電纜試井車的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用

馮勝利

(中國(guó)石化勝利油田勝利采油廠，山東 東營(yíng) 275051）

電纜試井車的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用

馮勝利

(中國(guó)石化勝利油田勝利采油廠，山東 東營(yíng) 275051）

針對(duì)油田試井用鋼絲試井車數(shù)據(jù)采集效率低的現(xiàn)狀，研制了一種電纜試井車，具有防磁化能力強(qiáng)、信號(hào)傳輸清晰、適用范圍廣的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了一次下井可采集全部數(shù)據(jù)的目標(biāo)，提高了作業(yè)施工效率。

電纜試井車；采析一體化；效益分析；現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

油井試井是以滲流理論為基礎(chǔ)，以各種試井設(shè)備、測(cè)試儀器儀表為手段，對(duì)油、氣、水井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并通過(guò)某種方法來(lái)解釋和分析油層各物理參數(shù)及油、氣、水井生產(chǎn)能力的技術(shù)。隨著勝利油田老油區(qū)進(jìn)入開(kāi)發(fā)后期，油水井油管變形、破裂日益增多，試井工作日益復(fù)雜，工作量也逐步增多。

目前采用的鋼絲試井車，通過(guò)試井車絞車與φ2.4mm鋼絲，將存儲(chǔ)式測(cè)試儀器下到井下進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，采集完畢后，鋼絲繩絞車將存儲(chǔ)式儀器提到地面，由地面儀器對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。為提高測(cè)試準(zhǔn)確性，經(jīng)常需重復(fù)作業(yè)，對(duì)數(shù)據(jù)對(duì)比分析，嚴(yán)重影響了作業(yè)進(jìn)度，運(yùn)行成本高。為此，研制了一種電纜試井車。

該設(shè)備可將井下數(shù)據(jù)進(jìn)行連續(xù)采集并輸送到地面，工作效率很高，且具有防磁化信號(hào)干擾能力強(qiáng)、數(shù)控測(cè)井系統(tǒng)功能強(qiáng)大的特點(diǎn)。此設(shè)備的使用，使部分井的測(cè)試時(shí)間由原來(lái)的每口井8～10h，縮短到2～3h。

圖1電纜試井車構(gòu)成圖

一、主要結(jié)構(gòu)與技術(shù)參數(shù)

1.結(jié)構(gòu)組成與工作原理

電纜試井車主要由車輛底盤(pán)、無(wú)磁絞車總成、液壓油箱、液壓馬達(dá)、減速器及井下測(cè)試儀器等組成。具體結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

工作原理：測(cè)試系統(tǒng)通過(guò)底盤(pán)取力器取力，取力器液壓泵通過(guò)液壓系統(tǒng)傳遞給液壓馬達(dá)，液壓馬達(dá)通過(guò)減速器帶動(dòng)無(wú)磁絞車總成轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)φ3.5mm信號(hào)電纜的收、放動(dòng)作。信號(hào)電纜通過(guò)液壓排繩器實(shí)現(xiàn)電纜的自動(dòng)排列，復(fù)合計(jì)量裝置實(shí)現(xiàn)下放深度位置的定位。

該電纜試井車將井下測(cè)試儀器下到井下，利用φ3.5mm信號(hào)電纜，將采集到的數(shù)據(jù)連續(xù)傳輸?shù)降孛?，直接由?shù)控測(cè)井系統(tǒng)進(jìn)行分析，完成整個(gè)測(cè)試工作。

2.技術(shù)參數(shù)

底盤(pán)：4×4底盤(pán)；車載人數(shù)：整車載6人；絞車容量：φ3.5mm電纜，5000m；不銹鋼電纜直徑：φ3.5mm；額定拉力：25kN(滾筒最小直徑時(shí))；滾筒轉(zhuǎn)速：0～30r/min；滾筒最小穩(wěn)定轉(zhuǎn)速：5m/min。

3.主要結(jié)構(gòu)性能

（1）汽車底盤(pán)及取力裝置

電纜試井車工況惡劣，因此使用越野性能優(yōu)異的車輛底盤(pán)與密封較好的殼體是有效的解決辦法。SG5062TSJ試井車是以東風(fēng)4×4越野底盤(pán)為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的，采用儀器間、絞車間獨(dú)立空間及全密封設(shè)計(jì)，使車載設(shè)備可以到達(dá)幾乎所有特殊路況的井場(chǎng)。

由于液壓系統(tǒng)需要?jiǎng)恿χС?，所以作為?dòng)力來(lái)源，底盤(pán)車輛加裝了取力器裝置。

（2）液壓系統(tǒng)

液壓系統(tǒng)具有控制絞車最大提升載荷的能力，可起超載保護(hù)作用，電纜試井車采用一套穩(wěn)定的液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)，完成絞車旋轉(zhuǎn)的工作，為液壓絞車收放φ3.5mm長(zhǎng)度為4000m電纜。

絞車液壓系統(tǒng)由主車引擎作動(dòng)力，由變速器側(cè)箱窗口取力器輸出動(dòng)力來(lái)帶動(dòng)液壓泵。變量泵和定量馬達(dá)組成一個(gè)閉式系統(tǒng)，由定量馬達(dá)通過(guò)離合器驅(qū)動(dòng)滾筒運(yùn)轉(zhuǎn)。液壓系統(tǒng)主要由液壓油泵、液壓馬達(dá)、調(diào)壓閥、散熱器油箱、各種壓力表及高壓管線等組成，基本參數(shù)如下。

