多臂井徑儀測井影響因素分析及維修保養(yǎng)

鄭 旭，倪 莉，王游江，單冬梅，陳秀輝

(大慶油田有限責(zé)任公司測試技術(shù)服務(wù)分公司 黑龍江 大慶 163311)

0 引 言

隨著油田開發(fā)力度不斷加大，多臂井徑測井作為檢測套管內(nèi)徑變化的重要技術(shù)，能夠為油水井作業(yè)、大修提供全面、準(zhǔn)確的測井?dāng)?shù)據(jù)[1]。隨著儀器使用率的提升，測量臂、扶正器變形損壞、插針彈簧伸縮性能不良、曲線信號反應(yīng)較大等問題隨之出現(xiàn)。通過日常儀器維護(hù)、保養(yǎng)過程中的摸索積累，指出了影響測量準(zhǔn)確性的因素，提出了對傳動、測量部件新的維護(hù)、保養(yǎng)措施，達(dá)到了提高測井成功率的目的。

1 MAC-40多臂井徑儀簡介

MAC-40多臂井徑儀是由大慶油田測試分公司自主研發(fā)的工程測井儀器，在測試分公司的工程測井項目中占有主導(dǎo)地位，在日常儀器維修保養(yǎng)工作中占有很大的比重。

1.1 儀器組成

MAC-40多臂井徑儀由儀器頭、上扶正器、電路筒、傳感器總承、測量臂、下扶正器和尾帽組成，其總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 MAC-40多臂井徑儀總體結(jié)構(gòu)圖

1.2 工作原理

MAC-40多臂井徑儀使用的傳感器是一種非接觸式的機電轉(zhuǎn)換器件，其輸出電信號的幅度與其內(nèi)部鐵芯的位置成正比。測井儀通過測量臂與套管內(nèi)壁接觸，每條測量臂帶動一個推桿磁芯。當(dāng)測量臂隨油、套管內(nèi)壁變化而產(chǎn)生徑向位移時，推桿磁芯將位移轉(zhuǎn)換成電信號，通過記錄每條測量臂的運動軌跡對套管不同深度上的形變、彎曲、斷裂、孔眼、內(nèi)壁腐蝕等情況進(jìn)行檢查。

2 多臂井徑儀測井影響因素分析

影響多臂井徑儀測量準(zhǔn)確性的因素多種多樣，如注聚井結(jié)垢、高粘度流體、套管變形結(jié)構(gòu)、溫度校正、人為操作等，與儀修有關(guān)的因素主要是儀器支收臂異常影響、井斜影響和壓力影響。

2.1 儀器支收臂異常影響

影響儀器正常支收臂操作的外部因素很多，當(dāng)出現(xiàn)井液侵蝕、井內(nèi)含泥砂雜物、井壁有附著物、套管變形破裂等情形時，都會影響到儀器對支收臂的控制。

井徑儀器內(nèi)部金屬機械運轉(zhuǎn)部件較多，對配合精度、表面光潔度等機械性能指標(biāo)要求較高。由于井液具有腐蝕性，會在金屬部件上形成銹蝕層，將傳動、測量部件表面侵蝕出凹坑，從而影響部件間的配合。

井徑儀的測量臂、推桿以及扶正器等機械部分為敞開式設(shè)計(不密封)，部件之間空隙較小，當(dāng)井內(nèi)出砂或井液中含有雜物以及所測井的套管壁上附著有凝結(jié)的原油、蠟等粘性物質(zhì)時，雜物極易侵入儀器內(nèi)部并淤塞在機械部件縫隙間，阻礙儀器機械部分的正常運轉(zhuǎn)，不但影響錄取資料準(zhǔn)確性，還會導(dǎo)致儀器支收臂異常甚至損傷儀器。

當(dāng)套管壁破損較為嚴(yán)重時，破損處有可能會刮損強度相對較弱的測量臂和扶正器腿，使其變形從而無法正常支收。在儀器上提過程中如突遇較大的破漏，彈出的測量臂將無法支開或收回到正常位置，嚴(yán)重時將會導(dǎo)致測量臂脫落。因此為了降低套管變形、破裂對井徑儀支收臂的影響，井徑儀在測井完成后的維修保養(yǎng)工作是非常必要的[2]。

2.2 井斜影響

在部分大斜度井中，受儀器自身重力作用的影響，井下扶正效果不理想。當(dāng)井壁對儀器的支持力達(dá)到扶正器產(chǎn)生形變的受力上限時，井徑儀會偏離井筒內(nèi)的居中位置，因此作為接觸式測量儀器，其測量的最大、最小井徑值一定會產(chǎn)生影響。因此在儀器測井后對測量臂、彈簧、傳感器、扶正臂等部件的維修、保養(yǎng)、更換就顯得極為重要[3]。

2.3 壓力影響

由多臂井徑儀的機械結(jié)構(gòu)和測量原理可知，測量臂一端在測量時會受井內(nèi)壓力作用，而另一端連接傳感器，是不承壓部分。當(dāng)井底壓力較大時，會對井徑儀的傳感器部件造成損傷，影響測井結(jié)果，可以設(shè)計一個密閉腔體來解決測量臂和傳感器之間的密封問題，在測量臂和傳感器之間加入密封硅油，用硅油隔絕外部壓力和各類流體的侵入。

