胜利石油工程有限公司随钻测控技术中心 山东省东营市 257000
摘要：LWD随钻测井系统,是一项广泛应用于石油产业勘探开发的测井技术,其中井下测量是该技术的重要组成部分,井下测量过程中,由于工作环境的恶劣性,极易造成测量仪器故障,给财产和工作人员的生命安全带来威胁,所以本文主要分析的就是LWD随钻测控系统井下仪器故障分析及解决，进而提出以下内容，希望能够为同行业工作人员提供相应的参考价值，只有这样才能不断避免LWD随钻测控系统井下仪器出现不必要的故障。
关键词：LWD；随钻测井；仪器故障；对策；分析
引言：：随钻测井技术是将测井仪器安装在靠近钻头的部位，在地层刚钻开后就测量地层各种信息的一种测井方法。它通过测量地层倾角和方位、钻头方向、钻压、扭矩等，进行钻井定向控制，测量地层的电阻率、自然电位、自然伽马、密度／中子、核磁、声波时差等，并用数据遥测系统将测量结果实时送到地面进行处理，进行地层评价。由于当前数据传输技术的限制，大量的数据仍存储在井下仪器的存储器中，起钻后回放。其测量结果克服了井眼扩径、泥浆入侵等一系列环境条件的影响。特别是在疑难井、大斜度井、水平井中，它显示出比电缆测井更为重要的作用。
1.LWD随钻测井系统
随钻测井系统是由井场信息监测系统和井下仪器两大部分组成的。在该系统中,井场信息系统以前导模拟软件作为核心,而井下的仪器能够实时提供可靠的监测数据,为前导模拟软件进行大角度井、水平钻井设计提供可靠的数据依据,辅助其进行实时解释和现场决策,更好地完成钻井任务。当前的随钻测井技术迅速发展,正在逐步形成一个快捷、可靠的体系,并且相关的配套装备初具规模。在这一系统的配套设备中包括两大部分,即井下仪器和井场信息系统。其中井下仪器包括微处理器、脉冲器、传感器以及电源等。而井场信息系统包括实时采集软件、前导模拟软件等。通常情况下,井下传感器被装置在钻井设备的钻头处(声波、中子密度传感器除外),有助于更好地帮助地质导向钻井工作顺利完成。这种随钻测井系统是传统的电缆测井技术、钻井技术以及录井技术的综合运用,人们能够从如下几方面总结随钻测井系统与其他技术间的关系。
2.井下仪器故障分析及问题解决
2.1故障类型：电路接触不良
具体现象：井下测量仪器所获取并传输至地面的数据中,LWD测量数据正确,但是电阻率测井数据以及自然伽马测井数据发生异常。故障检测:发生故障时,井下检测仪器工作电压3v2,工作电流在0.16和0.28之间波动,单位为安培,电阻率测井仪和大地间阻值在10千欧左右,CA闪通讯线系统电阻值77欧,属正常波动范围内。拆除随钻测量仪并逐一测量其各元件之间电阻,发现伸缩杆电路发生断路,阻值无穷大。故障原因分析:伸缩杆是连接随钻测量仪与电阻率测井仪的纽带,可以同时完成二者之间电气连接和信号通讯连接,伸缩杆扶正器由于长期暴露在外,受井下的泥桨等液体冲刷腐蚀,长度降低,严重影响了伸缩杆在无磁内壁中的稳定性。当仪器工作于井底时,由于井底环境的高频振动,造成伸缩杆随之不停震动,最终造成其电路中电气接头接口处接触不良,发生断路,如此一来造成电阻率测井仪以及自然伽马测井仪电路中电力供应中断,工作停止,传输数据出现异常。
解决方案：一是首先对于伸缩杆部分电气旋转接头进行组装工艺改进,涂抹高粘度的螺纹胶于各个分接头,以固定螺丝防止其在高频率震动的工作环境下发生松脱。在各个电路上的焊点上,采用硫化型硅橡胶进行加固。二是此外,为做到未雨绸缪,应该定期对于井下仪器进行监测,确保其工作状态完好。定期取出随钻测量仪测量伸缩杆扶正器的长度,一旦发现腐蚀程度超标,必须及时替换新扶正器。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
2.2故障类型：密封圈失效
