郭洪慶
(大慶鉆探工程公司地質錄井一公司地質研究中心,黑龍江大慶 163000)
油氣鉆井過程中,地質錄井在鉆井現場發(fā)揮重要作用,通過分析從井底返出的巖屑、地層氣體、鉆井液實現對油氣顯示的監(jiān)測,通過實時采集各項鉆井工程參數、鉆井液數據、氣測數據,實現對鉆井工程異常的預警與監(jiān)測。綜合錄井儀是錄井現場最核心的裝備之一,其組成零部件多、結構復雜、分析靈敏度高。由于錄井現場多處野外環(huán)境,自然條件惡劣,風沙雨雪都會對綜合錄井儀工作造成影響,加之井場揚塵、震動等因素影響,儀器工作穩(wěn)定性受到影響。此外錄井作業(yè)場所不固定,一口井完鉆后,需要拆裝搬家,到下一口重新安裝,安裝拆裝周期最短一個星期,并且搬家過程中路況不好,顛簸震動等都會對儀器造成影響。由于錄井設備組成部件多,色譜儀等屬于精密儀器,對工作條件要求苛刻,傳感器種類多且安裝復雜,頻繁的安裝拆卸,對儀器工作穩(wěn)定性造成影響。加之錄井現場儀器操作人員專業(yè)技能及責任意識參差不齊,導致綜合錄井儀維護保養(yǎng)差,故障率偏高。綜合錄井儀屬于隨鉆錄井設備,一旦出現故障,導致不能實時錄取數據,影響錄井錄取資料質量。在儀器維修過程中不能繼續(xù)鉆進,增加了鉆井等停時間,推高了鉆井施工成本。因此,分析綜合錄井儀常見故障,做好綜合錄井儀日常維護保養(yǎng),使儀器長期處于良好狀態(tài),對于提升錄井工作質量具有重要意義。
綜合錄井儀組成部分主要有傳感器系統、烴類氣體檢測系統、數據采集管理平臺系統及計算機硬件組成。傳感器系統由安裝在井場各個部位的多種類型的傳感器及CAN總線裝置組成,常用的傳感器有鉆井液出口流量傳感器、密度傳感器、溫度傳感器、電阻率傳感器,鉆井液入口流量傳感器、密度傳感器、溫度傳感器、電阻率傳感器,大鉤負荷傳感器、絞車傳感器、轉盤轉速傳感器、力壓傳感器、套壓傳感器、扭矩傳感器、泵沖傳感器,此外還有硫化氫傳感器等,這些不同類型的傳感器能夠測定不同的參數。傳感器通過接線連接到CAN 總線裝置,然后連接到綜合錄井數據采集機;烴類氣體檢測系統由脫氣器、氣測管路、氣相色譜儀、氫氣發(fā)生器等組成,脫氣器安裝在泥漿池,通過內部的攪拌棒將鉆井液中氣體脫離出來,然后將氣體輸送到氣測管路中,氣測管路前端安裝有干燥管,能夠將氣體進行干燥,干燥后的氣體鹽氣測管路輸送到氣相色譜處,成為樣品氣,在載氣的攜帶下,進入色譜儀,與氫氣發(fā)生器產生的氫氣在燃氣助燃下發(fā)生燃燒,使得烴類氣體中碳元素離子化,由氫火焰鑒定器(FID)檢測到,最后記錄下全烴和組分含量,實現對烴類氣體檢測;綜合錄井儀軟件平臺系統由數據采集、處理、存儲及應用等部分組成,通過實時采集處理傳感器數據、氣測數據,對數據進行深入應用,實現對隨鉆烴類氣體檢測、鉆井工程異常監(jiān)測、鉆井優(yōu)化等,記錄下來的各項參數為后期分析及解釋評價提供重要參考;綜合錄井儀計算機系統由采集機和服務器組成,為了防止系統出現故障,導致不能正常錄井,通常采集機分為主采集機和副采集機,主服務器和副服務器,當一臺采集機或服務器出現故障,備份的采集機或服務器可以正常使用,避免了出現不能錄取數據的情況,提升了儀器工作的穩(wěn)定性,減少了因設備維修造成的等停時間,也保證了錄取資料的質量。
