电容法分析设备故障的新应用

O 郑常广 张虎 刘煜堃（中海油服油技深圳作业公司 广东 516083）

电容法分析设备故障的新应用

O 郑常广 张虎 刘煜堃
（中海油服油技深圳作业公司 广东 516083）

电缆测井经常会遇到从地面系统到井下设备的整个通讯系统的通讯异常。测井作业期间出现通讯系统异常时，通常先是检查电压、电流、电阻变化情况，另外，还可以参照电容变化，以快速有效地判断通讯系统的故障点，及时发现问题再解决问题，提高作业时效。

电容法；电缆测井；电阻；绝缘；钻具传输测井

电缆测井设备的通讯系统，包括地面系统（测井拖撬或测井车）、电缆及井下仪器串等。本文概述电缆缆芯故障的检查方法，并以实例重点讲解了电容法在分析通讯系统故障中的成功应用等。

图1 电缆测井通讯系统简图

1.缆芯断芯的检查原理

电缆缆芯出现断芯故障时，常用以下方法检查：

(1)电容法

用电容表同一档位分别测量断芯电缆两端对电缆外皮的电容，根据电容及电缆长度计算断点位置。

式中L1——断点与电缆头端的距离；

C1——电缆头端的测试电容；

C2——滑环一端的测试电容；

L——电缆总长。

(2)充电法

利用500V兆欧表摇相同的圈数，分别给断芯两端充电。然后分别用万用表相同的电流挡给两端放电，记下放电电流。或用1个直流电源、1个限流电阻、1个电流表、1个开关，如图1所示，分别对断芯两端，卡准充电时间，多次测量求出充电电流I1和I2的平均值。则断芯位置按下式计算：

式中L1——断芯位置和电缆头端的距离；

I1——电缆头端放电电流；

I2——滑环一端放电电流；

L——电缆总长度。

图2 确定缆芯断芯位置电路图

2.电容法的实例应用

(1)电容法在常规电缆测井中的应用

实例：在陆地某井测井作业时，尝试了多次更换仪器，均是通讯系统出现这样的异常状况：仪器串从井口下放到井下4000米时通讯状态正常，仪器串下放到井下4000米以后（如：4700米以后，4500米以后，4300米以后，4100米以后等），均显示通讯仪器以上部分的3号芯断开，通讯系统的通讯不稳定；仪器再上提至3000多米时，测量显示3号芯接触良好，仪器串通讯状态一直正常至井口。另外，此电缆有三个接点（注：接点分别是7030米、4600米、2700米，接点位置是从滚筒里面开始算起）。

设备返回后，在单位实验井模拟现场测井以查找原因。用另外一个测井车及相同仪器串，下放仪器串至井深4800米时，仪器串及通讯状态正常；而再使用在该陆地某井作业使用过的整套通讯系统时，出现跟该井作业时相同的上述现象。同时采用电容法测量，量取结果如下：

状态B——指未接仪器串时，电缆+地面系统的缆芯对10号芯的电容；

状态C——指仪器串未下井，地面系统+电缆+仪器串的缆芯对10号芯的电容；

状态D——指仪器串下至4000多米，量取电阻值后断定通讯仪器及通讯仪器以上的部分3号芯断开后，量取的地面系统+电缆+仪器串的缆芯对10号芯的电容。

另外，仪器串在3000米左右，通讯状态良好，此时量取的缆芯对10号芯的电容量取值与状态C相差不多。

通讯仪器及通讯仪器以上的部分包括：地面系统、电缆、马龙头、仪器串四个部分。陆地某井测井时，更换过马龙头，仪器串，且实验井用另外一个大车（即，另外的地面系统与电缆）及使用相同的仪器串测井结果正常，由此说明两点：一是马龙头及仪器串正常；二是在仪器串下到4000多米，量取到3号芯出问题时，把滑环断开，量取过地面系统的通断状态正常，则也排除了地面系统有问题。所以，可以确定电缆的3号缆芯出现故障。用上述电容法量取的值可得到缆芯故障点位置：7700*372/1060=2702米。