液壓馬達(dá)：額定流量75mL/r；額定扭矩為0.119Nm/MPa；最小穩(wěn)定轉(zhuǎn)速為80r/min。

減速器：減速比49；最大間歇扭矩為11300Nm。

液壓泵：額定排量100mL/min；工作壓力為16MPa。

（3）絞車總成

①絞車應(yīng)具有特點(diǎn)：容繩量大；重量輕，易操作；優(yōu)良的制動(dòng)性；優(yōu)良的防磁化性能。

②設(shè)計(jì)：

a.滾筒轉(zhuǎn)速校核。滾筒最小穩(wěn)定轉(zhuǎn)速n滾筒=n馬達(dá)/i減速器=80/49=1.63r/min，電纜直徑φ3.5mm時(shí)，滾筒線速度V滾筒=n滾筒?D滾筒?π=2.55m/min。

結(jié)論：V滾筒＜VMIN（5m/min），滿足要求。

b.滾筒最大轉(zhuǎn)速校核。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為2000r/min時(shí)，Q油泵=n發(fā)動(dòng)機(jī)/i取力器?Q油泵額定/1000=169.1mL；滾筒最大穩(wěn)定轉(zhuǎn)速n滾筒′=Q油泵?η/75/i減速器=41r/min。

結(jié)論：n滾筒′=41r/min＞30r/min，滿足要求。

c.滾筒扭矩與提升力校核。絞車工作所需扭矩M絞車1=T?D絞車/2=4187.5Nm，電纜試井車實(shí)際扭矩M絞車2=M馬達(dá)?i減速器=N馬達(dá)?P×9.8×i減速器=9143Nm。

結(jié)論1：M絞車2＞M絞車1，滿足扭矩要求。

減速機(jī)輸出給絞車?yán)絞車=M減速機(jī)/D絞車/2/1000=56.6kN。

結(jié)論2：F絞車＞F需（25kN），滿足拉力要求。

二、技術(shù)關(guān)鍵

1.試井?dāng)?shù)據(jù)的采析一體化技術(shù)

為提高數(shù)據(jù)分析穩(wěn)定性，電纜試井車設(shè)計(jì)了一種功能完備、可靠性高的電纜試井車專用數(shù)控儀控制柜。數(shù)控儀控制柜主要由采集控制計(jì)算機(jī)PC104、數(shù)控儀、820G熱敏繪圖儀、接口、電源模塊和外殼組成，能實(shí)現(xiàn)與多種分析儀器的聯(lián)結(jié)。該技術(shù)目前已申報(bào)國(guó)家專利。

2．四參數(shù)復(fù)合計(jì)量裝置技術(shù)

由于鋼絲在絞車滾筒上的纏繞有時(shí)不夠規(guī)律，測(cè)量誤差較大，因此電纜試井車設(shè)置了轉(zhuǎn)數(shù)、轉(zhuǎn)速、電纜長(zhǎng)度3項(xiàng)數(shù)據(jù)復(fù)合計(jì)量裝置，在測(cè)量?jī)x器下井時(shí)計(jì)算測(cè)量?jī)x器下井深度。

同時(shí)，在復(fù)合計(jì)量裝置上設(shè)計(jì)了張力監(jiān)測(cè)裝置，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電纜在施工過(guò)程中張力變化情況。通過(guò)監(jiān)測(cè)，可及時(shí)對(duì)石油測(cè)井車測(cè)井、試井等作業(yè)過(guò)程中的遇阻、遇卡及井口等情況進(jìn)行報(bào)警，避免人為操作帶來(lái)的事故，做到安全生產(chǎn)。

3．防磁化的無(wú)磁滾筒絞車技術(shù)

滾筒磁化會(huì)對(duì)電氣、儀表造成干擾。為實(shí)現(xiàn)測(cè)試信號(hào)的高質(zhì)量傳遞，電纜試井車采用了防磁化的無(wú)磁滾筒絞車技術(shù)及防磁剎車盤(pán)。兩者性能均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

4．自動(dòng)液壓排繩器

液壓排繩器通過(guò)液壓控制實(shí)現(xiàn)自動(dòng)排繩,排繩器左右擺動(dòng)范圍為506mm。為防止自動(dòng)排繩時(shí)出現(xiàn)亂繩，加裝了人工控制功能，在出現(xiàn)異常情況時(shí)，可實(shí)現(xiàn)人工操作。

三、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用與效益評(píng)價(jià)

電纜試井車是一種全新設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的油田專用試井設(shè)備，至目前已在勝利采油廠完成61口井的試井任務(wù)，從使用情況來(lái)看，它具有效率高的優(yōu)勢(shì)，縮短了作業(yè)施工時(shí)間，降低了職工勞動(dòng)強(qiáng)度。效益評(píng)價(jià)如下。

1.測(cè)試效率高

與普通試井車相比，測(cè)試時(shí)間縮短50%。每套設(shè)備可減少配套人員5人，人工費(fèi)用每年節(jié)約40萬(wàn)元。

2.設(shè)備能耗低

應(yīng)用電纜試井車施工，每口井縮短車輛使用時(shí)間約3.5h，每口井減少燃料消耗約320元左右。按每年施工200口井計(jì)算，年節(jié)約燃料費(fèi)6.4萬(wàn)元。

3.節(jié)約設(shè)備保養(yǎng)費(fèi)用

應(yīng)用電纜試井車施工，每年可節(jié)約設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)700h，減少車輛保養(yǎng)次數(shù)2.8次，減少設(shè)備項(xiàng)修次數(shù)1次，按保養(yǎng)0.2萬(wàn)元/次、項(xiàng)修0.5萬(wàn)元/次，每年減少設(shè)備維修費(fèi)約1萬(wàn)元。

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1671-0711（2015）01-0034-03

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