吳志賢 馬清波 孫志國

摘要：鉆進(jìn)式井壁取芯是近年來推廣的一項新技術(shù)，所以鉆進(jìn)式井壁取芯器受到油田廣泛關(guān)注，它工作比較靈活，可對多個目的層重復(fù)取芯，具有施工簡便、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，同時可以彌補(bǔ)鉆井漏取的層位。儀器所取巖心完整且無物理變形，為規(guī)則的圓柱體，可直接送實(shí)驗室進(jìn)行分析，測定巖石的各種性質(zhì)，直觀的研究地下構(gòu)造和巖石沉寂環(huán)境，了解其中流體性質(zhì)。本文主要介紹了鉆進(jìn)式井壁取芯器及在使用過程中可能出現(xiàn)的典型故障，并結(jié)合多年的操作時間經(jīng)驗給出了解決方法，并提出了工藝優(yōu)化措施。

關(guān)鍵詞：井壁取芯；施工簡便；典型故障；工藝優(yōu)化

1儀器概述

鉆進(jìn)式井壁取芯器適用于裸眼井，儀器根據(jù)自然伽馬校深后，采用機(jī)械液壓驅(qū)動技術(shù)，將金剛石鉆頭垂直井壁，就取芯層位獲取地層巖心，并把巖心樣本按取芯層位推入儲心筒內(nèi)。該儀器由地面控制系統(tǒng)和井下取芯器兩部分組成以主從應(yīng)答式載波通訊方式通過鎧裝測井電纜傳輸命令和數(shù)據(jù)。操作工程師通過面板開關(guān)發(fā)出要執(zhí)行的命令即：推靠、鉆進(jìn)、馬達(dá)、小泵泄荷等，井下儀器在接到命令后按命令執(zhí)行相應(yīng)的動作，并把儀器工作狀況等取樣的信息上傳并顯示，達(dá)到取樣過程控制目的部分是整支儀器的核心，電機(jī)帶動一個雙聯(lián)泵小泵井下采用單片機(jī)控制，信號傳輸和控制指令采用載波技術(shù)，控制穩(wěn)定可靠。

2儀器指標(biāo)

1）電源：380VAC，50Hz；

2）耐溫：175℃；

3）耐壓：140MPa；

4）儀器長度：7.9m；

5）儀器重量：296kg；

6）儀器最大直徑：127mm；

7）巖心最大直徑：25mm；

8）巖心最大長度：50mm；

9）最大一次下井取顆數(shù)：25。

3儀器的典型故障

鉆進(jìn)式井壁取芯系統(tǒng)由地面控制面板和井下儀器組成。地面控制面板包括操作面板、電壓調(diào)節(jié)面板、電源、集流環(huán)及其它電控附件。井下儀器包括電子節(jié)和液壓機(jī)械節(jié)，液壓控制部分是整只儀器的核心，也是最容易發(fā)生故障。以下是儀器在現(xiàn)場施工中出現(xiàn)的幾種故障現(xiàn)象及其分析。

故障現(xiàn)象及原因分析1：通訊異常。檢查三相電380V是否正常，滑環(huán)、電纜的絕緣。旋轉(zhuǎn)式井壁取芯儀器在地面上對井場交流電要求很高，井場電源必須嚴(yán)格保證穩(wěn)定的50Hz、380V、接地良好、三相四線制的交流電，不能帶任何負(fù)載，否則一些雜波信號通過高壓線上傳，不能解碼，造成地面控制系統(tǒng)通訊異常。

故障現(xiàn)象及原因分析2：施工中面板電流突然增大。當(dāng)鉆取巖芯時，面板電流突然增大，首先要停止馬達(dá)，開始鉆退，收回鉆頭，如電流恢復(fù)正常再重新鉆進(jìn)，電流依然增大則可以判定為鉆取的巖心卡在鉆頭里，儀器不可以繼續(xù)進(jìn)行工作，需要從井里起出儀器檢查。若停止馬達(dá)，開始鉆退，收回鉆頭時鉆頭不能回收，則啟動馬達(dá)，繼續(xù)鉆退，如電流還是增大，鉆頭還是不能回收，反復(fù)幾次，現(xiàn)象依舊，則可以判定為鉆頭卡死在巖層里，這時需要將液壓馬達(dá)上的滑塊拉斷起出儀器。如果儀器在日常檢查時能正常的推靠回收，鉆頭正常鉆進(jìn)鉆退，但上井施工時，電流就增大，這樣可以判斷電機(jī)帶負(fù)載能力差，超出了電機(jī)的額定功率，引起電流大，可能是電機(jī)壞了，如果這時小泵壓力和電流同時增大，則可以判定為鉆頭上的菱形滑塊損壞，鉆頭無法正常行進(jìn)，儀器無法繼續(xù)工作，起出儀器，更換滑塊。

