自然電位測井中滾筒系統被磁化干擾的處理

中石化河南石油勘探局測井公司 韓紅珍南陽華美石油設備有限公司 周成權

自然電位測井中滾筒系統被磁化干擾的處理

中石化河南石油勘探局測井公司 韓紅珍
南陽華美石油設備有限公司 周成權

自然電位測井項目是在油井測井過程中必須進行的測井項目。正常情況下，通過井下電極、測井車和地面數控儀器可以測得合格的自然電位曲線。但有時候，會因為滾筒磁化等原因造成自然電位干擾或曲線形態異常，而且磁場又是看不見、摸不著的。這種現象多年來一直困擾著全國各測井隊伍，給用戶的生產造成了很大影響。本文，筆者經過多年的研究和分析，找到自然電位的干擾因素主要有環境磁場影響過大、電纜被磁化、絞車滾筒磁化及相配套的剎車部件磁化等，研究通過專用消磁設備進行處理，成功解決了這個問題。

一、測井車的主要結構及工作原理

1.測井車主要結構。一體化測井車主要包括載車底盤、液壓傳動及控制系統、絞車旋轉系統、地面數控數據采集系統、井下測試儀器、傳輸電纜等。

2.測井車的工作原理。在測井過程中，通過底盤的動力使絞車做旋轉運動，帶動電纜把井下測試儀器輸送到井內不同的測試層面。地面數控直讀儀器實時記錄和存儲數據，同時輸出測井曲線。然后對曲線進行科學的解釋和處理，得到深度、巖性密度、油層儲量、水位水量等有價值資料。該系統保證了測井工作的正常進行，進而為完井、試油、采油等后續工作做準備。當整個測井系統的某個環節出現電磁干擾時，自然電位的測試就不會成功。

二、自然電位測井中磁化干擾的原因及對比試驗

1.自然電位測井中磁化干擾的原因。一般情況下，自然電位干擾因素主要有環境磁場影響過大、電纜磁化、絞車滾筒磁化及相配套的剎車部件磁化等。環境磁場影響過大可以通過屏蔽、移動測井車等措施解決，而測井車的滾筒系統出現磁性干擾時比較難處理，問題在于結構分析、檢測手段和消磁方式。滾筒系統磁化原因分析如下。

（1）滾筒主體磁化。測井車的滾筒通常采用防磁鋼材料，常用的牌號為ZG25Mn18Cr,在《油井測試設備》（SY/ T5079-2008）標準中規定：測井車防磁鋼滾筒的相對磁導率應小于或等于1.1，滾筒剩磁小于2GS。如果滾筒在鑄造時防磁鋼成分添加多了或少了，滾筒就會出現相應脆斷或易被磁化現象。這種因素造成的滾筒磁化（相對磁導率會大于1.1），需要專門的儀器進行檢測，找到磁化點后，可以通過針對性地消磁使其滿足要求。

（2）電纜磁化。電纜在正式使用前要在標準井里進行標定（做磁記號），電纜在標定過程中會被磁化。通常來說對電纜磁化易發現和處理，如果是在電纜頭上出現磁化，就截去磁化部位，損失不大；如果磁化部位在電纜長度方向超過50 m就要消磁或通過重新標定電纜使其正常。

（3）滾筒附屬結構件磁化。由于滾筒附屬結構件比較隱蔽，磁化點不容易被發現，消磁也比較麻煩，所以處理起來就比較費周折。

2.對比試驗。幾年前，國內某測井公司的測井車（A測井車）在裸眼井測井中發現，在進行自然電位測井時出現干擾問題，而井深、溫度、碳氧比、巖性密度、放射性、電成像等項目測試中，沒有出現信號干擾問題，用另一臺測井車（B測井車）對同一口井的相同工況進行對比測試，結果是B測井車測得的數據完全合格。為了徹底搞清楚到底是什么原因造成自然電位測井時干擾，另外做了對比試驗，結果見表1。

表1 對比試驗

由表1可以得出結論，A測井車的滾筒系統出了問題，可能是被磁化。

三、原因分析

本文，筆者經過對滾筒的筒身及兩側擋板的多次檢測，沒有發現磁化點，但還是存在自然電位測試不合格問題。又經過多車互相對比試驗和對測試合格的滾筒系統進行研究，最終發現在滾筒材質合格的情況下，只有采用盤式剎車的絞車才會出現自然電位測試干擾，而帶式剎車結構的滾筒從來沒有出現測不成自然電位現象。液壓盤式剎車結構如圖1所示，帶式剎車結構如圖2所示。

對發生問題的滾筒及盤式剎車的剎車盤進行認真的測量后發現，剎車盤上最外圈有剩磁（剎車盤是普通鋼材料），嘗試用磁鐵吸附，啟動滾筒做測試試驗，發現磁場干擾增強，把磁鐵向剎車盤里面推進，磁場影響會逐步減小，一直到中心部位時，幾乎沒有干擾，反過來把磁石推到最外邊時，自然電位影響最大。

通過多次試驗可以得出結論，剎車盤在摩擦作用或其他情況下染磁，在滾筒旋轉過程中引起旋轉磁場，從而干擾了自然電位的測試。

四、問題的解決

這種盤式剎車結構的測井車在以前也使用過，但沒有發生過磁化現象。對于現在出現磁場干擾的原因進行分析，經過追溯鋼材生產、銷售、運輸等環節最后發現，是用大型磁盤吸附吊裝過程中染磁，而從鋼板出廠到變成剎車盤的周期太短，沒有經過自然失效處理或自然消磁等過程造成的，由于這種結構和普通鋼材料引起的磁性干擾。就該車而言，核心部件——滾筒的結構已經確定，更換滾筒不但麻煩還浪費材料，因此只能更換剎車盤材料。

通過材料分析和研究證明，防磁鋼鑄板或成型的不銹鋼板經過加工后，它的強度、剛度、柔韌性和耐磨性能夠滿足剎車需要。對該批測井車的普通鋼板剎車盤全部更換成不銹鋼（防磁鋼）剎車盤，每臺車測試出的自然電位曲線和其他曲線全部合格。經過3年的實踐檢驗，不銹鋼（鑄造防磁鋼）材料剎車盤無論在綜合強度、耐磨性能和防止磁化等方面均滿足生產要求，現在已在國內各改裝廠大力推廣。

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