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        多臂井徑儀測(cè)井影響因素分析及維修保養(yǎng)

        2018-12-06 04:50:06王游江單冬梅陳秀輝
        石油管材與儀器 2018年5期
        關(guān)鍵詞:井徑腔體扶正

        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(cè)試技術(shù)服務(wù)分公司 黑龍江 大慶 163311)

        0 引 言

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

        1 MAC-40多臂井徑儀簡(jiǎn)介

        MAC-40多臂井徑儀是由大慶油田測(cè)試分公司自主研發(fā)的工程測(cè)井儀器,在測(cè)試分公司的工程測(cè)井項(xiàng)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(cè)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(jī)電轉(zhuǎn)換器件,其輸出電信號(hào)的幅度與其內(nèi)部鐵芯的位置成正比。測(cè)井儀通過(guò)測(cè)量臂與套管內(nèi)壁接觸,每條測(cè)量臂帶動(dòng)一個(gè)推桿磁芯。當(dāng)測(cè)量臂隨油、套管內(nèi)壁變化而產(chǎn)生徑向位移時(shí),推桿磁芯將位移轉(zhuǎn)換成電信號(hào),通過(guò)記錄每條測(cè)量臂的運(yùn)動(dòng)軌跡對(duì)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(cè)井影響因素分析

        影響多臂井徑儀測(cè)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(shí),都會(huì)影響到儀器對(duì)支收臂的控制。

        井徑儀器內(nèi)部金屬機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)部件較多,對(duì)配合精度、表面光潔度等機(jī)械性能指標(biāo)要求較高。由于井液具有腐蝕性,會(huì)在金屬部件上形成銹蝕層,將傳動(dòng)、測(cè)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(cè)量臂、推桿以及扶正器等機(jī)械部分為敞開(kāi)式設(shè)計(jì)(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(cè)井的套管壁上附著有凝結(jié)的原油、蠟等粘性物質(zhì)時(shí),雜物極易侵入儀器內(nèi)部并淤塞在機(jī)械部件縫隙間,阻礙儀器機(jī)械部分的正常運(yùn)轉(zhuǎn),不但影響錄取資料準(zhǔn)確性,還會(huì)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(shí),破損處有可能會(huì)刮損強(qiáng)度相對(duì)較弱的測(cè)量臂和扶正器腿,使其變形從而無(wú)法正常支收。在儀器上提過(guò)程中如突遇較大的破漏,彈出的測(cè)量臂將無(wú)法支開(kāi)或收回到正常位置,嚴(yán)重時(shí)將會(huì)導(dǎo)致測(cè)量臂脫落。因此為了降低套管變形、破裂對(duì)井徑儀支收臂的影響,井徑儀在測(cè)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(duì)儀器的支持力達(dá)到扶正器產(chǎn)生形變的受力上限時(shí),井徑儀會(huì)偏離井筒內(nèi)的居中位置,因此作為接觸式測(cè)量?jī)x器,其測(cè)量的最大、最小井徑值一定會(huì)產(chǎn)生影響。因此在儀器測(cè)井后對(duì)測(cè)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(jī)械結(jié)構(gòu)和測(cè)量原理可知,測(cè)量臂一端在測(cè)量時(shí)會(huì)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(shí),會(huì)對(duì)井徑儀的傳感器部件造成損傷,影響測(cè)井結(jié)果,可以設(shè)計(jì)一個(gè)密閉腔體來(lái)解決測(cè)量臂和傳感器之間的密封問(wèn)題,在測(cè)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(lèi)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(duì)于多臂井徑儀的器件損傷很大,為了提高測(cè)井的成功率和準(zhǔn)確性,對(duì)于多臂井徑儀的日常檢修,應(yīng)規(guī)范其操作如下:(1) 支開(kāi)扶正器及測(cè)量臂后,清洗干凈;(2)收回扶正器及測(cè)量臂后,加刻度環(huán),刻度檢測(cè)儀器;(3)供直流電,支開(kāi)測(cè)量臂和扶正器;(4)儀器通電,啟動(dòng)測(cè)井軟件;(5)調(diào)整儀器信號(hào),使地面儀器解碼正常;(6)儀器進(jìn)行零刻度、正刻度,計(jì)算后檢查刻度值;(7)運(yùn)行時(shí)間驅(qū)動(dòng),進(jìn)入測(cè)井界面,觀察測(cè)井曲線(xiàn)。

        在檢修的過(guò)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(shí)維修更換。

        3.2 傳動(dòng)部件、測(cè)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(cè)井時(shí)完全裸露于井下液體中,如圖2所示。由于該總承長(zhǎng)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(huì)直接影響儀器的測(cè)量結(jié)果。

        圖2 原儀器測(cè)量臂總承示意圖

        針對(duì)井下液體腐蝕,對(duì)測(cè)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(mǎn)硅油,用硅油來(lái)隔絕外部壓力和各類(lèi)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(shí)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(duì)測(cè)量影響較大,特別對(duì)于高壓氣井來(lái)說(shuō),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(shí)有可能損壞傳感器。

        圖3 改進(jìn)后的測(cè)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(duì)這一問(wèn)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(cè)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(dòng)強(qiáng)度,而且提升了測(cè)井資料的質(zhì)量。

        圖4 測(cè)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(zhǎng)儀器使用壽命

        由于工程測(cè)井的特殊性,多臂井徑儀存在間歇使用的情況。儀器長(zhǎng)時(shí)間停用,尤其在使用熱水沖洗后,會(huì)導(dǎo)致傳感器磁針、測(cè)量臂、彈簧等部件氧化生銹,從而影響測(cè)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(xiàn)上井的工作效率。為此,設(shè)計(jì)了多臂井徑儀測(cè)量臂保養(yǎng)裝置對(duì)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(cè)量臂維護(hù)裝置的實(shí)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(cè)量臂和彈簧經(jīng)過(guò)油液浸泡起到防銹保養(yǎng)效果。

        圖5 傳感器及測(cè)量臂維護(hù)裝置實(shí)物圖

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

        4 結(jié) 論

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

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

        2)改進(jìn)井徑儀測(cè)量總承部分,避免測(cè)量總承腐蝕,減少儀器維修人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

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

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