资源描述
第一部分 初级测井工基础知识
第一章 矿场地球物理测井基础知识
一、概述
地球物理测井也叫油矿地球物理或矿场物理测井,简称测井。在石油天然气勘探开发的钻井中途所进行的测井作业依据所获资料的目的不同而分为工程测井、中途对比测井与中途完井,在钻至设计井深后都必须进行的测井作业,称为完井测井。以此获取多种石油地质及工程技术资料,作为完井与开发油田的依据。
在油气井未下套管之前所进行的裸眼测井作业,习惯上称为裸眼测井或裸眼测井。而在油气井下套管后所进行的一系列测井作业,习惯上称为生产测井或开发测井。
在油气田的勘探与开发过程中,测井是确定与评价油气层的重要方法之一,同时也是解决一系列地质与工作问题的重要手段,被誉为油气勘探与开发生产的“眼睛”。它在勘探与开发生产中的作用与地位正在日益提高,成为现代勘探与开发技术的一个重要组成部分。
石油测井技术的发展起源于1921年,当时巴黎矿业学院的康拉德.斯仑贝谢在法国诺曼底半岛上的瓦尔里切庄园进行了首次人工电场测量,并且获得了实验的成功。直到1927年乔治.多尔等人在法国阿尔萨斯州成功地测出了第一条电阻率曲线,从而诞生了在井眼内进行“电测井”的地球测井技术。
二、钻井基本知识
石油及天然气,一般都在地下几百米至几千米深处,石油工作者的任务就是将其开发出地面。
钻井是勘探开发石油气田最基本的手段。它是利用钻机从地面向地下钻一个圆柱形孔眼,构成油气流向地面的通道。这个圆柱形孔眼,称为井眼。井眼的最上部称为井口;井眼的最下部称为井底;井眼的圆筒形侧壁,称为井壁;井眼的直径,称为井径;从井口到井底的整个部分,称为井身;从井口到井底之间的距离,称为井深。
一般的油井都是由石油地质部门确定好井位,由钻井队完成钻井任务。钻井时,由柴油机或电动机带动钻具及下部的钻头旋转钻削岩层;与此同时,泥浆泵将配好的钻井液从泥浆池以高压打进钻具内孔,以很大的喷射力从钻头水眼喷出,在冲刷钻头的同时,携带着钻削下的岩屑由钻具外部与井壁之间的环形空间返回地面,经地面泥浆专用设备将泥浆与岩屑分离,分离出的泥浆再流回泥浆池。在钻井过程中,井深不断加深的过程,就是钻头不断钻削地层与泥浆不断循环带出岩屑的过程。
在钻井的同时,由地质人员对钻削出的岩屑进行分析与研究,这个过程就是钻井地质录井。
三、测井基本原理
1.测井工作原理
测井就是对井下地层及井的技术状况进行测量,其工作原理就是利用不同的下井仪器沿井身连续测量地质剖面上各种岩石的地球物理参数,如电阻率、声波传播速度、原子核特性等,以电信号的形式通过电缆传送到地面仪器并按照相应的深度进行记录。
图1-1-1简单的测井现场作业示意图
2.测井所用的设备
井场测井作业需用如下设备:
⑴ 地面仪器:以计算机为核心,凭借着所加载的各种程序的控制,完成各种不同测井作业。如对测量信号的处理、记录、显示、质量控制以及对现场测井资料的井场快速处理与解释。
⑵ 下井仪器:用来测量地层的各种物理参数。
⑶ 电缆:测井过程中起传输及信息通道作用。
⑷ 动力系统:为输送下井仪器提供动力,目前测井动力系统通常为液压绞车。
⑸ 深度系统:由深度传送与深度信号处理等部分组成,以提供井下测量信号的准确深度。
⑹ 供电系统:为地面系统与井下仪器提供电源,目前常用的测井供电系统有车载发电机及专用供电110伏发电机。
⑺ 工程车:安放仪器、工具、备件等。
⑻辅助设备:包括井口设备及仪器托盘、仪器架、源罐、防暴箱、各种刻度器与专用工具等。
3.测井基地设备
作为测井作业总部或一个完善的测井作业基地,应具备以下条件:
大型数字处理解释中心;
机械维修车间;
车库与各种仪器刻度场地;
仪器制造或维修车间;
高温高压实验装置;
新技术新方法研究所;
培训中心或培训学校;
电缆维修车间及测井深度校准设备;
办公场所。
四、测井方法分类及测井的任务
地下不同岩层的地质物理特性(如空隙度、渗透率、含水饱与度等)各不相同,另外还具有不同的电化学性质及导电性、导热性、原子核物理特性、声学物理特性等,通过测量地层的这些物理特性,可间接地确定地层的地质特性。
1.测井方法的分类
地层不同的物理特性需依据不同方法与测量原理进行测量。按照测量原理的不同,石油测井常见的测井方法可分为以下几类:
⑴ 电法测井:以岩石的导电性质为基础的测井方法。如:普通视电阻率测井、感应测井、侧向测井、微电阻率扫描测井等。
