射孔磁定位仪器的问题分析及改进

关迎春 张雪萍 张争涛 卢春辉 岳向阳 方燕

(中石化河南工程有限公司测井公司 河南 南阳 473132 )

0 引 言

随着油田勘探开发力度的不断加大，射孔作业任务逐步增多，作为电缆传输射孔作业必备的专用仪器，射孔磁定位仪越来越受到重视。由于磁定位仪和射孔枪为一体，射孔弹在爆炸后产生的冲击波和电磁波瞬间产生的压强约70 MPa，射孔压井液的静压为15 MPa，点火瞬间压强高达85 MPa，高压和强烈的震动导致磁定位仪因变形而故障率高，使用寿命较短，增加了电缆射孔磁定位仪射孔施工难度，严重影响了施工进度。

1 射孔磁定位仪器工作原理

磁定位仪的一个线圈和两个磁钢用无磁骨架固定，磁钢分布在线圈绕组的两端，以极性相对的方式排列，使线圈处于一个恒定磁场中。当仪器在套管中移动穿过节箍时，由于周围导磁物体的变化，使磁力线重新排布，此时线圈处于变化的磁场中，线圈相对在做切割磁力线运动，根据电磁感应定律，探测线圈感应出一个交流电信号，线圈两端产生感应电位差，该信号放大后经单片机采集、编码，通过电缆传送到地面系统，地面系统对数据处理后，可获得仪器所测深度与节箍相对应的磁定位深度曲线［1］。

磁定位仪工作原理图如图1 所示。

图1 磁定位工作原理图

2 射孔磁定位仪在使用中存在问题分析

根据油层上部短套的位置和射孔工艺［2］的需要，磁定位仪随射孔枪一起下井，爆炸后的瞬间，压强和强烈震动造成射孔磁定位仪碰裂、变形、脱落、粘壁等问题。影响这一关键工序的因素较多，结合射孔施工现场作业认为是炸药爆炸所产生的瞬间冲击力导致射孔磁定位仪被挤压变形。

3 射孔磁定位仪的改进

针对上述问题，增加射孔磁定位仪的壁厚，选用高刚强度的材料，可以大大提高射孔磁定位仪的抗压性能。

3.1 增加电缆射孔磁定位仪的壁厚

原射孔磁定位仪壁厚只有6 mm，相对射孔特殊作业环境而言，尺寸较小，抗瞬变压力和抗瞬变冲击波能力明显不足。对此，改变原来的壁厚6 mm，增加到9 mm，同时电缆射孔磁定位仪的外径由77 mm 增加到83 mm。

3.2 根据作业环境优选材料

为了减少运营成本，延长电缆射孔磁定位仪的使用寿命，考虑采用具有耐高腐蚀性能和抗压、抗震性能可靠的新型材料50Mn18Cr4V［3］。该材料属于低磁钢系高合金单相奥氏体锰钢，塑性好，韧性高。

3.2.1 改进前后两种材料的对比

现用材料50MN18CL4V 与原材料1Cr18Ni9Ti 的性能对比见表1。

表1 1Cr18Ni9Ti 与50Mn18Cr4V 对比

3.2.2 改进前后射孔磁定位仪的承压对比

根据材料的力学性能计算改进前后射孔磁定位仪所能承受的压力。

改进前壁厚6 mm 的1Cr18Ni9Ti 所能承受的压力

改进后壁厚9 mm 的50MN18CL4V 所能承受的压力

式中，p 为压力;σb 为抗拉强度;S 为安全系数，1;δ为壁厚;D 为外径。

改进后的射孔磁定位仪能承载194 MPa 的压力，比改进前的81 MPa 提高了113 MPa，完全适合射孔作业。

3.3 效果分析

通过对射孔磁定位仪壁厚及材质的改进，从四个小队使用情况统计来看，没有出现磁定位仪因井深静态压力大、受炸药爆炸瞬间冲击而遭破坏的情况。单套电缆射孔磁定位仪使用寿命由原来的30 井次提高到104 井次左右，提高了施工效率，降低了作业成本。

4 结束语

通过对该仪器的研究和加工，发现很多技术难点要不断地学习和观察，在实际应用中，要不间断地总结完善。通过对该仪器的改进和推广，大大提高了生产一线工人的劳动效率，降低了运营成本，同时还降低了劳动强度和劳动过程中产生的劳动风险。该仪器为期一年的现场应用取得了良好的经济效益和社会效益。

［1］西安威盛. SKC -2000 射孔测井仪器使用说明书. 2012(资料).

［2］郭海敏，戴家才，陈科贵. 生产测井原理与资料解释［M］. 北京:石油工业出版社，2007:316 -318.

［3］王 敏，周超梅，姚长贵，等. 高锰无磁钢50Mn18Cr4V 的研究［J］.热加工工艺，2008，37(18):68 -71.