水平井测井中的电缆保护方法探讨

2013-11-06夏巧林中石油长城钻探工程有限公司测井公司辽河项目部辽宁盘锦124011

长江大学学报(自科版) 2013年22期

夏巧林 (中石油长城钻探工程有限公司测井公司辽河项目部，辽宁盘锦 124011)

水平井测井中的电缆保护方法探讨

夏巧林 (中石油长城钻探工程有限公司测井公司辽河项目部，辽宁盘锦 124011)

针对水平井测井中的电缆保护问题，分析了施工过程中电缆损伤的原因，主要包括电缆摩擦引起的损伤、碰伤、电缆与钻杆不同步造成的损伤和电缆缠绕造成的损伤，并详细阐述了加强电缆保护的方法，即控制旁通出套管的长度、控制泵压和电缆下放速度、保证下放和上提过程中电缆与钻杆同步，从而为顺利进行水平井测井施工提供保证。

电缆；水平井测井；湿接头法

图1 水平井测井旁通及上下的连接示意图

水平井测井与常规测井不同，其测井仪器不能依靠重力作用下放而需要采用动力装置推送而达到目的层。在水平井测井过程中，使用较多的方式是湿接头法传送电缆，即测井仪器的下方和上提可以通过钻杆的推动来实现(见图1)，具体过程如下[1]：①首先是将测井仪器通过接头设备连接到钻杆，测井仪器在下方钻杆的推送下达到目的层位上端；②接上旁通，电缆通过旁通进入钻杆，电缆下端带有对接母头，井下仪器的上端为公头，在泥浆泵的冲力作用下，电缆被推送至井下仪器处，公头与母头对接而形成连通；③电缆固定在旁通处，旁通上端与钻杆相连，在钻具起下操作中，电缆与钻杆同步动作达到目的层位进行测井施工。

在水平井测井施工过程中，往往会出现比较严重的电缆损伤，此时必须切除伤点以上部分后才能继续施工，这会导致人力、物力和财力上的浪费。所以，探讨水平井测井重电缆的保护方法具有实际意义。

1 电缆损伤的原因分析

1.1电缆相互摩擦引起的损伤

对于旁通以上部分，在钻杆和井壁之间以及钻杆和套管之间，由于电缆所处的空间狭小，其相互之间存在较大的作用力，从而在起降过程中出现磨损。

1.2电缆碰伤

在操作过程中，因为需要频繁使用液压钳和吊卡，很容易导致电缆在井口处产生不同程度的碰伤。

1.3电缆与钻杆不同步造成的损伤

在下放电缆过程中，如果电缆与钻杆之间不同步，电缆会在钻杆和井壁之间形成环形空间堆积，进而出现因堆积形成的打扭现象，这大大增加了电缆磨损的几率，严重时甚至会造成卡钻事故。

1.4电缆缠绕造成的损伤

在接头对接完成后，当操作人员转动钻杆时，会出现电缆缠绕钻杆的现象，这也大大增加了电缆损伤的可能性。

2 加强电缆保护的方法

2.1控制旁通出套管的长度

根据水平井测井作业的相关技术规程要求，钻井时必须下技术套管。由于旁通出套管可能导致钻具缠绕电缆而引发事故，所以测井时旁通不能出技术套管。根据水平井的特点，在钻井时对造斜率有一定要求，一般情况下表套只能下到100m左右，而标准测井的要求中旁通不能出表套，这就出现了一口井需要对接3～5次的情况，多次的对接以及仪器的反复运动会给井身和测井仪器的稳定带来不良影响，即在旁通出表套距离较大时，容易出现电缆缠绕钻具的情况，最终造成电缆磨损。此外，如果旁通所在的井斜较大，电缆会受到钻具挤压。因此，旁通出表套的长度不能过大，且对所处位置的井斜有一定要求：在深层水平井测井施工中，可采取旁通不出套管的方式；在浅层水平井的测井施工中，可采用旁通出表套方式，旁通所在位置的最大井斜应小于17.5°，出表套的距离小于150m。