⑵ 声波测井:以岩石的声学性质为基础的测井方法。如:声速测井、声幅测井、声成像测井等。
⑶ 核测井:以岩石的原子物理及核物理性质为基础的测井方法,如:自然伽玛测井、中子测井、密度测井、核磁测井等。
⑷ 电化学测井:以岩石的电化学性质为基础的测井方法。如:自然电位测井、激发极化电位测井等。
⑸ 其他测井方法:如地层倾角测井、井温测井、井径测井、介电测井、气测井、井壁取芯及检查井内技术状况的测井。
2.测井的基本任务
地球物理测井的研究对象是井下的各种地质体及井内的技术状况,它贯穿于石油勘探与开发的全过程。它不仅是现代石油地质与钻采工程中最常用的技术手段,而且已成为油气田勘探开发过程中必不可少的工作环节。目前石油测井所担负的任务可以概括为以下几个方面:
⑴ 建立井眼剖面,详细划分岩性与各类储集层,准确地确定岩层的深度与厚度。
⑵ 评价油气层的生产能力,包括确定油气层的有效厚度、定量或半定量计算储层的性能:孔隙度、渗透率、含油气饱与度、可动油气饱与度、地层压力、地层流体密度及相对渗透率等。
⑶ 进行地层对比,研究构造产状与地层沉积等问题。
⑷ 在油田的开发过程中,提供地下各储层的动态资料,如残余油饱与度、出水层位等。
⑸ 研究油气井的状况,如井眼轨迹、固井质量、地层压裂效果、油管、套管状况等。
随着科学技术的进步与测井高新技术的发展,石油测井将为解决更加复杂的地质与工程难题,为我国石油与天然气产量的大幅度增长做出重大贡献。
五、影响测井质量的因素
井下的地质条件决定了地层的物理参数,但钻井与测井的施工条件均会影响测井资料的可靠性。测井曲线不仅反映了地层的物理参数,而且还是各种因素综合影响的结果。影响测井质量的因素主要包括以下三个方面:
1.测井仪器方面的影响
测井仪器具有计量器具的属性,最重要的测井质量应该是测井资料数据的质量。因此,要求测井仪器的测量误差一定要在允许的范围内,否则,测量出来的测井资料就是废品。测井所使用的地面仪器与下井仪器都有具体的技术要求与技术指标,都要做到“三性一化”,即稳定性、直线性、一致性与标准化。
稳定性是指测井仪器在其允许的技术指标范围及允许的连续工作期间,测量误差不超过规定范围。
直线性是指在规定的条件范围内输入信号与输出信号成线性关系,误差不超过规定范围。
一致性是指用不同的同类仪器进行测量时,只要测量条件相同,测量的结果应该一致,测量误差在规定范围内。
标准化是指对测井仪器的标准刻度,测井仪器只有经标准量具进行标定后才能应用,不经标准刻度测出的数据是没有应用价值的。
2.钻井施工造成的影响
在钻井过程中,钻井泥浆滤液侵入孔隙性与渗透性地层时,泥浆滤液对地层内可动流体进行驱替,形成一个称为侵入带的环带,同时在井壁上形成一层泥浆过滤后的沉淀物即泥饼。泥浆侵入地层后将使地层的物性参数发生变化,这对电阻率测井结果会产生很大的影响。另外,钻井周期的长短、井眼直径的扩大与不规则、钻井液中化学处理剂的成分及泥浆电阻率的高低均会对测井结果有所影响。
3.地层厚度的影响
井下不同地层的厚度是各不相同的,有的地层厚度可达几十米甚至上百米,而有的地层则只有几十厘米甚至几厘米。有的地层均质,而有的地层则是非均质的。受测井仪器的纵向分辨率的限制,厚而均质的地层容易求地层的物理参数,而要求准非均质薄层的各种物理参数就非常困难了。
虽然影响测井结果的因素很多,但这些影响应该是有规律可循的,通过分析与研究,采取相应的解决措施,既可减少或消除这些影响。
六、测井系列的服务内容
1.裸眼测井
通常将在钻井过程中与钻至设计井深后所进行的一系列测井项目叫裸眼测井,裸眼测井项目繁多。在允许的条件下,利用PCM即脉冲编码调制器,可以将多个测井仪器串组合起来,形成“大满贯”或“小满贯”下井,从而减少下井次数,提高测井时效。
下面介绍常见的几个测井系列及测井内容:
(1) 声感测井系列:由自然伽玛、补偿声波、双感应八测向或双感应球形聚焦测井仪组合而成。提供地层自然伽玛强度、声波纵波时差、深中浅三电阻率、自然电位测井资料。
(2) 侧向测井系列:由自然伽玛、双侧向、微侧向(或微球)组合而成。提供地层自然伽玛强度、深中浅三电阻率及自然电位测井资料。
(3)核测井系列:由自然伽玛、补偿中子、密度测井仪器组合而成,提供地层自然伽玛强度,补偿中子孔隙度、地层密度(包括岩性密度)测井资料。
