打捞钢丝绳深度计量装置的研制

【摘要】原计量装置有如下问题：（1）支架是悬臂梁式的，上下摇摆幅度较大，左右也摇摆，影响绞车司机观察井口情况；（2）记录和显示系统是电子的，不耐震动，井场高低不平，操作时震动也较...

摘要：文章通过对打捞钢丝绳深度计量装置的研究、设计，制造出准确的计量仪器。它既提高了工作质量和效率，又节约了劳务，降低了成本。

关键词：打捞钢丝绳深度计量装置；深度计量；计量仪器

中图分类号：TQ336文献标识码：A文章编号：1009-2374（2009）06-0014-02

一、研究提出的背景

胜利油田胜坨油田已是特高含水期，实现有效分层注水是原油稳产的关键。为提高注水开发效果，实现合理、有效注水，必须经常对水井的各注水层段进行测试、调配。由于原车的计量装置易损坏，很难维修，工人操作不方便，早已拆除。

原计量装置有如下问题：（1）支架是悬臂梁式的，上下摇摆幅度较大，左右也摇摆，影响绞车司机观察井口情况；（2）记录和显示系统是电子的，不耐震动，井场高低不平，操作时震动也较大，极易损坏（有的车上用了3次就坏了）；（3）操作复杂；（4）数据不准，计量轮接触面积小，电子显示器易跳字；（5）难维修，电子系统工人都不会修；（6）造价高、维修费用高（一套一万多元）。

多年来一直没有准确的打捞钢丝绳深度计量装置，全凭经验来操作，造成频繁返工，既影响了水井的正常注水，又增加了劳动工作量，给打捞工作带来不便，如果有了计量装置就可以避免返工的无效劳动。因此，为提高打捞工作质量，有必要进行打捞钢丝绳深度计量装置的研制。

二、优选设计方案

根据计量装置的要求和现场实际情况，从三个方面进行了设计方案的优选：一是确保其准确性；二是要求经济；三是必须使用和维修方便。依据这一思路，考虑几种研制方案：

第一方案是在绞车滚筒轴上做一装置，如图1所示：

优点：绞车司机可以直接看到深度表；缺点：滚筒上的钢丝绳每一圈长度不相等，很难校正地准确无误。

第二方案是在绞车滚筒前面加一个装置，如图2所示：

优点：计量准确；缺点：整体装置体积大，结构较复杂，遇卡时计量轴要受到较大负荷，不耐用。

第三方案是把井口的上滑轮做为计数轮计量钢丝绳的深度，如图3所示：

特点：体积小，操作方便。是否能取得准确数据、怎样将数据取出？是这一问题的关键。

三、论证选定方案的可行性

工作原理：钢丝绳绕于计量滑轮上，与计量轮产生摩擦。钢丝绳带动计量轮同步运动，然后带动记数器转动，从而记录出滑轮的转动圈数，再换算成钢丝绳的长度。

研究钢丝绳与计量轮是否有相对滑动的可能。因为如果有相对滑动，计量就有误差，方案就不可行。只有钢丝绳与计量轮之间没有相对滑动，才能计量准确，方案才可行。

F绳与F轴承的摩擦力相差200×4716=9.4×105倍，从理论上讲钢丝绳与计量轮之间相对是静止的，它们之间的摩擦为静摩擦，钢丝绳与计量轮之间滑动的可能性几乎没有。因此这种方案完全可以保证记录深度的准确性。

四、深度计量装置的设计

经论证，第三种方案是可行的。对主要部件进行了受力分析和计算，尤其是对计量轮的直径、支架、连接轴等的受力情况进行了分析和计算。并且计算出计数表与计量轮之间的换算关系，从而确定计量轮的直径。经查设计手册选定合适的轴承。

计数装置的结构由压轮支架、固定螺丝、轴承、键块、端盖、计数滑轮、压轮、计数器联接盖、计数器联接轴、计数表组成。

五、实验效果及经济效益

加工完成后，在34052井进行了现场实验。

第一次计数器记录402层的位置是2140米；打捞工具返回到达井口时，计数器的计数表数字为1。第二次下到402层时2142米，返回到井口计数器的计数表数字为0。两次的绝对误差值为24.0米、22.0米，误差为1.06%；系统的相对误差0.046%。

产生误差的主要原因是钢丝绳的弹性变形。设计时根据虎克定律做了一定的修正。由于只考虑钢丝绳在常温下的弹性变形。而实际情况，井下温度要高于地面温度。根据实验情况进行了修正。根据实验情况对计量轮的尺寸几次进行了调整。目前的绝对误差，2000米的井在5米左右，误差为0.25%。

在实验过程中对其它存在问题也进行了修改：（1）计量轮的定位问题。原设计的是单侧定位，实验中发现，存有定位不在中心的问题，因此改为双侧定位。（2）原设计的计量轮和联结轴是过盈配合，支架臂就得开槽。支架臂上开槽会影响支架的强度，因此将计量轮与联结轴改为键配合，支架上不必开槽。

效果：打捞钢丝绳计量装置的研制成功，确保了工作质量，避免了无效劳动。减少了人力、物力的消耗，取得了较好效益。每年可减少1/3的无效工作量，可节约劳务费80万元。例如：3253井捞一死芯子，第一次操作计数表显示深度比实际深度少下20米，下不动了，进行洗井，第二次操作比实际深度少下10米，最后作业发现，该井出沙严重并且有大量的涂料皮，从而造成打捞器下不到位。

六、结论

通过本装置的成功研制、使用，提高了测试资料的准确性，避免了重复工作量，为地质调整方案提供了准确的依据。

作者简介：李明文（1972－），男，山东沾化人，供职于胜利西南石油工程管理中心，中级职称，研究方向：测井技术；赵军（1970－），男，山东诸城人，供职于胜利油田鲁明油气勘探开发有限公司，中级职称，研究方向：测井技术。

注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文