2.2控制泵压和电缆下放速度

在施工中，钻杆达到目的层位后需要进行对接作业，通过泥浆泵把电缆推送到目标位置。由于泥浆有较大的冲击力，如果上方钻杆与旁通直接相连，可能会造成旁通水眼处的电缆被刺伤的情况。为避免出现上述情况，可以在上方钻杆和旁通之间加入一根钻杆，在泵开启打压之前，把旁通和上方钻杆以及部分上方钻杆一起下入井筒，这样电缆在一定深度的泥浆保护下而免于刺伤。

由于公头与母头的对接是在开泵加压的情况下进行的，因而需要母头具有一定的下放速度，下放速度越快越有利于对接，但是过快的下放速度也容易导致电缆打扭。为了避免上述情况的发生，可以采取如下方法：刚开始操作时，电缆下放速度要慢，达到一定距离后上提一小段以缓解电缆的自旋，然后加速下放以保证对接成功。为此必须控制泵压：如果对接点的深度小于800m，泥浆泵需打开2个凡尔，如果对接点的深度大于800m，就需要打开3个凡尔。电缆下放时以2500m/h的速度下放至临近湿接头处时停止，缓慢上提300m，最后进行加速下放，但是最大下放速度不能高于7000m/h。

2.3改进电缆下放设施

图2 井口换向滑轮的安装示意图

由于电缆下放时均运行于方补口的内口位置，在长期施工后，方补心内口四边角会存在凹凸不平的锯齿状，电缆在此处运行时其钢丝容易被劈刮。因此，必须对方补心内口进行适当处理，以保证方补心内口电缆运行部位的摩擦面是光滑的，为此使用铁片或铁棍焊接在倒角处来作为光滑支撑面(见图2)，这样可以有效避免电缆在下放过程中受到钻杆的挤压。在上述机构中，换向滑轮的安装能有效避免电缆被液压钳碰伤或者绞入的情况，滑轮能承受绞车的较大拉力，从而能够进行方便平稳的测井。

2.4保证下放过程中电缆与钻杆同步

在电缆下放过程中，如果电缆比钻杆的下放速度慢，拉力会逐渐增大，到一定程度时就会拉开湿接头而需要重新对接，如果电缆比钻杆的下放速度快，环形空间内的电缆会堆积而出现打扭而受钻具挤伤甚至出现卡钻事故。因此，在操作过程中，电缆与钻杆的下放必须保持同步。在电缆下放前需调节调压阀来保证其存在一定的张力(旁通以上部分的电缆小于500m时的张力值为0.5～0.7t，大于500m时的张力值为0.7～1.0t)，只有钻具带动电缆的力超过绞车设定的张力，电缆才会随钻具下放，反之则不动，这样可以保证钻具和井壁的环形空间内的电缆是紧绷的，从而不会出现因电缆打扭而损伤的现象。此外，在操作时还应关注下入钻杆的理论深度与测井获得的实际深度，将实际钻杆下放的实际深度与理论深度相对比，确保单柱钻具的误差小于10cm，累计误差小于25cm，如果超过这个值就需要对电缆张力进行适当调整[2]。

2.5保证上提过程中电缆与钻杆同步

上提测井施工与下放过程一样，也需要提前对调压阀进行调节，做好实时跟踪调整。与下放过程不同的是需要靠拉力提升电缆，其张力值较下放时要大。旁通以上部分的电缆长度小于500m时张力值为0.7～0.9t，大于500m时张力值为0.9～1.2t。在上提和下放钻具时，张力值会存在0.2t之内的变化，如果变化突然异常，就需要停止操作，分析解决问题后再继续进行操作。此外，在测井施工过程中，严禁起下钻具转动转盘，避免出现电缆和仪器的损伤，还可能导致电缆缠绕钻杆，如果确实需要转动转盘，必须与测井相关操作人员协商。