SRCT6702钻进式井壁取心器在海南福山油田应用.pdf

SRCT6702 钻进式井壁取心器在海南福山油田应用摘 要：为了提高钻进式井壁取心器在海南福山油田的取心作业的成功率，我们基于福山油田地质特性及其对钻进式井壁取心施工的影响，利用 SRCT6702 钻进式井壁取心器的先进功能，有效的克服了钻头卡钻、仪器粘卡等问题，提高了取心作业成功率，降低了施工风险。关键词：钻进式井壁取心器；海南福山油田；变频电源；钻进速度引言随着测井技术的发展，油田勘探和油藏开发越来越趋于复杂化，利用岩心分析确定储层岩性、渗透率、饱和度等参数成为一项重要的工作1。海南福山油田位于海南省北部，地层结构复杂，地层压力异常，机械钻速慢、井眼垮塌严重等特点，造成了许多复杂事故，给钻井、测井施工带来了极大的困难，利用钻进式井壁取心获取更多地质资料显得尤为重要。2013 年2015 年，中油测井公司开始在海南福山油田开展钻进式井壁取心服务，取心效果一直不理想。福山油田岩层分布较大，深度也较广，当其被水浸泡后会现裂纹，便会分裂成片状2，这种非常明显的硬脆性特征在钻取岩心时，掉落的碎片会让取心钻头不能退出，造成“钻头卡钻”。福山油田的流二段为泥岩地层层理、微裂隙发育，钻井液侵入后，造成泥岩吸水膨胀，产生膨胀和水化应力，进而发生剪切破碎，造成剥落和垮塌3，钻进式井壁取心器施工时应停留 310 分钟，剥落和垮塌的地层将会把仪器卡住不能移动，造成“仪器粘卡”。2016 年，中油测井公司结合海南福山油田地质特点，利用 SRCT6702 钻进式井壁取心器施工取得了很好的应用效果。1 SRCT6702 钻进式井壁取心器仪器工作原理钻进式井壁取心器是集液压、机械、电子于一体的自动化井下取心工具。仪器下放至目的层下，上提仪器进行跟踪曲线测量，并与原始曲线对比校深。校深完后，仪器上提或下放至目的层。操作员首先启动地面大功率供电系统，给井下仪器内电机供电，电机带动液压泵，液压泵提供取心动作的动力。操作员发送推靠臂张开、取心马达旋转、钻头伸出、掰心、钻头收回、推靠臂收回、冲针伸出等一系列动作指令，完成一颗岩心的取心操作，同时井下仪器将各种信息传给地面取心控制系统，供操作员判断各个状态执行情况。一颗岩心钻取完成后，移至下一深度。2 钻进式井壁取心器在福山油田的应用在福山油田的应用主要解决以下两个问题，一是要减小仪器钻进过程中的振动幅度，二是缩短井下作业时间。2.1 利用变频电源减小取心过程中的振动幅度钻进式井壁取心器上采用的是单相交流异步电机，国内一般都采用线性电源供电方式，SRCT6702 钻进式井壁取心器采用变频电源供电，可以控制电机的转速、启动和制动过程。控制原理如下：电机转速取决于同步转速（即旋转磁场的转速）。n=n1（1-S）=60f（1-S）/p其中：n-电机转；n1-电机同步转速；S-电机转差率；P-极对数。取心电机的转速 n 电磁转矩 T 的机械特性曲线如图 1。（1）起始点 A，特点：n=0（S=1），T=Tst，I1st=（47）IN。（2）额定工作点 B，特点：n=nN（S=SN），T=TN，I1=IN。（3）同步转速点 H，特点：n=n0（S=0），T=0，I1=I0。（4）电动状态最大转矩点 P，特点：T=Tm，S=Sm。（5）回?制动最大转矩点 P，特点：T=Tm，S=Sm。根据异步电机转速和转矩机械特性曲线，变频电源应用了计算机运算和控制技术，采用变换频率和调节电压的复合方式对电机进行调速，能获得理想的电机机械特性，特别是能改善电机的起动和制动性能。在钻进取心作业时，能够按照所钻进的地层情况，提前设定频率得到所需要的钻速。在钻进中，钻头遇阻或者粘卡时，电机负荷增大，变频电源就在一定范围内降低频率，提高电压调节电机转速，增大电机转矩，不会突然制动，这一过程，大大降低了取心过程中钻头的振动幅度。2016 年，SRCT6702 钻进式井壁取心器在海南福山油田竹 13X、朝3X、朝6X、宝25X、花东5-2X 五口井，取心井段从 13753960m，根据井况提前设定变频电源频率，使钻头顺利钻进，降低了钻头的振动幅度，共钻取岩心 142 颗，作业成功率大大提高。2.2 地面调节钻头钻进速度提高作业时效SRCT6701 钻进式井壁取心器在地面调节完成钻进速度后，无法根据井下温度、岩性调节钻进速度，必须提出井口调节。改进后的 SRCT6702 钻进式井壁取心器，井下仪器增加了步进电机、电机驱动电路、地面控制电路。步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（称为“步距角”），它的旋转是以固定的角度一步一步运行的，可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位。如图 1 所示，图中转轴与溢流阀相连。仪器下井后，操作员通过地面取心控制箱体调节旋钮，驱动步进电机按设定的方向转动一个角度，转轴带动溢流阀一起转动，达到控制钻头的钻进速度，操作非常方便，且调控更为精细。在朝 3X，井深 3600m，设计取心 60 颗，施工中，根据井况，操作员在地面不断调节钻头钻进速度，减少了仪器提出井口的次数，提高了作业时效，降低了施工风险，最终收获合格岩心 58 颗。3 结束语（1）变频电源应用了计算机运算和控制技术，采用变频和调压的复合方式对电机进行调速，能改善电机的起动和制动性能，降低取心过程中钻头的振动幅度，减少“钻头卡钻”的次数。（2）地面调节钻进速度功能，解决了由于井下钻取岩心速度不合适，必须把仪器提出井口调节的问题，大大提高了作业时效，将泥岩吸水膨胀后，使地层剥落和垮塌造成“仪器粘卡”的施工风险降低。参考文献1万金彬，孙宝佃，陈守军，等.数字岩心技术研究及应用J.测井技术，2012（1）：154-159.2马永辉.福山油田复杂地层钻井技术分析与配套措施J.工程技术，2016（1）：30-31.3练软.海南福山油田易塌层段钻井液施工技术J.西部探矿工程，2010（4）：45-46.4孙传森.变频器技术M.高等教育出版社，2009.