電容法分析設(shè)備故障的新應(yīng)用

O 鄭常廣 張虎 劉煜堃（中海油服油技深圳作業(yè)公司 廣東 516083）

電容法分析設(shè)備故障的新應(yīng)用

O 鄭常廣 張虎 劉煜堃
（中海油服油技深圳作業(yè)公司 廣東 516083）

電纜測(cè)井經(jīng)常會(huì)遇到從地面系統(tǒng)到井下設(shè)備的整個(gè)通訊系統(tǒng)的通訊異常。測(cè)井作業(yè)期間出現(xiàn)通訊系統(tǒng)異常時(shí)，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(tǒng)的故障點(diǎn)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題再解決問(wèn)題，提高作業(yè)時(shí)效。

電容法；電纜測(cè)井；電阻；絕緣；鉆具傳輸測(cè)井

電纜測(cè)井設(shè)備的通訊系統(tǒng)，包括地面系統(tǒng)（測(cè)井拖撬或測(cè)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(shí)例重點(diǎn)講解了電容法在分析通訊系統(tǒng)故障中的成功應(yīng)用等。

圖1 電纜測(cè)井通訊系統(tǒng)簡(jiǎn)圖

1.纜芯斷芯的檢查原理

電纜纜芯出現(xiàn)斷芯故障時(shí)，常用以下方法檢查：

(1)電容法

用電容表同一檔位分別測(cè)量斷芯電纜兩端對(duì)電纜外皮的電容，根據(jù)電容及電纜長(zhǎng)度計(jì)算斷點(diǎn)位置。

式中L1——斷點(diǎn)與電纜頭端的距離；

C1——電纜頭端的測(cè)試電容；

C2——滑環(huán)一端的測(cè)試電容；

L——電纜總長(zhǎng)。

(2)充電法

利用500V兆歐表?yè)u相同的圈數(shù)，分別給斷芯兩端充電。然后分別用萬(wàn)用表相同的電流擋給兩端放電，記下放電電流。或用1個(gè)直流電源、1個(gè)限流電阻、1個(gè)電流表、1個(gè)開(kāi)關(guān)，如圖1所示，分別對(duì)斷芯兩端，卡準(zhǔn)充電時(shí)間，多次測(cè)量求出充電電流I1和I2的平均值。則斷芯位置按下式計(jì)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(huán)一端放電電流；

L——電纜總長(zhǎng)度。

圖2 確定纜芯斷芯位置電路圖

2.電容法的實(shí)例應(yīng)用

(1)電容法在常規(guī)電纜測(cè)井中的應(yīng)用

實(shí)例：在陸地某井測(cè)井作業(yè)時(shí)，嘗試了多次更換儀器，均是通訊系統(tǒng)出現(xiàn)這樣的異常狀況：儀器串從井口下放到井下4000米時(shí)通訊狀態(tài)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(hào)芯斷開(kāi)，通訊系統(tǒng)的通訊不穩(wěn)定；儀器再上提至3000多米時(shí)，測(cè)量顯示3號(hào)芯接觸良好，儀器串通訊狀態(tài)一直正常至井口。另外，此電纜有三個(gè)接點(diǎn)（注：接點(diǎn)分別是7030米、4600米、2700米，接點(diǎn)位置是從滾筒里面開(kāi)始算起）。

設(shè)備返回后，在單位實(shí)驗(yàn)井模擬現(xiàn)場(chǎng)測(cè)井以查找原因。用另外一個(gè)測(cè)井車及相同儀器串，下放儀器串至井深4800米時(shí)，儀器串及通訊狀態(tài)正常；而再使用在該陸地某井作業(yè)使用過(guò)的整套通訊系統(tǒng)時(shí)，出現(xiàn)跟該井作業(yè)時(shí)相同的上述現(xiàn)象。同時(shí)采用電容法測(cè)量，量取結(jié)果如下：

狀態(tài)B——指未接儀器串時(shí)，電纜+地面系統(tǒng)的纜芯對(duì)10號(hào)芯的電容；

狀態(tài)C——指儀器串未下井，地面系統(tǒng)+電纜+儀器串的纜芯對(duì)10號(hào)芯的電容；

狀態(tài)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(hào)芯斷開(kāi)后，量取的地面系統(tǒng)+電纜+儀器串的纜芯對(duì)10號(hào)芯的電容。

