王爱新 田亚峰 刘文革 葛海娅 左国刚

(中国石油集团测井有限公司装备与销售分公司 河北任丘)

SRCT6701钻进式井壁取心器常见故障原因分析与处理

王爱新 田亚峰 刘文革 葛海娅 左国刚

(中国石油集团测井有限公司装备与销售分公司 河北任丘)

钻进式井壁取心器采用液压控制技术,用金钢石钻头在泥浆中垂直井壁钻取岩心,是目前应用较为广泛的一种取心方式。由于操作者对液压原理不清,使用时对出现的故障不能做出准确的判断,造成取心作业停止或作业时间加长,文章从液压工作原理入手进行了常见故障原因分析,提出了处理办法,并指出了那种原因引起的故障可以继续工作,为现场更好地使用仪器提供了参考依据。

钻进式井壁取心器;故障原因分析;处理办法

0 引 言

2007年,中国石油集团测井有限公司正式提出“数字岩心”这一重大创新概念,旨在解决油气层定量、快速评价所需的储层参数。由于钻进式井壁取心兼有钻井取心和爆炸撞击式井壁取心优点的取心方式,所取岩心规则,可进行岩性、电性、物性和含油性分析化验,求取孔隙度、渗透率等储层参数等优势,SRCT6701钻进式井壁取心器成为数字岩心快速测量设备中必不可少的重要组成部分。在实际应用中,钻进式井壁取心器液压控制部分容易出现故障,导致取心作业有时未被全部完成便被终止。其实,钻进式井壁取心器出现的故障有的是不可继续工作的,有的是可继续工作。当可继续工作故障发生后,有时可以根据其它判断方式对其工作状态进行判断而继续完成取心任务。本文以液压工作原理为基础,在对常见故障进行原因分析的同时,提出了处理办法。

1 工作原理与故障划分

1.1 工作原理

SRCT6701钻进式井壁取心器由地面系统和井下仪器两部分组成。地面系统主要由供电电源、控制面板等组成。控制面板是地面控制系统的核心,操作员通过控制面板上显示的数据观察井下仪器的工作情况,通过按钮来控制井下仪的动作,完成取心过程。井下仪器由井下电子线路和液压控制部分组成。液压控制部分是整支仪器的核心,也是最容易发生故障的部分。液压控制部分工作原理框图如图1所示。电机带动两个泵,大泵和小泵。大泵为取心马达旋转提供动力,以钻取岩心;小泵提供的动力在电磁控制阀的作用下使各种油缸做往复直线运动,依次完成推靠臂张开、岩心冲针收回、钻头伸出、钻取岩心以及折断岩心;钻头收回、推靠臂收拢、岩心冲针伸出将岩心桶入岩心收集筒等一系列动作。大泵和小泵的压力情况由大、小泵压力传感器将信号传送到地面系统。冲针、钻进、岩心长度的位移情况由位移传感器将相应的信号传送到地面系统[1]。

图1 液压控制部分原理框图

1.2 故障划分

在地面系统和井下电子线路工作正常的情况下,液压控制部分的故障可分为液压件故障和传感器故障。液压件故障主要由液压件损坏或泄漏引起的,传感器故障主要由传感器损坏或传输过程被中断引起的。一般液压件故障90%以上为不可继续工作故障,而传感器故障80%以上为可继续工作故障。

2 常见故障现象、原因分析与处理方法

现象1:仪器在井下工作一段时间后,面板小泵压力显示为零。

原因分析:

1)电机工作不正常。

2)小泵坏或系统出现严重泄漏。

3)小泵压力传感器出现故障。

处理:观察面板上的电机电流,如果电流很大或为零,可以判断为电机工作不正常,这种故障为不可继续工作故障。判断电机工作正常后,应怀疑2)项,这种情况产生的结果使小泵流出的压力油在到达油缸前全部流进仪器腔内。将面板开关放在安全状态,观察相应位移变化情况。如果位移不发生变化,则说明是因为2)项引起的,仪器为不可继续工作故障。如果位移发生变化,说明是3)项引起的,这种情况下操作者不能再将压力做为各种动作是否完成的判断依据,这种故障为可继续工作故障,操作员在操作时可以根据位移的变化情况以及完成某个动作的时间经验值进行判断。

现象2:按下取心马达“转”,大泵压力显示为零。

原因分析:

1)取心马达控制电磁阀上的电磁铁工作不正常。

2)大泵坏、取心马达坏、阀体卡死或管路中出现严重泄漏。出现这四种情况任何一种,都会使大泵系统的压力为零,取心马达不能旋转。

3)大泵压力传感器出现故障。

处理:按下取心马达“转”开关的同时,观察面板上的电磁阀电流表,如果电流表电流不增大,说明控制电磁阀的电磁铁工作不正常或供电电压不足,这种故障为不可继续工作故障。在电磁阀的电磁铁工作正常情况下,按下取心马达“转”,钻头“进”,观察小泵压力,如果小泵压力比不按下取心马达“转”开关时的压力大很多时,则说明是3)项原因所致,这种故障为可继续工作故障;相反,是2)项原因所致,为不可继续工作故障。

现象3:钻取岩心比较顺利,收集岩心时没有岩心长度显示。

原因分析:

1)冲针油缸发生泄漏。

2)由于地层因素,所钻岩层胶结性差[2],或为泥岩、或地层有裂纹等。

3)钻头上的卡簧坏。

4)岩心长度测量装置上的测量杆或心长传感器出现故障。

处理:张、收臂时,观察冲针位移值有无变化,如无变化,为2)项引起的,为不可继续工作故障。如有冲针位移值变化,可以排除1)项故障。通过其它资料显示所取地层为胶结性较好地层时,让取心马达旋转,执行推靠臂收回动作,冲针位移值发生变化时,面板电机电流稍有增大,说明岩心在取心马达的钻杆内。此时,面板岩心长度依然没有显示,可以初步判定为4)项引起的,这种故障为不可继续工作故障;如果取心深度范围较短,岩石胶结性好,这种故障为可继续工作故障,但必须按上述方法操作判断是否收回了岩心,同时地面做好记录。2)或3)项造成岩心根本未被收回,或收回的岩心在冲针推动岩心时,岩心长度测量装置上的测量杆未被推动造成岩心长度没有显示,这时应及时和甲方取得联系,终止取心。

3 结束语

SRCT6701钻进式井壁取心器液压控制部分的每个节点出现问题,面板现象都有所不同,要想准确判断故障是否为可继续工作故障,就要求操作员熟悉液压控制部分的结构、原理,对仪器工作过程中、工作到位后的各种数据了如指撑,故障发生后才能做出准确的判断,提出切实可行的方案。可继续工作故障必须满足如下特点:不影响各种动作的执行,通过面板其它参数可以掌握井下仪器工作情况。

[1] [美]哈里伯顿.旋转式井壁取心器用户手册.1985(资料)

[2] 谭伟雄,尚锁贵,毛 敏.旋转式井壁取心器收获率影响因素分析[J].录井工程,2009,20(4)

TE244

B

1004-9134(2011)01-0095-02

王爱新,女,1970年生,高级工程师,二级技术专家,1994年毕业于河北轻化工学院机械设计及制造专业,目前在中国石油集团测井有限公司装备与销售分公司从事钻进式井壁取心器的推广工作。邮编:062252

2010-07-20编辑:高红霞)