故障现象：井下测量仪器所获取并传输至地面的数据中,LWD测量数据与自然伽马测井数据无异常,但是电阻率测井数据发生异常。故障检测:检测井下仪器通电工作时电压为3v2,电流为4A,电流值远大于正常值,单位为安培,电阻率测井仪和大地间阻值在0.48千欧,大程度偏离于正常值,单位千欧。经检查发现,电阻率测井仪的无磁外壳上面的圆盖板密封圈变得无效,圆盖板外部的泥桨溢入仪器的里面,进而导致电磁波的发射和接收天线射频同轴连接器发生短路,致使不必要的故障产生。故障分析:导致这一故障的主要因素是位于电阻率测井仪上面的保护电磁波发射和接收天线射频同轴的连接器上的圆盖板经过过长时间的使用,在高压、高温条件下长期工作,圆盖板上面的密封圈的密封性能大幅下降。在故障发生的时候,圆盖板的密密封圈往往已经持续在井下进行了600小时甚至更长时间的工作,在高温高压的作用下,密封性不足的密封圈无法有效组织泥桨进入,致使泥桨进入圆盖板所保护的仪器电路中,这样一来,就容易造成射频同轴连接器发生短路情况,使得电阻率测井仪的发射与接收电磁波功能失效,测井仪无法顺利实现地层电阻率值的测量,井下仪器所上传错误的电阻率测井仪的检测数据,而其他的相关数据并未出现错误。
解决方案：为了解决好这个问题,要采取规范化的工作方式。比如当电阻率测井仪在井下的工作时间达到小600/1、时以上,要及时进行密封圈的更换,防止密封圈过度使用产生的故障。另外,仪器使用之前,应该利用真空泵进行电阻率测井仪内部的真空处理,在一仪器内部制造一个1maP的负压空间,然后关闭真空泵,观测此空间的保持时间,从而确定仪器的密封性是否合乎规范,保证仪器具有良好的工作状态。
总结：伴随石油产业的不断发展壮大,石油开采和井下作业所需要的人员、投资都不断增多,为保障人名群众生命安全与企业经济效益所考虑,测井系统,特别是井下部分仪器,其安全性必须得到可靠的保障,LWD随钻测井系统是近年来飞速发展并被广泛运用的测量系统,由于其复杂性,导致在测井过程中随时可能发生故障,由于仪器众多,因此故障成因复杂,可能是单一的某一仪器发生故障,也可能是同时几台仪器故障,故障的成因也是各种各样,因此,我们在日常的工程应用过程中,应时刻牢记防患于未然,做到“先检查,后开工”,定期检查仪器使用可靠性、安全性,对于易出现安全隐患的位置要多加注意与改进,以提高使用安全,提高工程质量。
参考文献：
[1]王瀚玮,夏宏泉,陈宇,赵昊.页岩气水平井LWD曲线的环境因素影响及校正方法[J].石油钻探技术,2017,45(06):116-122.
[2]张文豪,柯式镇,姜明,李安宗,李成远,南又升,梅继力.基于时序等效采样的随钻电磁波测井检波系统[J].西安石油大学学报(自然科学版),2017,32(05):90-95.
[3]岳明亮.Drilog随钻测井系统在渤海油田的应用[J].海洋石油,2017,37(02):51-55.
[4]李伟,赵帆.一种随钻中子孔隙度测井系统的抗干扰设计[J].西安邮电大学学报,2017,22(03):121-126.
[5]陈虎,和鹏飞,万圣良.国产旋转导向及随钻测井系统在渤海某油田的应用[J].探矿工程(岩土钻掘工程),2017,44(03):35-38.
[6]姜明,柯式镇,吕世瑶,李成远,张文豪.基于非均匀采样的模拟退火随钻电磁波电阻率测井检波系统研究[J].中国石油大学学报(自然科学版),2017,41(01):78-84.
2016ZX05021001 国家科技重大专项《大型油气田及煤层气开发》项目21-《低渗透油气深层高温高压随钻测控技术》
论文作者:殷鑫
论文发表刊物:《防护工程》2019年第3期
论文发表时间:2019/5/24
标签：井下论文; 电阻率论文; 仪器论文; 故障论文; 系统论文; 测量论文; 数据论文; 《防护工程》2019年第3期论文;