存储式电子压力计在修井负荷测试中的应用
工艺设备
176 2015年18期
存储式电子压力计在修井负荷测试中的应用
郭伟成1尚磊1李雅琼2张梅静1
1.中石化中原油田分公司石油工程技术研究院，河南濮阳 457001
2.中石化中原油建工程有限公司，河南濮阳 457001
摘要：在大修过程中，修井机大钩负荷只通过指重表显示，依靠肉眼观察，无法直接记录，误差较大。负荷变化较快，在进行某些精细施工时，往往无法对其进行准确的观察，不能很好的判断井下情况，进而为下步施工决策提供依据。本文从修井机及电子压力计的原理入手，通过进行研究，发现死绳固定器的拉力与大钩负荷成正比，利用井下存储式压力计记录死绳固定器的液压变化，即可完成大钩负荷的测试，压力计自动记录数据，使用更方便，测试资料更加准确，希望能在修井负荷测试方面给有关人士一定的帮助。
关键词：存储式电子压力计；修井负荷；记录
中图分类号：P634 文献标识码：A 文章编号：1671-5799(2015)18-0176-01
1 前言
在施工过程中发现，大修作业过程中的管柱载荷只能通过指重表进行显示的，必须安排专人进行记录，且依靠肉眼观察，资料无法录取精确，误差较大。施工中载荷变化的数据无法存储，在进行一些精细作业时，负荷变化速度较快，往往无法对其进行准确的观察，不能很好的判断井下情况，进而为下步施工决策提供依据。为了更好、更准确的录取资料，便于对作业过程进行分析，同时既保证正常施工又节约成本，技术人员引入了存储式电子压力计来对修井负荷进行记录。电子压力计是广泛应用于测量和记录油气田地层中的油、气、水等介质的压力及温度值的电子设备，也是一种具有高实时性，高精确度、高分辨率“三高”特征的井场压力及温度测试装置。从修井机及电子压力计的原理入手，通过进行研究，发现死绳固定器的拉力与大钩负荷成正比，利用存储式压力计记录死绳固定器的液压变化，压力计自动记录数据，即可完成大钩负荷的测试，使用方便，测试资料准确。
2 大钩悬重测量仪结构及工作原理
2.1 大钩悬重测量仪
大钩悬重测量仪（指重表）是适用于地质、石油勘探中的各种钻机和修井机在钻井或修井作业时，指示大钩悬重和钻压变化的仪器，运用它可以帮助司钻掌握钻机在钻井或修井作业中的工作参数，判断钻具的工作状态，为避免事故发生和优化参数钻（修）井提供有力帮助。它主要有死绳固定器、传感器、仪表箱、指示仪和连接线路组成。
2.2 工作原理
当死绳受拉时，传感器内液体产生压力，传压液体通过胶管将压力传至指重表。指重表的传感器是装在特种死绳固定器上的，通过改变了装置方法，传感器中液体压力的大小和死绳拉力的大小成正比。
死绳固定器是大钩悬重测量仪的核心部件，既是一个能量转换器，也是把提升系统的死绳拉力转换为液体压力的一种机构。因此，只要能够准确的记录死绳固定器的液压变化，也就准确的记录了大钩悬重测量仪的负荷变化。
3 存储式电子压力计
存储式压力计是指采用存储测试技术将由单片机系统组成的存储记录仪及供电电池与电子压力计进行捆绑集成，存储记录仪的单片机系统按照预先设定的采集存储程序将电子压力计感应到压力及温度的变化存储在存储器中，测试任务结束后，将电子压力计取出，并与计算机相连，系统将按照预定的操作程序将记录仪中存储的压力及温度数据进行回放。
3.1 工作原理
电子压力计是一种主要用于油气田压力和温度值测量的高精密的电子仪器。其核心部件是压力传感器和温度传感器，由于压力计的工作环境恶劣多变，因此感应元件的制作需要选用符合深层井下作业的耐高温、高压的特殊材料以确保电子电压计的精确度和可靠性。根据压力传感器和温度传感器的应变电桥原理，压力计的振荡电路在井下地层压力和温度的共同影响作用下，将被测矿层的压力值、温度值转化为电路系统识别电阻值及电压值，并由振荡电路整频转换为计算机识别的电流频率值信号，再经软件校正处理，折算成测试人员需要的井下压力和温度数据。从以上的构成原理可见，电子压力计的核心回路共包含两个测量电路：压力测量电路和温度测量电路。
3.2 性能技术指标
电子压力计具有高灵敏度、高精确度、高可靠性的特点，其性能技术指标如下：
3.2.1 精确度
在压力计无误差时的理想状态下，压力计标准曲线应为一次曲线，但是由于受到地层中诸多因素的影响，压力计的实际图谱走线为二次或三次曲线。
3.2.2 迟滞性
迟滞性指的是压力计在测量过程中从正反两个方向接近同一目标测量值时所显示数据的最大差值，迟滞性误差与压力计传感器使用的材料、制造安装水平及使用环境有很大关系。正常工作状态下，
3.2.3 重复性
重复性误差是指压力计在全测量范围内和同一工作条件下,同一操作者从同方向对同一输入压力值进行多次连续测量所获得的随机误差，重复性误差与压力计使用的地层环境及传感器材料有关。
3.2.4 分辨率
分辨率指的是当测量的目标压力值变化时，压力计所能识别的最小输入量的变化值。
4 修井负荷的测试
4.1 电子压力计安装
通过将电子压力计连接在死绳固定器上，就实现了压力的读取，利用电子压力计的存储特性，可以精确计量大钩拉力，时间精确到秒，最后通过设备可将数据导出，利于后期的分析利用。
4.2 现场应用情况
在XX大修井施工过程中，采用电子压力计对施工过程中的压力情况进行实时监测。压力计每秒采样一个点，一支压力计可以记录一周以上。通过本项技术的应用，对起下管柱时的受力情况进行了很好的监测，为施工的安全顺利进行提供了充分的理论依据和有效的保障。
压力实时监测情况分别包括使用电子压力计资料录取全施工过程曲线、磨铣全过程、下入工具负荷变化及丢手等。
通过现场应用，为较好的掌握井下施工状况提供了有效依据。
5 结论
（1）该技术安装便捷，可以方便有效实现修井负荷的记录。（2）存储式电子压力计在修井负荷测试中的应用，真实地反应了修井过程中负荷变化情况，为分析管柱受力情况提供了可靠数据。（3）如有需要，下步可应用无线传输式电子压力计，实现现场压力监测。
参考文献
[1]宋树涛.死绳固定器轴上摩擦阻力对指重表精度的影响[J].《石油仪器》2004,(2):19-21.
[2]郭福田、薛光辉.井下存储式电子压力计的设计[J].《石油规划设计》1999,(1):5-36.
[3]张毅.存储式电子压力计在水平井压裂中的应用[J].《石油矿场机械》2012，（10）：81-85.