電容法分析設備故障的新應用

O 鄭常廣 張虎 劉煜堃（中海油服油技深圳作業公司 廣東 516083）

電容法分析設備故障的新應用

O 鄭常廣 張虎 劉煜堃
（中海油服油技深圳作業公司 廣東 516083）

電纜測井經常會遇到從地面系統到井下設備的整個通訊系統的通訊異常。測井作業期間出現通訊系統異常時，通常先是檢查電壓、電流、電阻變化情況，另外，還可以參照電容變化，以快速有效地判斷通訊系統的故障點，及時發現問題再解決問題，提高作業時效。

電容法；電纜測井；電阻；絕緣；鉆具傳輸測井

電纜測井設備的通訊系統，包括地面系統（測井拖撬或測井車）、電纜及井下儀器串等。本文概述電纜纜芯故障的檢查方法，并以實例重點講解了電容法在分析通訊系統故障中的成功應用等。

圖1 電纜測井通訊系統簡圖

1.纜芯斷芯的檢查原理

電纜纜芯出現斷芯故障時，常用以下方法檢查：

(1)電容法

用電容表同一檔位分別測量斷芯電纜兩端對電纜外皮的電容，根據電容及電纜長度計算斷點位置。

式中L1——斷點與電纜頭端的距離；

C1——電纜頭端的測試電容；

C2——滑環一端的測試電容；

L——電纜總長。

(2)充電法

利用500V兆歐表搖相同的圈數，分別給斷芯兩端充電。然后分別用萬用表相同的電流擋給兩端放電，記下放電電流。或用1個直流電源、1個限流電阻、1個電流表、1個開關，如圖1所示，分別對斷芯兩端，卡準充電時間，多次測量求出充電電流I1和I2的平均值。則斷芯位置按下式計算：

式中L1——斷芯位置和電纜頭端的距離；

I1——電纜頭端放電電流；

I2——滑環一端放電電流；

L——電纜總長度。

圖2 確定纜芯斷芯位置電路圖

2.電容法的實例應用

(1)電容法在常規電纜測井中的應用

實例：在陸地某井測井作業時，嘗試了多次更換儀器，均是通訊系統出現這樣的異常狀況：儀器串從井口下放到井下4000米時通訊狀態正常，儀器串下放到井下4000米以后（如：4700米以后，4500米以后，4300米以后，4100米以后等），均顯示通訊儀器以上部分的3號芯斷開，通訊系統的通訊不穩定；儀器再上提至3000多米時，測量顯示3號芯接觸良好，儀器串通訊狀態一直正常至井口。另外，此電纜有三個接點（注：接點分別是7030米、4600米、2700米，接點位置是從滾筒里面開始算起）。

設備返回后，在單位實驗井模擬現場測井以查找原因。用另外一個測井車及相同儀器串，下放儀器串至井深4800米時，儀器串及通訊狀態正常；而再使用在該陸地某井作業使用過的整套通訊系統時，出現跟該井作業時相同的上述現象。同時采用電容法測量，量取結果如下：

狀態B——指未接儀器串時，電纜+地面系統的纜芯對10號芯的電容；

狀態C——指儀器串未下井，地面系統+電纜+儀器串的纜芯對10號芯的電容；

狀態D——指儀器串下至4000多米，量取電阻值后斷定通訊儀器及通訊儀器以上的部分3號芯斷開后，量取的地面系統+電纜+儀器串的纜芯對10號芯的電容。

另外，儀器串在3000米左右，通訊狀態良好，此時量取的纜芯對10號芯的電容量取值與狀態C相差不多。

通訊儀器及通訊儀器以上的部分包括：地面系統、電纜、馬龍頭、儀器串四個部分。陸地某井測井時，更換過馬龍頭，儀器串，且實驗井用另外一個大車（即，另外的地面系統與電纜）及使用相同的儀器串測井結果正常，由此說明兩點：一是馬龍頭及儀器串正常；二是在儀器串下到4000多米，量取到3號芯出問題時，把滑環斷開，量取過地面系統的通斷狀態正常，則也排除了地面系統有問題。所以，可以確定電纜的3號纜芯出現故障。用上述電容法量取的值可得到纜芯故障點位置：7700*372/1060=2702米。

