SRCT6701 鉆進(jìn)式井壁取心器現(xiàn)場問題研究與經(jīng)驗(yàn)

王建國 徐 濤 董 斌 郭英才 王紫薇 范 林 程 峰

（中國石油集團(tuán)測井有限公司技術(shù)中心測試與射孔工藝研究所 陜西 西安）

0 引 言

隨著鉆進(jìn)式井壁取心器在全國各個油田的不斷推廣，在現(xiàn)場施工過程中，由于操作人員對液壓控制部分和機(jī)械傳動部分出現(xiàn)問題、故障的誤判而導(dǎo)致儀器損壞，降低了取心成功率和收獲率。實(shí)踐證明，在現(xiàn)場施工過程中，根據(jù)鉆井隊(duì)提供的鉆井?dāng)?shù)據(jù)以及測井資料，通過制定合理的施工方案，正確地使用鉆進(jìn)式井壁取心儀器，對出現(xiàn)的問題快速做出正確的判斷，有些故障是可以避免的。以液壓工作原理為基礎(chǔ)，文章對一些在現(xiàn)場施工過程中出現(xiàn)問題后如何判斷、處理，以及出現(xiàn)問題的原因進(jìn)行分析，與測井儀修、小隊(duì)長、操作員分享?？焖贉?zhǔn)確地判斷出現(xiàn)的問題，合理正確地使用鉆進(jìn)式井壁取心儀器，可以避免一些故障的發(fā)生，有效提高取心成功率和收獲率。

1 工作原理

鉆進(jìn)式井壁取心器由地面控制系統(tǒng)通過測井電纜給井下儀器供電并提供信號指令，完成各種數(shù)據(jù)的傳輸。通過測量自然伽馬跟蹤曲線對地層進(jìn)行校深，在目的層通過地面控制系統(tǒng)向井下儀器發(fā)出指令，完成啟動電機(jī)、主副推靠臂張開、馬達(dá)旋轉(zhuǎn)、鉆進(jìn)、掰斷巖心，鉆頭收、主副推靠臂收、推心、巖心進(jìn)儲心筒，完成取心過程。液壓傳動系統(tǒng)由電機(jī)帶動大泵和小泵。大泵通過馬達(dá)電磁閥為取心馬達(dá)旋轉(zhuǎn)提供動力，以鉆取巖心；小泵主要為推靠臂、巖心沖針、鉆頭伸出、掰斷巖心提供動力來完成一系列動作。大泵和小泵的壓力以及沖針、鉆進(jìn)、巖心長度的位移情況由壓力傳感器、位移傳感器將相應(yīng)的信號傳送到地面控制系統(tǒng)1，液壓原理框圖如圖1 所示。

圖1 液壓原理框圖

2 問題判斷與處理方法

2.1 問題1

在地面調(diào)試儀器正常。下到目的層啟動電機(jī)時(shí)，電機(jī)啟動電流大造成電機(jī)不能啟動。

原因分析

1）儀器在地面調(diào)試時(shí)，儀器經(jīng)過加溫后液壓油粘稠度由高變低，電機(jī)易于啟動。

2）儀器下到井中以后，隨著井深的增加井下壓強(qiáng)增大，液壓油的粘稠度也隨著增加，從而造成電機(jī)啟動負(fù)荷大，所以電機(jī)在這種情況下難以啟動，多次強(qiáng)行啟動可能會造成電機(jī)與大、小泵之間的連軸器扭斷，甚至可能造成馬龍頭、快接魚雷、電機(jī)等器件過流損壞2。

處理方法

1）液壓油的選用，要根據(jù)施工井的最大井深計(jì)算井底最大溫度（按100 米增加3℃計(jì)算），選用合適的液壓油。

2）雙聯(lián)泵及液壓馬達(dá)內(nèi)部間隙很小，受井下壓強(qiáng)、溫度影響很大，在地面加溫檢測、調(diào)試儀器正常以后，儀器下井。在下放儀器過程中，每下放儀器300 ～500 m 停一次，啟動電機(jī)帶動大、小泵循環(huán)儀器內(nèi)的液壓油，使儀器內(nèi)的液壓油溫度平衡，啟動“馬達(dá)”觀察地面儀器面板各項(xiàng)數(shù)據(jù)正常后再繼續(xù)下井。以同樣的方法直到目的層，這樣就可以避免儀器到達(dá)目的層后，電機(jī)、馬達(dá)啟不動帶來的故障和安全隱患。

2.2 問題2

儀器在井的底部連續(xù)完成數(shù)次取心動作后，巖心長度均顯示為零。

原因分析：

1）面板顯示推心位移到位

井底井眼大，造成鉆頭取不到地層，鉆取的是泥餅，當(dāng)沖針推心時(shí)，由于泥餅松軟，巖心長度傳感器測量不出巖心長度，如圖2 所示。

圖2 大井徑處儀器示意圖

2）面板顯示推芯位移不到位

①泥餅過厚、局部狗腿井眼處，鉆頭沒鉆到地層而鉆到的是泥餅，這樣往復(fù)完成鉆進(jìn)、收馬達(dá)、推心動作，泥餅中含有很多大小不等的巖屑，在推心過程中觀察面板沒有心長顯示，就會造成儲心筒口堵塞，使后取的完好巖心推不進(jìn)儲芯筒，降低取心收獲率3，更有可能造成儀器損壞。