3 多臂井徑儀維修保養(yǎng)

3.1 日常維修保養(yǎng)規(guī)范化

外界因素對于多臂井徑儀的器件損傷很大，為了提高測井的成功率和準(zhǔn)確性，對于多臂井徑儀的日常檢修，應(yīng)規(guī)范其操作如下：(1) 支開扶正器及測量臂后，清洗干凈；(2)收回扶正器及測量臂后，加刻度環(huán)，刻度檢測儀器；(3)供直流電，支開測量臂和扶正器；(4)儀器通電，啟動測井軟件；(5)調(diào)整儀器信號，使地面儀器解碼正常；(6)儀器進(jìn)行零刻度、正刻度，計算后檢查刻度值；(7)運行時間驅(qū)動，進(jìn)入測井界面，觀察測井曲線。

在檢修的過程中，發(fā)現(xiàn)井徑儀的部件發(fā)生彎曲、變形、斷裂等損壞情況要及時維修更換。

3.2 傳動部件、測量部件維修保養(yǎng)

3.2.1 增加密閉腔體，平衡腔體內(nèi)外壓力

原多臂井徑儀磁芯和推桿在測井時完全裸露于井下液體中，如圖2所示。由于該總承長期被井下液體腐蝕，導(dǎo)致磁芯腐蝕非常嚴(yán)重，而磁芯的腐蝕會直接影響儀器的測量結(jié)果。

圖2 原儀器測量臂總承示意圖

針對井下液體腐蝕，對測量臂進(jìn)行改進(jìn)，改進(jìn)后如圖3所示。儀器增加了密閉腔體，在腔體里充滿硅油，用硅油來隔絕外部壓力和各類流體的侵入，這樣儀器的磁針可免受井內(nèi)液體的腐蝕，從而有效地保護(hù)了傳感器。同時在腔體上安裝活塞，使得腔體的內(nèi)外壓力平衡，保證了儀器在高壓(80 MPa)環(huán)境下能夠穩(wěn)定可靠地工作。但在使用中也發(fā)現(xiàn)，腔體內(nèi)硅油的余量和清潔度對測量影響較大，特別對于高壓氣井來說，氣體較容易侵入腔體，使得硅油的作用逐漸減弱，這就容易導(dǎo)致傳感器靈敏度降低，嚴(yán)重時有可能損壞傳感器。

圖3 改進(jìn)后的測量臂總承示意圖

增加密封腔體能夠保護(hù)磁針，但是推桿和磁針的一小部分仍然裸露于油水混合物中，針對這一問題，將高溫黃油涂抹在推桿里，如圖4所示，外部使用護(hù)瓦保護(hù)，這樣就減少了測量臂總承的腐蝕。此改進(jìn)不但極大地減少了儀器維修人員的勞動強度，而且提升了測井資料的質(zhì)量。

圖4 測量臂總承涂抹黃油密封

3.2.2 研制維護(hù)裝置，浸油防銹，延長儀器使用壽命

由于工程測井的特殊性，多臂井徑儀存在間歇使用的情況。儀器長時間停用,尤其在使用熱水沖洗后，會導(dǎo)致傳感器磁針、測量臂、彈簧等部件氧化生銹，從而影響測井效果，降低儀器使用壽命。不僅增加了維修成本，而且影響前線上井的工作效率。為此，設(shè)計了多臂井徑儀測量臂保養(yǎng)裝置對儀器進(jìn)行保養(yǎng)，可以提高儀器的使用壽命。井徑儀傳感器及測量臂維護(hù)裝置的實物圖如圖5所示，此保養(yǎng)裝置由外筒、前堵頭、后堵頭、密封墊片、進(jìn)液閥和出液閥組成，儀修人員將變壓器油注入到保護(hù)裝置中，使井徑儀的測量臂和彈簧經(jīng)過油液浸泡起到防銹保養(yǎng)效果。

圖5 傳感器及測量臂維護(hù)裝置實物圖

此裝置利用變壓器油良好的潤滑性和隔絕空氣的特性，防止傳感器、測量臂彈簧、測量臂等部件被氧化腐蝕，從而間接提高了測井的準(zhǔn)確性并延長了儀器的使用壽命。

4 結(jié) 論

鑒于測井井況的復(fù)雜和儀器本身的問題，為減少井徑儀在使用過程中發(fā)生的損傷，提高儀器測量準(zhǔn)確性，提出以下三種方法：

1)在日常維修保養(yǎng)的過程中，要規(guī)范化操作，確保井徑儀的維修保養(yǎng)及時到位，不影響下次生產(chǎn)測井任務(wù)。

2)改進(jìn)井徑儀測量總承部分，避免測量總承腐蝕，減少儀器維修人員的勞動強度。

3)設(shè)計防銹保養(yǎng)的維護(hù)裝置，防止傳感器、測量臂彈簧、測量臂等部件被氧化腐蝕，從而延長儀器的使用壽命。