一种带压取出井内断裂电缆的装置及方法与流程

本发明涉及井场电缆作业相关领域，尤其涉及一种带压取出井内断裂电缆的装置及方法。

背景技术：

在石油开发过程中，为了进行测井、射孔等作业，需使用电缆将专用仪器和设备下入井中。在电缆运动将专用仪器和设备入井的过程中，电缆的钢丝和井液互相摩擦，使得电缆发生膨胀、打结、乱丝现象，如果继续入井操作，电缆则会在运动过程中发生断裂，造成下井仪器和设备拖拽断裂的下部分电缆落入井中，而上部分断裂电缆则被留在井口设备中，由于下井仪器价值高昂，必须将其设法打捞处理，在打捞落井仪器之前，需要将卡在井口设备中尚未落入井中的断裂电缆取出，不能使其也落入井中，以免给后续打捞落井仪器的工作造成干扰，甚至导致无法取出落井仪器。

现有在打捞落井仪器之前，由于井压仍然存在于整个井口设备中，无法带压取出残留电缆，在打捞前只能强行释放井压后再取出电缆，但是这样极易造成井喷，引发事故。因此，如何在井口设备仍处于井压状态时，能够带压将电缆取出，是目前急需解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种带压取出井内断裂电缆的装置及方法，以解决现有强行进行压力释放后取出断裂电缆存在的上述问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种带压取出井内断裂电缆的装置，安装在原始井口上，所述原始井口包括井口四通，位于井口四通一侧的第一阀门，以及位于井口四通另一侧且依次设置的第二阀门和第三阀门，所述带压取出井内断裂电缆的装置包括：

承压送入取出组件，安装在第一阀门未连接井口四通的一侧；

承压侧牵引组件，安装在第三阀门未连接第二阀门的一侧，且与承压送入取出组件相对而设；

横向打捞组件，一端连接有牵引电缆，另一端置于第二阀门以及第三阀门内，且可由第三阀门压紧固定，所述牵引电缆置于所述承压侧牵引组件内。

作为优选，所述承压送入取出组件包括:

