井壁取心器收獲率影響因素與改進方法分析

楊振宇

摘 要:對井壁取心作業的好壞進行衡量的重要指標就是收獲率。本文細致、全面的分析了對撞擊式井壁取心器的收獲率造成影響的各種因素后,針對下井作業、地面裝槍技術、取心藥量選取、取心器設備等方面提出了一些建議和方法,對井壁取心器收獲率的提高具有一定的借鑒意義。

關鍵詞:井壁取心器收獲率取心藥盒選發器

中圖分類號:P634.5 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)07(b)-0118-01

1 影響因素與改進方法

1.1 引火螺絲的安裝方式及改進

常規安裝引火螺絲的方法是用絕緣環氧樹脂墊作承壓件,用耐酸堿、耐油材料的橡膠墊作密封件。由于存在縫隙,當高壓高溫氣體在此處產生作用時,絕緣環氧樹脂墊就會發生變形,直接造成密封件密封不嚴,導致火藥受潮、引火螺絲絕緣值降低。后果是對引火螺絲的使用壽命造成了影響,取心收獲率、發射率降低,火藥不能被引爆。

高溫固化安裝引火螺絲的方法是,通過運用環氧樹脂來進行調配合成的粘合劑,而對絕緣環氧樹脂墊承壓的粘合是按照液體填充的原理來進行的,就此對縫隙做到了密封的效果。當高溫高壓在該處發生反應作用時,在高溫狀態下環氧樹脂就會被固化,所以它就具備了很強的抗沖擊的應變能力,而絕緣環氧樹脂墊的承壓件是不會發生任何變化的,并且其密封的性能最好,如果引火螺絲利用這種工藝來進行安裝的話,返修率極低,使用壽命長,可以使收獲率得到極大的提高。

1.2 取心器藥室、彈道幾何尺寸形狀的影響及改進

國內采用的撞擊式井壁取心器的藥室和彈道大體分作中式型和仿美型兩種。

藥室和彈道分離是中式型取心器主體的特點,地線貼在臺階上和彈道壁呈90°,藥盒在藥室中,井中的壓力越大,而藥盒在接觸電阻時就會變得越小,電流上的消耗也就會越小,發射的概率就會越大。但是因為彈道上的密封度不是很高,所以就造成了火藥上的能量使用的概率就會不是很高,而且在獲取巖心的時候長度上就會很短,進而就會影響到了其收獲率。

仿美型彈道具有較深的密封高度,較高的火藥能量利用率,獲取的巖心較長。但因為藥室、彈道的幾何形狀是直筒形,藥室和彈道共用,是由巖心筒來控制藥室有效空間的,彈道壁和所裝藥盒的地線處于平行。取心器在地面時彈道朝上,火藥盒和地(彈道壁)、引火螺絲的接觸良好；在井下豎直時,藥盒和取心器的位置就會相對的發生改變,彈道內壁和地線的緊密程度也會相應的產生變化,接觸電阻就會變大,使點火電流在一定程度上被損耗,產生了在井下取心器發射不好的現象,但在地面查不出問題。

1.3 選發器的功能及改進

取心器的指揮中心就是選發器,它的作用是根據操作工程師的要求,有選擇的把對應彈道藥室里的引火螺絲和點火電流接通,以便使火藥被引燃。國內的絕大部分油田目前仍使用機械選發器,它是使用同心圓的方法通過電磁原理來完成選發工作的。受火藥點燃引爆產生的震動、材料性能及加工工藝等因素的影響,通常會導致同心圓產生偏移,引起直流線圈磁軸吸不動或吸合緩慢、跳空擋、卡檔,導致下井取心器藥室里60％的引火螺絲無法根據要求和點火電流接通,降低了取心收獲率。中油測井華北事業部研發了電子選發器,以徹底改善選發器的性能。它使用的是數字邏輯電路原理,即地面對數字控制信號進行發送,井下電子選發器分析和處理信號,且經驅動器驅動后把電流傳送至與其對應的引火螺絲上。其特點是返修率很低、性能穩定可靠、檔位準確。

1.4 電纜上提、下放速度及應注意的問題

當帶鋼絲繩的巖心筒瞬間進入地層、火藥被引爆時,盤放在繩槽內的鋼絲繩形態就會突然變化,無法及時將原有的彈力釋放形成螺旋狀。如果這時的電纜下放和上提速度過快,就很容易導致在固定螺絲附近處鋼絲繩被拉斷,使巖心筒滯留在井壁上。只有保證下放和上提的速度緩慢,才能使鋼絲繩自由調整角度,將其原有的額定拉斷力保持住。因此,當巖心筒進入地層時,速度應控制在500m／h左右,保證慢速上提,同時要對張力的變化情況進行觀察。如果張力變大就表明巖心筒還沒有退出地層,必須把速度控制在1000m／h以內,慢速下放然后再上提,重復幾次待巖心筒拔出為止。

1.5 取心藥盒及應注意的問題

取心藥盒由火藥、火藥橋絲、盒體組成。火藥橋絲具備把流過的電能轉化為熱量的作用,在高溫狀態下使在其周圍附著的火藥分解且產生氣體。主要由橋絲的質量決定了火藥的分解速度和氣體產生的多少。若火藥橋絲的長度一定,橋絲的截面積越大,功率就會越大,產生的溫度也會越高,火藥的分解速度就會加快,就會聚集越多的能量,爆發力也就越大,就能使巖心筒進入的地層越深。相反,其截面積越小,功率就會越小,產生的溫度就會越低,所以火藥的分解速度就會越慢。在井下,如果火藥沒有完全分解,產生氣體的沖擊力無法克服鉆井液等因素對取心筒的壓力,就很難把其推進地層。巖性相同的地層由于其形成的地質年代時間不同,其硬度也各不相同。為確保取心的收獲率和成功率,在相同藥量的前提下,對取心藥盒進行選擇時要選用火藥橋絲較粗的一種；在對藥量進行確定時,需要對巖性形成的地質年代和所定巖心的深度位置進行關注,且要及時的對藥量進行調整。

1.6 地層巖性井壁(井筒)質量

取心作業與底層巖性井壁的質量有關,主要包括井眼軌跡、井深、粘度、鉆井液密度、泥餅、地溫梯度等。由于各區域井地溫梯度各異,相同深度位置的溫度也有所不同。各種取心火藥型號燃點不同,井下溫度如接近火藥燃點時,會引燃火藥。而鉆進液密度、泥餅厚度、粘度會在巖心筒發射時產生阻力,使巖心筒進入地層力量削弱。若巖心筒無法與井壁連接,會降低收獲率。因此,取心作業人員應詳細了解井眼軌跡、井深、粘度、鉆井液密度、泥餅、地溫梯度等數據。根據井眼大寫,選擇合適的鋼絲繩。根據井深、粘度、鉆井液密度、泥餅、井溫等參數,選擇火藥的量大小及火藥溫度類型,以保證所取巖心完整。

2 結語

撞擊式井壁取心作業是一項具有一定危險性而且很細致的施工作業項目。一定要對取心器設備做必要的技術改進,把地面裝槍的各項具體工作都認真做好,以提高取心收獲率,此外還必須按照井下的工程數據選好取心火藥,對各個操作步驟進行高度的關注,以減少施工風險,提高取心作業時效,最終達到使取心收獲率得到提高的目的。

參考文獻

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