故障現(xiàn)象及原因分析3：取芯順利，面板無芯長顯示。在確定取芯深度后，根據(jù)參考測井曲線資料，如果是膠結(jié)程度好、致密的地層，執(zhí)行正常取芯動作，完成后收回推靠臂，此時面板電流稍有增大，如果沒有心長顯示，可能心長傳感器損壞了，這時可以根據(jù)經(jīng)驗繼續(xù)施工。如果膠結(jié)性差、松散、軟硬交替地層，則可以調(diào)整鉆速，慢慢鉆進(jìn)，看能否取出完整巖心，如果還沒有心長顯示，那就是地層的緣故了。取芯折心動作是由導(dǎo)板、滑塊、鉆頭卡簧共同完成的，滑塊松動容易造成鉆頭鉆到位卻不能折斷巖心，卡簧損壞嚴(yán)重容易造成折斷的巖心無法從井壁取回，這樣的情況就不能施工了，要起出儀器。

4影響收獲率的因素及工藝優(yōu)化

4.1地層的影響

地層對取芯收獲率的影響主要表現(xiàn)為地層巖石可鉆性，地層溫度，巖石膠結(jié)特征和井眼擴(kuò)徑方面。地層的結(jié)構(gòu)和巖性是多樣的，巖性的類型、強(qiáng)度、硬度、研磨性、抗破碎等能力的大小都可能導(dǎo)致取芯鉆頭無法鉆入地層或取出巖心很短，或者鉆入地層卻無法正常折心，或者鉆退過程中引起卡鉆頭，無法順利取出巖心，影響取芯器的收獲率。膠結(jié)程度好，致密地層易取得較高的巖心收獲率，而膠結(jié)差、松散的地層對取芯率有很大的影響。

4.2取芯器的影響

取芯器除了自身器件損壞對收獲率的影響外，還有儀器的參數(shù)選擇不當(dāng)、液壓油的污染都會對收獲率產(chǎn)生影響。作業(yè)前應(yīng)對井況和地質(zhì)參數(shù)進(jìn)行充分的分析，選擇合適的鉆井參數(shù)，如果液壓馬達(dá)鉆速過慢或過快都會對巖心收獲率提高不利，還有泵壓的大小也有關(guān)系，泵壓過高引起電流增大也容易燒壞儀器，泵壓過低折心時會產(chǎn)生蘑菇頭。取芯器工作在高溫高壓環(huán)境中，各接口密封處會有井液微量滲入，造成液壓油污染，進(jìn)而造成泵壓過低，對馬達(dá)和泵產(chǎn)生損壞。因此有效地降低和控制液壓油的污染，是保證液壓系統(tǒng)工作可靠性和液壓元件使用壽命的關(guān)鍵。

4.3井況環(huán)境的影響

取芯器適用于井斜小于15°的井，對于井斜大于15°的井，取芯器容易粘貼井壁，推靠臂無法正常將取芯器平穩(wěn)地推靠在井壁上，取芯器位置容易發(fā)生變化而導(dǎo)致卡鉆。鉆井液性能良好有利于提高濾餅質(zhì)量，使井壁穩(wěn)定，井徑規(guī)則，從而確保取芯收獲率。

5 結(jié)束語

旋轉(zhuǎn)式井壁取芯器在地面上對在地面上對井場交流電要求很高，井場電源必須嚴(yán)格保證穩(wěn)定的50Hz、380V、接地良好、三相四線制的交流電；電機(jī)供電高達(dá)1600V左右，所以傳輸電纜必須是進(jìn)口電纜，否則電纜纜芯之間容易出現(xiàn)擊穿；在井下對井況的要求很高，目的層不能出現(xiàn)坍塌、縮徑、泥餅過厚、鉆井液中雜質(zhì)過多等。鑒于以上儀器的特殊原因，我們作業(yè)前，對井況和地質(zhì)參數(shù)應(yīng)進(jìn)行充分分析，確保現(xiàn)場精細(xì)施工，同時應(yīng)加強(qiáng)取芯器的保養(yǎng)與維護(hù)。

參考文獻(xiàn)

[1]蘇文瑛，崔紀(jì)超，夏升旺.旋轉(zhuǎn)式井壁取芯器法蘭的加工技巧[J].機(jī)床與液壓，2018（08）：124+161-162.

（作者單位：中石化勝利石油工程有限公司測井公司）