化学切割技术概要.doc
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1、化学切割技术介绍及应用摘要 本文将对贝克阿特拉斯公司一项化学切割技术进行介绍,此项新技术在国内各大油田也时有应用,比较成功,它是用标准电缆输送入井的,通过电测校深,当切割工具已经到达预计的设计深度时,通过电缆点火来达到将管柱切割的目的。本文除简要介绍此项技术外,还捎带就其在渤海油田中的成功应用作一阐述。关键词:化学切割 通井 测卡点 校深 电缆点火前言在油田作业过程中,特殊情况时有发生,而管柱被卡于井内的情况最为复杂,处理起来比较困难,有时就需要在卡点以上将管柱切割,起出能自由活动的管柱,以便下步的处理,化学切割则是一个比较理想的方法。如此项化学切割技术在QHD32-6-D 平台的D10井以及
2、JZ9-3西区的W8-3井中的应用,都是非常成功的。一、 技术介绍部分1、概述l 化学切割工具工作过程简述化学切割工具主要是应用于被卡在井内的管柱上,它是通过标准电缆输送井的,此工具主要包含点火器(引爆装置),固体推进剂,液体BrF3和催化剂,地面连接好工具串后,电缆下入井内, LCC校深确定切割头所处位置与所需切割管柱设计深度相同,电缆点火后,推进剂燃烧释放出高温高压的气体,推动BrF3穿越催化剂到达切割头,BrF3就从切割头上的一圈小孔射到被切割管柱内壁上,高温高压的气体促使化学反应非常迅速,管柱就将被化学反应强烈腐蚀,通常一根油管大概在125-175毫秒之间被切断。(具体过程如下图所示)
3、 套管 切割工具 断口 断口 小孔l 化学原理当点火头被电缆中的电流引爆后,产生的高达(172Mpa)高压的气体就将装着化学药剂(BrF3)的药剂筒上的破裂盘剪切掉,从而推动BrF3打破药剂筒下部的破裂盘并通过催化剂与被切割的管柱发生化学反应,很快就将其切断。下面是化学反应的方程式:3 BrF3 +3Fe )2FeF3+FeBr3此化学反应产生的盐就溶于井液之中,切割完以后不会对井眼产生任何污染,化学药剂一旦从工具内到达井眼内,就被井液稀释掉了,不会对套管产生任何影响。 同样,化学射孔及化学打孔也具有同样的原理。2、工具串详细构成及说明对化学切割来说,所有尺寸设计的化学切割工具都有一样的构成,
4、主要的构件为:l 点火装置:电点火头,38式手枪弹药筒,装有一克黑火药和一个54欧姆的电阻器。l 上部推进剂:固体火箭燃料,用大约75%的高氯酸铵和25%聚乙烯氯化物(做为包扎工具)。它的燃烧能非常迅速的释放出大量高温高压的气体。l 上部推进剂间隔装置:装着顶部推进剂且与点火装置接近的带孔的钢管。l 单流阀:控制推进剂燃烧而产生的高温高压的气流不到达点火装置。l 居中锚定装置:包括一些圆弧状的滑块支撑在工具的周围用来将切割工具锁定被切割管柱的中央。l 下部推进剂装置:与上部推进剂同样的成份。l 下部推进剂隔离装置:用来装下部推进剂的装置。l 控制阀:控制推进剂燃烧而产生的气体到催化剂和切割头。
5、l 化学药剂筒:用来保存化学药剂(BrF3)的钢筒,它两头各有一个高压破裂盘,破裂盘的破裂压力为4500Psi(31Mpa)。l BrF3:一种非常活跃的化学药剂,从切割头被高温高压的释放出来,腐蚀切割管柱。l 催化剂:用来引起BrF3在工具内发生化学反应的一种标准的2#钢丝绒和一种非洁净的油。虽然叫做催化剂,但在反应过程中油和钢丝绒将会消失。l 切割头:用退火铜制造,在周围有一圈紧挨着的小孔用来作为BrF3释放的通道,由于铜是热的良导体以及它与不发生任何化学反应,所以用铜作为切割头。l 盲堵:密封着切割头的底部。以上是化学切割工具管串的简要介绍,下面是工具串的附图。定位接箍点火头上部推进剂扶
6、正器(居中定位)下部推进剂化学药剂筒催化剂切割头盲堵化学切割工具图:3、化学切割的优缺点 化学切割作为一项比较新的技术有其先进的一面和不足的地方,下面就简要的作一说明。l 优点、先进性 化学切割为切割管状工具提供一个快速可靠的技术,其切割完所留下的断口光滑平整、不会膨胀变形,没有毛刺及其它杂物,便于以后进一步的打捞作业。 切割完断口图 此方法不会破坏邻近的管串,即便它们与被切割的管柱相连。此工具可在额定温度400(204)下工作一小时以上,最大可承10,00020,000Psi(69-138Mpa)的静液柱压力,具体取决于切割工具的尺寸。切割位置准,切割速度快,现象明显。化学切割不留下任何残渣
7、、碎片在井内。对以后的作业不产生任何负面影响。l 缺点、不足。到目前为止,此工具还无法用来切割内径大于5(12.7cm)的管柱,由于切割头外径与管柱内壁之间的最小距离受限制,所以可用的切割头的尺寸将受到一定的限制.由于BrF3是一种强烈破坏性、伤害性的化学药剂,所以不管是在生产以及运用中对人及设备都是具有非常大的伤害性,所以在接触、储备以及运输中必须遵从相关的操作规程。当工具在下入过程中遇到重泥浆时会出现问题,重泥浆会堵塞切割头上的小直径的眼。这种类型的切割工具无法对空心的管柱进行切割,要进行切割时,切割头以上至少必须有100ft(30米)充满液体,否则必须让流体始终流通在管柱内。完整的化学切
8、割总成比同等意义上的爆炸切割的工具总成要长,较高的静液柱压力将会降低切割的成功的机会,而且切割的瞬间管柱的震颤会更加剧烈。4、相关尺寸及数据每种化学切割工具都有其相对应的尺寸,而每个尺寸的切割头都有其相对应的油管、套管以及钻杆的尺寸范围。在这种情况下,切割头的外径的选择就显得尤为重要了。下面就列表进行说明。油管及套管切割器相应的尺寸说明Cutter ODPipe SizePipe ODPipe IDPipe Weitht(in.)(mm)(in.)(in.)(mm)(in.)(mm)(lb/ft)(kg/m)0.68817.53/41.05026.70.82420.91.201.790.688
