Sondex 牽引器深度影響因素及校正

羅來軍

(大慶油田測(cè)試技術(shù)服務(wù)分公司 黑龍江 大慶)

0 引 言

牽引器用于在水平井或大斜度井內(nèi)使用普通的電纜運(yùn)送井下儀器，推送生產(chǎn)測(cè)井儀器、套管檢測(cè)儀器、CBL 儀器、射孔槍或其他機(jī)械或電子類的設(shè)備，它可以使用標(biāo)準(zhǔn)的7/32"或者較大一些的單芯同軸電纜［1］。

水平井或大斜度井的井眼軌跡不同于垂直井，在水平井或大斜度井中由于電纜可能有松弛，這就導(dǎo)致絞車下放的電纜長(zhǎng)度不是實(shí)際儀器到達(dá)的深度。以往水平井的注入、產(chǎn)出剖面分層測(cè)試中先要校深才能定點(diǎn)測(cè)試，校深先要在垂直井段進(jìn)行，然后在水平段進(jìn)行。在水平段校深時(shí)，牽引器必須先爬到目的段，然后上提電纜測(cè)井，校深后牽引器還必須爬到目的段，在水平井產(chǎn)出剖面測(cè)井沙子會(huì)伴隨儀器出來而帶出一部分，這樣牽引器爬行到目的段的時(shí)候電機(jī)往往會(huì)沙卡而導(dǎo)致電機(jī)燒壞。牽引器爬行的深度由牽引器驅(qū)動(dòng)電機(jī)的速度計(jì)算來的，而速度取決于傳動(dòng)系統(tǒng)輪比率以及驅(qū)動(dòng)輪的尺寸，通過試驗(yàn)修改測(cè)井軟件的驅(qū)動(dòng)輪尺寸就可以使?fàn)恳鞯纳疃日`差滿足測(cè)井的要求，提高工作效率，節(jié)約成本。

1 牽引器的結(jié)構(gòu)及工作原理

Sondex 牽引器系統(tǒng)包括:控制面板、井下儀器、PC機(jī)。井下儀器包括:旋轉(zhuǎn)短節(jié)、張力磁定位短節(jié)、電路、低阻4 臂滾輪扶正器、離合器、驅(qū)動(dòng)。它通過裝在PC機(jī)上軟件和控制面板控制井下儀器，并在井下電子線路和地面控制設(shè)備之間，通過纜芯傳送數(shù)據(jù)和通訊。井下測(cè)量參數(shù)通過串行口傳給PC 機(jī)，包括電纜頭電壓和張力、牽引速度、接箍深度、溫度和壓力等數(shù)據(jù)，井下儀的電壓、電流通過并行口傳給PC 機(jī)，所有這些沿井身測(cè)量到的參數(shù)均可在地面顯示出來［2］，使施工具有安全性和可操作性。

1.1 牽引器的結(jié)構(gòu)

電纜牽引器的外形如圖1 所示。牽引器連接于電纜頭和測(cè)井儀器之間。牽引動(dòng)作是通過強(qiáng)制兩對(duì)相互間90°交叉的驅(qū)動(dòng)輪相對(duì)于套管內(nèi)壁滾動(dòng)而實(shí)現(xiàn)的。驅(qū)動(dòng)輪裝配于相對(duì)方向的支撐臂上。在打開的位置上，這些支撐臂伸展至套管壁上，并在套管壁與驅(qū)動(dòng)輪之間施加足夠的側(cè)應(yīng)力，以產(chǎn)生無滑動(dòng)的牽引。該電纜牽引器可以在井內(nèi)兩個(gè)方向進(jìn)行牽引，但只能向上提電纜時(shí)才能得到其它資料。

圖1 電纜牽引器

1.2 牽引器的工作原理

牽引器的工作過程如下:通訊- 離合- 支腿- 開始爬行- 到達(dá)目的地停止爬行- 收腿- 摘離合-斷電。

在延遲模式時(shí)，牽引器應(yīng)根據(jù)所推動(dòng)的儀器的工作電壓在牽引器的電路上選擇跳線，通訊時(shí)按住控制面板ARM 按鈕，按照窗口提示加電。

牽引器離合是通過直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠，滾珠絲杠又通過壓力隔離裝置作用于軸上，軸壓縮彈簧，迫使軸又回到它的靜止位置。如果離合器沒有離合上，電機(jī)僅僅能相反的方向轉(zhuǎn)動(dòng)滾動(dòng)絲杠;一旦離合上，電機(jī)通過電機(jī)變速箱的摩檫力驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠，這時(shí)滾珠絲杠可以兩個(gè)方向的轉(zhuǎn)動(dòng)。電位計(jì)顯示滾珠絲杠的位置，這用于確定驅(qū)動(dòng)輪支開的大小和多少壓力作用于給定尺寸的套管。