(4) 地层倾角测井:由地层倾角测井仪器测量井斜角度、井斜方位、地层倾角与地层倾角方向以及井径与井眼容积等资料。
(5) 地层测试测井:由自然伽玛与电缆式地层测压取样器组成。由自然伽玛提供准确的仪器定位深度,由电缆式地层测压取样器测量地层的实际压力,并可对地层中所含流体进行取样。
(6) 井壁取芯:利用井壁取芯器按照测井结果准确地确定层位取出岩芯,用于分析地层岩性及含油性,验证解释结果,弥补钻井取芯的不足。
另外,还有自然伽玛能谱、介电、微差井温测井等,都能向用户提供有用的井下或地层信息资料,为油气田勘探与开发服务。
近年来,随着成像与核磁测井技术的发展,其应用也越来越广泛,该部分内容将在后面相关单元中讲述。
2.生产测井
生产测井是指油气井完井后及其整个生产过程中所进行的一系列测井工作。其主要目的是了解与分析油气藏的动态特征,提高油气产量与采收率以及了解井下的状况。它主要是套管井的测井作业,根据测井目的与测量对象的不同,生产测井可以划分为以下三大系列:
⑴ 生产动态测井系列:为了评价生产效率,需要了解生产井的产出剖面以及注入井的注入剖面。测井方法主要包括流量测井、流体密度测井、持水率测井、温度测井、压力测井以及自然伽玛、接箍磁定位、微井径等辅助测井项目。
⑵ 产层剖面测井系列:为了评价投产后的储集层,了解产层的含油性、渗透性以及油水界面的变化情况,需要测量剩余油饱与度、渗透率等地层参数。主要测井方法包括:中子寿命、次生伽玛能谱、井温、流体密度、持水率测井以及自然伽玛、接箍磁定位等辅助测井方法。
⑶ 工程测井系列:测量的主要对象是井身结构、套管的技术状况,水泥胶结质量等,以确定井下水动力的完整性,评价酸化、压裂、封堵等地层作业效果。主要测井仪器包括:管柱分析仪、井径仪、磁测井仪、井温仪、噪声仪、伽玛仪、流量计、水泥胶结测井仪、超声成像测井仪以及自然伽玛、中子伽玛仪器等辅助测井方法。另外,工程测井还包括:射孔、下桥塞、测卡点、爆炸松扣、切割、打捞等工程作业。
第二章 测井安全知识
测井施工主要是以电缆为传输工具在井下进行的作业。由于井下条件复杂多变,例如常见的高温高压井、大斜度井、水平井、泥浆气侵井、含硫化氢气体井等,而井下仪器还带有推靠器、扶正器、偏心器及其他一些辅助设施,为测井安全施工带来很多不利因素。同时测井作业时还要使用很强的放射性源、火药等危险品。所以安全是测井作业中极为重要的问题,各 油服对测井作业小队的基本要求都是:安全、优质、高效,把安全放在首位。
第 三 节 安 全 用 电
一、电气事故类别
电气事故包括电流对人体的伤害、电场对人体的伤害、电气火灾或引起的爆炸、雷击与异常触电等。
1.电流伤害
电流对人体的伤害可分为电击与电伤。电击是电流通过人体内部造成的对人体的伤害,绝大部分触电死亡事故是由于电击造成的。电伤是电流的热效应、化学效应或机械效应对人体外部造成的局部伤害。
2.电气火灾或引起的爆炸
电气火灾或爆炸是在一定的条件下由电器设备的危险湿度或电火花造成的。它既是重大设备事故,也可能造成重大人身事故。
3.雷击
雷击是由雷电造成的,是一种自然灾害,它不仅能毁坏建筑及设备,也可直接伤人。
二、安全电压
人的皮肤角质层的电阻在正常情况下是30KΩ,但当人体接触电压超过30V时,人体电阻急剧下降至800Ω左右。而在短时间内危及人体生命的最小电流为50mA。因此规定正常安全工作电压为36V。但在潮湿条件下,安全工作电压值还应降低。
三、安全用电
⑴ 保证电气设备的带电部分具有足够的绝缘强度,并应经常检查,保证安全。
⑵ 对用电设备外壳,必须进行保护接地。
⑶ 外引电源时,必须戴绝缘手套,并同时两人在场。
⑷ 不允许乱接照明线及电气设备线。
⑸ 电设备电源前端,应使用漏电保护器。
四、触电急救
人触电后出现神经麻痹、呼吸中断、心脏停止跳动等症状,必须迅速而持久地进行抢救。
㈠ 脱离电源
1.低压触电事故
⑴ 电源开关在触电地点附近时,关断开关,或者将触电者与触电点隔离。
⑵ 电源开关不在附近时,可用带绝缘套的电功钳或其他利器切断电线,或用木板等绝缘物插入触电者身下,以隔断电流。
2.高压触电
⑴ 通知电力部门断电。
⑵ 使用专用工具断电。
⑶ 抛掷裸金属线使高压电路短路,迫使保护装置动作,以断开电源。
㈡ 急救方法
⑴ 若触电者伤势较重,但心脏跳动或呼吸还存在,应使触电者安静平卧,并速请医生或送医院诊治。
