Sondex 牵引器深度影响因素及校正

2014-12-24罗来军

石油管材与仪器 2014年5期

罗来军

(大庆油田测试技术服务分公司黑龙江大庆)

0 引言

牵引器用于在水平井或大斜度井内使用普通的电缆运送井下仪器，推送生产测井仪器、套管检测仪器、CBL 仪器、射孔枪或其他机械或电子类的设备，它可以使用标准的7/32"或者较大一些的单芯同轴电缆［1］。

水平井或大斜度井的井眼轨迹不同于垂直井，在水平井或大斜度井中由于电缆可能有松弛，这就导致绞车下放的电缆长度不是实际仪器到达的深度。以往水平井的注入、产出剖面分层测试中先要校深才能定点测试，校深先要在垂直井段进行，然后在水平段进行。在水平段校深时，牵引器必须先爬到目的段，然后上提电缆测井，校深后牵引器还必须爬到目的段，在水平井产出剖面测井沙子会伴随仪器出来而带出一部分，这样牵引器爬行到目的段的时候电机往往会沙卡而导致电机烧坏。牵引器爬行的深度由牵引器驱动电机的速度计算来的，而速度取决于传动系统轮比率以及驱动轮的尺寸，通过试验修改测井软件的驱动轮尺寸就可以使牵引器的深度误差满足测井的要求，提高工作效率，节约成本。

1 牵引器的结构及工作原理

Sondex 牵引器系统包括:控制面板、井下仪器、PC机。井下仪器包括:旋转短节、张力磁定位短节、电路、低阻4 臂滚轮扶正器、离合器、驱动。它通过装在PC机上软件和控制面板控制井下仪器，并在井下电子线路和地面控制设备之间，通过缆芯传送数据和通讯。井下测量参数通过串行口传给PC 机，包括电缆头电压和张力、牵引速度、接箍深度、温度和压力等数据，井下仪的电压、电流通过并行口传给PC 机，所有这些沿井身测量到的参数均可在地面显示出来［2］，使施工具有安全性和可操作性。

1.1 牵引器的结构

电缆牵引器的外形如图1 所示。牵引器连接于电缆头和测井仪器之间。牵引动作是通过强制两对相互间90°交叉的驱动轮相对于套管内壁滚动而实现的。驱动轮装配于相对方向的支撑臂上。在打开的位置上，这些支撑臂伸展至套管壁上，并在套管壁与驱动轮之间施加足够的侧应力，以产生无滑动的牵引。该电缆牵引器可以在井内两个方向进行牵引，但只能向上提电缆时才能得到其它资料。

图1 电缆牵引器

1.2 牵引器的工作原理

牵引器的工作过程如下:通讯- 离合- 支腿- 开始爬行- 到达目的地停止爬行- 收腿- 摘离合-断电。

在延迟模式时，牵引器应根据所推动的仪器的工作电压在牵引器的电路上选择跳线，通讯时按住控制面板ARM 按钮，按照窗口提示加电。

牵引器离合是通过直流电机驱动滚珠丝杠，滚珠丝杠又通过压力隔离装置作用于轴上，轴压缩弹簧，迫使轴又回到它的静止位置。如果离合器没有离合上，电机仅仅能相反的方向转动滚动丝杠;一旦离合上，电机通过电机变速箱的摩檫力驱动滚珠丝杠，这时滚珠丝杠可以两个方向的转动。电位计显示滚珠丝杠的位置，这用于确定驱动轮支开的大小和多少压力作用于给定尺寸的套管。

牵引器离合上就可以选择合适的电压支开驱动轮，支开驱动轮的尺寸比套管尺寸大0. 2 in(1 in =25.4 mm)，在驱动轮收拢的状态下，离合器电位计的读数应该是零，若不是零，可以通过刻度离合器调整增益和补偿值。

驱动部分包括主驱动电机、两个驱动轮，由高效率的直流无刷电极驱动，通过一个居中的驱动轴到变速箱。每个驱动轮都带一个可压缩的弹簧，通过离合器使驱动轮向前运动，直至驱动轮压缩套管内臂，提供足够的侧应力。

在爬行过程中，用CCL 监视仪器的运动情况，若出现打滑的情况，则可以把驱动轮再支开些，但是驱动轮也不能支多，支多了就产生更多的热量而导致效率降低。

2 深度影响因素与校正

牵引器驱动轮完好的情况下，驱动轮直径是50 cm，每圈脉冲数是200，这样牵引器爬行的距离就可以计算出来。牵引器深度影响因素主要有两个:

1)牵引器驱动轮磨损造成驱动轮的直径比实际小，但是每圈的脉冲数还是一固定值，这要就造成牵引器爬行的深度与实际深度存在差;

