SRCT6701 钻进式井壁取心器现场问题研究与经验

王建国 徐 涛 董 斌 郭英才 王紫薇 范 林 程 峰

（中国石油集团测井有限公司技术中心测试与射孔工艺研究所 陕西 西安）

0 引 言

随着钻进式井壁取心器在全国各个油田的不断推广，在现场施工过程中，由于操作人员对液压控制部分和机械传动部分出现问题、故障的误判而导致仪器损坏，降低了取心成功率和收获率。实践证明，在现场施工过程中，根据钻井队提供的钻井数据以及测井资料，通过制定合理的施工方案，正确地使用钻进式井壁取心仪器，对出现的问题快速做出正确的判断，有些故障是可以避免的。以液压工作原理为基础，文章对一些在现场施工过程中出现问题后如何判断、处理，以及出现问题的原因进行分析，与测井仪修、小队长、操作员分享。快速准确地判断出现的问题，合理正确地使用钻进式井壁取心仪器，可以避免一些故障的发生，有效提高取心成功率和收获率。

1 工作原理

钻进式井壁取心器由地面控制系统通过测井电缆给井下仪器供电并提供信号指令，完成各种数据的传输。通过测量自然伽马跟踪曲线对地层进行校深，在目的层通过地面控制系统向井下仪器发出指令，完成启动电机、主副推靠臂张开、马达旋转、钻进、掰断岩心，钻头收、主副推靠臂收、推心、岩心进储心筒，完成取心过程。液压传动系统由电机带动大泵和小泵。大泵通过马达电磁阀为取心马达旋转提供动力，以钻取岩心；小泵主要为推靠臂、岩心冲针、钻头伸出、掰断岩心提供动力来完成一系列动作。大泵和小泵的压力以及冲针、钻进、岩心长度的位移情况由压力传感器、位移传感器将相应的信号传送到地面控制系统1，液压原理框图如图1 所示。

图1 液压原理框图

2 问题判断与处理方法

2.1 问题1

在地面调试仪器正常。下到目的层启动电机时，电机启动电流大造成电机不能启动。

原因分析

1）仪器在地面调试时，仪器经过加温后液压油粘稠度由高变低，电机易于启动。

2）仪器下到井中以后，随着井深的增加井下压强增大，液压油的粘稠度也随着增加，从而造成电机启动负荷大，所以电机在这种情况下难以启动，多次强行启动可能会造成电机与大、小泵之间的连轴器扭断，甚至可能造成马龙头、快接鱼雷、电机等器件过流损坏2。

处理方法

1）液压油的选用，要根据施工井的最大井深计算井底最大温度（按100 米增加3℃计算），选用合适的液压油。

2）双联泵及液压马达内部间隙很小，受井下压强、温度影响很大，在地面加温检测、调试仪器正常以后，仪器下井。在下放仪器过程中，每下放仪器300 ～500 m 停一次，启动电机带动大、小泵循环仪器内的液压油，使仪器内的液压油温度平衡，启动“马达”观察地面仪器面板各项数据正常后再继续下井。以同样的方法直到目的层，这样就可以避免仪器到达目的层后，电机、马达启不动带来的故障和安全隐患。

2.2 问题2

仪器在井的底部连续完成数次取心动作后，岩心长度均显示为零。

原因分析：

1）面板显示推心位移到位

井底井眼大，造成钻头取不到地层，钻取的是泥饼，当冲针推心时，由于泥饼松软，岩心长度传感器测量不出岩心长度，如图2 所示。

图2 大井径处仪器示意图

2）面板显示推芯位移不到位

①泥饼过厚、局部狗腿井眼处，钻头没钻到地层而钻到的是泥饼，这样往复完成钻进、收马达、推心动作，泥饼中含有很多大小不等的岩屑，在推心过程中观察面板没有心长显示，就会造成储心筒口堵塞，使后取的完好岩心推不进储芯筒，降低取心收获率3，更有可能造成仪器损坏。

②钻井液中悬浮物，由于钻井队在完钻以后没有按施工要求调整、处理泥浆（除砂），钻井液中悬浮着很多大小不等的岩屑。当仪器在井中上下移动时，就会有很多岩屑落入仪器腔内（机械节），当仪器做推靠、钻进、收马达、推心等动作时，这些岩屑就会卡在滑板、岩心长度传感器的滑道上，造成仪器损坏。

处理方法

在取心段要参考井径、自然伽马和声波资料，选择接近钻头直径、井眼较为规则的岩层先取心，如图3 所示。因为井队在完钻时，在井的底部都留下15m～20m 之间的口袋，井眼都比较大，在这个地方取心很容易造成原因1 所说的情况。每取一颗岩心要按取心序号认真做好深度记录，以备取完心后按深度序号排列岩心，同时记录温度1、温度2、电流、大、小泵在取心前和取心过程中的温度，电流，大、小泵的压强变化，在实践中不断总结经验，先易后难，这样可以有效地提高取心收获率。

图3 井径接近钻头处示意图

2.3 问题3

取心仪器在地面检查工作正常。当取心仪器在井下工作一段时间以后，地面系统显示大、小泵压强都显著降低，导致液压系统工作失稳。

原因分析

1）液压油品选用不当。液压系统的工作受温度变化影响较大，要根据不同区块的特性，在地面调试仪器时应同时考虑到井下外界压强和温度上升两个因素的影响来选择正确的油品。

2）液压零部件故障。由于该液压系统里存在大量动密封结构，而且在高温、高压下长时间工作，其橡胶密封圈容易出现疲劳损耗，从而出现部分破损导致压力泄露的情况。所以，相关部位要定期检查，橡胶密封圈等易损件要定期更换。

处理办法

在施工中发生这种情况时，测井小队长、操作员要根据仪器工作原理以及仪器性能做出正确判断，收回取心马达和推靠臂，关闭电源，通知绞车工上起仪器，把仪器起到井的上部，等仪器温度降下来以后，启动电机观察地面仪器面板大、小泵压强是否恢复正常，如果大、小泵压强恢复正常，就是液压油选用得不合适，液压油温度太高所致，如果是这样，可以把仪器下放到取心地层继续取心工作。如果大、小泵压强没有恢复，则是液压件损坏泄漏引起的，把仪器起出井口换仪器。

3 结 论

钻进式井壁取心仪器各液压控制部分和机械传动部分都有传感器把相应的信号传送到地面系统显示器上，如果某个环节出现问题，会在地面系统显示器上显示出不同的数据变化。操作人员要不断总结施工中的经验，熟悉仪器工作原理、结构，掌握仪器工作到位后的各项数据，当发现问题或故障时能够快速、准确作出判断和处理，避免由于误判或采取不正确的措施造成仪器损坏和其他安全隐患的发生。实践证明，在现场施工中使用以上几种方法提高取心收获率87%，有效地提高了钻进式井壁取心仪器的取心成功率和收获率。

[1] [美] 哈里伯顿. 旋转式井壁取心器用户手册. 1985（资料）

[2] 王爱新. 钻进式井壁取心器常见故障原因分析与处理[J].石油仪器，2011，25（1）

[3] 谭伟雄，尚锁坤，毛 敏. 旋转式井壁取心器收获率影响因素分析[J]. 录井工程，2009，20（4）