②鉆井液中懸浮物，由于鉆井隊(duì)在完鉆以后沒有按施工要求調(diào)整、處理泥漿（除砂），鉆井液中懸浮著很多大小不等的巖屑。當(dāng)儀器在井中上下移動時(shí)，就會有很多巖屑落入儀器腔內(nèi)（機(jī)械節(jié)），當(dāng)儀器做推靠、鉆進(jìn)、收馬達(dá)、推心等動作時(shí)，這些巖屑就會卡在滑板、巖心長度傳感器的滑道上，造成儀器損壞。

處理方法

在取心段要參考井徑、自然伽馬和聲波資料，選擇接近鉆頭直徑、井眼較為規(guī)則的巖層先取心，如圖3 所示。因?yàn)榫?duì)在完鉆時(shí)，在井的底部都留下15m～20m 之間的口袋，井眼都比較大，在這個地方取心很容易造成原因1 所說的情況。每取一顆巖心要按取心序號認(rèn)真做好深度記錄，以備取完心后按深度序號排列巖心，同時(shí)記錄溫度1、溫度2、電流、大、小泵在取心前和取心過程中的溫度，電流，大、小泵的壓強(qiáng)變化，在實(shí)踐中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，先易后難，這樣可以有效地提高取心收獲率。

圖3 井徑接近鉆頭處示意圖

2.3 問題3

取心儀器在地面檢查工作正常。當(dāng)取心儀器在井下工作一段時(shí)間以后，地面系統(tǒng)顯示大、小泵壓強(qiáng)都顯著降低，導(dǎo)致液壓系統(tǒng)工作失穩(wěn)。

原因分析

1）液壓油品選用不當(dāng)。液壓系統(tǒng)的工作受溫度變化影響較大，要根據(jù)不同區(qū)塊的特性，在地面調(diào)試儀器時(shí)應(yīng)同時(shí)考慮到井下外界壓強(qiáng)和溫度上升兩個因素的影響來選擇正確的油品。

2）液壓零部件故障。由于該液壓系統(tǒng)里存在大量動密封結(jié)構(gòu)，而且在高溫、高壓下長時(shí)間工作，其橡膠密封圈容易出現(xiàn)疲勞損耗，從而出現(xiàn)部分破損導(dǎo)致壓力泄露的情況。所以，相關(guān)部位要定期檢查，橡膠密封圈等易損件要定期更換。

處理辦法

在施工中發(fā)生這種情況時(shí)，測井小隊(duì)長、操作員要根據(jù)儀器工作原理以及儀器性能做出正確判斷，收回取心馬達(dá)和推靠臂，關(guān)閉電源，通知絞車工上起儀器，把儀器起到井的上部，等儀器溫度降下來以后，啟動電機(jī)觀察地面儀器面板大、小泵壓強(qiáng)是否恢復(fù)正常，如果大、小泵壓強(qiáng)恢復(fù)正常，就是液壓油選用得不合適，液壓油溫度太高所致，如果是這樣，可以把儀器下放到取心地層繼續(xù)取心工作。如果大、小泵壓強(qiáng)沒有恢復(fù)，則是液壓件損壞泄漏引起的，把儀器起出井口換儀器。

3 結(jié) 論

鉆進(jìn)式井壁取心儀器各液壓控制部分和機(jī)械傳動部分都有傳感器把相應(yīng)的信號傳送到地面系統(tǒng)顯示器上，如果某個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，會在地面系統(tǒng)顯示器上顯示出不同的數(shù)據(jù)變化。操作人員要不斷總結(jié)施工中的經(jīng)驗(yàn)，熟悉儀器工作原理、結(jié)構(gòu)，掌握儀器工作到位后的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)問題或故障時(shí)能夠快速、準(zhǔn)確作出判斷和處理，避免由于誤判或采取不正確的措施造成儀器損壞和其他安全隱患的發(fā)生。實(shí)踐證明，在現(xiàn)場施工中使用以上幾種方法提高取心收獲率87%，有效地提高了鉆進(jìn)式井壁取心儀器的取心成功率和收獲率。

[1] [美] 哈里伯頓. 旋轉(zhuǎn)式井壁取心器用戶手冊. 1985（資料）

[2] 王愛新. 鉆進(jìn)式井壁取心器常見故障原因分析與處理[J].石油儀器，2011，25（1）

[3] 譚偉雄，尚鎖坤，毛 敏. 旋轉(zhuǎn)式井壁取心器收獲率影響因素分析[J]. 錄井工程，2009，20（4）