⑵ 若触电者伤势严重,呼吸或心脏跳动停止,应立即施行人工呼吸与胸外心脏挤压,并速请医生或送往医院。
第 四 节 消防基本知识
一、燃烧的条件
燃烧必须在可燃物、助燃物与着火源三个基本条件的相互作用下才能发生。
⑴ 可燃物:可燃物是指能被火源点燃并继续燃烧的物质。凡是能与空气、氧气及其他氧化剂发生剧烈氧化反应的物质都可称为可燃物。
⑵ 助燃物:助燃物是指具有较强的氧化性能,能与可燃物发生化学反应并能引起燃烧的物质。如:空气、氧气等。
⑶ 着火源:能引起可燃物着火的能源称为着火源。
二、防火基本措施
⑴ 消除着火源。
⑵ 控制可燃物。
⑶ 隔绝助燃物。
三、灭火的基本方法
⑴ 隔离法:将可燃物与火源隔离。
⑵ 冷却法:将燃烧物的温度降至着火点以下。
⑶ 窒息法:消除燃烧的助燃物,使燃烧停止。
四、灭火器材的使用方法
⑴ MP型手提式泡沫灭火器的使用方法:使用时倾斜灭火器筒身,使筒内两种药液混合后发生化学反应,产生泡沫,由喷嘴喷出。使用时,应注意不要将筒盖、筒底对着人体,以防发生爆炸伤人。
⑵ MPI手提舟车式泡沫灭火器的使用方法:先将瓶盖机构向上扳起,中轴即向上弹出开启瓶口,然后倾倒筒身,酸碱两种溶液混合生成泡沫从喷嘴喷出。使用注意事项与MP型相同。
⑶ MPT型推车式泡沫灭火器的使用方法:由灭火者施放皮管,双手握住喷枪对准燃烧物;另一个灭火者按逆时针方向旋动手轮,开启胆塞。然后将筒身倒转,使拖杆触地,再将旋塞阀手柄扳直,使泡沫喷出。
⑷ MF型干粉灭火器的使用方法:打开保险销,把喷管喷口对准火源,拉动拉环,干粉即喷出灭火。
⑸ MT型手轮式二氧化碳灭火器的使用方法:将铅封去掉,手提提把,翘起喷筒,再将手轮按逆时针方向旋转开启,高压气体即可喷出。应注意不能逆风使用。
⑹ MY型手提式“1211”灭火器的使用方法:使用“1211”灭火器时,首先要拔掉安全销,然后紧把压把开关压杆使密封阀开启。“1211”灭火器在氮气压力的作用下,通过虹吸管由喷嘴射出。当松开压把时,压杆在弹簧的作用下,恢复原位,阀门关闭,另外,使用时应垂直操作,不可平放或颠倒使用。
五、常用灭火器的检查与保养
(1)做好灭火器材的防腐与清洁工作
(2)定期检查灭火器压力表指针是否在绿色区域
(3)定期检查灭火器重量是否变轻
第五节 作业安全
一、 现场作业的风险性
现场作业存在的风险,如使用火工器材,接触放射性源,测井时可能突发井喷,井口溢出有毒气体,钻台上有可能高空落物,海上作业有乘船、乘机、冰冻、火灾等危险因素。
二、 对测井作业人员的要求
(1)作业人员必须通过QHSE培训。
(2)作业人员必须经上岗前培训,并取得有关操作证书,如放射性源操作合格证、爆炸品操作合格证。海上作业还应取得海上求生、急救、消防、艇阀操纵、直升机水下逃生证书。
(3)操作人员必须严格遵守安全操作规程,懂得在紧急时刻的自我保护。
(4)必须懂得测井、射孔作业中的各项安全知识。
(5)必须严格遵守作业现场的纪律、规章制度与应急反应程序。
三、测井作业人员人身安全制度
(1)井场作业人员必须穿戴工鞋、工服、工帽等劳动保护用品,随时注意空中落物,防止砸伤、碰伤;特种作业,必须严格按规定穿戴与使用专用防护用品。
(2)吊运测井设备及器材时,必须有专人指挥,任何人不能在吊起的设备下面走动或停留。
(3)严禁在井场吸烟及动用明火。
(4)在钻井船外引电源时应由钻井船(平台)上的电工操作。在其它工作场所外引电源时必须戴绝缘手套,严禁单人独自接电。
(5)测井作业与井下仪器遇卡增加电缆拉力时,严禁跨越电缆,绞车后面与地滑轮处严禁站人。
(6)在装有火工品的下井工具连接电缆头或装雷管时,非操作人员应站在安全位置。
(7)装卸放射性源时,非操作人员必须离开操作现场。
四、安全作业注意事项
1.井口作业安全注意事项
(1)安装井口设备时,必须由一名测井工统一指挥,防止在吊升天滑轮、防喷装置时电缆跳槽或打结。
(2)固定地滑轮的部位、链条、销子等至少能承受电缆最大拉断力的1.5倍。
(3)负责看守井口的测井工,应随时注意电缆运行及井口钻井液情况,若发现井内有气体溢出、井涌或其它问题,应立即通知钻井队值班员或有关人员立即采取措施。
(4)在井下仪器进行穿心打捞时,天滑轮的固定应由井队井架工负责(测井队应把具体要求讲清楚),固定天滑轮的链条或钢丝绳强度必须大于电缆破坏拉力的2倍以上。
