钢丝试井仪器绳帽头研制及应用

汪敏 王玉根 郑永 杨永春 张惟玮 殷志润 汪琛又 王灏 程地碧 许绍俊

摘 要：试井是以渗流理论为基础，以各种试井设备、测试仪器仪表为手段，对油气井动静态进行监测，通过获取的试井数据来解释和分析油气层各物性参数及油、气、水井生产能力的技术，为油气田的勘探开发提供可靠的依据。随着油气田勘探开发的不断深入，对试井施工技术的要求就需要不断提高，而连接井下试井测试仪器的绳帽头又对安全试井起着至关重要的作用。针对现有的绳帽转动可带动钢丝旋转，绳帽硬性碰撞井壁，当仪器遇阻时，连接在绳帽上的钢丝容易打扭、打折、断裂，再因绳帽抓捏部位光滑，手持仪器串放入取出防喷管，易从手中滑掉，摔坏仪器串，不能满足现场施工需要，设计了一种防震防脱防滑的钢丝试井仪器绳帽头。本新型绳帽头构思新颖，结构合理，连接抓捏方便，能保护钢丝，防止震动断脱，安全可靠，在川渝油气田试井作业中发挥了重要作用。

关键词：油气井;绳帽头;仪器

在油气田勘探开发过程中，都要对油气井进行试井，通过使用各种测试仪器，对油气井的测试来研究储层和测试井的物理参数、生产能力以及储层之间连通关系，钢丝带着仪器下井，需要在穿过绳帽头的钢丝末端编制一个绳结进行悬挂。

近年来，应用传统的绳帽头连接仪器下入井内测试。但通过调研发现其结构简单、使用效果差，参考相关的研究成果，研制了针对高压井、高产井、深井、大斜度井的专用钢丝试井仪器绳帽头。

一、现有绳帽头存在的问题

目前常用的绳帽头目前钢丝导直孔很长，圆柱形空腔顶部与绳结直接接触，钢丝不容易转动，仪器和绳帽为一体连接，仪器转动可带动钢丝旋转，绳帽硬性碰撞井壁，当仪器遇阻时，连接在绳帽上的钢丝容易打扭、打折、断裂，再因绳帽抓捏部位光滑，手持仪器串放入取出防喷管，易从手中滑掉，摔坏仪器串，不能满足现场施工需要，直接影响油气田经济效益的提高。

二、钢丝试井仪器绳帽头研制

1.结构

新型绳帽头主要在现有绳帽的基础上加以改进，其设计思路是利用轴向推力球轴承安装在绳帽的下孔顶部来消除钢丝扭力;轴向推力球轴承与绳结旋转仓之间置于弹簧进行轴向减震，解决了施工过程中钢丝绳结受到的硬性拉伸，碰撞井壁、钢丝打扭、打折、断裂等问题，其结构如图1。

结构包括：绳帽、轴向推力球轴承、弹簧上支座、弹簧、绳结旋转仓、开口空心止退塞。绳帽一端外表为锯齿状打捞头，外表下部设扳手位，中部设抓捏倒齿，中心设通孔，上部钢丝导直孔较短;轴向推力球轴承由座圈、钢球保持架、轴圈组成;弹簧上支座上下端各设台阶，中心有圆形通孔;绳结旋转仓上端设台阶，中心设通孔，上端圆孔小;开口空心止退塞为一中空螺丝，外表设外螺纹，下端面上设“一”字形起子槽。

2.具体实施方式

（1）将轴向推力球轴承座圈嵌入绳帽的下孔顶部，外沿壁与内壁紧配合，钢球保持架开口背向座圈放入孔内;然后将轴圈牢固安装在上支座的上台阶上，弹簧上端与弹簧上支座的下台阶套装，下端与绳结旋转仓的上部台阶套装形成一体置入绳帽下孔，用“一”字形起子从内螺纹拧入开口空心止退塞，使其上端面与绳结旋转仓的下端面相接触起到止退的作用。

（2）钢丝头从绳帽上孔穿入至绳结旋转仓下孔穿出打结，将绳结拉进绳结旋转仓内，绳帽内螺纹与仪器串相连接下入井内，弹簧和轴向推力球轴承，承受着钢丝悬挂仪器串的重量，绳结旋转仓随弹簧受力伸缩而轴向移动，亦随轴向推力球轴承的转动而转动，当起下速度不均仪器串与井壁碰撞时，能减缓仪器串对绳结产生的冲击力，起到缓冲作用，同时消除钢丝所受到的扭力，使钢丝不打扭打折，只受均匀拉力，从而有效地防止钢丝断裂事故发生，提高了仪器的完好率，增强了工作的安全性。

3.加工工艺要求及性能参数

钢丝试井仪器绳帽头的绳帽、弹簧上支座、弹簧、绳结旋转仓、开口空心止退塞选用316L不锈钢材质，轴向推力球轴承选用进口不锈钢标准件，提高了绳帽头的可靠性。

钢丝试井仪器绳帽头外径Φ31.8mm，重量0.57kg，长度150mm，悬重大于800 kg。

三、现场应用

2018年1月使用钢丝试井绳帽头试井测试，在川渝油气田如磨溪125井、高石121井、威204H1-2井等270多口井，320余次试井作业中，达到安全可靠，稳定性强，提高了试井工作的成功率，降低了劳动强度，很好地满足了“三高”井、高产井、超深井、大斜度井、水平井等高难度测试工艺的要求。结合实际，有大的创新和发展，为生产一线解决了实际问题，提高了生产运行的安全性。通过该成果的应用，拓展了试井施工的市场，形成了一套适用于上述高难度井的特色试井技术。该技术已成功运用在磨溪、高石梯、龙会场等高含硫气田，施工成功率100%，资料合格率100%的好成绩。

高难度井试井施工费用平均为普通直井的2～3倍，该钢丝试井绳帽制作成本低，但该技术应用后社会及经济效益明显。且杜绝了井下落物事故的发生，提升了试井质量，具有良好的应用前景。

四、结论

（1）经过多次室内試验及现场应用，钢丝试井仪器绳帽头有效提高了试井成功率，防止了井下事故发生，节约了打捞费用，减少油气井井下复杂，便于油气井后期生产及维护，延长油气井生产时间。

（2）钢丝试井仪器绳帽头操作方便、结构合理、性能稳定、易于加工，可重新投入使用，解决了钢丝硬性拉伸及钢丝打扭、断裂难题。

参考文献

[1] 周全兴.钻采工具手册[M].北京：石油工业出版社，2002.

[2] 张继恒.试井工艺的改进种种[J].油气井测试，1990（1）：40-48.

[3] 于光明.最新石油井下作业关键技术应用手册[M].北京：石油工业出版社.2007.

[4] 杨川东.采气工程[M].北京：石油工业出版社，2001.

作者简介：汪敏（1963.04.10），男，重庆市梁平区，大专，高级技师。研究方向：采气测试工作。

汪敏等. 钢丝试井仪器绳帽头研制及应用.