测井中井壁取芯器故障诊断分析与解决对策

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　　摘要：钻进式井壁取芯是近年来推广的一项新技术，所以钻进式井壁取芯器受到油田广泛关注，它工作比较灵活，可对多个目的层重复取芯，具有施工简便、安全可靠等优点，同时可以弥补钻井漏取的层位。仪器所取岩心完整且无物理变形，为规则的圆柱体，可直接送实验室进行分析，测定岩石的各种性质，直观的研究地下构造和岩石沉寂环境，了解其中流体性质。本文主要介绍了钻进式井壁取芯器及在使用过程中可能出现的典型故障，并结合多年的操作时间经验给出了解决方法，并提出了工艺优化措施。
　　关键词：井壁取芯；施工简便；典型故障；工艺优化
　　1仪器概述
　　钻进式井壁取芯器适用于裸眼井，仪器根据自然伽马校深后，采用机械液压驱动技术，将金刚石钻头垂直井壁，就取芯层位获取地层岩心，并把岩心样本按取芯层位推入储心筒内。该仪器由地面控制系统和井下取芯器两部分组成以主从应答式载波通讯方式通过铠装测井电缆传输命令和数据。操作工程师通过面板开关发出要执行的命令即：推靠、钻进、马达、小泵泄荷等，井下仪器在接到命令后按命令执行相应的动作，并把仪器工作状况等取样的信息上传并显示，达到取样过程控制目的部分是整支仪器的核心，电机带动一个双联泵小泵井下采用单片机控制，信号传输和控制指令采用载波技术，控制稳定可靠。
　　2仪器指标
　　1）电源：380VAC，50Hz；
　　2）耐温：175℃；
　　3）耐压：140MPa；
　　4）仪器长度：7.9m；
　　5）仪器重量：296kg；
　　6）仪器最大直径：127mm；
　　7）岩心最大直径：25mm；
　　8）岩心最大长度：50mm；
　　9）最大一次下井取颗数：25。
　　3仪器的典型故障
　　钻进式井壁取芯系统由地面控制面板和井下仪器组成。地面控制面板包括操作面板、电压调节面板、电源、集流环及其它电控附件。井下仪器包括电子节和液压机械节，液压控制部分是整只仪器的核心，也是最容易发生故障。以下是仪器在现场施工中出现的几种故障现象及其分析。
　　故障现象及原因分析1：通讯异常。检查三相电380V是否正常，滑环、电缆的绝缘。旋转式井壁取芯仪器在地面上对井场交流电要求很高，井场电源必须严格保证稳定的50Hz、380V、接地良好、三相四线制的交流电，不能带任何负载，否则一些杂波信号通过高压线上传，不能解码，造成地面控制系统通讯异常。
　　故障现象及原因分析2：施工中面板电流突然增大。当钻取岩芯时，面板电流突然增大，首先要停止马达，开始钻退，收回钻头，如电流恢复正常再重新钻进，电流依然增大则可以判定为钻取的岩心卡在钻头里，仪器不可以继续进行工作，需要从井里起出仪器检查。若停止马达，开始钻退，收回钻头时钻头不能回收，则启动马达，继续钻退，如电流还是增大，钻头还是不能回收，反复几次，现象依旧，则可以判定为钻头卡死在岩层里，这时需要将液压马达上的滑块拉断起出仪器。如果仪器在日常检查时能正常的推靠回收，钻头正常钻进钻退，但上井施工时，电流就增大，这样可以判断电机带负载能力差，超出了电机的额定功率，引起电流大，可能是电机坏了，如果这时小泵压力和电流同时增大，则可以判定为钻头上的菱形滑块损坏，钻头无法正常行进，仪器无法继续工作，起出仪器，更换滑块。
　　故障现象及原因分析3：取芯顺利，面板无芯长显示。在确定取芯深度后，根据参考测井曲线资料，如果是胶结程度好、致密的地层，执行正常取芯动作，完成后收回推靠臂，此时面板电流稍有增大，如果没有心长显示，可能心长传感器损坏了，这时可以根据经验继续施工。如果胶结性差、松散、软硬交替地层，则可以调整钻速，慢慢钻进，看能否取出完整岩心，如果还没有心长显示，那就是地层的缘故了。取芯折心动作是由导板、滑块、钻头卡簧共同完成的，滑块松动容易造成钻头钻到位却不能折断岩心，卡簧损坏严重容易造成折断的岩心无法从井壁取回，这样的情况就不能施工了，要起出仪器。
　　4影响收获率的因素及工艺优化
　　4.1地层的影响
　　地层对取芯收获率的影响主要表现为地层岩石可钻性，地层温度，岩石胶结特征和井眼扩径方面。地层的结构和岩性是多样的，岩性的类型、强度、硬度、研磨性、抗破碎等能力的大小都可能导致取芯钻头无法钻入地层或取出岩心很短，或者钻入地层却无法正常折心，或者钻退过程中引起卡钻头，无法顺利取出岩心，影响取芯器的收获率。胶结程度好，致密地层易取得较高的岩心收获率，而胶结差、松散的地层对取芯率有很大的影响。
　　4.2取芯器的影响
　　取芯器除了自身器件损坏对收获率的影响外，还有仪器的参数选择不当、液压油的污染都会对收获率产生影响。作业前应对井况和地质参数进行充分的分析，选择合适的钻井参数，如果液压马达钻速过慢或过快都会对岩心收获率提高不利，还有泵压的大小也有关系，泵压过高引起电流增大也容易烧坏仪器，泵压过低折心时会产生蘑菇头。取芯器工作在高温高压环境中，各接口密封处会有井液微量渗入，造成液压油污染，进而造成泵压过低，对马达和泵产生损坏。因此有效地降低和控制液压油的污染，是保证液压系统工作可靠性和液压元件使用寿命的关键。
　　4.3井况环境的影响
　　取芯器适用于井斜小于15°的井，对于井斜大于15°的井，取芯器容易粘贴井壁，推靠臂无法正常将取芯器平稳地推靠在井壁上，取芯器位置容易发生变化而导致卡钻。钻井液性能良好有利于提高滤饼质量，使井壁稳定，井径规则，从而确保取芯收获率。
　　5 结束语
　　旋转式井壁取芯器在地面上对在地面上对井场交流电要求很高，井场电源必须严格保证稳定的50Hz、380V、接地良好、三相四线制的交流电；电机供电高达1600V左右，所以传输电缆必须是进口电缆，否则电缆缆芯之间容易出现击穿；在井下对井况的要求很高，目的层不能出现坍塌、缩径、泥饼过厚、钻井液中杂质过多等。鉴于以上仪器的特殊原因，我们作业前，对井况和地质参数应进行充分分析，确保现场精细施工，同时应加强取芯器的保养与维护。
　　参考文献
　　[1]苏文瑛，崔纪超，夏升旺.旋转式井壁取芯器法兰的加工技巧[J].机床与液压，2018（08）：124+161-162.
　　（作者單位：中石化胜利石油工程有限公司测井公司）
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