烴類氣體檢測系統屬于較為精密的儀器,也是故障率偏高的儀器。由于鉆井液液面變化頻繁,當液面上升沒過脫氣器時,容易導致鉆井液被吸入氣測管路,污染管路,需要及時調整脫氣器高度。當干燥劑因吸水過多導致失效時,需要及時更換干燥劑。氣測管路容易出現漏氣情況,要及時更換管線。色譜儀是較為精密的儀器,氣檢測精度高、氣路復雜,容易出現各種故障,常見的有以下幾種:①色譜儀基線不穩(wěn)或者有毛刺,正常情況下,色譜儀基線應該是直線,當出現基線不穩(wěn)或者毛刺的情況,可能是氫火焰鑒定器長期工作產生積碳,需要將積碳進行清除。也有可能是微電流放大器元器件出現故障,導致性能不穩(wěn),需要更換微電流放大器。還有可能是離子信號線絕緣度不夠,導致氫火焰鑒定器的信號受到干擾,需要對離子信號線進行絕緣處理;②FID 點火故障。導致FID 點火出現問題的情況較多,當出現點不著火的情況時,可能是點火源電壓不夠,或者是氫氣、助燃氣等流量太小,不能滿足點火要求。當出現FID 自動熄滅的情況時,可能是氫氣和助燃氣流量不穩(wěn)定,導致自動熄火,需要對氣路進行檢修;③烷烴組分譜圖顯示異常。當出現譜圖錯位時,由于譜圖出峰時間與載氣流量相關,當譜圖出峰時間提前,可能是載氣流量太小,此時需要對載氣流量進行調整。當出現譜圖組分顯示不全時,可能是色譜柱的分離溫度不在正常范圍內,需要對控制色譜柱溫度的電路進行調整;④色譜儀拉桿閥切換有問題。拉桿閥是控制色譜儀分析和反吹的閥門,當拉桿閥切換不到位,可能是氣路出現了泄漏,需要對動力氣路進行檢修。
綜合錄井儀傳感器數量多、型號各異,有的傳感器長期浸沒在鉆井液中,有的傳感器安裝在鉆臺上,有的安裝在泵沖上,有的安裝在立管上,受高溫、高壓、振動等影響,加之傳感器頻繁的拆裝安裝,容易出現各種故障。一旦傳感器測定數據出現故障,要摸清是傳感器本身故障,還是線路接口故障。如果是傳感器本身故障,需要對傳感器進行檢修,重新進行校驗。如果是線路接口故障,需要檢查接線情況。在排查傳感器故障時,對于壓力傳感器、密度傳感器,可以用手按壓傳感器頭,看測試電流是否有變化,有變化即可排出傳感器故障。對于溫度、電導率、體積、流量等傳感器,可以接入低壓電源,然后連上萬用表,查看萬用表電流,即可排查是否是傳感器故障。當傳感器正常,需要對接線進行檢查,重點查看CAN總線裝置出接線情況。
綜合錄井儀軟件系統屬于封閉系統,由于不連接網絡,系統漏洞不能下載補丁,殺毒軟件也無法更新,系統抵御病毒的能力很差。而操作人員防病毒意識差,在拷貝綜合錄井儀數據時,通常會將移動存儲設備之間插入服務器,容易導致服務器中毒,一旦中毒很難修復好,只有通過恢復系統才能正常使用。為保障綜合錄井儀運行穩(wěn)定,需要加強管理,規(guī)范化操作,避免出現系統中毒情況。此外綜合錄井儀軟件系統人為設置不當也會出現一些故障,需要進行合理設置。綜合錄井儀硬件系統故障相對較少,一旦出現故障,及時摸清故障源,更換系統配件即可。
綜合錄井儀是地質錄井的核心裝備之一,錄取的工程及氣測參數對于及時發(fā)現油氣顯示、監(jiān)測工程異常情況、安全高效鉆井具有重要意義。為確保錄井參數的準確性,避免出現因設備故障導致的錄取數據不全,減少因設備檢修導致的鉆井等停,必須加強對綜合錄井儀的日常維護及管理,使設備處于良好運行狀態(tài),提升錄取資料質量,發(fā)揮綜合錄井在油氣勘探中的重要作用。