王 瑞
(大庆油田钻探工程公司地质录井一公司,黑龙江 大庆 163000)
油气勘探是提高油田资源储量、实现可持续发展的重要保障。地质录井是油气勘探的重要组成部分,通过在钻井现场采集地质及工程数据,获取第一手井筒地质及工程资料,实现对油气显示的监测及储层含油气性的综合评价,也为后期储层综合研究提供了重要的依据。综合录井仪是地质录井的核心装备之一,通过安装的各种传感器,能够实时采集工程、钻井液、气测参数,实现对油气显示的监测,同时能够对钻井工程异常进行预警。综合录井仪组成结构复杂,其中烃类气体检查系统较为精密,对工作环境要求较高。然而录井现场工作环境恶劣,天气条件、钻井施工作业等都会对综合录井仪工作影响,加之频繁的搬家、安装、拆卸等,以及人为操作失误等,使得综合仪故障率偏高[1]。系统分析综合录井仪故障偏高的原因,采取相应的措施,提高综合录井仪工作的稳定性,对于保障获取资料的可靠性、提升地质录井工作质量具有重要意义。
综合录井仪组成复杂,根据功能模块不同,综合录井仪可以分为烃类气体分析系统、传感器系统、计算机软硬件系统、正压防爆系统、仪器房等。其中烃类气体检测系统、传感器系统、计算机软硬系统是综合录井仪的重要组成部分。
(1)烃类气体检测系统包括脱气器、气路管线、气相色谱仪、氢气发生器等,其中气相色谱仪是核心部件,烃类气体检测系统通过前端脱气器将钻井液中烃类气体分离处理,经过干燥器干燥后,沿气路管线从井场输送到色谱仪进行分析,得到全烃及组份百分含量,实现对烃类气体检测。
(2)传感器系统主要包含安装在井场各部位的各种传感器及接线装置,录井现场传感器种类较多,有钻井液出入口密度、温度、流量、电导率、总池体积、小池体积、泵冲、转盘转速、扭矩、立管压力、套管压力、大钩负荷、绞车、硫化氢等几十种传感器,实现对烃类气体数据、钻井液数据、钻井工程数据、有毒有害气体数据的实时采集与监测,通过分析这些数据,能够及时发现油气显示、监测钻井工程异常,为安全、高效钻井提供保障[2]。
(3)综合录井仪计算机硬件系统主要包括服务器、数据处理及采集机,目前新综合录井仪为了提升设备工作稳定性,配备了主副服务器及数据采集机,做到设备的备份。综合录井仪软件系统包括主控程序、数据处理、数据采集、功能设置及各应用功能软件。综合录井仪软件系统实现对各种数据的采集、处理、存储,通过各种应用软件实现对气测及钻井工程评价与分析,为安全高效钻井提供保障。
烃类气体检测系统主要包括脱气器、气测管路、气相色谱仪,其中气相色谱仪属于较为精密仪器,测定精度较高,对工作环境要求高。
(1)脱气器常见故障。脱气器属于气测系统的前端装备,安装在钻井液出口泥浆池。脱气器通过搅拌棒高速旋转实现气液分离。由于长时期工作,钻井液中粘稠的固相物质附着在搅拌棒上,容易导致出现卡阻,需要定期清理脱气器上的固相物质。由于钻井液液面变化较为频繁,而目前常用的脱气器都是高度的,当钻井液液面上升时,脱气器内部液面过高,达到或超过气体出口位置,钻井液进入气测管路,导致管路堵塞。因此,当钻井液液面上升时,应及时调整脱气器高度。
(2)气测管路故障主要包括管路密封差、管路堵塞、干燥剂潮湿等。其中,在管路前端安装有干燥瓶,内置干燥剂,实现对气体的干燥,长时间使用后,干燥剂容易潮湿,起不到干燥效果,应定期更换干燥剂。
