转动井口过程中如果外层铠装钢丝出现断丝现象，导致铜制锥套受力不均匀，电缆抗拉强度降低，随着断丝数量的增加，测井电缆从铜制锥套中拉脱，造成仪器落井。

三、改进思路及方案实施

经过对铜制空芯锥套工作原理的分析，发现铜制锥套位于内、外层铠装钢丝之间，并未与内、外层钢丝成为一体，在正常上起仪器过程中，内、外层铠装钢丝一起受力。但在进行解缠、解卡操作时，外层钢丝在油、套环形空间与油管接箍、套管接箍摩擦出现断丝现象后，所受拉力载荷大部分转移到外层钢丝上，当外层钢丝断丝超过一定数量，向上拽动电缆的拉力大于剩余钢丝的抗拉载荷时，电缆会从锥套中拉脱，导致电缆马笼头和仪器落入井内。

能否研制出一种锥套，这种锥套在铠装后和电缆内、外层钢丝形成一个整体，且抗拉载荷大于铜制锥套，在解缠、解卡过程中，即使外层钢丝出现断丝现象，其余钢丝和内层钢丝依然受力，能够有效避免仪器落井事故的发生呢？

根据这一思路，经过集思广益，并从俄罗斯著名工艺品套娃得到启发，研制出了压紧式测井电缆马笼头铠装锥套。该锥套由电缆卡套、外层铠装钢丝压紧锥套、内层铠装钢丝压紧锥套三部分构成。电缆卡套为中空圆柱体，外径大于电缆马笼头内限位孔外径，可通过φ5.6mm的单芯测井电缆，上有定位槽，通过位于电缆头导向头上的锥套定位顶丝可以顶紧电缆卡套，以防止测井过程中因锥套转动造成通讯短路或断路;外层铠装钢丝压紧锥套为中空圆锥体，外径小于电缆卡套内径，可把各股外层铠装钢丝均匀压紧在电缆卡套和外层铠装钢丝压紧锥套之间;内层铠装钢丝压紧锥套为中空圆锥体，外径小于外层铠装钢丝压紧锥套内径，可把各股内层销装钢丝均匀压紧在内、外层压紧锥套之间。

工作原理：由于具有内、外两层压紧锥套，分别把内、外层铠装钢丝均匀压紧，使锥套和测井电缆成为一个整体，可以确保内、外层各股铠装钢丝受力均匀，在转动井内管柱进行解缠、解卡过程中即使外层铠装钢丝发生断丝现象，其余各股钢丝和内层铠装钢丝依然受力，可有效避免测井电缆从锥套中拉脱从而导致仪器落井事故的发生。

现场铠装时先把测井电缆穿过电缆马笼头的导向头和电缆卡套，依次拨开电缆外层铠装钢丝，穿入外层钢丝压紧锥套，放置在内、外层铠装钢丝之间，用锤子和冲子把外层钢丝压紧锥套砸紧，将外层铠装钢丝从锥套处逐根掰断;再把电缆内层铠装钢丝依次拨开，穿入内层钢丝压紧锥套，放置在内层铠装钢丝和电缆缆芯之间，用锤子和冲子把内层钢丝压紧锥套砸紧，将内层铠装钢丝从锥套处逐根掰断，把电缆缆芯与下部接头连接后，用锥套固定顶丝顶紧在电缆卡套上的定位槽内，以防止因锥套转动造成通讯短路或断路。（见图1、图2）

经专业检测部门进行抗拉载荷检测，压紧式测井电缆马笼头铠装锥套抗拉载荷≤1800kg，达到了预期目标，可以投入应用。

四、应用效果

措施前后效果对比：

应用前：在对偏心井进行转动井口解缠、解卡作业时，发生过因断丝导致的仪器落井事故。

应用后：杜绝了解缠、解卡作业时因外层铠装钢丝出现断丝从而造成的仪器落井事故，节约了电缆马笼头和测试仪器的引进费用。

效果对比：此技术与传统技术相比具有抗拉载荷大、安全性较好，使用周期长的优点。

五、结论

压紧式测井电缆马笼头铠装锥套构思巧妙、各股钢丝受力均匀、抗拉载荷大，大幅降低了在解缠、借卡过程中因外层钢丝出现断丝现象所导致的仪器落井事故，通过改进外径尺寸，能够适用目前各采油厂φ21-38mm的电缆马笼头，应用前景广泛，可推广到整个油田系统的测试行业进行应用。

参考文献：

[1]吴锡令.石油开发测井原理[M].北京高等教育出版社，2004.4.

[2]杨宗斌.机械加工基础[M].机械工业出版社，2013.12.26.