9、17.53/41.05026.70.74218.81.502.240.68817.511.31533.40.95724.32.253.350.719*18.31-1/41.25031.80.90923.11.081.610.750*19.11-1/41.25031.80.95024.10.941.400.750*19.11-1/41.31533.40.97024.62.253.350.813*20.61-1/41.25031.80.98024.90.841.250.813*20.61-1/41.25031.81.03226.21.331.980.87522.211.31533.41.04926
10、.61.802.680.87522.21-1/41.25031.81.07527.31.111.650.938*23.81-1/41.25031.81.07527.31.111.660.938*23.81-1/41.31533.41.04926.61.802.68Cutter ODPipe SizePipe ODPipe IDPipe Weitht(in.)(mm)(in.)(in.)(mm)(in.)(mm)(lb/ft)(kg/m)1.063*27.01-1/41.25031.81.27832.53.024.501.12528.61-1/41.66042.21.27832.53.024.5
11、01.25031.81-1/41.66042.21.38035.12.403.581.25031.81-1/21.90048.31.50038.13.645.431.43836.51-1/21.90048.31.61040.92.904.321.43836.522.00050.81.67042.43.405.071.43836.52-1/162.06252.41.75044.53.405.071.62541.32-3/82.37560.31.86747.45.958.871.68842.92-3/82.37560.31.93949.35.307.901.750*44.42-3/82.37560
12、.31.99550.74.707.011.812*46.02-3/82.37560.32.04151.84.005.962.00050.82-7/82.87573.02.25957.48.7012.972.12554.02-7/82.87573.02.32359.07.9011.782.168*55.62-7/82.87573.02.44162.06.509.692.37560.33-1/23.50088.92.60266.115.5023.112.50063.53-1/23.50088.92.75069.912.9519.312.500*63.53-1/23.50088.92.99276.0
13、9.3013.872.625*66.73-1/23.50088.92.99276.09.3013.872.688*68.33-1/23.50088.92.99276.09.3013.872.75069.93-1/23.50088.93.06877.97.7011.482.75069.93-1/23.50088.92.99276.09.3013.872.75069.93-1/23.50088.92.99276.010.2015.213.12579.444.000101.63.34084.813.4019.983.188*81.044.000101.63.42887.111.6017.303.25
14、0*82.63-3/43.75095.33.49288.75.107.603.250*82.644.000101.63.47688.311.0016.403.312*84.144.000101.63.54890.19.5014.163.500*88.944.000101.63.73294.85.658.423.500*88.94-1/44.250108.03.73094.711.0816.523.62592.14-1/24.5000.03.92099.613.5020.133.62592.14-1/24.500114.33.82697.215.1022.513.62592.14-3/44.75
15、0120.73.85097.821.0031.313.688*93.74-1/24.500114.33.958100.512.7519.013.719*94.54-1/44.250108.03.974100.96.209.243.750*95.34-1/24.500114.34.000101.611.6017.303.750*95.34-3/44.750120.74.000101.618.0026.843.750*95.355.000127.04.000101.624.2036.08Cutter ODPipe SizePipe ODPipe IDPipe Weitht(in.)(mm)(in.
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- 化学 切割 技术 概要
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