2.仪器连接注意事项
(1)在仪器下入与起出井口时,绞车操作人员要服从井口测井工的指挥,防止电缆跳槽、打扭及损坏或拉掉仪器。
(2)连接仪器时要防止将人员碰伤、砸伤。
(3)在井口进行仪器连接或拆卸时,工作人员要密切配合,严防井下落物。
(4)工作时必须精力集中,每个工作环节都要注意安全,严禁脱岗。
(5) 防止仪器连接头退扣与仪器密封破坏;防止仪器绝缘破坏与连接处的插头插座接触不良。
3、设备与器材的安全
测井、射孔等项施工作业是靠我们所使用的设备、器材来完成的。任何设备或器材的损坏、故障、丢失或事故都将会直接影响作业任务的完成。而测井作业所用的各种设备与器材,多是非常贵重的精密仪器与仪表。因此要保证所有测井设备与器材的安全。
(1)、设备的运输
1)海上测井作业所用的设备、器材,需经过基地的吊车或铲车装卸车,要运往码头,吊装上船,再用拖船运到钻井船(平台)进行吊装就位等过程。陆地车载测井设备,需要装车固定,长途行驶运送到井场。在吊运测井设备与器材时,必须有作业人员在场。主要设备如拖撬、工房、放射性源、火工器材等必须有专人押运。押运人员必须认真负责,及时提醒吊运人员轻吊、轻放、防碰、防震,确保设备与器材的安全。
2)测井设备在装车与装船时必须固定牢固、防止路况不好或海上遇大风浪时发生事故。
3)吊运设备器材的钢丝绳必须经常检查,如发现锈蚀或断钢丝现象时,应立即更换。严禁使用抗拉强度不符合要求的钢丝绳吊运设备。
4)测井车在行驶途中,押运人员必须及时提醒司机谨慎驾驶,做到不抢道、不斗气、不走险路,防止陷车与发生交通事故。
5)测井设备在海上运输途中要注意防潮(防进水)。拖撬内部的设备必须固定牢固,以防颠簸时碰撞损坏。
(2)、设备与器材的存放
1)在基地存放时,必须注意垫高防水、防潮,便于吊车与铲车施工。拖撬与工房要接通电源,以便于使用干燥机进行驱潮。
2)在井场或钻井船(平台)上存放时,应置于安全场所或指定位置,既便于作业,又不影响井场的其它施工作业。
3)放射性物品与火工器材必须严格按照危险物品的有关规定存放。一旦运回基地,必须立即送往危险品库房并办理交接手续。
4)在钻井船(平台)作业,井口滑轮、井口组装台等设备,在通井或测井间隔较短时,征得井队同意,可暂放在钻台上,但要保证设备安全且不影响钻井施工作业。
5)测井设备与器材由基地运往井场或由井场运回基地,不管有无人押运,都应事先通知基地,以便安排车辆、场地与装、卸事宜。
(3)、设备使用中的安全
1)操作使用发电机、发动机、测井绞车等动力设备,必须严格遵守操作规程。发动前检查油、水、电、气路。杜绝因缺油、水(或防冻液)、冰冻等原因造成事故。
2)各种设备必须严格按照有关规定进行检查与保养,防止锈蚀、进水、缺润滑油而影响作业或造成事故。
3)电缆鱼雷与各种电缆头的制作,必须严格遵守操作规程与技术要求,以保证其强度,杜绝因制作的失误造成测井仪器(工具)落井的事故。
4)对测井电缆要按规定检查通断与绝缘,涂防锈油。随时掌握锈蚀与摩损情况。发现有损伤现象,应及时告知带班测井工或进行处理。
5)测井后的下井仪器,应及时进行清洗保养,给活接头处的丝扣与“O”型圈、密封面涂油。更换新的“O”型圈必须符合要求。
6)测井作业完成后,在关闭发电机前、必须经操作工程师与带班测井工的同意,防止因关机的电压突变而损坏计算机与其它设备。
7)各种测井专用工具与通用工具,要有专人保管,用完后及时清点、保养,防止因丢失、损坏而影响作业。
第一章 井口设备的安装、拆卸、维护与保养
一、学习目的
(1) 了解井口装置的结构及工作原理。
(2) 掌握安装及拆卸测井井口装置的方法。
(3) 掌握检查保养测井井口装置的方法。
(4) 掌握测井工作安全操作规程。
二、准备工作
(1)按“调整、紧固、清洁、润滑、防腐”十字作业方针,完成测井井口装置的检查保养。
(2)完成对井口用线通断与绝缘的检查。
(3)完成对井口设备各连接销及井口链条的检查。
三、操作程序
在测井施工中,提高作业时效,尽量减少占用井口的时间,是测井服务质量的重要标志。因此,测井前,井口设备应检查保养完好,而井口安装时应做到安全、快速并符合规定要求。
(一) 裸眼井井口装置的安装与拆卸
图2-1-1 井口滑轮受力示意图
1.拖撬;2.地滑轮;3.天滑轮;4.电缆;5.井筒;T-电缆所受的张力