柱塞腔，一端设有液控管线接口，另一端通过法兰连接于第一阀门，且连接第一阀门的一端处设有呈密闭中空结构的观察窗口；

柱塞杆，可移动的置于所述柱塞腔内，且一端密封的伸出所述柱塞腔；

推进头，连接于柱塞杆伸出柱塞腔的一端，且正对所述井口四通设置，所述推进头未连接柱塞杆的一端开设有至少一个卡槽，用于卡设所述断裂电缆；

管道，两端分别连通在观察窗口与法兰之间的柱塞腔上以及观察窗口与液控管线接口之间的柱塞腔上；

第一针阀，连通在管道靠近法兰的一侧上；

第二针阀，连通在管道靠近液控管线接口的一侧上；

第一压力表，与第一针阀相对而设且连通于柱塞腔；

第二压力表，通过第三针阀连通于管道靠近液控管线接口的一侧上。

作为优选，所述承压侧牵引组件包括：

电缆防喷器，连接于第三阀门；

防喷管，连接于电缆防喷器未连接第三阀门的一端；

压力释放针阀组件，连通在所述防喷管上；

注脂控制头，连接于防喷管未连接电缆防喷器的一端，且未连接防喷管的一端设有防喷盒；

所述牵引电缆依次穿过注脂控制头、防喷管以及电缆防喷器，连接于所述横向打捞组件。

作为优选，所述防喷管的长度为井口四通以下的断裂电缆长度的一半与预设值之和。

作为优选，所述横向打捞组件包括：

打捞筒，水平置于所述第二阀门以及第三阀门内，其一端连接所述牵引电缆，另一端开设有孔槽，所述孔槽的侧壁上对称且贯穿的设有销孔；

固定销，一端转动连接在其中一个销孔处，另一端搭设在另一个销孔上

复位弹簧，连接于所述固定销，用于对固定销进行复位。

本发明还提供一种带压取出井内断裂电缆的方法，包括如下步骤：

调节承压侧牵引组件内的压力至原始井口的井口压力的预设倍数；

调节承压送入取出组件内的压力至与井口压力相等；

驱动承压送入取出组件将井口四通内的断裂电缆连接在横向打捞组件上；

驱动牵引电缆牵引所述横向打捞组件，将断裂电缆取出。

作为优选，所述调节承压侧牵引组件内的压力至井口压力的预设倍数包括：

关闭第二阀门，开启电缆防喷器；

关闭注脂控制头的防喷盒，并向注脂控制头内注满密封脂；

通过压力释放针阀组件向防喷管注入预设压力值的液体，并判断是否存在泄漏；

当不存在泄漏时，释放防喷管内的压力至井口压力，并使密封脂注入压力为井口压力的预设倍数，开启第二阀门。

作为优选，所述调节承压送入取出组件内的压力至等于井口压力包括：

关闭第一阀门，打开承压送入取出组件的第一针阀和第三针阀；

通过液控管线接口向柱塞腔内注入液压油，并通过第一压力表和第二压力表判断柱塞腔内压力是否等于井口压力；

在柱塞腔内压力等于井口压力时，打开第一阀门。

作为优选，所述驱动承压送入取出组件将井口四通内的断裂电缆连接在横向打捞组件上包括：

向柱塞腔内注入液压油，驱动承压送入取出组件的柱塞杆以及推进头向断裂电缆移动；

继续向柱塞腔内注入液压油，驱动推进头带动断裂电缆向横向打捞组件移动，直至断裂电缆越过横向打捞组件的固定销；

关闭承压送入取出组件的第一针阀，并开启第二针阀，使柱塞杆以及推进头回复至原位；

通过复位弹簧将固定销复位，并固定连接断裂电缆。

作为优选，所述驱动牵引电缆牵引所述横向打捞组件，将断裂电缆取出包括：

驱动牵引电缆牵引横向打捞组件至承压侧牵引组件的防喷管靠近注脂控制头的一端处，并判断井口四通内是否残留断裂电缆；

在井口四通内没有残留断裂电缆时，关闭第二阀门；

在井口四通内残留断裂电缆时，通过以下步骤取出残留断裂电缆：

关闭电缆防喷器，并向电缆防喷器的上、中半封型闸板间注入相当于井口压力预设倍数的密封脂；

打开防喷管，将横向打捞组件至电缆防喷器之间的断裂电缆靠近电缆防喷器的一端剪断，将横向打捞组件以及与其连接的断裂电缆取出，并将牵引电缆与剪断后的井口四通内的断裂电缆连接；

重新安装防喷管，恢复承压侧牵引组件各部件牵引时的压力状态；

继续牵引井口四通内的断裂电缆，直至断裂电缆全部进入第二阀门的左侧腔体，关闭第二阀门。

本发明的上述装置通过设置承压送入取出组件、承压侧牵引组件以及横向打捞组件，可在井口带压状态下成功取出残留的断裂电缆，且方法简便易操作，效率高，安全可靠。

本发明的上述方法，能够实现井口带压状态下取出残留的断裂电缆，成功率高。

附图说明

图1是本发明原始井口的结构示意图；

图2是本发明带压取出井内断裂电缆的装置的结构示意图；

图3是本发明承压送入取出组件的结构示意图；

图4是本发明图3的A处放大示意图；

图5是本发明图3的B处放大示意图；

图6是本发明承压侧牵引组件的结构示意图；

图7-8是本发明横向打捞组件的结构示意图；

图9是本发明带压取出井内断裂电缆的装置的内部结构示意图；

图10是本发明图9的C处放大示意图；

图11是本发明带压取出井内断裂电缆的方法的流程图。

图中：

1、原始井口；11、井口四通；12、第一阀门；13、第二阀门；14、第三阀门；15、第四阀门；16、第一手动闸板阀；17、液动闸板阀；18、第二手动闸板阀；19、压裂头；1a、第三手动闸板阀；

