LG360/60T連續管作業機測井改造及應用

馬青， 段文益， 曹泉， 芮群英

（1.中石油江漢機械研究所有限公司，武漢 430023；2.天津京信通信系統有限公司，武漢 430023）

0 引言

水平井技術可提高單井油氣采收率和勘探開發效率，降低石油開采的綜合成本[1]。近30年來，隨著水平井技術的快速發展，水平井的開發與投產已成規模。但由于其特需的井身結構（最大井斜角達到或接近90°），給井下作業帶來諸多難題，特別是水平段的測井作業。

連續管為高強度鋼管，具有很多優點，例如無接箍，整根等外徑管，可快速起下，作業效率高；其內部中空，可進行連續循環入井介質；其外徑相同，可實現帶壓作業，無需壓井。將電纜預置在連續管內部，結合連續管自身的剛度，提高其在水平段的通過性，有效解決水平井測井難題。連續管帶電纜測井作業，方便快捷，效率高[2-4]。

近年國際油價低迷，給整個石油行業帶來巨大壓力，急需降本增效，合理整合設備資源，提高設備使用率。根據現場作業需要，將一套LG360/60連續管作業機進行改造，實現隨鉆測井作業。改造后，其基本結構為一拖一車，主車為一個拖掛車，布置有動力單元、測井滾筒、軟管滾筒，輔車運輸注入頭、防噴器、防噴盒等部件。滾筒上配有電纜密封頭與集流環，可進行信號有纜傳輸，為隨鉆測井提供幫助。

1 技術分析

1.1 結構

該套連續管作業機為一拖一車形式，由主車和輔車組成，結構如圖1所示。

圖1 LG360/60作業機結構

主車包含牽引車、半掛車、動力及液壓系統、測井滾筒、控制室、動力軟管滾筒、控制軟管滾筒等部件；輔車包含底盤車、注入頭、導向器、防噴器、防噴盒、防噴管、隨車起重機等部件。

1.2 工作原理

測井電纜布置到連續管內，連續管承受測井工具的重力，電纜傳輸數據信號，大大改善了由于電纜的承重能力對測井設備的限制[5-7]。在連續管內穿入電纜，電纜通過滾筒內部管匯的T型接頭處引出，并經電纜密封頭密封。引出的電纜與滾筒另一側的集流環連接，將隨滾筒轉動的信號轉化為直線傳輸信號，避免電纜線的纏繞。集流環出口電纜接入進控制室顯示器。連續管末端連接測井工具，信號可在控制室查看。

1.3 主要技術參數

主車尺寸（長寬高）為14 950 mm×3300 mm×4430 mm，主車總質量（長寬高）為63 000 kg，輔車尺寸為11 700 mm×2500 mm×4150 mm，輔車總質量為24 500 kg，注入頭最大提升力為360 kN，注入頭最大注入力為180 kN，注入頭最大速度為45 m/min，滾筒容量為4500 m（連續管外徑60.3 mm），防噴系統通徑為103 mm，防噴系統工作壓力為70 MPa，隨車起重機最大起重量為16 000 kg，電纜密封壓力為70 MPa，適用電纜為φ8 mm銅芯聚丙烯絕緣雙層鎧裝探測電纜，集流環為8環，1A/環。

1.4 技術特點

1）作業機采用一拖一車裝，拖車上配有獨立動力源，可滿足整車動力及運輸要求。整機纏繞外徑2－3/8″，長3500 m的連續管，配套測井電纜，可在進行微小井眼鉆井、老井側鉆、老井加深、測井等作業。直接過油管作業，快速起下，節約鉆井時間和成本。2）在2－3/8″連續管內穿入φ8 mm的雙層鎧裝探測電纜，實現連續管傳輸電液雙通道，既可以泵入鉆井液，也可測試井深、溫度、方位、井斜等參數。3）對原LG360/60連續管作業機特定改造，滾筒部分增加電纜密封頭，密封充連續管中引出的電纜，實現液電回路位置分離，信號帶壓傳輸。滾筒主軸上配有集流環，實現電信號360°旋轉傳輸。4）根據連續管作業機的滾筒結構，在內部管匯中特需設計電纜密封頭，密封8 mm的鎧裝電纜，密封壓力為70 MPa，實現隨鉆測量。5）利用滾筒驅動側軸端空隙，設計過孔式集流環，8通道，適用工作電壓380 V，工作電流1A。

2 關鍵部件改造

2.1 滾筒改造

滾筒作為連續管作業機的主要部件之一，其大小決定了連續管作業機的運輸尺寸。滾筒如圖2所示。本套連續管作業滾筒采用滾筒體下沉形式，驅動部件由液壓馬達+直接減速器+鏈條組成。與測井滾筒相比較，該滾筒需要增加連續管從電纜引出時的密封，防止連續管泵液漏失。根據滾筒體結構，在有限的尺寸空間中安裝集流環。