(3)气相色谱仪组成较为复杂,分析周期短、精度高,目前快速色谱分析周期为30s。由于其组成复杂,测量要求高,故障类型多样。常见的有:①气测基线不稳或有毛刺。气测基线出现毛刺的情况,会影响烃类气体检查的准确性。导致基线不稳的情况主要有FID积碳、离子信号线绝缘较差、样品气流量不稳定等。FID 长时间工作容易产生积碳,从而对测量结果产生干扰信号,需要清除积碳才能避免出现毛刺现象。离子信号线的作用是收集FID 信号,然后经放大器放大信号,为了防止FID信号被干扰,需要信号线具有屏蔽功能的同轴双心结构,两个绝缘层绝缘,一旦屏蔽线破损,就会影响屏蔽效果,需要及时更换信号线。样品气流量不稳也会导致基线波动,此时需要检查气测管线,以及色谱仪管路,确保不会存在漏气情况;②色谱仪点火故障。色谱仪点火常见故障有点不着火、自动熄火。点不着火的原因主要有助燃气、氢气流量不稳定,电压不稳定,也有可能是鉴定器与喷嘴之间的距离太远,导致点火困难。自动熄火的原因通常是助燃气氢气流量不稳造成的,氢气流量过小,会导致自动熄火;③组份显示异常。通常情况下,在一个分析周期内组份显示呈现正态分布,当工作异常,色谱谱图可能出现错位、变形等现象。组份谱图错位通常与载气流量有关,载气流量过大,会导致图谱提前出现,流量过小会导致图谱出现较晚。组份显示不全通常与色谱柱有关,需要对色谱柱进行检查和调整。
综合录井仪传感器类型多,不同传感器工作原理不同,出现故障维修难度较大。传感器系统故障可能是传感器本身故障或者是线路故障,具体情况需要具体对待。传感器按照型号传输方式不同,可以分为电压型和电流型。传感器通常安装在钻台或泥浆池里,长时间浸泡在钻井液中,传感器容易出现故障,一旦出现故障,需要进行及时排除。对于电流型传感器,例如压力传感器、温度传感器、密度传感器、流量传感器、体积传感器等,可以通过触碰测试部位,检测电流有无变化,如果有变化,表示传感器没有故障。而绞车传感器属于脉冲型传感器,对于其输出方式不同,需要采取不同的检修措施。如果是传感器接线故障,需要检查接线线路,确保接线无误。
在综合录井仪所有故障类型中,计算机系统出现的故障率相对偏高,既有硬件故障,也有软件故障,通常软件故障较为常见。计算机硬件系统主要有主副服务器及采集机组成,通常情况下,硬件系统工作较为稳定,但长时间使用后,计算机内部积灰。井场供电不稳、断电等影响。频繁搬家震动等,会导致元器件间连接松动。CAN 卡、显卡等损坏等。针对这些故障,需要逐一进行排查。软件系统故障主要是因为软件设置不当或者是病毒影响。综合录井仪系统版本较早,系统不联网,无法更新,且没有更新病毒防护软件。频繁插移动盘,可能会携带外部病毒,使系统工作瘫痪,此时只能重装系统。此外,还可能软件设置不当,主要表现在虚拟盘丢失、网络连接不上、CMOS 设置不当、打印机工作异常等问题。在钻进过程中出现这些异常,会影响钻井施工进度和录井录取资料的准确性完整性,因此,平时应做好系统数据备份,一旦出现故障,可快速恢复系统。
综合录井仪是地质录井最重要的装备,通过实时录取工程及气测参数,实现对油气显示的监测及钻井工程异常的预警,在发现油气显示、安全高效钻井方面发挥重要作用。综合录井仪属于精密仪器,特别是气测系统,对工作环境要求较高。录井现场条件恶劣、设备频繁搬家、拆安装等,都会影响综合录井仪工作的稳定性,只有熟悉综合录井仪各部分工作原理,总结常见故障类型,一旦出现故障,能够快速进行检修,确保仪器能够平稳运行,对于录取资料的准确性、完整性具有重要意义。