多臂井径仪测井影响因素分析及维修保养

2018-12-06王游江单冬梅陈秀辉

石油管材与仪器 2018年5期

郑旭，倪莉，王游江，单冬梅，陈秀辉

(大庆油田有限责任公司测试技术服务分公司黑龙江大庆 163311)

0 引言

随着油田开发力度不断加大，多臂井径测井作为检测套管内径变化的重要技术，能够为油水井作业、大修提供全面、准确的测井数据[1]。随着仪器使用率的提升，测量臂、扶正器变形损坏、插针弹簧伸缩性能不良、曲线信号反应较大等问题随之出现。通过日常仪器维护、保养过程中的摸索积累，指出了影响测量准确性的因素，提出了对传动、测量部件新的维护、保养措施，达到了提高测井成功率的目的。

1 MAC-40多臂井径仪简介

MAC-40多臂井径仪是由大庆油田测试分公司自主研发的工程测井仪器，在测试分公司的工程测井项目中占有主导地位，在日常仪器维修保养工作中占有很大的比重。

1.1 仪器组成

MAC-40多臂井径仪由仪器头、上扶正器、电路筒、传感器总承、测量臂、下扶正器和尾帽组成，其总体结构如图1所示。

图1 MAC-40多臂井径仪总体结构图

1.2 工作原理

MAC-40多臂井径仪使用的传感器是一种非接触式的机电转换器件，其输出电信号的幅度与其内部铁芯的位置成正比。测井仪通过测量臂与套管内壁接触，每条测量臂带动一个推杆磁芯。当测量臂随油、套管内壁变化而产生径向位移时，推杆磁芯将位移转换成电信号，通过记录每条测量臂的运动轨迹对套管不同深度上的形变、弯曲、断裂、孔眼、内壁腐蚀等情况进行检查。

2 多臂井径仪测井影响因素分析

影响多臂井径仪测量准确性的因素多种多样，如注聚井结垢、高粘度流体、套管变形结构、温度校正、人为操作等，与仪修有关的因素主要是仪器支收臂异常影响、井斜影响和压力影响。

2.1 仪器支收臂异常影响

影响仪器正常支收臂操作的外部因素很多，当出现井液侵蚀、井内含泥砂杂物、井壁有附着物、套管变形破裂等情形时，都会影响到仪器对支收臂的控制。

井径仪器内部金属机械运转部件较多，对配合精度、表面光洁度等机械性能指标要求较高。由于井液具有腐蚀性，会在金属部件上形成锈蚀层，将传动、测量部件表面侵蚀出凹坑，从而影响部件间的配合。

井径仪的测量臂、推杆以及扶正器等机械部分为敞开式设计(不密封)，部件之间空隙较小，当井内出砂或井液中含有杂物以及所测井的套管壁上附着有凝结的原油、蜡等粘性物质时，杂物极易侵入仪器内部并淤塞在机械部件缝隙间，阻碍仪器机械部分的正常运转，不但影响录取资料准确性，还会导致仪器支收臂异常甚至损伤仪器。

当套管壁破损较为严重时，破损处有可能会刮损强度相对较弱的测量臂和扶正器腿，使其变形从而无法正常支收。在仪器上提过程中如突遇较大的破漏，弹出的测量臂将无法支开或收回到正常位置，严重时将会导致测量臂脱落。因此为了降低套管变形、破裂对井径仪支收臂的影响，井径仪在测井完成后的维修保养工作是非常必要的[2]。

2.2 井斜影响

在部分大斜度井中，受仪器自身重力作用的影响，井下扶正效果不理想。当井壁对仪器的支持力达到扶正器产生形变的受力上限时，井径仪会偏离井筒内的居中位置，因此作为接触式测量仪器，其测量的最大、最小井径值一定会产生影响。因此在仪器测井后对测量臂、弹簧、传感器、扶正臂等部件的维修、保养、更换就显得极为重要[3]。

2.3 压力影响

由多臂井径仪的机械结构和测量原理可知，测量臂一端在测量时会受井内压力作用，而另一端连接传感器，是不承压部分。当井底压力较大时，会对井径仪的传感器部件造成损伤，影响测井结果，可以设计一个密闭腔体来解决测量臂和传感器之间的密封问题，在测量臂和传感器之间加入密封硅油，用硅油隔绝外部压力和各类流体的侵入。

3 多臂井径仪维修保养

3.1 日常维修保养规范化

外界因素对于多臂井径仪的器件损伤很大，为了提高测井的成功率和准确性，对于多臂井径仪的日常检修，应规范其操作如下：(1) 支开扶正器及测量臂后，清洗干净；(2)收回扶正器及测量臂后，加刻度环，刻度检测仪器；(3)供直流电，支开测量臂和扶正器；(4)仪器通电，启动测井软件；(5)调整仪器信号，使地面仪器解码正常；(6)仪器进行零刻度、正刻度，计算后检查刻度值；(7)运行时间驱动，进入测井界面，观察测井曲线。

在检修的过程中，发现井径仪的部件发生弯曲、变形、断裂等损坏情况要及时维修更换。

3.2 传动部件、测量部件维修保养

3.2.1 增加密闭腔体，平衡腔体内外压力

原多臂井径仪磁芯和推杆在测井时完全裸露于井下液体中，如图2所示。由于该总承长期被井下液体腐蚀，导致磁芯腐蚀非常严重，而磁芯的腐蚀会直接影响仪器的测量结果。

图2 原仪器测量臂总承示意图

针对井下液体腐蚀，对测量臂进行改进，改进后如图3所示。仪器增加了密闭腔体，在腔体里充满硅油，用硅油来隔绝外部压力和各类流体的侵入，这样仪器的磁针可免受井内液体的腐蚀，从而有效地保护了传感器。同时在腔体上安装活塞，使得腔体的内外压力平衡，保证了仪器在高压(80 MPa)环境下能够稳定可靠地工作。但在使用中也发现，腔体内硅油的余量和清洁度对测量影响较大，特别对于高压气井来说，气体较容易侵入腔体，使得硅油的作用逐渐减弱，这就容易导致传感器灵敏度降低，严重时有可能损坏传感器。

图3 改进后的测量臂总承示意图

增加密封腔体能够保护磁针，但是推杆和磁针的一小部分仍然裸露于油水混合物中，针对这一问题，将高温黄油涂抹在推杆里，如图4所示，外部使用护瓦保护，这样就减少了测量臂总承的腐蚀。此改进不但极大地减少了仪器维修人员的劳动强度，而且提升了测井资料的质量。

图4 测量臂总承涂抹黄油密封

3.2.2 研制维护装置，浸油防锈，延长仪器使用寿命

由于工程测井的特殊性，多臂井径仪存在间歇使用的情况。仪器长时间停用,尤其在使用热水冲洗后，会导致传感器磁针、测量臂、弹簧等部件氧化生锈，从而影响测井效果，降低仪器使用寿命。不仅增加了维修成本，而且影响前线上井的工作效率。为此，设计了多臂井径仪测量臂保养装置对仪器进行保养，可以提高仪器的使用寿命。井径仪传感器及测量臂维护装置的实物图如图5所示，此保养装置由外筒、前堵头、后堵头、密封垫片、进液阀和出液阀组成，仪修人员将变压器油注入到保护装置中，使井径仪的测量臂和弹簧经过油液浸泡起到防锈保养效果。