1. 井口装置的安装
(1)清除井场有碍施工的障碍物。
(2)固定好测井拖橇,摆放好测井车并打好掩木。
(3)将井口滑轮、链条、连接销、“T”型棒、安全棒、指重计、井口喇叭、组装台、六方卡具、刮泥器、工具及井口连接线搬至钻台滑道下安全位置。
(4)发动绞车引擎,放下马笼头电极及适当长度的电缆。同时将电缆绕成“∞”字形置于井场安全位置。
(5)待井队起完钻具并冲洗好钻台后,指挥钻井有关人员用卷扬机将测井井口装置各部件吊上钻台,同时要求井队锁死钻盘。
(6)盖好井口,然后将“T” 型棒插在游动滑车的吊卡中锁好锁销并加安全棒,然后进行安全检查。
(7)若指重计安装在天滑轮上时,在“T” 型棒下端连接指重计,然后推动天滑轮,在司钻的配合下,用连接销将其连接在指重计下面,接好张力线,并把张力线用塑料胶带固定在天滑轮支架上,若指重计安装在地滑轮上,可将天滑轮直接与“T”型棒连接即可。
(8)请司钻用卷扬机吊着地滑轮支架顶端的绳套(或“U”型环),将地滑轮吊至适当的高度。
(9)用连接销将地滑轮与链条连接起来(若指重计装在地滑轮上时,则先将指重计与地滑轮连接,再将链条与指重计连接)。
(10)将链条一端穿过钻台大梁后与另一端系成三个扣并用链条卡子(或铅丝)将两端连接,这样就完成了地滑轮的固定。另外,固定地滑轮的位置也可以选择在钻台上不影响钻井施工又能承受强大拉力的地方焊一个地环,此环应能承受电缆拉断力的1.5倍以上,然后,将地滑轮链条穿过地环系在一起。
(11)将马笼头(或电缆头)从地滑轮下部支架与轮之间穿过,再从天滑轮上部与支架之间穿出,然后扳下天滑轮的挡线架,通知并指挥司钻提升游动滑车,在上提游动滑车的过程中,钻台上的人员应拉住马笼头(或电缆头),钻台下的人员应拉起电缆以防止电缆打结与跳槽,当将天滑轮提至二层平台附近时,让司钻停止上提并刹好刹车(刹车刹好后要固定)。在以后的测井过程中,天地滑轮的位置应保持不动,以免造成深度误差。
(12)将马笼头(或电缆头)放下坡道,连接下井仪器。
(13)将井下仪器下井后,连接好气管线,装好刮泥器。
(14)连接固定好其它连线。
(15)检查天地滑轮及电缆运行是否正常,发现问题及时解决。
2.井口装置的拆除
(1)最后一个测井系列测完并将仪器拆除后,将马笼头(或电缆头)上提至钻台。
(2)指挥司钻下放游动滑车,同时指挥绞车上提电缆,此时地面人员应拉住电缆防止其打结打扭。
(3)天滑轮放下后,把天滑轮两个挡线架扳到上方,将马笼头(或电缆头)从天滑轮穿出,再将其从地滑轮穿出,然后将其放下坡道,由地面人员指挥将其收上绞车。
(4)天、地滑轮、“T”型棒、指重计、刮泥器、链条等按安装时的次序,先装后拆,然后用卷扬机将其放下钻台收回并清洗保存,各种井口用线应拿下钻台并绕到绞车的绕线盘上。
(二)测井井口装置的检查与保养
1.井口滑轮的检查与保养
(1)测井作业完毕,及时对天地滑轮进行清洗。
(2)检查两档板内外螺母,并紧固。
(3)给黄油嘴注入新黄油至顶出旧黄油为止。
(4)检查承重部位有无机械损伤。
(5)检查紧固部位,转动部位应灵活自如。
(6)清洁连接销,并在其活动部位擦润滑油。
(7)定期进行强制保养,强制保养内容应包括:拆开滑轮轴轴承、黄油嘴、承吊轴,更换损坏部件,轴承要清洗上油,然后组装并注入新黄油。同时,夹板挡线架要刷漆,用以防腐。
2.指重计的检查与保养
(1)清洗指重计外部。
(2)检查密封状况。
(3)检查引线有无破损。
(4)检查丝扣有无脱扣、滑扣现象并上丝扣油。
(5)用兆欧表分别检查指重计电源线及测量线对外壳的绝缘,指重计用完后应放在安全位置。
3.磁性记号器的检查与保养
(1)清洗外部。
(2)检查引线外部有无破损。
(3)检查引线插头护盖,用万用表“×1k”档检查测量线之间的电阻。
(4)活动引线看万用表指针(数字)是否有跳动。
(5)用兆欧表检查测量线对外壳的绝缘。
(6)检查保养完毕,拧好护盖,缠好引线,将其放置于规定位置。
4.刮泥器的检查与保养
(1)测井完毕,及时清洗。
(2)定期对其进行刷漆保养。
(3)检查刮泥器气管线是否存在破损,如有问题及时更换。
(4)检查气管线卡子是否完好,如有问题及时更换。
(5)检查刮泥器铜块磨损情况,若磨损严重应进行更换。
5.滑环的检查与保养
(1)清洁滑环表面。
