自然電位測(cè)井中滾筒系統(tǒng)被磁化干擾的處理

中石化河南石油勘探局測(cè)井公司 韓紅珍南陽華美石油設(shè)備有限公司 周成權(quán)

自然電位測(cè)井中滾筒系統(tǒng)被磁化干擾的處理

中石化河南石油勘探局測(cè)井公司 韓紅珍
南陽華美石油設(shè)備有限公司 周成權(quán)

自然電位測(cè)井項(xiàng)目是在油井測(cè)井過程中必須進(jìn)行的測(cè)井項(xiàng)目。正常情況下，通過井下電極、測(cè)井車和地面數(shù)控儀器可以測(cè)得合格的自然電位曲線。但有時(shí)候，會(huì)因?yàn)闈L筒磁化等原因造成自然電位干擾或曲線形態(tài)異常，而且磁場(chǎng)又是看不見、摸不著的。這種現(xiàn)象多年來一直困擾著全國(guó)各測(cè)井隊(duì)伍，給用戶的生產(chǎn)造成了很大影響。本文，筆者經(jīng)過多年的研究和分析，找到自然電位的干擾因素主要有環(huán)境磁場(chǎng)影響過大、電纜被磁化、絞車滾筒磁化及相配套的剎車部件磁化等，研究通過專用消磁設(shè)備進(jìn)行處理，成功解決了這個(gè)問題。

一、測(cè)井車的主要結(jié)構(gòu)及工作原理

1.測(cè)井車主要結(jié)構(gòu)。一體化測(cè)井車主要包括載車底盤、液壓傳動(dòng)及控制系統(tǒng)、絞車旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)、地面數(shù)控?cái)?shù)據(jù)采集系統(tǒng)、井下測(cè)試儀器、傳輸電纜等。

2.測(cè)井車的工作原理。在測(cè)井過程中，通過底盤的動(dòng)力使絞車做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)電纜把井下測(cè)試儀器輸送到井內(nèi)不同的測(cè)試層面。地面數(shù)控直讀儀器實(shí)時(shí)記錄和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，同時(shí)輸出測(cè)井曲線。然后對(duì)曲線進(jìn)行科學(xué)的解釋和處理，得到深度、巖性密度、油層儲(chǔ)量、水位水量等有價(jià)值資料。該系統(tǒng)保證了測(cè)井工作的正常進(jìn)行，進(jìn)而為完井、試油、采油等后續(xù)工作做準(zhǔn)備。當(dāng)整個(gè)測(cè)井系統(tǒng)的某個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)電磁干擾時(shí)，自然電位的測(cè)試就不會(huì)成功。

二、自然電位測(cè)井中磁化干擾的原因及對(duì)比試驗(yàn)

1.自然電位測(cè)井中磁化干擾的原因。一般情況下，自然電位干擾因素主要有環(huán)境磁場(chǎng)影響過大、電纜磁化、絞車滾筒磁化及相配套的剎車部件磁化等。環(huán)境磁場(chǎng)影響過大可以通過屏蔽、移動(dòng)測(cè)井車等措施解決，而測(cè)井車的滾筒系統(tǒng)出現(xiàn)磁性干擾時(shí)比較難處理，問題在于結(jié)構(gòu)分析、檢測(cè)手段和消磁方式。滾筒系統(tǒng)磁化原因分析如下。

（1）滾筒主體磁化。測(cè)井車的滾筒通常采用防磁鋼材料，常用的牌號(hào)為ZG25Mn18Cr,在《油井測(cè)試設(shè)備》（SY/ T5079-2008）標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定：測(cè)井車防磁鋼滾筒的相對(duì)磁導(dǎo)率應(yīng)小于或等于1.1，滾筒剩磁小于2GS。如果滾筒在鑄造時(shí)防磁鋼成分添加多了或少了，滾筒就會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)脆斷或易被磁化現(xiàn)象。這種因素造成的滾筒磁化（相對(duì)磁導(dǎo)率會(huì)大于1.1），需要專門的儀器進(jìn)行檢測(cè)，找到磁化點(diǎn)后，可以通過針對(duì)性地消磁使其滿足要求。

（2）電纜磁化。電纜在正式使用前要在標(biāo)準(zhǔn)井里進(jìn)行標(biāo)定（做磁記號(hào)），電纜在標(biāo)定過程中會(huì)被磁化。通常來說對(duì)電纜磁化易發(fā)現(xiàn)和處理，如果是在電纜頭上出現(xiàn)磁化，就截去磁化部位，損失不大；如果磁化部位在電纜長(zhǎng)度方向超過50 m就要消磁或通過重新標(biāo)定電纜使其正常。