2、承压送入取出组件；21、柱塞腔；22、柱塞杆；23、推进头；24、第一针阀；25、第二针阀；26、第三针阀；27、第一压力表；28、第二压力表；29、法兰；2a、管道；211、液控管线接口；212、观察窗口；231、卡槽；

3、承压侧牵引组件；31、电缆防喷器；32、防喷管；33、注脂控制头；34、刮绳器；35、压力释放针阀组件；331、防喷盒；332、注脂管线接口；333、回脂管线接口；334、液压管线接口；

4、横向打捞组件；41、打捞筒；42、固定销；43、复位弹簧；411、孔槽；412、销孔；413、环槽；

5、牵引电缆。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

本发明提供一种带压取出井内断裂电缆的装置，安装在原始井口1的井口四通11上，如图1所示，上述原始井口1包括井口四通11，位于井口四通11上方且依次由下至上连接的第一手动闸板阀16、液动闸板阀17、第二手动闸板阀18、压裂头19以及第三手动闸板阀1a，其中第一手动闸板阀16连接于井口四通11的上方接口；在井口四通11的一侧设有第一阀门12和第四阀门15(图1所示右侧)，在井口四通11的另一侧设有第二阀门13和第三阀门14(图1所示左侧)，其中第三阀门14和第四阀门15均位于外侧。上述原始井口1各部件的结构均为现有技术，故在此不再对其结构加以说明。需要说明的是，当原始井口1与本发明的带压取出井内断裂电缆的装置配合使用时，需要将第四阀门15拆卸下来。本实施例中，上述第一阀门12、第二阀门13、第三阀门14以及第四阀门15均为闸板阀。

请参照图2和图9，本发明的上述带压取出井内断裂电缆的装置包括承压送入取出组件2、承压侧牵引组件3以及横向打捞组件4，其中：

承压送入取出组件2，安装在第一阀门12未连接井口四通11的一侧，具体为图2所示的右侧，且在安装承压送入取出组件2时，上述原始井口1的第四阀门15被拆卸下来，当承压送入取出组件2使用结束时，上述第四阀门15会重新安装在原始井口1上。

可参照图3-5，上述承压送入取出组件2包括柱塞腔21、柱塞杆22、推进头23、第一针阀24、第二针阀25、第三针阀26、第一压力表27以及第二压力表28，其中：

柱塞腔21的一端端部处设有液控管线接口211，用于注入液压油；另一端通过法兰29连接于第一阀门12，在柱塞腔21连接第一阀门12的一端处设有呈密闭中空结构的观察窗口212，上述柱塞杆22穿设于该中空结构的观察窗口212内，通过该观察窗口212能够显示柱塞杆22的移动状态。

柱塞杆22可移动的置于柱塞腔21内，且一端密封的伸出柱塞腔21连接第一阀门12的一端，即柱塞杆22可通过向柱塞腔21内注入液压油而实现移动。优选的，在柱塞杆22上设有刻度，可通过上述观察窗口212观察柱塞杆22的刻度，进而获得柱塞杆22的位移数据，以便于操作人员更好的控制。进一步的，在观察窗口212与法兰29之间的柱塞腔21以及观察窗口212与液控管线接口211之间的柱塞腔21之间设有管道2a，以便于在注入液压油时，观察窗口212与法兰29之间的柱塞腔21内也能够流入液压油，保证整个柱塞腔21的整体压力均衡。

推进头23，连接于柱塞杆22伸出柱塞腔21的一端，且正对井口四通11设置，具体的是正对井口四通11内的断裂电缆设置，其用于将断裂电缆推至横向打捞组件4处。可参照图4，上述推进头23未连接柱塞杆22的一端开设有至少一个卡槽231，用于卡设所述断裂电缆，本实施例中上述卡槽231设置为两个，且相互交叉设置，每个卡槽成弧形结构设置，以确保推进头23接触到断裂电缆后，能够将断裂电缆卡紧并可带动断裂电缆移动。

第一针阀24，连通在上述管道2a靠近法兰29的一侧上，其可控制管道2a的通断。第一压力表27则与第一针阀24相对而设且连通于柱塞腔21，用于检测观察窗口212与法兰29之间的柱塞腔21内的压力。