(2)检查滑环环轴与滚筒的固定情况。
(3)检查滑环轴与滚筒轴是否同心。
(4)检查滑环与连线的插头连接是否固定。
(5)通过地面系统将电缆缆芯短路,下放电缆时检查电缆头缆芯之间的阻值变化,判断滑环接触是否良好。
6.测井深度测量装置的检查与保养
测井深度测量装置是直线器(马丁代克),其检查与保养步骤如下:
(1)清洗直线器。
(2)检查计数轮的磨损情况,应小于直径的千分之二。
(3)检查转动部分的灵活程度。
(4)紧固各部位固定螺丝。
(5)给各转动部位注入黄油,保证润滑。
四、技术要求及注意事项
1.裸眼井井口装置的安装与拆卸的注意事项
(1)上钻台前,必须穿好工服、工鞋、戴好安全帽、护目镜等防护用品。
(2)安装井口装置前,应请司钻锁死钻盘。
(3)严禁动用井队设备。
(4)在井口作业时,必须盖好井口,以免井下落物。
(5)滑轮运转时,严禁对其调整或触摸。
(6)井口安装时,各连接销锁好、锁牢并进行复查。
(7)地滑轮固定链条严禁固定“鼠洞”上。
(8)夜间施工,应要求井队保障足够的井口照明。
(9)指重计线要固定牢靠,松紧合适,以免磨损。
(10)指挥司钻下放游动滑车时,井口操作人员应注意保护电缆,互相配合协调,防止电缆跳槽。
(11)拆卸井口用线时,插头插座要防止进水与泥浆。
2.测井井口装置的保养与检查技术要求
(1)滑轮紧固部位应牢固,转动部位应灵活。
(2)滑轮档线块齐全,滑轮槽磨损超标应进行更换。
(3)指重计应密封良好。
(4)指重计引线绝缘电阻应大于50M。
(5)指重计丝扣部分无滑扣,转动灵活。
(6)电缆磁性记号器,电阻值应为6~7k。
(7)电缆磁性记号器引线对地绝缘应大于10M。
(8)滑环应固定牢固并保证滑环轴与滚筒轴同心。
(9)清洁滑环应使用无水酒精等易挥发的有机溶剂。
(10)滑环转动时的接触电阻应小于0.5。
(11)滑环各引线对地绝缘电阻应大于50M。
(12)直线器各黄油嘴注油时应挤出旧油至出新油为止。
(13)计数轮直径大于直径的千分之二时,应更换新计数轮。
(14)清洗直线器时,防止深度编码器进水,严禁拆解编码器。
五、相关知识
(一)井口滑轮
井口滑轮在测井过程中起着承担电缆及下井仪器的重量同时进行电缆导向的作用。
目前所使用滑轮的规格不尽相同,但其结构基本一致。目前裸眼测井使用的滑轮直径一般为85cm,槽底周长为2.5m,轮体为铸铝,与电缆接触的槽底部分由耐磨防磁钢带或不锈钢制造,轮轴部分由分布在两面的轴承与滑轮轴构成,部分国产滑轮的两端还装有深度传送齿轮。两个夹板分别固定在滑轮轴两端部位,外侧是两个挡线架(俗称护栏)分别由两个大螺母固定,六个档线块分别在滑轮的两侧,以防电缆跳槽。
测井过程中,天滑轮受电缆向下的拉力,相当于动滑轮的受力。为保证井下仪器或电缆在井内遇卡需强行拉断电缆时,滑轮不被损坏,就需要其抗拉强度应大于两倍的电缆拉断力。对15/32英寸新电缆来说,其破坏力一般为7-9t,因此,天滑轮及与其连接的指重计、“T”型棒必须应能承受18t以上的拉力。当通过地滑轮的电缆之间的夹角成90度时,地滑轮所受拉力为电缆拉力的1.414倍,所以固定地滑轮的链条以及在钻台上焊的地环,必须能承受13t以上的拉力。
正常测井时,天滑轮安装在钻机的游动滑车上,但在测卡点与穿心打捞时,它就要安装在正对井口的井架上。因此,悬挂地点与固定天滑轮的链条(或钢丝绳)应均能承受两倍以上的电缆破断拉力。滑轮的固定直接影响测井作业与人身安全,事关重大,每个操作人员应时刻牢记。
(二)指重计(张力计)
图2-1-2 指重计示意图
指重计亦称张力计,其作用是测量电缆所受的张力。电缆在井下移动时,可能会发生遇阻或遇卡现象,此时电缆所受张力会发生变化,使用指重计的目的就是判断井下电缆的运行情况,另外,在测井遇卡时,依据电缆所受张力及电缆伸长量,可以判断卡点位置。
指重计是通过测量滑轮所受拉力而间接测量电缆张力的。因此,当指重计安装于天滑轮上时,其所受向下的拉力是电缆所受张力的2倍。当指重计安装于地滑轮上时,其所受拉力与通过地滑轮的电缆之间的夹角有关。当电缆之间的夹角成120度时,指重计所受的拉力等于电缆张力。
由于指重计工作于野外露天,因此,要求其有较好的密封及防水性能。另外在使用时,应注意轻拿轻放,避免重摔,以防止伤害传感器及线路等,运输、搬运时要保护好引线与插座。