（3）滾筒附屬結(jié)構(gòu)件磁化。由于滾筒附屬結(jié)構(gòu)件比較隱蔽，磁化點(diǎn)不容易被發(fā)現(xiàn)，消磁也比較麻煩，所以處理起來就比較費(fèi)周折。

2.對(duì)比試驗(yàn)。幾年前，國(guó)內(nèi)某測(cè)井公司的測(cè)井車（A測(cè)井車）在裸眼井測(cè)井中發(fā)現(xiàn)，在進(jìn)行自然電位測(cè)井時(shí)出現(xiàn)干擾問題，而井深、溫度、碳氧比、巖性密度、放射性、電成像等項(xiàng)目測(cè)試中，沒有出現(xiàn)信號(hào)干擾問題，用另一臺(tái)測(cè)井車（B測(cè)井車）對(duì)同一口井的相同工況進(jìn)行對(duì)比測(cè)試，結(jié)果是B測(cè)井車測(cè)得的數(shù)據(jù)完全合格。為了徹底搞清楚到底是什么原因造成自然電位測(cè)井時(shí)干擾，另外做了對(duì)比試驗(yàn)，結(jié)果見表1。

表1 對(duì)比試驗(yàn)

由表1可以得出結(jié)論，A測(cè)井車的滾筒系統(tǒng)出了問題，可能是被磁化。

三、原因分析

本文，筆者經(jīng)過對(duì)滾筒的筒身及兩側(cè)擋板的多次檢測(cè)，沒有發(fā)現(xiàn)磁化點(diǎn)，但還是存在自然電位測(cè)試不合格問題。又經(jīng)過多車互相對(duì)比試驗(yàn)和對(duì)測(cè)試合格的滾筒系統(tǒng)進(jìn)行研究，最終發(fā)現(xiàn)在滾筒材質(zhì)合格的情況下，只有采用盤式剎車的絞車才會(huì)出現(xiàn)自然電位測(cè)試干擾，而帶式剎車結(jié)構(gòu)的滾筒從來沒有出現(xiàn)測(cè)不成自然電位現(xiàn)象。液壓盤式剎車結(jié)構(gòu)如圖1所示，帶式剎車結(jié)構(gòu)如圖2所示。

對(duì)發(fā)生問題的滾筒及盤式剎車的剎車盤進(jìn)行認(rèn)真的測(cè)量后發(fā)現(xiàn)，剎車盤上最外圈有剩磁（剎車盤是普通鋼材料），嘗試用磁鐵吸附，啟動(dòng)滾筒做測(cè)試試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)磁場(chǎng)干擾增強(qiáng)，把磁鐵向剎車盤里面推進(jìn)，磁場(chǎng)影響會(huì)逐步減小，一直到中心部位時(shí)，幾乎沒有干擾，反過來把磁石推到最外邊時(shí)，自然電位影響最大。

通過多次試驗(yàn)可以得出結(jié)論，剎車盤在摩擦作用或其他情況下染磁，在滾筒旋轉(zhuǎn)過程中引起旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，從而干擾了自然電位的測(cè)試。

四、問題的解決

這種盤式剎車結(jié)構(gòu)的測(cè)井車在以前也使用過，但沒有發(fā)生過磁化現(xiàn)象。對(duì)于現(xiàn)在出現(xiàn)磁場(chǎng)干擾的原因進(jìn)行分析，經(jīng)過追溯鋼材生產(chǎn)、銷售、運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)最后發(fā)現(xiàn)，是用大型磁盤吸附吊裝過程中染磁，而從鋼板出廠到變成剎車盤的周期太短，沒有經(jīng)過自然失效處理或自然消磁等過程造成的，由于這種結(jié)構(gòu)和普通鋼材料引起的磁性干擾。就該車而言，核心部件——滾筒的結(jié)構(gòu)已經(jīng)確定，更換滾筒不但麻煩還浪費(fèi)材料，因此只能更換剎車盤材料。

通過材料分析和研究證明，防磁鋼鑄板或成型的不銹鋼板經(jīng)過加工后，它的強(qiáng)度、剛度、柔韌性和耐磨性能夠滿足剎車需要。對(duì)該批測(cè)井車的普通鋼板剎車盤全部更換成不銹鋼（防磁鋼）剎車盤，每臺(tái)車測(cè)試出的自然電位曲線和其他曲線全部合格。經(jīng)過3年的實(shí)踐檢驗(yàn)，不銹鋼（鑄造防磁鋼）材料剎車盤無論在綜合強(qiáng)度、耐磨性能和防止磁化等方面均滿足生產(chǎn)要求，現(xiàn)在已在國(guó)內(nèi)各改裝廠大力推廣。

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