第二针阀25，连通在上述管道2a靠近液控管线接口211的一侧上，其连通于外界，可对整个柱塞腔21进行压力释放。

第三针阀26，连通于管道2a靠近液控管线接口211的一侧上，且其一端连接有第二压力表28，通过第二压力表28可检测观察窗口212与液控管线接口211之间的柱塞腔21内的压力。

请继续参照图1，上述承压侧牵引组件3安装在第三阀门14未连接第二阀门13的一侧，且与承压送入取出组件(2)相对而设。具体的，如图6所示，上述承压侧牵引组件3包括从右到左依次设置的电缆防喷器31、防喷管32、注脂控制头33、刮绳器34，其中：

电缆防喷器31通过法兰连接于第三阀门14，其包括有液控管线和注脂管线。

防喷管32连接于电缆防喷器31未连接第三阀门14的一端，其长度为井口四通11以下的断裂电缆(为井内呈垂悬断裂状态的电缆)长度的一半与预设值之和，本实施例中，预设值为1.5-3米，通过上述设置，能够保证断裂电缆可以一次性取出，节省时间和效率。

在防喷管32靠近电缆防喷器31的一端上设置有压力释放针阀组件35，该压力释放针阀组件35包括有压力表和针阀，其用于对防喷管32进行压力释放。

注脂控制头33连接于防喷管32未连接电缆防喷器31的一端，且未连接防喷管32的一端设有防喷盒331，上述注脂控制头33在靠近防喷管32的一端处设置有注脂管线接口332，在靠近防喷盒331的一端设有回脂管线接口333以及液压管线接口334，通过注脂泵连通注脂管线接口332，向注脂控制头33内注入密封脂，可在承受井压时允许电缆在其中移动且实现有效密封。

在注脂控制头33、防喷管32以及电缆防喷器31内穿设有牵引电缆5，上述牵引电缆5一端伸出注脂控制头33，连接于牵引绞车，另一端伸出电缆防喷器31，连接于横向打捞组件4，通过牵引绞车带动牵引电缆5移动，进而使得与其连接的横向打捞组件4移动。

请继续参照图1，上述横向打捞组件4一端连接于上述牵引电缆5，另一端置于第二阀门13以及第三阀门14内，且可由第三阀门14压紧固定。具体的，可参照图7-8，上述横向打捞组件4包括打捞筒41、固定销42以及复位弹簧43，其中：

打捞筒41水平置于第二阀门13以及第三阀门14内(图9所示)，其一端连接牵引电缆5，另一端开设有圆形的孔槽411，该孔槽411的直径大于承压送入取出组件2的推进头23的直径，在孔槽411的侧壁上对称且贯穿的设有销孔412。在打捞筒41靠近牵引电缆5的一端外壁设有环槽413，上述第三阀门14的闸板可压紧在该环槽413处。

在其中一个销孔412处转动连接有上述固定销42，该固定销42一端转动连接在销孔412一端处，另一端搭设在另一个销孔412上，而且在固定销42与销孔412的转动连接处设置有复位弹簧43，具体为扭簧，通过该复位弹簧43能够实现对固定销42的复位。

本实施例的上述带压取出井内断裂电缆的装置工作时，首先将承压侧牵引组件3内的压力调节为原始井口1的井口压力的预设倍数，将承压送入取出组件2内的压力调节为与井口压力相等。

随后通过向承压送入取出组件2内注入液压油，使得其推进头23将井内的断裂电缆推动，并且在推动过程中将搭设在横向打捞组件4的销孔412上的固定销42推开，进入上述孔槽411内(图10所示)。之后通过承压送入取出组件2的第二针阀25进行压力释放，使得推进头23回复至原位，此时上述固定销42在复位弹簧43的作用下恢复原位，并将呈弯曲重叠状的断裂电缆卡紧固定。

