馮勝利

(中國石化勝利油田勝利采油廠，山東 東營 275051）

電纜試井車的開發(fā)與應用

馮勝利

(中國石化勝利油田勝利采油廠，山東 東營 275051）

針對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、信號傳輸清晰、適用范圍廣的特點，實現(xiàn)了一次下井可采集全部數(shù)據(jù)的目標，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)場應用

油井試井是以滲流理論為基礎，以各種試井設備、測試儀器儀表為手段，對油、氣、水井生產(chǎn)動態(tài)進行監(jiān)測，并通過某種方法來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。隨著勝利油田老油區(qū)進入開發(fā)后期，油水井油管變形、破裂日益增多，試井工作日益復雜，工作量也逐步增多。

目前采用的鋼絲試井車，通過試井車絞車與φ2.4mm鋼絲，將存儲式測試儀器下到井下進行數(shù)據(jù)采集，采集完畢后，鋼絲繩絞車將存儲式儀器提到地面，由地面儀器對采集的數(shù)據(jù)進行分析。為提高測試準確性，經(jīng)常需重復作業(yè)，對數(shù)據(jù)對比分析，嚴重影響了作業(yè)進度，運行成本高。為此，研制了一種電纜試井車。

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

圖1電纜試井車構成圖

一、主要結構與技術參數(shù)

1.結構組成與工作原理

電纜試井車主要由車輛底盤、無磁絞車總成、液壓油箱、液壓馬達、減速器及井下測試儀器等組成。具體結構見圖1。

工作原理：測試系統(tǒng)通過底盤取力器取力，取力器液壓泵通過液壓系統(tǒng)傳遞給液壓馬達，液壓馬達通過減速器帶動無磁絞車總成轉動，實現(xiàn)φ3.5mm信號電纜的收、放動作。信號電纜通過液壓排繩器實現(xiàn)電纜的自動排列，復合計量裝置實現(xiàn)下放深度位置的定位。

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

2.技術參數(shù)

底盤：4×4底盤；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)；滾筒轉速：0～30r/min；滾筒最小穩(wěn)定轉速：5m/min。

3.主要結構性能

（1）汽車底盤及取力裝置

電纜試井車工況惡劣，因此使用越野性能優(yōu)異的車輛底盤與密封較好的殼體是有效的解決辦法。SG5062TSJ試井車是以東風4×4越野底盤為基礎設計開發(fā)的，采用儀器間、絞車間獨立空間及全密封設計，使車載設備可以到達幾乎所有特殊路況的井場。

由于液壓系統(tǒng)需要動力支持，所以作為動力來源，底盤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，可起超載保護作用，電纜試井車采用一套穩(wěn)定的液壓系統(tǒng)驅動液壓馬達，完成絞車旋轉的工作，為液壓絞車收放φ3.5mm長度為4000m電纜。

絞車液壓系統(tǒng)由主車引擎作動力，由變速器側箱窗口取力器輸出動力來帶動液壓泵。變量泵和定量馬達組成一個閉式系統(tǒng)，由定量馬達通過離合器驅動滾筒運轉。液壓系統(tǒng)主要由液壓油泵、液壓馬達、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：額定流量75mL/r；額定扭矩為0.119Nm/MPa；最小穩(wěn)定轉速為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絞車應具有特點：容繩量大；重量輕，易操作；優(yōu)良的制動性；優(yōu)良的防磁化性能。

②設計：

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

結論：V滾筒＜VMIN（5m/min），滿足要求。

b.滾筒最大轉速校核。當發(fā)動機轉速為2000r/min時，Q油泵=n發(fā)動機/i取力器?Q油泵額定/1000=169.1mL；滾筒最大穩(wěn)定轉速n滾筒′=Q油泵?η/75/i減速器=41r/min。

結論：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，電纜試井車實際扭矩M絞車2=M馬達?i減速器=N馬達?P×9.8×i減速器=9143Nm。

結論1：M絞車2＞M絞車1，滿足扭矩要求。

減速機輸出給絞車拉力F絞車=M減速機/D絞車/2/1000=56.6kN。

結論2：F絞車＞F需（25kN），滿足拉力要求。

二、技術關鍵

1.試井數(shù)據(jù)的采析一體化技術

為提高數(shù)據(jù)分析穩(wěn)定性，電纜試井車設計了一種功能完備、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算機PC104、數(shù)控儀、820G熱敏繪圖儀、接口、電源模塊和外殼組成，能實現(xiàn)與多種分析儀器的聯(lián)結。該技術目前已申報國家專利。

2．四參數(shù)復合計量裝置技術

由于鋼絲在絞車滾筒上的纏繞有時不夠規(guī)律，測量誤差較大，因此電纜試井車設置了轉數(shù)、轉速、電纜長度3項數(shù)據(jù)復合計量裝置，在測量儀器下井時計算測量儀器下井深度。

同時，在復合計量裝置上設計了張力監(jiān)測裝置，實時監(jiān)測電纜在施工過程中張力變化情況。通過監(jiān)測，可及時對石油測井車測井、試井等作業(yè)過程中的遇阻、遇卡及井口等情況進行報警，避免人為操作帶來的事故，做到安全生產(chǎn)。

3．防磁化的無磁滾筒絞車技術

滾筒磁化會對電氣、儀表造成干擾。為實現(xiàn)測試信號的高質(zhì)量傳遞，電纜試井車采用了防磁化的無磁滾筒絞車技術及防磁剎車盤。兩者性能均達到設計要求。

4．自動液壓排繩器

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

三、現(xiàn)場應用與效益評價

電纜試井車是一種全新設計開發(fā)的油田專用試井設備，至目前已在勝利采油廠完成61口井的試井任務，從使用情況來看，它具有效率高的優(yōu)勢，縮短了作業(yè)施工時間，降低了職工勞動強度。效益評價如下。

1.測試效率高

與普通試井車相比，測試時間縮短50%。每套設備可減少配套人員5人，人工費用每年節(jié)約40萬元。

2.設備能耗低

應用電纜試井車施工，每口井縮短車輛使用時間約3.5h，每口井減少燃料消耗約320元左右。按每年施工200口井計算，年節(jié)約燃料費6.4萬元。

3.節(jié)約設備保養(yǎng)費用

應用電纜試井車施工，每年可節(jié)約設備運轉700h，減少車輛保養(yǎng)次數(shù)2.8次，減少設備項修次數(shù)1次，按保養(yǎng)0.2萬元/次、項修0.5萬元/次，每年減少設備維修費約1萬元。

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