表1 電容法判斷表

綜上所述，可知：陸地某井測井作業時所用電纜的第三個接點處（即2700米）的3號芯在承受一定拉力的情況，會出現斷芯現象。

此后，我們通過電容法，作業期間做好表1的相關電容值記錄，已成功及時排查了數口井次的常規測井中遇到的通訊系統故障問題。

(2)電容法在鉆具傳輸測井中的應用

電容法還可應用于鉆具傳輸測井作業，操作方法與上述案例分析相似。

圖3 鉆具傳輸測井模擬圖

鉆具傳輸作業時，可采用“電容法”以確定水平井工具是否對接成功。

表2 鉆具傳輸測井的電容法判斷表

注：狀態A——指地面面板置于PATCH檔，在LINE位置量取纜芯對10號芯的電容；

狀態B——指未接儀器串時，水平井工具母頭+電纜+地面系統的纜芯對10號芯的電容；

狀態C——指地面檢查時，儀器串+水平井公母接頭+電纜+地面系統（能正常加電）的纜芯對10號芯的電容；

狀態D——指儀器下到對接位置，公母接頭在對接點對接后，量取的纜芯對10號芯的電容。

根據表2，我們可得到如下三個結論：

結論1：如果D項值跟C項值全部相近，那么水平井工具的公母接頭肯定對接上了；

結論2：如果D項值跟B項值全部相近，那么水平井工具的公母接頭肯定沒對接上。

結論3：如果D項值跟B項值一部分相近，或D項值跟C項值一部分相近，或D項值一部分異常，那么水平井工具的公母接頭存在對接不完全。

這個表2，即“鉆具傳輸測井的電容法判斷表”，可以讓水平井專家存檔，要求其每次作業時，除了要隨時帶上“鉆具傳輸測井作業配合要求”這個表外，也必須帶上這個“鉆具傳輸測井的電容法判斷表”。水平井專家在電纜接好母接頭后立即測量并記錄各纜芯電容值；水平井工具對接后，再量取各纜芯電容值，就可以做出明確的判斷水平井工具的對接狀況，從而快速地排除其他因素干擾。

電容法通過數據及事實來解決鉆具傳輸測井作業中的公母接頭對接問題，非常便捷。我們把電容法已成功應用于多個井次的鉆具傳輸測井作業。

3.結論及建議

(1)小隊人員（包括工程師和操作手），建議多學習和實踐對通訊系統異常的檢查方法，知識點非常簡單，容易掌握。

(2)分析通訊系統異常，除了查看電壓、電流、電阻，還需要留意觀察電容變化。

(3)電容法還可用于射孔校深等工程作業以及扇區水泥膠結鉆具傳輸測井的通訊故障排查等。

[1]張少程,黃獻閣.地球物理測井工人讀本CLS3700測井操作手必讀[M].北京:石油工業出版社,1994,21-24.

[2]胡盛忠.石油工業新技術及標準規范手冊——石油測井新技術及標準規范[S].哈爾濱地圖出版社,2004,179-185.

[3]《油氣田開發測井技術與應用》編寫組.油氣田開發測井技術與應用[M].北京:石油工業出版社,1995,232-300.

[4]陳科貴,諶海云.油氣田開發測井技術與應用[M].北京:石油工業出版社,2000,36-41.

New Application of the Capacitance Method for Equipment Failure

Zheng Changguang, Zhang Hu, Liu Yukun

(COSL Well-tech Shenzhen Operating Company, Guangdong, 516083)

Wireline logging often encounters the situation of the whole communication breaks from the ground system to the underground system. When it happens during logging operation, the voltage, current and resistance changes need to be checked originally. In addition, the enginee r can consult capacitance change in order to quickly and effectively judge the fault point of communication system and timely fi nd problems and solve problems to improve the operation effi ciency.

capacitance method；wireline log；resistance；insulation；pipe conveyed log

T

A

鄭常廣（1985～），男，中海油服油技深圳作業公司，研究方向：石油勘查。張虎（1986～），男，中海油服油技深圳作業公司，研究方向：石油勘查。劉煜堃（1988～），男，中海油服油技深圳作業公司，研究方向：石油勘查。