AS4-00FP測卡儀及應用

劉云忠,賈志偉,黃明林

(中國石油集團川慶鉆探工程有限公司測井公司 重慶 400021)

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·儀器設備與應用·

AS4-00FP測卡儀及應用

劉云忠,賈志偉,黃明林

(中國石油集團川慶鉆探工程有限公司測井公司 重慶 400021)

介紹了AS4-00FP馬達型測卡儀的結構、工作原理、技術指標、適用范圍，分析了儀器測量影響因素和實際應用效果，闡明了儀器在鉆修井事故處理中的作用。

卡鉆事故；彈性形變；電磁感應；測卡松扣

0 引 言

隨著石油工業的快速發展，深井、超深井、大位移井、水平井的鉆探以及老井的重新改造等石油鉆井和修井作業中，經常會出現各種卡鉆事故[1]。而在管柱打撈回收中，確定準確的卡點又是處理各類卡鉆事故最基礎的工作。無論什么原因卡鉆，卡鉆后要做的第一件事就是確定卡點，有了準確的卡點，才能制定出合理的解卡打撈方案，因此才有了測卡儀。目前我公司使用的測卡儀是從GE Energy Sondex公司引進的AS4-00FP馬達型測卡儀。

1 儀器結構

AS4-00FP馬達型測卡儀由地面設備和井下儀器組成[2,3]。地面設備包括便攜式組合地面面板和測井絞車；井下儀器包括電纜頭、加重桿、伸縮桿、磁定位器(CCL)、上錨定器、傳感器[4]、下錨定器等部分。儀器結構如圖1所示。

圖1 AS4-00FP測卡儀結構示意圖

下井儀器主要技術參數：

儀器長度：9.27 ft(2.83 m)

儀器重量：35l bs(16 kg)

耐溫：350℉(177℃)

耐壓：20 000 psi(137.9 MPa)

支撐臂范圍：1.6～5.1 in(39.4～128.2 mm)

2 儀器工作原理

測卡的原理是通過測卡儀中傳感器來采集管柱的形變量,即給管柱施加外力(壓縮、拉長或扭矩)不超過彈性極限時，其材料的形變也是彈性的，當外力消失時，材料的形變也消失，管柱也就恢復到原來的狀況。這個彈性形變由傳感器利用電磁感應原理，通過電子部件把這種形變量轉化成交流信號并傳輸到地面的面板上[6,7]。在面板上，傳上來的交流信號被轉化為變化的直流信號并顯示在表盤上。

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井下儀器上有上下兩個錨定器，儀器通過電纜下入被測管柱內，打開上下錨定器，當管柱沒受外力作用處于自由狀態時，上下錨定器之間也就沒有相對位移，傳感器就沒有輸出，此時地面儀就接收不到來自井下的信號，表盤指針靜止不動[8]。當給管柱施加外力(拉伸、壓縮、扭矩)時，管柱在抵抗外力的同時自身會產生相應的彈性形變，由于儀器此時錨定在管柱內壁上，這個形變將通過傳感器傳到地面儀，地面儀將接收到的信號經過處理后反映在表盤上，表盤上的指針就偏轉一個角度，這說明該處以上管柱沒有被卡。釋放外力，儀器繼續往深下放對管柱測卡。當給管柱施加外力后，地面表盤指針沒有偏轉時，則說明卡點在測卡儀上部，再上提儀器用逐次逼近法重復上述操作對管柱測卡。在管柱的彈性形變中，離管柱卡點越遠的點，彈性形變越大，離卡點越近的點，彈性形變越小，由此就可以從表盤指針的偏轉大小來判斷卡點位置。

