DML综合录井仪气体探测系统的改进与应用.pdf

2023年第11期西部探矿工程*收稿日期：2022-10-15作者简介：徐长凯(1970-)，男（汉族），黑龙江双城人，工程师，现从事录井管理工作。DML综合录井仪气体探测系统的改进与应用徐长凯*（大庆钻探工程公司地质录井一公司，黑龙江 大庆 163411）摘要：伊拉克鲁迈拉油田地质条件复杂，钻井施工难度较大，存在井漏、溢流、有毒有害气体外溢等众多风险。为了实现对井场、井筒等区域气体的有效监测，通过采用国产优质色谱SK-3Q04氢火焰分析替代原TCD热导以及对三线制可燃气体的改进，克服了原设备自身存在的不足，提高了气测录井数据的精确度，满足了甲方与生产的需求。关键词：DML综合录井仪；气体探测系统；SK-3Q04热导技术；氢火焰分析；改进与应用中图分类号：TE2 文献标识码：B 文章编号：1004-5716(2023)11-0077-04伊拉克鲁迈拉油田是全球第五大油气田，油气当量36.38108t1-2。其地理位置位于伊拉克南部与科威特交界处，构造位置属于中东波斯湾盆地美索不达米亚平原，油田由南北2个长轴背斜构造构成，中部以鞍状构造相连，北鲁迈拉近南北向展布，南鲁迈拉为NNW向展布2。地质条件比较复杂，钻井施工存在难度大、风险高特点，主要表现：Dammam、Hartha层位漏失严重，Umm、Tayarat层位易发生含硫水溢出，Mishrif、Zubair层位主要目的层易发生油气侵等，而且Dammam同时还承担着当地厂区废气、废水等不同相流体的注入排放。因此，甲方对于井筒、井场等气体检测的准确、及时、预报的要求更加严格：原DML设备色谱自带的热导技术由于受到地层非烃类气体的影响明显，需将TCD改制FID。录井队必须增加三线制可燃气体传感器实时监控。为了有效地解决上述2个问题，对DML综合录井仪中气体探测系统进行了改进，不仅克服了原设备自身存在的不足，还满足了甲方与实际生产的需求。1气路分析由热导（TCD）改制氢火焰（FID）1.1原设备色谱系统结构组成与不足分析DML综合录井仪原装配置的气体总量检测仪（Total Gas Detector 简称TGD）采用催化燃烧和热导两个鉴定器，分段完成检测任务。在海外市场服务中，由于伊拉克鲁迈拉地区为海相沉积，地层中存在大量的硫化氢、氢气、二氧化碳等非烃类气体，导致对气测结果产生很大的影响，主要表现为：出现C1值或各组分值之和高于全烃值；测量值显示负数的情况，会误导录井工程师认识上出现偏差，甲方对测量值的准确性也提出了质疑。尤其是全烃值呈负值后，数据工程师会误认为是TGD零点飘移，迅速调整热导鉴定器的零位或满度，导致TGD系统无法正常工作。1.2选择优质国产色谱仪并研发对应的气测数据通信软件选用国产SK-3Q04氢焰色谱设备（图1）取代原综合录井仪色谱分析系统。SK-3Q04快速色谱仪用于勘探开发领域中天然气的实时测量,其特点是对石油天然气C1-C5组分提供30s和90s两种分析周期的分析模式,是钻井过程中发现油气显示最快速、最直接的手段5。改进后的色谱分析系统不但完全实现了原功能,同时降低了色谱分析周期,适应了快速钻井条件下的录井需要。由于原来配套的TCD技术快速色谱仪属于设备的专用色谱工作站，分析数据通过原系统下配置的TCP/IP-WITS3-4直接保存至服务器中。由于改造后的SK-3Q04氢火焰色谱仪不属于其OPBSD系统专用色谱，无法实现数据直接将气测数据传至服务器中。为了解决SK-3Q04色谱仪数据有效地保存在服务器中，现场编写了新版本WITS传输协议（图2）。针对改进后的氢火焰色谱仪开发特定的软件（图3），采用“中转站”的方式将新WITS协议下获得的实时气测数据传输至服务器内，实现气测数据的存储、调用、传输等各项功能。772023年第11期西部探矿工程2三线制可燃气体配置标准2.1DML综合录井仪接线箱、防爆隔离栅传感器接口特征DML综合录井仪模拟信号传感器均采用二线制接线方式，且服务器通道里无对应的专属数据采集通道，所以无法直接在WellWizard系统里显示可燃气体的数据。通过增加外置24电源、改换隔离栅、添加通道等多种方式相结合，实现了DML综合录井仪三线制模拟信号的正常输出。2.2可燃气体传感器现场标准要求固定式可燃气体检测传感器是自然扩散、连续在线监测的气体监测设备。它能够将监测到的气体浓度图1SK-3Q04氢火焰色谱仪及示意图图2录井现场编写的新版本WITS传输协议782023年第11期西部探矿工程直接在自身屏显或者将数据上传至在线监测系统进行显示、报警、记录等。其种类众多，但其组成构建与原理基本相似。由于其安置在钻井平台区域，至少应满足以下4个标准：体积小巧且探头灵敏度较高，性价比较高；满足钻井施工区域防爆等级要求；防水、油等物质污染能力较强；可以输出420mA模拟电信号。