目前,尽管各油田所使用的指重计规格不尽相同,但其工作原理基本一致。张力传感器主要由弹性体(应变梁)、半导体应变片(或铂金丝)与测量线路组成力/电换能器,把半导体应变片(或铂金丝)粘贴在弹性体上并连成惠斯登电桥形式,电桥供直流电。当弹性体因受拉力发生变形时,使得半导体应变片随着发生变形而改变了阻值,电桥的平衡状态被破坏,因而在信号输出端获得一个正比于拉力的电信号。通过插座与引线传输到地面系统进行显示与记录。另外,目前还有一种无线传输式指重计在部分陆地油田得以应用,它避免了井口连线的繁琐,但需定期对传感器的电源进行充电。
(三)深度记号接收器
深度记号接收器亦称记号器,通常所用的记号器就是一个密封的线圈,其阻值为6-7k,焊接出两根外引线而成的。它的工作原理是随着电缆的移动,电缆上的磁性记号从记号器旁通过,它的磁场与记号器的线圈做相对运动,线圈切割磁力线产生感应电动势,通过传输线送到地面系统与测井曲线一起被记录下来,用来准确确定测井曲线的深度。一般情况下,磁性记号幅度受下列因素影响:
(1)受电缆移动速度的影响,电缆移动越快,记号幅度越大,反之越小。
(2)受电缆记号本身磁场强度的影响,磁场越强,记号幅度越大,反之越小。
(3)受记号器与电缆间距离的影响,记号器与电缆间距离越大,记号幅度越小。
(四)刮泥器
使用刮泥器的目的就是清洁电缆上的泥浆,以保证计数轮的深度准确,同时防止泥浆污染环境及腐蚀电缆。
目前测井通常使用的气吹式刮泥器结构比较简单,主要是一块中间带有缺口的四方铁板,中间焊接一筒状金属管;一个圆柱形铜块,中间钻出允许电缆通过的圆孔,然后从中间锯成两半;铜块两侧各有一个斜向下的旁通,接上气管线,放入筒状金属管中,让电缆从中间通过。在上提电缆时,打开气管线阀门,利用向斜下方吹的气流把电缆上的泥浆吹净。
为保证测井施工安全,使用刮泥器时应注意铜块与其固定架接触不能太紧,同时刮泥器应用重物压好,以防电缆跳丝把刮泥器带上天滑轮,导致工程事故。
(五)滑环(集流环)
图2-1-3滑环(集流环)结构图
插座脚号
A
B
C
D
E
F
G
H
引线颜色
棕
红
橙
黄
绿
篮
紫
灰、白
电缆芯号
1
2
3
4
5
6
7
(8)地
表 2-1-1 滑环内连接线的颜色,插座脚号、引线颜色对应关系表
滑环又称集流环。其功能是在滚筒转动时通过滑环转动与炭刷的滑动接触保持电缆缆芯(包括地线)与地面仪器间具有良好的连通性,以便向井下仪器提供电源与控制信号,并将测量信号传输至地面仪器。
以八刷封闭式滑环为例简述其结构及检查保养方法。八刷封闭式滑环从结构上看可分为以下三部分:
1.转动部分
由一个能与绞车滚筒轴头相固定的滑盘带动一中空的轴组成。轴在滑环壳内的部分镶有被尼龙绝缘材料隔开的8个铜环,铜环内侧各焊有一根导线通向外壳上的8芯插座,铜环的外表与炭刷接触,铜环两侧与固定部分之间装有弹子盘,保证转动时摩擦力很小。
2.炭刷部分
主要由两个用绝缘程度很高的硬塑料制成的两个半环构成。每个半环内侧并排固定8个铜片,铜片两端有两个炭刷与轴上的8个铜环进行滑动接触,外侧焊有连接导线。两个半环对应的8根导线相连后引出8根连线焊到滑环外壳的另一个8芯插座上。这样,每个铜环将有4个炭刷与其接触,从而保证其有良好的接触。
3.外壳
滑环的外壳是一个不锈钢圆筒,靠轴头一端与一不锈钢圆环相连,外侧与带有插座的圆柱壳体相连,连接处均有“O”型圈,起到防潮作用。外壳与壳体靠一顶丝与垫片固定。
八刷封闭式滑环的检查与保养一般应半年进行一次。检查与保养时,卸下滑环、拆开外壳,用清洗剂或无水酒精洗铜环与炭刷。若发现炭刷与铜环接触不好,可调整炭刷位置,使其与炭刷之间有最大的接触面积。保养之后将滑环组装好,然后转动滑环检查接触电阻,其阻值应小于0.5,线间及对外壳绝缘应大于50M。
(六)深度测量装置
在测井过程中,测井采集的数据有两类:一类是与岩层的地球物理参数相关的信息;另一类就是与之相对应的深度信息。由此可见,深度系统的准确性、可靠性对取得高质量的测井资料是至关重要的。
测井深度系统一般由以下设备或电路组成:由测量轮带动的光电编码器构成的深度码传送系统、深度处理单元及深度接口、绞车面板。
1.直线器的功能及结构
直线器
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