牽引器離合上就可以選擇合適的電壓支開驅(qū)動(dòng)輪，支開驅(qū)動(dòng)輪的尺寸比套管尺寸大0. 2 in(1 in =25.4 mm)，在驅(qū)動(dòng)輪收攏的狀態(tài)下，離合器電位計(jì)的讀數(shù)應(yīng)該是零，若不是零，可以通過刻度離合器調(diào)整增益和補(bǔ)償值。

驅(qū)動(dòng)部分包括主驅(qū)動(dòng)電機(jī)、兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪，由高效率的直流無刷電極驅(qū)動(dòng)，通過一個(gè)居中的驅(qū)動(dòng)軸到變速箱。每個(gè)驅(qū)動(dòng)輪都帶一個(gè)可壓縮的彈簧，通過離合器使驅(qū)動(dòng)輪向前運(yùn)動(dòng)，直至驅(qū)動(dòng)輪壓縮套管內(nèi)臂，提供足夠的側(cè)應(yīng)力。

在爬行過程中，用CCL 監(jiān)視儀器的運(yùn)動(dòng)情況，若出現(xiàn)打滑的情況，則可以把驅(qū)動(dòng)輪再支開些，但是驅(qū)動(dòng)輪也不能支多，支多了就產(chǎn)生更多的熱量而導(dǎo)致效率降低。

2 深度影響因素與校正

牽引器驅(qū)動(dòng)輪完好的情況下，驅(qū)動(dòng)輪直徑是50 cm，每圈脈沖數(shù)是200，這樣牽引器爬行的距離就可以計(jì)算出來。牽引器深度影響因素主要有兩個(gè):

1)牽引器驅(qū)動(dòng)輪磨損造成驅(qū)動(dòng)輪的直徑比實(shí)際小，但是每圈的脈沖數(shù)還是一固定值，這要就造成牽引器爬行的深度與實(shí)際深度存在差;

2)由于油水井死油和蠟等造成牽引器打滑，在打滑的過程中，牽引器的深度不斷增加，但實(shí)際上儀器并沒有按照軟件上牽引器的速度計(jì)算來走，同樣也造成牽引器的深度與實(shí)際深度有差別。

對(duì)上述兩種原因造成的深度偏差，我們可以根據(jù)現(xiàn)有的不同資料來進(jìn)行驅(qū)動(dòng)輪校正。

2.1 利用套管節(jié)箍數(shù)據(jù)進(jìn)行深度校正

用牽引器爬行過程中磁定位顯示的節(jié)箍與原始套管數(shù)據(jù)對(duì)比，在牽引器爬行前調(diào)入該井的井斜、方位、深度資料，利用井斜方位找出牽引器磁定位顯示的節(jié)箍與和它相因的原始套管節(jié)箍，所測(cè)的套管與實(shí)際套管長(zhǎng)度的比值就是實(shí)際驅(qū)動(dòng)輪和當(dāng)前驅(qū)動(dòng)輪直徑的比值。

如果施工的該水平井有套管節(jié)箍資料，則實(shí)際驅(qū)動(dòng)輪的直徑還可以按照下面方法計(jì)算:方法與上面的類似，不同的就是在牽引器爬行前調(diào)入該井的井斜、方位、深度資料，在牽引器爬行過程中，注意觀察牽引器的磁定位顯示，當(dāng)前輪的直徑乘以實(shí)際節(jié)箍與牽引器磁定位顯示的節(jié)箍的比值就是當(dāng)前正確的輪的直徑。這種方法特別適合牽引器驅(qū)動(dòng)輪打滑的情況，該方法的關(guān)鍵點(diǎn)就是要根據(jù)該井的井斜方位數(shù)據(jù)找準(zhǔn)牽引器爬行節(jié)箍實(shí)際對(duì)應(yīng)的節(jié)箍。

得出實(shí)際驅(qū)動(dòng)輪直徑后，編輯牽引器測(cè)井文件Mdttools.ini，修改驅(qū)動(dòng)輪直徑，同時(shí)在牽引器測(cè)井軟件中修改驅(qū)動(dòng)輪的直徑，關(guān)閉牽引器測(cè)井軟件，重新打開該軟件，這樣牽引器的深度就校正好了。

2.2 利用絞車深度及張力進(jìn)行深度校正

在沒有原始套管節(jié)箍數(shù)據(jù)時(shí)，可以用以下方法得出牽引器實(shí)際的驅(qū)動(dòng)輪直徑。

1)自然下放儀器至遇阻，監(jiān)視著絞車的張力，但是不要電纜處于松弛狀態(tài)。

2)設(shè)置絞車和牽引器軟件的深度為同一值。

3)引器爬行大概100 m 時(shí)，停止絞車下放電纜，此時(shí)牽引器還要繼續(xù)爬行直到?jīng)]有松弛電纜。牽引器深度、張力及用WEST 軟件計(jì)算的松弛電纜長(zhǎng)度，見表1。

