電纜試井車的開發與應用

馮勝利

(中國石化勝利油田勝利采油廠，山東 東營 275051）

電纜試井車的開發與應用

馮勝利

(中國石化勝利油田勝利采油廠，山東 東營 275051）

針對油田試井用鋼絲試井車數據采集效率低的現狀，研制了一種電纜試井車，具有防磁化能力強、信號傳輸清晰、適用范圍廣的特點，實現了一次下井可采集全部數據的目標，提高了作業施工效率。

電纜試井車；采析一體化；效益分析；現場應用

油井試井是以滲流理論為基礎，以各種試井設備、測試儀器儀表為手段，對油、氣、水井生產動態進行監測，并通過某種方法來解釋和分析油層各物理參數及油、氣、水井生產能力的技術。隨著勝利油田老油區進入開發后期，油水井油管變形、破裂日益增多，試井工作日益復雜，工作量也逐步增多。

目前采用的鋼絲試井車，通過試井車絞車與φ2.4mm鋼絲，將存儲式測試儀器下到井下進行數據采集，采集完畢后，鋼絲繩絞車將存儲式儀器提到地面，由地面儀器對采集的數據進行分析。為提高測試準確性，經常需重復作業，對數據對比分析，嚴重影響了作業進度，運行成本高。為此，研制了一種電纜試井車。

該設備可將井下數據進行連續采集并輸送到地面，工作效率很高，且具有防磁化信號干擾能力強、數控測井系統功能強大的特點。此設備的使用，使部分井的測試時間由原來的每口井8～10h，縮短到2～3h。

圖1電纜試井車構成圖

一、主要結構與技術參數

1.結構組成與工作原理

電纜試井車主要由車輛底盤、無磁絞車總成、液壓油箱、液壓馬達、減速器及井下測試儀器等組成。具體結構見圖1。

工作原理：測試系統通過底盤取力器取力，取力器液壓泵通過液壓系統傳遞給液壓馬達，液壓馬達通過減速器帶動無磁絞車總成轉動，實現φ3.5mm信號電纜的收、放動作。信號電纜通過液壓排繩器實現電纜的自動排列，復合計量裝置實現下放深度位置的定位。

該電纜試井車將井下測試儀器下到井下，利用φ3.5mm信號電纜，將采集到的數據連續傳輸到地面，直接由數控測井系統進行分析，完成整個測試工作。

2.技術參數

底盤：4×4底盤；車載人數：整車載6人；絞車容量：φ3.5mm電纜，5000m；不銹鋼電纜直徑：φ3.5mm；額定拉力：25kN(滾筒最小直徑時)；滾筒轉速：0～30r/min；滾筒最小穩定轉速：5m/min。

3.主要結構性能

（1）汽車底盤及取力裝置

電纜試井車工況惡劣，因此使用越野性能優異的車輛底盤與密封較好的殼體是有效的解決辦法。SG5062TSJ試井車是以東風4×4越野底盤為基礎設計開發的，采用儀器間、絞車間獨立空間及全密封設計，使車載設備可以到達幾乎所有特殊路況的井場。

由于液壓系統需要動力支持，所以作為動力來源，底盤車輛加裝了取力器裝置。

（2）液壓系統

液壓系統具有控制絞車最大提升載荷的能力，可起超載保護作用，電纜試井車采用一套穩定的液壓系統驅動液壓馬達，完成絞車旋轉的工作，為液壓絞車收放φ3.5mm長度為4000m電纜。

絞車液壓系統由主車引擎作動力，由變速器側箱窗口取力器輸出動力來帶動液壓泵。變量泵和定量馬達組成一個閉式系統，由定量馬達通過離合器驅動滾筒運轉。液壓系統主要由液壓油泵、液壓馬達、調壓閥、散熱器油箱、各種壓力表及高壓管線等組成，基本參數如下。

液壓馬達：額定流量75mL/r；額定扭矩為0.119Nm/MPa；最小穩定轉速為80r/min。

減速器：減速比49；最大間歇扭矩為11300Nm。

液壓泵：額定排量100mL/min；工作壓力為16MPa。

（3）絞車總成

①絞車應具有特點：容繩量大；重量輕，易操作；優良的制動性；優良的防磁化性能。

②設計：

a.滾筒轉速校核。滾筒最小穩定轉速n滾筒=n馬達/i減速器=80/49=1.63r/min，電纜直徑φ3.5mm時，滾筒線速度V滾筒=n滾筒?D滾筒?π=2.55m/min。

結論：V滾筒＜VMIN（5m/min），滿足要求。

b.滾筒最大轉速校核。當發動機轉速為2000r/min時，Q油泵=n發動機/i取力器?Q油泵額定/1000=169.1mL；滾筒最大穩定轉速n滾筒′=Q油泵?η/75/i減速器=41r/min。

結論：n滾筒′=41r/min＞30r/min，滿足要求。

c.滾筒扭矩與提升力校核。絞車工作所需扭矩M絞車1=T?D絞車/2=4187.5Nm，電纜試井車實際扭矩M絞車2=M馬達?i減速器=N馬達?P×9.8×i減速器=9143Nm。

結論1：M絞車2＞M絞車1，滿足扭矩要求。

減速機輸出給絞車拉力F絞車=M減速機/D絞車/2/1000=56.6kN。

結論2：F絞車＞F需（25kN），滿足拉力要求。

二、技術關鍵

1.試井數據的采析一體化技術

為提高數據分析穩定性，電纜試井車設計了一種功能完備、可靠性高的電纜試井車專用數控儀控制柜。數控儀控制柜主要由采集控制計算機PC104、數控儀、820G熱敏繪圖儀、接口、電源模塊和外殼組成，能實現與多種分析儀器的聯結。該技術目前已申報國家專利。

2．四參數復合計量裝置技術

由于鋼絲在絞車滾筒上的纏繞有時不夠規律，測量誤差較大，因此電纜試井車設置了轉數、轉速、電纜長度3項數據復合計量裝置，在測量儀器下井時計算測量儀器下井深度。

同時，在復合計量裝置上設計了張力監測裝置，實時監測電纜在施工過程中張力變化情況。通過監測，可及時對石油測井車測井、試井等作業過程中的遇阻、遇卡及井口等情況進行報警，避免人為操作帶來的事故，做到安全生產。

3．防磁化的無磁滾筒絞車技術

滾筒磁化會對電氣、儀表造成干擾。為實現測試信號的高質量傳遞，電纜試井車采用了防磁化的無磁滾筒絞車技術及防磁剎車盤。兩者性能均達到設計要求。

4．自動液壓排繩器

液壓排繩器通過液壓控制實現自動排繩,排繩器左右擺動范圍為506mm。為防止自動排繩時出現亂繩，加裝了人工控制功能，在出現異常情況時，可實現人工操作。

三、現場應用與效益評價

電纜試井車是一種全新設計開發的油田專用試井設備，至目前已在勝利采油廠完成61口井的試井任務，從使用情況來看，它具有效率高的優勢，縮短了作業施工時間，降低了職工勞動強度。效益評價如下。

1.測試效率高

與普通試井車相比，測試時間縮短50%。每套設備可減少配套人員5人，人工費用每年節約40萬元。

2.設備能耗低

應用電纜試井車施工，每口井縮短車輛使用時間約3.5h，每口井減少燃料消耗約320元左右。按每年施工200口井計算，年節約燃料費6.4萬元。

3.節約設備保養費用

應用電纜試井車施工，每年可節約設備運轉700h，減少車輛保養次數2.8次，減少設備項修次數1次，按保養0.2萬元/次、項修0.5萬元/次，每年減少設備維修費約1萬元。

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