圖2 滾筒

為適用測井作業，需改造滾筒管匯與軸部件。電纜通過內部管匯的T型接頭處引出，通過電纜密封頭密封電纜，確保連續管與管匯通道承壓70 MPa，如圖3所示。調整馬達側主軸上的空間，確保能夠安裝一套集流環。從電纜密封頭引出的電纜與集流環內圈引線連接，外圈引線連接測井外部數據分析設備，如圖4所示。滾筒轉動過程中，集流環內圈隨滾筒體一直轉動，集流環外圈通過卡插與滾筒軸承座連接，限制外圈轉動，實現信號傳輸。

2.2 電纜密封頭

圖3 電纜密封頭安裝

圖4 過孔式集流環安裝

電纜密封是實現連續管測井作業電液雙通道的關鍵，密封頭安裝在滾筒內部管匯上。電纜密封頭適用于密封靜態電纜，額定工作壓力70 MPa，其密封原理主要是通過手動擰緊壓帽，壓縮密封盤根來密封電纜；依靠本體與卡套座擰緊壓縮卡套可夾緊固定電纜，防止電纜竄動；電纜支撐套用以導向扶正電纜，密封頭整體連接為2″1502錘擊由壬連接。

主要參數：密封電纜直徑為8.1 mm，工作壓力為70 MPa，強度試驗壓力為52.5 MPa，下端連接形式為T4 1/8－3ACME，操作形式為手動，可懸掛重物的質量為200 kg，工作溫度為－29～121℃，適用環境為含H2S的原油、天然氣和水等。

圖5 電纜密封頭結構

安裝電纜時，需先擰緊卡套座和本體連接螺紋，以壓縮卡套夾緊電纜，防止電纜在壓力下軸向竄動；密封電纜時需使用扳手擰緊壓帽，推動壓墊壓縮密封盤根，擠壓電纜與盤根之間的間隙，達到密封效果，如果發生泄漏，需繼續擰緊壓帽，直到密封為止。

2.3 集流環

集流環是負責旋轉體連通、輸送能源與信號的電氣部件。將井底連續管端的測試設備通過電纜傳輸出滾筒，根據滾筒主軸尺寸，確定集流環內孔尺寸。集流環內圈與主軸通過4個螺釘固定，隨主軸轉動；集流環外圈配有2個止轉片，與滾筒支座固定，作為定子部分。在滾筒轉動過程中，可將井底信號有效傳輸到控制室內。

主要參數：集流環為8環，1A/環；絕緣電阻（環-環、環-殼）為500MΩ@500VDC；耐壓強度（環-環、環-殼）為500V@50 Hz，60 s無擊穿；工作電壓為380VAC；環境溫度為-40～80 ℃；轉速范圍為0～50 r/min；防護等級為IP65。

3 現場試驗

圖6 過孔集流環結構

通過常規滾筒改造為測井滾筒，增加了電纜密封、集流環傳輸，實現了該套連續管作業機的整體升級改造。設備可進行測井、側鉆、隨鉆測量等高端作業，大大提高了該作業機的應用范圍。2017年10月，該作業機在法51-新161C井(位于遼寧省新民市法哈牛塊斷裂背斜構造帶上)，完鉆井深為2318 m，進行原井開窗側鉆，開窗斜深1520 m，此處套管外徑139.7 mm，配隨鉆測量工具、電液控定向工具、電液控丟手接頭，外徑95 mm，通過連續管中電纜傳輸電信號。施工時，利用電纜連接隨鉆測量工具，電信號實時反饋，加強對井斜和方位的監測，精準定位。現場試驗過程中，信號傳輸穩定，泵入泥漿壓力達到28 MPa，實現了連續管中液電正常傳輸，滿足測井作業要求。

4 結 論

圖7 老井加深作業現場

1）為適用石油市場新形式，降本增效，實現了連續管作業機老機型的升級改造，由常規作業變成可滿足高端的測井、側鉆等作業，有效拓寬了該作業機的應用價值。2）采用2-3/8″連續管中帶電纜，進行隨鉆測井作業，通過電信號傳輸成功地進行了精準定位，井底溫度測量，井斜測量。電動轉向調整鉆頭，實現了精準開窗。3）成功檢驗了國產化的電纜密封頭，實現作業密封壓力達到70 MPa，滿足側鉆要求。4）根據老機型的連續管作業機結構，設計適用于連續管作業機的過孔電纜集流環。