4)記錄下絞車和牽引器的深度，同時(shí)在setup 菜單中找Equipment Selection，記錄當(dāng)前輪的直徑，當(dāng)前輪的直徑乘以絞車與牽引器深度變化的比值就是當(dāng)前正確的輪的直徑。

5)編輯牽引器測(cè)井文件Mdttools. ini，修改驅(qū)動(dòng)輪直徑，同時(shí)在牽引器測(cè)井軟件中修改驅(qū)動(dòng)輪的直徑，關(guān)閉牽引器測(cè)井軟件，重新打開該軟件，這樣牽引器的深度就校正好了。

表1 牽引器深度、張力及用WEST 軟件計(jì)算的松弛電纜長(zhǎng)度

牽引器的深度校正之后，就可以通過水平井軌跡圖準(zhǔn)確的看出儀器的確切位置，這樣就可以減少由于不能判斷儀器在確定的位置，而減少其它情況的發(fā)生。此外水平井的注入、產(chǎn)出井分層測(cè)試中先要校深，以往的測(cè)試，先要在垂直井段校深，然后在水平段校深，水平段校完深后才能定點(diǎn)測(cè)試。在水平段校深時(shí)，牽引器必須先爬到目的段，然后上提電纜測(cè)井，校完深度后牽引器還必須爬到目的段，在水平井的產(chǎn)出井沙子會(huì)伴隨儀器出來而帶出一部分，這樣牽引器爬行到目的段的時(shí)候電機(jī)往往可能會(huì)沙卡而導(dǎo)致燒壞電機(jī)。經(jīng)過牽引器驅(qū)動(dòng)輪直徑校正后，水平井的注入、產(chǎn)出井分層測(cè)試就可以只在垂直段中校深，從而減少測(cè)試的工作量，提高了實(shí)效，增加了牽引器的使用壽命。

3 應(yīng)用與效果分析

為驗(yàn)證其使用效果，我們做了多次實(shí)驗(yàn)，下面僅從水平井聲波和水平井產(chǎn)出為例進(jìn)行說明。

3.1 水平井聲波測(cè)井深度校正與應(yīng)用

在水平井聲波測(cè)井中，在以前沒有對(duì)牽引器的驅(qū)動(dòng)輪進(jìn)行校正時(shí)，牽引器所到達(dá)的深度與實(shí)際的深度往往差好幾十米，這樣在井況不是很了解的情況下，很容易導(dǎo)致牽引器遇阻，損壞儀器，在驅(qū)動(dòng)輪經(jīng)過校正之后，操作員能夠很好的掌握牽引器的深度，能夠使?fàn)恳髋佬械揭欢ㄉ疃染屯Ｖ古佬?。這樣就能使操作員在操作牽引器時(shí)達(dá)到心中有數(shù)，增加了牽引器的壽命，避免其它故障的發(fā)生。

3.2 水平井產(chǎn)出剖面測(cè)井深度校正與應(yīng)用

在水平井產(chǎn)出剖面測(cè)井中，在沒有對(duì)牽引器的驅(qū)動(dòng)輪進(jìn)行校正時(shí)，深度校正需要在垂直井段和水平段分別校深，這樣才能定點(diǎn)校深。但是這樣就需要牽引器來回爬行，因?yàn)樵跔恳鞴ぷ鞯臅r(shí)候不能錄取資料，增加了工作量，同時(shí)在出沙嚴(yán)重的井，在上測(cè)校深的同時(shí)上提儀器往往能把沙子帶出一部分，這樣在校完深之后牽引器往前爬就可能導(dǎo)致沙卡，從而燒壞電機(jī)。在對(duì)牽引器驅(qū)動(dòng)輪深度校正后，就不用在水平段上提儀器錄取資料進(jìn)行校深，增加了牽引器的工作壽命，節(jié)省實(shí)效。

從現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果來看，牽引器驅(qū)動(dòng)輪的修正能夠提高水平井深度的準(zhǔn)確性。具有操作簡(jiǎn)便，改進(jìn)后效果明顯，提高了測(cè)井實(shí)效。

4 結(jié) 論

從現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用可以得到如下的結(jié)論:牽引器深度的誤差主要是因?yàn)轵?qū)動(dòng)輪直徑與實(shí)際不符或者驅(qū)動(dòng)輪打滑造成絞車深度與牽引器爬行深度不一致。在利用套管節(jié)箍數(shù)據(jù)和利用絞車深度及張力修改驅(qū)動(dòng)輪的直徑后，提高了牽引器深度的準(zhǔn)確性，提高了測(cè)量深度準(zhǔn)確性。上述方法具有操作簡(jiǎn)便，工作效率高，提高牽引器工作壽命的優(yōu)點(diǎn)。

［1］宮振遠(yuǎn)，鄭 偉，周 峰. 大斜度井和水平井的測(cè)井牽引器［J］. 國(guó)外測(cè)井技術(shù)，2001，16(3)

［2］Mule downhole tractor' manual.september.2000(資料)