之后，通过牵引绞车带动牵引电缆5移动，使得横向打捞组件4随牵引电缆5一起移动，并在防喷管32内移动，直至断裂电缆被横向打捞组件4带动至井口四通11外。

本发明基于上述带压取出井内断裂电缆的装置，还提供一种带压取出井内断裂电缆的方法，具体的，如图1-11所示，包括如下步骤：

S10：调节承压侧牵引组件内的压力至原始井口的井口压力的预设倍数。

在进行断裂电缆取出工作时，首先要求承压侧牵引组件3内的压力达到与井口压力相近似的状态，具体是将承压侧牵引组件3的防喷管32的压力调节为井口压力，将注脂控制头33的注脂压力调节为井口压力的预设倍数，本实施例中为1.2倍的井口压力。具体的，上述步骤S10包括以下步骤，

S101：关闭第二阀门，开启电缆防喷器。

即连接承压侧牵引组件3中电缆防喷器31的液控管线和注脂管线，保持防喷器开启。

S102：关闭注脂控制头的防喷盒，并向注脂控制头内注满密封脂。

即连接承压侧牵引组件3中注脂控制头33的注脂管线接口332、回脂管线接口333和液压管线接口334；关闭承压侧牵引组件3中注脂控制头33的防喷盒331(静态密封)，液控关闭压力2MPa，随后将密封脂注入注脂控制头33，直至与回脂管线接口333的回脂管线出现回脂。

S103：通过压力释放针阀组件向防喷管注入预设压力值的液体，并判断是否存在泄漏。

本实施例中，是利用一台气动试压泵与压力释放针阀组件35相连，随后向防喷管32注入试压介质，压力值50MPa，保压5min，查看是否存在泄漏，当存在泄漏时，停止注入，并检查相关问题。当不存在泄漏时，释放防喷管32内的压力至井口压力，并使密封脂注入压力为井口压力的1.2倍，随后开启第二阀门13，此时承压侧牵引组件3与井口四通11相连通，且承压侧牵引组件3内的压力与井口压力相同或相近。

S20：调节承压送入取出组件内的压力至与井口压力相等。

通过手动泵连接到承压送入取出组件(2)的液控管线接口211，并且将手动泵配压力表。关闭第一阀门12，随后开启承压送入取出组件(2)的第一针阀24和第三针阀26，通过手动泵向承压送入取出组件(2)的柱塞腔21内泵送液压油，可通过压力表A和压力表B观察注入的液压油的压力，直至压力值等于井口压力，保压5min，不允许有可见渗漏。随后开启第一阀门12，此时井口四通11与承压送入取出组件2连通，且压力相同。

S30：驱动承压送入取出组件将井口四通内的断裂电缆连接在横向打捞组件上。

S301：在将断裂电缆与横向打捞组件4连接之前，首先确保井口内部的断裂电缆处于腔体中间位置，以便于承压送入取出组件2的推进头23的推进，因此，通过原始井口1设置在第三手动闸板阀1a上方的三闸板电缆防喷器(图1中未示出)的下闸板腔左侧和中闸板腔右侧关闭，保持其他闸板处于开启状态，以使得断裂电缆处于腔体中间位置。

S302：通过手动泵向柱塞腔21内注入液压油，驱动承压送入取出组件2的柱塞杆22以及推进头23深入井口四通11，并向断裂电缆移动，随着推进头23的不断深入，推进头23接触断裂电缆，并且将该断裂电缆推入井口四通11连接承压送入取出组件2的孔内，在此过程中，可根据手动泵压力表的压力值判断上述断裂电缆是否进入井口四通11的孔内，具体的，在断裂电缆进入井口四通11的孔内时，上述手动泵压力表的压力值应会有所增加，压力值约瞬时增加1MPa。当手动泵压力表的压力值没有增加时，则说明断裂电缆没有进入井口四通11的孔内，此时需要关闭承压送入取出组件2的第一针阀24，并开启第二针阀25，使承压送入取出组件(2)位于观察窗口212右侧的柱塞腔21压力低于井口压力。由于井口压力高于承压送入取出组件(2)位于观察窗口212右侧的柱塞腔21压力，在压力差的作用下，其柱塞杆22以及推进头23会回复至原位，随后再次重复上述推进过程以及检测过程，直至断裂电缆进入井口四通11的孔内。