2)由于油水井死油和蜡等造成牵引器打滑，在打滑的过程中，牵引器的深度不断增加，但实际上仪器并没有按照软件上牵引器的速度计算来走，同样也造成牵引器的深度与实际深度有差别。

对上述两种原因造成的深度偏差，我们可以根据现有的不同资料来进行驱动轮校正。

2.1 利用套管节箍数据进行深度校正

用牵引器爬行过程中磁定位显示的节箍与原始套管数据对比，在牵引器爬行前调入该井的井斜、方位、深度资料，利用井斜方位找出牵引器磁定位显示的节箍与和它相因的原始套管节箍，所测的套管与实际套管长度的比值就是实际驱动轮和当前驱动轮直径的比值。

如果施工的该水平井有套管节箍资料，则实际驱动轮的直径还可以按照下面方法计算:方法与上面的类似，不同的就是在牵引器爬行前调入该井的井斜、方位、深度资料，在牵引器爬行过程中，注意观察牵引器的磁定位显示，当前轮的直径乘以实际节箍与牵引器磁定位显示的节箍的比值就是当前正确的轮的直径。这种方法特别适合牵引器驱动轮打滑的情况，该方法的关键点就是要根据该井的井斜方位数据找准牵引器爬行节箍实际对应的节箍。

得出实际驱动轮直径后，编辑牵引器测井文件Mdttools.ini，修改驱动轮直径，同时在牵引器测井软件中修改驱动轮的直径，关闭牵引器测井软件，重新打开该软件，这样牵引器的深度就校正好了。

2.2 利用绞车深度及张力进行深度校正

在没有原始套管节箍数据时，可以用以下方法得出牵引器实际的驱动轮直径。

1)自然下放仪器至遇阻，监视着绞车的张力，但是不要电缆处于松弛状态。

2)设置绞车和牵引器软件的深度为同一值。

3)引器爬行大概100 m 时，停止绞车下放电缆，此时牵引器还要继续爬行直到没有松弛电缆。牵引器深度、张力及用WEST 软件计算的松弛电缆长度，见表1。

4)记录下绞车和牵引器的深度，同时在setup 菜单中找Equipment Selection，记录当前轮的直径，当前轮的直径乘以绞车与牵引器深度变化的比值就是当前正确的轮的直径。

5)编辑牵引器测井文件Mdttools. ini，修改驱动轮直径，同时在牵引器测井软件中修改驱动轮的直径，关闭牵引器测井软件，重新打开该软件，这样牵引器的深度就校正好了。

表1 牵引器深度、张力及用WEST 软件计算的松弛电缆长度

牵引器的深度校正之后，就可以通过水平井轨迹图准确的看出仪器的确切位置，这样就可以减少由于不能判断仪器在确定的位置，而减少其它情况的发生。此外水平井的注入、产出井分层测试中先要校深，以往的测试，先要在垂直井段校深，然后在水平段校深，水平段校完深后才能定点测试。在水平段校深时，牵引器必须先爬到目的段，然后上提电缆测井，校完深度后牵引器还必须爬到目的段，在水平井的产出井沙子会伴随仪器出来而带出一部分，这样牵引器爬行到目的段的时候电机往往可能会沙卡而导致烧坏电机。经过牵引器驱动轮直径校正后，水平井的注入、产出井分层测试就可以只在垂直段中校深，从而减少测试的工作量，提高了实效，增加了牵引器的使用寿命。

3 应用与效果分析

为验证其使用效果，我们做了多次实验，下面仅从水平井声波和水平井产出为例进行说明。

3.1 水平井声波测井深度校正与应用

在水平井声波测井中，在以前没有对牵引器的驱动轮进行校正时，牵引器所到达的深度与实际的深度往往差好几十米，这样在井况不是很了解的情况下，很容易导致牵引器遇阻，损坏仪器，在驱动轮经过校正之后，操作员能够很好的掌握牵引器的深度，能够使牵引器爬行到一定深度就停止爬行。这样就能使操作员在操作牵引器时达到心中有数，增加了牵引器的寿命，避免其它故障的发生。

3.2 水平井产出剖面测井深度校正与应用

在水平井产出剖面测井中，在没有对牵引器的驱动轮进行校正时，深度校正需要在垂直井段和水平段分别校深，这样才能定点校深。但是这样就需要牵引器来回爬行，因为在牵引器工作的时候不能录取资料，增加了工作量，同时在出沙严重的井，在上测校深的同时上提仪器往往能把沙子带出一部分，这样在校完深之后牵引器往前爬就可能导致沙卡，从而烧坏电机。在对牵引器驱动轮深度校正后，就不用在水平段上提仪器录取资料进行校深，增加了牵引器的工作寿命，节省实效。

从现场应用效果来看，牵引器驱动轮的修正能够提高水平井深度的准确性。具有操作简便，改进后效果明显，提高了测井实效。