3 影響因素

1)電纜拉力影響

在測卡時，當儀器錨定后，一定要將電纜下放2m左右，否則電纜的拉伸力將會影響測量結果。

2)管壁影響

由于儀器是靠上下8個支撐臂錨定在管柱內壁，通常能牢固地固定在管柱上。但當內壁上有塑料或結垢等污漬時，也會影響測量結果。

3)刻度影響

測量過程中對自由管柱的刻度和面板靈敏度的調節也會對測量結果有影響，所以刻度完后靈敏度不能再調節。

4 卡鉆事故處理實例

4.1 測卡前的處理情況

井況：井深6 172 m，直井，泥漿密度1.89 g/cm3，泥漿粘度78 s。

卡鉆情況：2014年4月12日ATKV鉆進(準備接單根)，倒劃眼上起鉆具至6 163.92 m遇卡5 t(摩阻15～20 t,鉆具原懸重231 t)，頂驅蹩停，原懸重釋放扭矩后，下放至懸重173 t(至井深6 169.06 m)，然后上提使懸重恢復至原懸重231 t，倒劃眼至井深6 166.29 m遇卡，頂驅蹩停，再下放至懸重147 t，未解卡，發生卡鉆。經分析，卡鉆原因是井壁不穩定，有掉塊，造成掉塊卡鉆。井隊首先采用循環泥漿、活動鉆具來試圖解卡，這期間井隊控制扭矩轉動鉆具20～35圈，并下放至懸重50 t，也未能解卡。然后井隊泵入解卡泥漿，浸泡解卡，期間間斷活動鉆具，控制扭矩轉動鉆具20～35圈，并下放至懸重50 t，均未能解卡。14日決定實施測卡爆炸松扣。

4.2 測卡爆炸松扣

測卡儀由電纜通過鉆具水眼下入鉆具內。儀器下至井深2 000 m處，停止下放，打開上下錨定器，讓儀器錨定在鉆具內壁上，放松電纜，轉動轉盤3圈，記錄測卡儀讀數。然后釋放扭矩，上提電纜至原懸重，收攏上下錨定器，繼續下放儀器，重復以上操作。如此測量了8個點，測卡數據記錄見表1。

表1 測卡數據記錄

根據表1的數據分析可知，卡點在6 130～6 140 m之間。起出測卡儀，下爆炸筒至6 125 m(即第18根8 in鉆鋌下扣)處實施爆炸松扣。此時，井隊首先上提鉆具至236 t(即原懸重附加5 t)，再給鉆具施加反扭矩18圈，然后測卡操作工程師通過地面儀向爆炸筒提供一個點火電流，引爆爆炸筒，松扣成功，證明測得卡點無誤。起出上部鉆具，下超級震擊器，震擊解卡成功。

5 結 論

AS4-00FP馬達型測卡儀具有嚴密的理論基礎，同時在使用過程中操作簡單，廣泛適用于鉆井、修井作業中出現的各種卡鉆事故的處理。有了準確的卡點，可以提高爆炸松扣、爆炸切割、化學切割、機械切割等管柱回收作業的成功率，并促進相關技術的應用和發展。實踐證明，測卡技術大大減少了事故處理時間、降低事故損失，其技術經濟效益和社會效益明顯優于常規處理方法。

[1] 蔣希文.鉆井事故與復雜問題[M].北京：石油工業出版社，2001：200-256.

[2] GE Energy Sondex. Wireline FPI Upper Anchor Assembly[Z]. 2012

[3] GE Energy Sondex. Wireline FPI Lower Anchor Assembly[Z]. 2012

[4] 張旦華，肖生怡,譯.傳感器的應用[M].北京：中國計量出版社，1992：150-193.

[5] TITAN. Freepoint Tool Technical Manual[Z]. 2006.

[6] 黃河福.測卡松扣系統在處理卡鉆事故中的應用[J].石油鉆探技術，1997,5(3):46-47.

[7] GE Energy Sondex. Wireline 1-3/8 Freepoint Tool Manual[Z]. 2010.

[8] GE Energy Sondex. Wireline Freepoint Indicator Panel Assembly[Z]. 2012.

AS4-00FP Freepoint Tool and Its Application

LIU Yunzhong， JIA Zhiwei， HUANG Minglin

(WellLoggingCompany,CNPCChuanqingDrillingEngineeringCo.Ltd.,Chongqing400021,China)

The structure, working principle, technical index and the application of the Freepoint tool are introduced. The influence factors of measurement and the practical application effect are analyzed. The role of the Freepoint tool in accident treatment in well drilling and well workover is expounded.

pipe sticking；elastic deformation；electromagnetic induction；free point back off

劉云忠，男，1972年生，高級工程師，長江大學石油與天然氣工程碩士，1996年畢業于西安石油學院電子工程系，現主要從事石油儀器的使用與維修。E-mail：353045611@qq.com

TE358

A

2096-0077(2016)05-0038-03

2016-04-03 編輯：姜 婷)