S303：继续向柱塞腔21内注入液压油，驱动推进头23带动断裂电缆继续深入穿过第二阀门13，并将断裂电缆推入至第三阀门14的打捞筒41中，此时断裂电缆越过横向打捞组件4的固定销42，使固定销42一端脱离销孔412，并且压缩复位弹簧43。在此过程中，手动泵压力表的压力值会增加，可通过该手动泵压力表的压力值的变化确定断裂电缆是否进入打捞筒41中。

S304：关闭承压送入取出组件2的第一针阀24，并开启第二针阀25，使柱塞杆22以及推进头23回复至原位，该过程已在上述步骤S302中说明，不再赘述。

S305：通过复位弹簧43将固定销42复位，并固定连接断裂电缆。在推进头23离开打捞筒41时，上述断裂电缆呈现为弯曲重叠的状态，此时固定销42在复位弹簧43的作用下回复原位，并且勾住上述断裂电缆的端部位置，将断裂电缆固定。

在上述步骤完成后，关闭第一阀门12，缓慢开启承压送入取出组件(2)的第一针阀24和第二针阀25，释放第一阀门12右侧的压力，也就是释放承压送入取出组件(2)内的压力。

S40：驱动牵引电缆牵引所述横向打捞组件，将断裂电缆取出。

S401：释放承压侧牵引组件3的防喷盒331的液控压力，打开第三阀门14将横向打捞组件4松开，随后通过牵引绞车驱动牵引线缆移动0.5米，然后手动缓慢关闭第三阀门14，如果关闭过程中，操作扭矩突然增加，则证明断裂电缆已经与打捞筒41顺利连接。

S402：通过牵引绞车驱动牵引电缆5牵引横向打捞组件4至防喷管32靠近注脂控制头33的一端处，并判断井口四通11内是否残留断裂电缆。

具体的，当牵引电缆5牵引横向打捞组件4一段距离如10米时，通过关闭原始井口1的第三手动闸板阀1a，来对井口的垂悬电缆进行剪断，然后继续牵引，直至无法牵引，说明横向打捞组件4已被牵引至防喷管32靠近注脂控制头33的一端处，此时通过手动缓慢关闭第二阀门13，如果关闭过程中，操作平稳，未出现扭矩突然增加情况，第二阀门13完全关闭，则证明断裂电缆已经全部进入第二阀门13左侧内腔，完成断裂电缆的牵引，关闭第一手动闸板阀16。如果第二阀门13关闭过程中，操作扭矩突然增加，则证明断裂电缆还残留在井内。此时，需要用承压侧牵引组件3的电缆防喷器31密封断裂电缆，关闭电缆防喷器31的上半封型闸板和中半封型闸板，并注入密封脂，注脂压力等于1.2倍的井内压力。之后将防喷管32拆开，将横向打捞组件4至电缆防喷器31之间的断裂电缆靠近电缆防喷器31的一端剪断，将横向打捞组件4以及与其连接的断裂电缆取出，并将牵引电缆5与剪断后的井口四通11内的断裂电缆连接，然后重新安装防喷管32。通过注脂管线向注脂控制头33内注入密封脂，注脂压力等于井口压力1.2倍，然后释放防喷盒331的液控压力。停止向电缆防喷器31注脂，开启电缆防喷器31的上半封型闸板和中半封型闸板。继续通过牵引绞车驱动牵引电缆5，牵引剪断后的井口四通11内的断裂电缆。每牵引一段距离后(5米左右)，就检测一次第二阀门13内是否有断裂电缆，如果有断裂电缆，继续牵引，如此往复，直至第二阀门13可顺利关闭，说明残断电缆已全部取出。

S403：通过防喷管32上的压力释放针阀组件35、释放第三阀门14左侧压力。之后将原始井口1的第四阀门15安装在第一阀门12上，恢复原始井口1，准备后续井内掉落仪器的打捞工作。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。