微電阻率成像測井儀推靠器問題分析與解決

田文新,毋學(xué)平,李吉林

(中國石油測井有限公司華北分公司 河北 廊坊 065007)

0 引 言

微電阻率成像測井儀是一種電阻率測井儀器，主要用于測量地層的非均質(zhì)特性。在地層的精細(xì)結(jié)構(gòu)描述、薄層劃分、裂縫識別及沉積相分析等方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢[1-2]。目前，微電阻率成像測井儀已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。但是在使用過程中微電阻率成像測井儀推靠器部分經(jīng)常出現(xiàn)問題，影響測井資料的采集質(zhì)量。通過對微電阻率成像測井儀推靠器總成的結(jié)構(gòu)和工作原理進(jìn)行研究，解決微電阻率成像測井儀推靠器總成存在的問題,達(dá)到提高微電阻率成像測井儀的測井時效、提升測井資料采集質(zhì)量的目的。

1 微電阻率成像測井儀的測量原理

儀器測量原理如圖1所示。推靠器極板發(fā)射的交變電流通過井內(nèi)泥漿柱和地層回到儀器頂部的回路電極。推靠器、極板金屬體起到聚焦作用，使極板中部電扣流出的電流垂直于極板外表面進(jìn)入地層。通過測量電扣上的電流強(qiáng)度，可以反映出電扣正對著的地層由于結(jié)構(gòu)或電化學(xué)上的非均質(zhì)所引起的電阻率的變化。電扣電流信息經(jīng)適當(dāng)處理，可刻度為彩色或灰度等級圖像，即反映出地層微電阻率的變化。據(jù)此可以顯示電阻率的井壁成像。測量時，推靠器使極板貼靠井壁，由地面控制系統(tǒng)向地層發(fā)射交變電流，交變電流由下部電極流入地層，回到上部回路電極[3-4]。

圖1 微電阻率成像測井儀測量原理圖

2 存在的問題及解決方法

2.1 極板調(diào)節(jié)桿處的彈性卡圈脫落問題

問題分析：極板調(diào)節(jié)桿的結(jié)構(gòu)主要有3個部件：彈性卡圈、連接塊和調(diào)節(jié)桿[5]，調(diào)節(jié)桿是通過連接塊和彈性卡圈和極板主體連接到儀器的。彈性卡圈脫落，連接塊就會掉出來，微掃極板主體就會與調(diào)節(jié)桿分離。一是會造成極板與井壁貼合不好，采集的資料質(zhì)量變差；二是會拉斷極板連接引線，無法獲取到極板正常的信息。

解決辦法：通過對儀器結(jié)構(gòu)的研究，發(fā)現(xiàn)彈性卡圈的卡槽較淺，邊緣圓滑，彈性卡圈很容易脫落，簡單地更換彈性卡圈不能徹底解決問題。仔細(xì)研究發(fā)現(xiàn)彈性卡圈與極板體距離較近，如果能夠擋住彈性卡圈不脫落，連接塊就不會掉出來，調(diào)節(jié)桿就不會和極板主體分離。經(jīng)過多次試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)采用合適的鉛絲纏繞固定能夠有效地阻止彈性卡圈退出卡槽，而且不影響極板的測井質(zhì)量，如圖2所示。

圖2 防止彈性卡圈脫落的解決方法示意圖

2.2 極板輔支撐桿斷裂問題

問題分析：極板輔支撐桿一方面是要起到支撐極板的作用，使得極板能夠貼合井壁，另一方面也是極板引線通道，因此該部件的結(jié)構(gòu)要滿足極板引線能夠順利通過。但是該部件蓋板螺絲孔位置不合理，導(dǎo)致輔支撐桿的強(qiáng)度降低，很容易斷裂。測井過程中輔支撐桿斷裂，會造成極板失去支撐力，極板與井壁貼合不好，測井資料質(zhì)量將變差甚至不能使用。圖3所示為斷裂的輔支撐桿示意圖。

解決辦法：加強(qiáng)支撐桿的強(qiáng)度，防止其受力斷裂。在輔支撐桿結(jié)構(gòu)不變的情況下，去掉蓋板螺絲孔的設(shè)計(jì)。對于斷裂的輔支撐桿，可以將蓋板螺絲孔焊住。如圖4所示。

圖3 斷裂的輔支撐桿

圖4 改進(jìn)后的輔支撐桿

2.3 主力桿與連接頭磨損問題

問題分析：微電阻率掃描儀器測井時極板主力桿和連接頭直接與井壁接觸、易磨損，如圖5所示。當(dāng)磨損到一定程度后必須更換主力桿和連接頭，更換主力桿費(fèi)時、費(fèi)力、費(fèi)成本。

解決方法：采用新型主力桿結(jié)構(gòu)，在主力桿和連接塊位置加裝耐磨輪，保護(hù)主力桿、連接塊，如圖6所示，可避免頻繁更換主力桿和連接頭。

圖5 主力桿和連接頭磨損示意圖

圖6 改進(jìn)后的主力桿和連接頭示意圖

2.4 極板電扣電導(dǎo)率數(shù)值無差異問題

問題分析：某微電阻率成像測井儀5號極板出現(xiàn)24個電扣電導(dǎo)率數(shù)值無差異的問題，如圖7所示。通過對極板電路分析不難看出，每個極板有24個電扣，電導(dǎo)率信號是通過3個8選1開關(guān)并行變串行，由時鐘信號控制8選1開關(guān)。造成某一個極板24個電扣電導(dǎo)率數(shù)值無差異是由于時鐘控制信號出了問題。經(jīng)檢查該極板時鐘控制線斷開。

解決方法：時鐘信號線是通過密封接頭與儀器上部連接頭插針相連接。儀器上部連接頭插針定義和電性參數(shù)見表1所示。更換時鐘信號線解決了該問題。需要引起注意的是，極板的接地電阻必須符合指標(biāo)要求，接地不好就會引入干擾信號，極板電導(dǎo)率信號誤差將增大，測井資料的精度會降低。每塊極板的引線對外殼的電性參數(shù)都要符合要求，這樣才能測出高質(zhì)量的成像資料[5]。

圖7 5號極板24個電扣電導(dǎo)率數(shù)值無差異

表1 連接頭插針定義及電性檢查表

3 結(jié) 論

通過對微電阻率成像測井儀推靠器部分出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析，采取可靠的解決辦法，提高了儀器的測井資料采集質(zhì)量，提高了測井時效。對微電阻率成像測井儀的薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行改進(jìn)，解決了儀器存在的機(jī)械部件容易損壞的問題，提高了微電阻率成像測井儀機(jī)械結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。在測井過程中，取得了很好的效果。