2.3三线制可燃气体传感器硬件部分改进模式与具体操作流程对室内防爆隔离栅以及室外接线箱进行改造，利用“外置24V电源+数据总线”模式实现三线制传感器正常采集工作。由于DML录井仪采集系统的24V供电防爆隔离栅功率低且没有专门的三线接口，因而无法直接启动三线制传感器，需要通过在室内给隔离栅提供额外24V直流电源，实现可燃气体、硫化氢等三线制传感器正常数据采集工作。室内对隔离栅进行改造，将倍加福 KFD2-STC4-Ex2 型防爆隔离栅改换成KFD2-STC4-Ex1型号，将室内的24V电源负极引线与信号负端相接，挑选数据总线中未参与数据采集传输工作的1根信号线与24V电源正极相接，接线箱中三线制传感器的正负信号线与防爆隔离栅过来的正负信号通过总线对应连接，而通过总线传过来的24V电源正极则直接连接三线制传感器的电源接口（图4）。2.4服务器中可燃气体传感器通道增添在室内防爆隔离栅与室外接线箱完成改造后，对图3DML与SK-3Q04色谱仪数据采集通信软件图4室内防爆隔离栅与室外接线箱改造原理与流程示意图792023年第11期西部探矿工程DML综合录井仪服务器添加对应通道设置。其具体操作如下：（1）键入WWtext命令 回车。（2）选择要操作的井后直接按键盘小写的g键（如果服务器没反应则按大写的C，或者g和C同时键入），正常显示如下：Enter new channel mnemonic：输入要添加通道名字回车Enter new channel name:输入要添加通道名字回车然后会提示如下（按4次回车键）：language Spanish(Y/N)回车language Cyrillic(Y/N)回车language Chinese(Y/N)回车（Double）回车选择EXIT选择None选择对应的参数（比如可燃气体，序号就选择GAS，其他参数同理）（y/n）从键盘上选择y大写S回车两次小写x退出。（3）如第2步骤无法操作，则在建完新井后任选一口老井的8个旧文件覆盖后重启服务器，然后再使用WWtext命令去添加。全部操作结束后，再将时间上与新建井最邻近井的8个文件（calculations/programs/realtime.map/resources/triggers/well.cfg/wits/zeros）再次拷贝进服务器替代原8个文件后重启服务器。3结 论（1）采用SK-3Q04色谱仪实现了气测设备的国产化，摆脱了昂贵的DML综合录井仪专业色谱，实现了快速色谱功能，解决了气测值受伊拉克地层中非烃类气体影响导致TGD飘逸以及相应配件采购价格昂贵的问题。（2）室内给防爆隔离栅提供额外24V电源，以“电源负信号负”与电源正通过总线与三线制传感器构成回路，解决隔离栅功率不足问题，实现三线制传感器正常采集工作。参考文献：1Halbouty M T.Giant Oil and Gas Fields of the Decade 1990-1999M.Tulsa:AAPG,2003:1-141.2高计县，田昌炳，张为民，等.伊拉克鲁迈拉油田Mishrif组碳酸盐岩储层特征及成因J.石油学报,2013,34(5):843-852.3陈玉新,陶青龙，胡晨伏.DML快速色谱仪分析控制探监系统开发J.录井工程,2011,22(4):72-76.4W.Richard Stevens.TCP/IP详解卷1:协议M.北京:机械工业出版社，2000.5妥红，代国祥.SK-3Q04快速色谱仪标定准确性影响因素分析J.录井工程,2011,22(4):66-76.（上接第76页）NW-SE为主，反映了导致裂缝形成的最大水平主应力方向；对于发生在裂隙带的多金属矿化层，超声成像测井的特征响应为宽暗带，常规测井的特征响应表现为高极化率、高密度、高声速和低电阻率；裂缝或断裂带内发育了多金属原生矿化层，超声成像测井结果间接指示了多金属矿化层的赋有。参考文献：1宋明春,杨立强,范宏瑞,于学峰,丁正江,张永文,邱昆峰,李杰,张良,王斌,李世勇.找矿突破战略行动十年胶东金矿成矿理论与深部勘查进展J.地质通报,2022,41(6):903-935.2邵雪维,彭永明,王功文,赵显勇,唐佳洋,黄蕾蕾,刘晓宁,赵宪东.短波红外光谱、X射线荧光光谱、黄铁矿热电性分析在胶东新城金矿田深部找矿中的应用J.地学前缘,2021,28(3):236-251.3贾然,王浩然,王功文,王皓,许荣达,冯占奎,宋要武,王肖凌,庞宗.河南栾川西沟铅锌银金矿床三维地质建模与深部找矿预测评价J.地学前缘,2021,28(3):156-169.4杨德平,于学峰,王林钢,熊玉新,刘鹏瑞,舒磊,宋英昕,朱学礼,牛志力.山东省莱州曲家金矿区原生晕立体地球化学模型及对元素迁移和深部找矿的启示J.地球学报,2020,41(6):899-918.80