表1 电容法判断表

综上所述，可知：陆地某井测井作业时所用电缆的第三个接点处（即2700米）的3号芯在承受一定拉力的情况，会出现断芯现象。

此后，我们通过电容法，作业期间做好表1的相关电容值记录，已成功及时排查了数口井次的常规测井中遇到的通讯系统故障问题。

(2)电容法在钻具传输测井中的应用

电容法还可应用于钻具传输测井作业，操作方法与上述案例分析相似。

图3 钻具传输测井模拟图

钻具传输作业时，可采用“电容法”以确定水平井工具是否对接成功。

表2 钻具传输测井的电容法判断表

注：状态A——指地面面板置于PATCH档，在LINE位置量取缆芯对10号芯的电容；

状态B——指未接仪器串时，水平井工具母头+电缆+地面系统的缆芯对10号芯的电容；

状态C——指地面检查时，仪器串+水平井公母接头+电缆+地面系统（能正常加电）的缆芯对10号芯的电容；

状态D——指仪器下到对接位置，公母接头在对接点对接后，量取的缆芯对10号芯的电容。

根据表2，我们可得到如下三个结论：

结论1：如果D项值跟C项值全部相近，那么水平井工具的公母接头肯定对接上了；

结论2：如果D项值跟B项值全部相近，那么水平井工具的公母接头肯定没对接上。

结论3：如果D项值跟B项值一部分相近，或D项值跟C项值一部分相近，或D项值一部分异常，那么水平井工具的公母接头存在对接不完全。

这个表2，即“钻具传输测井的电容法判断表”，可以让水平井专家存档，要求其每次作业时，除了要随时带上“钻具传输测井作业配合要求”这个表外，也必须带上这个“钻具传输测井的电容法判断表”。水平井专家在电缆接好母接头后立即测量并记录各缆芯电容值；水平井工具对接后，再量取各缆芯电容值，就可以做出明确的判断水平井工具的对接状况，从而快速地排除其他因素干扰。

电容法通过数据及事实来解决钻具传输测井作业中的公母接头对接问题，非常便捷。我们把电容法已成功应用于多个井次的钻具传输测井作业。

3.结论及建议

(1)小队人员（包括工程师和操作手），建议多学习和实践对通讯系统异常的检查方法，知识点非常简单，容易掌握。

(2)分析通讯系统异常，除了查看电压、电流、电阻，还需要留意观察电容变化。

(3)电容法还可用于射孔校深等工程作业以及扇区水泥胶结钻具传输测井的通讯故障排查等。

[1]张少程,黄献阁.地球物理测井工人读本CLS3700测井操作手必读[M].北京:石油工业出版社,1994,21-24.

[2]胡盛忠.石油工业新技术及标准规范手册——石油测井新技术及标准规范[S].哈尔滨地图出版社,2004,179-185.

[3]《油气田开发测井技术与应用》编写组.油气田开发测井技术与应用[M].北京:石油工业出版社,1995,232-300.

[4]陈科贵,谌海云.油气田开发测井技术与应用[M].北京:石油工业出版社,2000,36-41.

New Application of the Capacitance Method for Equipment Failure

Zheng Changguang, Zhang Hu, Liu Yukun

(COSL Well-tech Shenzhen Operating Company, Guangdong, 516083)

Wireline logging often encounters the situation of the whole communication breaks from the ground system to the underground system. When it happens during logging operation, the voltage, current and resistance changes need to be checked originally. In addition, the enginee r can consult capacitance change in order to quickly and effectively judge the fault point of communication system and timely fi nd problems and solve problems to improve the operation effi ciency.

capacitance method；wireline log；resistance；insulation；pipe conveyed log

T

A

郑常广（1985～），男，中海油服油技深圳作业公司，研究方向：石油勘查。张虎（1986～），男，中海油服油技深圳作业公司，研究方向：石油勘查。刘煜堃（1988～），男，中海油服油技深圳作业公司，研究方向：石油勘查。