电动式电缆桥塞坐封工具

壬为敢备

C h i n a C h e m i c a l T r a d e电动式电缆桥塞坐封工具杨玉梅郑新生8 3 4 0 0 0) (新疆油田公司工程技术研究院。新疆克拉玛依

中国化工贸易

羹 麓

摘要：用缓释炸药作为动力源的电缆桥塞坐封工具存在诸多缺点，现场需要更安全、环保、经济的坐封工具。电动式电缆桥塞坐封工具用直流电机驱动连接杆，实现桥塞坐封、丢手，完全可以取代依靠化学能的坐封工具。关键词：电动式一

电缆桥塞

坐封工具

、

研发背景

减速箱输出扭矩：3 0 0 N? m工具由 4 6个零件组成。

目前在国内广泛使用的电缆桥塞坐封工具是上世纪 8 O年代从美国 引进的。该工具携带雷管和缓释炸药，用电缆下入井内，通过电缆施加电脉冲引爆雷管、炸药，缓释炸药爆炸产生高压，通过液缸和活塞， 高压转化为拉力，最终实现桥塞坐封和丢手。 由于这种工具必须使用火工品，致使生产成本快速上升，现场需要更简单的工具来坐封桥塞。

五、电动式电缆桥塞坐封工具的结构电动式电缆桥塞坐封工具结构见图 1。

镰

桥塞

二、电动式坐封工具的论证用电动式工具取代火药式工具，可以用减速电机来产生扭矩，再由一套螺旋传动机构把扭矩转化为拉力，即可实现坐封与丢手。 拉断 5 1/ 2”桥塞的释放环需要 1 3 . 5吨的力量，拉杆的行程为 l 0 厘米，如果用 3 0 0秒的时间，不考虑损耗，需要电机的最小功率为 4 4 . 1瓦。如果每级传动按 2 0%功率损耗，两级传动需要电机最小功率6 9瓦。

拉断 9 1/ 2”桥塞的释放环需要 2 6 . 5吨的力量，拉杆的行程为 1 0 厘米，如果用 3 0 0秒的时间，不考虑损耗，需要电机的最小功率为 8 7 瓦。如果每级传动按 2 0%功率损耗，两级传动需要电机最小功率 1 3 5瓦。 功率大的电机的尺寸也相对较大，因此优先选择低功率直流电机。 l l 0瓦的微型减速直流电机外径可以做到 8 0 m m,可以装进坐封工具外筒。

三、电动式坐封工具的设计设计阶段需要考虑 7个因素： 1 .这种工具是一种电动机械设备，设计上要求它可以产生双向线性变化作用力，既要能推，又要能拉，

这样才能坐封桥塞，并且坐封之后可以启动电机把连接杆再退出来。 2 .因为电机依靠地面供电，通过电缆的电流会造成电压损失。 7 0 0 0 m电缆电阻约 9 0 0, .,假如电流为 l A,那么电压损失为 9 0 v。 地面发电机提供的电压为 2 2 0 V,理论上讲，电流超过 2 . 4 5 A,电就送不到电机上了。 3 .电机输出的是高转速、低扭矩，需要用变速箱转换成低转速、 大扭矩。 4 .扭矩必须转换为拉力，才能够提供桥塞坐封的动力并最终拉断释放环实现丢手。 5 .由于目前桥塞的释放环断开拉力为 1 5 0 KN,所以这种工具需要提供 1 5 0KN以上的拉力。

图 1坐封工具结构示意图坐封工具由外筒、直流电机、减速箱、同轴器、丝杠、丝套、助力筒。工具分为 3段，第一段是直流电机和减速箱，直流电机一端通过电线接到换向装置，通过换向装置和定位器连通，另一端输出到减速箱。减速箱通过齿轮减速，输出动力给工具第二段的丝杠，带动丝杠旋转 (丝杠中部有扶正装置),拉 (推 )动丝套。丝套和工具第三段助力筒上的活塞相连，活塞在液缸中，连着连接杆，连接杆下端是公扣，可以连接桥塞的释放环。 坐封工具的配套设施是增压电源，可以把电缆车发电机提供的 2 2 0 V交流电变为直流电，并且根据需要调节电压大小。

六、电动式电缆桥塞坐封工具的工作原理在地面把换向装置调至“推”的位置，启动电机，电机转动，通过减速箱减速，带动丝杠转动，丝杠带动丝套转动，丝杠只能转动不能移动，所以丝套转动时会移动，这样就把连接杆推出来，到了合适位置以后停机，以便安装桥塞。 桥塞安装完毕，再把换向装置调至“拉”的位置，启动电机，把桥塞拉到和工具刚刚接触的位置，切断电源。 用电缆把坐封工具和桥塞下入井内预定位置，在地面使用直流电 源通过电缆向井下电机供电，调节电压，启动直流电机。电机转动，通过减速箱减速，带动丝杠转动，丝杠带动丝套转动，可以把连接杆向上拉，带动桥塞坐封，最终拉断释放环，实现丢手。丝套与助力筒的活塞是连在一起的，由于井下存在静液柱压力，活

塞受力会推着丝套运动，减轻了电机的负载。丝杠的转速为 1 8 0 r/ ai r n,所以丝套移动速度约为 1 . 8 c m/ m i n,理论上讲，整个坐封动作 2 2 7 S完成 (实测 1 9 0

6 .工具直径不要超过 1 1 0 mm,重量不要超过 1 0 0 K g,长度不能超过 5 m。

7 .工具需要在温度 1 2 0℃、压力 4 5 MP a的环境中正常工作。

四、工具零部件选型和/ j￣ - r 经过研究计算和反复实验，电机选用了一款 l 1 O V、l l O w的直流电机，电路采用手动换向装置，减速机构专门设计加工了一款传动比5 7 6: l的行星齿轮，再设计加工了一套丝杠机构把扭矩转换为拉力， 下接一个助力筒，利用井内静液柱压力提供辅助拉力。连接处用两道 O型密封圈。配了一套增压电源，可以把发电机提供的 2 2 0 V交流电转换为 3 o o v直流电，并且电压可从 0 V到 3 0 0 V任意调节，下面是工具的具体参数：总长：1 5 0 0 mm

s ),能够使桥塞的卡瓦完全张开，并且让桥塞胶皮充分膨胀，实现密封。

七、坐封工具的现场试验2 0 1 1年 l 1月 1 0日，在白 2 6井下桥塞试验，入井四次，其中在 3 l 5 6米处拉断释放环一次，证明工具工作良好，紧接着坐封 1 0 8 mm桥塞一个，证明工具的应用取得了第一次的成功。在 2 1 0 0 m、1 1 0 0 m处各拉断释放环一个，说明在不同井深，该工具使用良好。 2 0 1 1日 l 1月1 7日，在沙门 4井入井两次，其中在 3 5 5 6 m处拉断释放环一次，紧接着坐封中1 0 8 mm桥塞一个，经泵车 l 5 MP a试压验证桥塞坐封稳定合格。证明工具的研制和应用取得了又一次成功。 而且两次坐封桥塞时间都不超过 4 ai r n,少于地面坐封时间 2 . 5 ai r n。

最大外径： 1 0 2 mm重量： 8 5 Kg 电机转速：l 7 3 0 r p m外筒壁厚：l l m m 电机外径：8 0mm

八、电缆电动桥塞坐封工具应用前景评价电缆电动桥塞坐封是通过电机带动减速箱输出轴的旋转运动，带动一对螺杆副的拉伸运动，实现桥塞在井下的封堵。此项技术性能稳

减

速箱输出转速：3 r p m

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