另外，儀器串在3000米左右，通訊狀態(tài)良好，此時(shí)量取的纜芯對(duì)10號(hào)芯的電容量取值與狀態(tài)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(tǒng)、電纜、馬龍頭、儀器串四個(gè)部分。陸地某井測(cè)井時(shí)，更換過(guò)馬龍頭，儀器串，且實(shí)驗(yàn)井用另外一個(gè)大車（即，另外的地面系統(tǒng)與電纜）及使用相同的儀器串測(cè)井結(jié)果正常，由此說(shuō)明兩點(diǎn)：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(hào)芯出問(wèn)題時(shí)，把滑環(huán)斷開(kāi)，量取過(guò)地面系統(tǒng)的通斷狀態(tài)正常，則也排除了地面系統(tǒng)有問(wèn)題。所以，可以確定電纜的3號(hào)纜芯出現(xiàn)故障。用上述電容法量取的值可得到纜芯故障點(diǎn)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(cè)井作業(yè)時(shí)所用電纜的第三個(gè)接點(diǎn)處（即2700米）的3號(hào)芯在承受一定拉力的情況，會(huì)出現(xiàn)斷芯現(xiàn)象。

此后，我們通過(guò)電容法，作業(yè)期間做好表1的相關(guān)電容值記錄，已成功及時(shí)排查了數(shù)口井次的常規(guī)測(cè)井中遇到的通訊系統(tǒng)故障問(wèn)題。

(2)電容法在鉆具傳輸測(cè)井中的應(yīng)用

電容法還可應(yīng)用于鉆具傳輸測(cè)井作業(yè)，操作方法與上述案例分析相似。

圖3 鉆具傳輸測(cè)井模擬圖

鉆具傳輸作業(yè)時(shí)，可采用“電容法”以確定水平井工具是否對(duì)接成功。

表2 鉆具傳輸測(cè)井的電容法判斷表

注：狀態(tài)A——指地面面板置于PATCH檔，在LINE位置量取纜芯對(duì)10號(hào)芯的電容；

狀態(tài)B——指未接儀器串時(shí)，水平井工具母頭+電纜+地面系統(tǒng)的纜芯對(duì)10號(hào)芯的電容；

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

狀態(tài)D——指儀器下到對(duì)接位置，公母接頭在對(duì)接點(diǎn)對(duì)接后，量取的纜芯對(duì)10號(hào)芯的電容。

根據(jù)表2，我們可得到如下三個(gè)結(jié)論：

結(jié)論1：如果D項(xiàng)值跟C項(xiàng)值全部相近，那么水平井工具的公母接頭肯定對(duì)接上了；

結(jié)論2：如果D項(xiàng)值跟B項(xiàng)值全部相近，那么水平井工具的公母接頭肯定沒(méi)對(duì)接上。

結(jié)論3：如果D項(xiàng)值跟B項(xiàng)值一部分相近，或D項(xiàng)值跟C項(xiàng)值一部分相近，或D項(xiàng)值一部分異常，那么水平井工具的公母接頭存在對(duì)接不完全。

這個(gè)表2，即“鉆具傳輸測(cè)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(yè)時(shí)，除了要隨時(shí)帶上“鉆具傳輸測(cè)井作業(yè)配合要求”這個(gè)表外，也必須帶上這個(gè)“鉆具傳輸測(cè)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(cè)量并記錄各纜芯電容值；水平井工具對(duì)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(duì)接狀況，從而快速地排除其他因素干擾。

電容法通過(guò)數(shù)據(jù)及事實(shí)來(lái)解決鉆具傳輸測(cè)井作業(yè)中的公母接頭對(duì)接問(wèn)題，非常便捷。我們把電容法已成功應(yīng)用于多個(gè)井次的鉆具傳輸測(cè)井作業(yè)。

3.結(jié)論及建議

(1)小隊(duì)人員（包括工程師和操作手），建議多學(xué)習(xí)和實(shí)踐對(duì)通訊系統(tǒng)異常的檢查方法，知識(shí)點(diǎn)非常簡(jiǎn)單，容易掌握。

(2)分析通訊系統(tǒng)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(yè)以及扇區(qū)水泥膠結(jié)鉆具傳輸測(cè)井的通訊故障排查等。

[1]張少程,黃獻(xiàn)閣.地球物理測(cè)井工人讀本CLS3700測(cè)井操作手必讀[M].北京:石油工業(yè)出版社,1994,21-24.

[2]胡盛忠.石油工業(yè)新技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范手冊(cè)——石油測(cè)井新技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范[S].哈爾濱地圖出版社,2004,179-185.

[3]《油氣田開(kāi)發(fā)測(cè)井技術(shù)與應(yīng)用》編寫(xiě)組.油氣田開(kāi)發(fā)測(cè)井技術(shù)與應(yīng)用[M].北京:石油工業(yè)出版社,1995,232-300.

[4]陳科貴,諶海云.油氣田開(kāi)發(fā)測(cè)井技術(shù)與應(yīng)用[M].北京:石油工業(yè)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(yè)公司，研究方向：石油勘查。張虎（1986～），男，中海油服油技深圳作業(yè)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(yè)公司，研究方向：石油勘查。