關(guān)迎春 張雪萍 張爭濤 盧春輝 岳向陽 方燕

(中石化河南工程有限公司測井公司 河南 南陽 473132 )

0 引 言

隨著油田勘探開發(fā)力度的不斷加大，射孔作業(yè)任務逐步增多，作為電纜傳輸射孔作業(yè)必備的專用儀器，射孔磁定位儀越來越受到重視。由于磁定位儀和射孔槍為一體，射孔彈在爆炸后產(chǎn)生的沖擊波和電磁波瞬間產(chǎn)生的壓強約70 MPa，射孔壓井液的靜壓為15 MPa，點火瞬間壓強高達85 MPa，高壓和強烈的震動導致磁定位儀因變形而故障率高，使用壽命較短，增加了電纜射孔磁定位儀射孔施工難度，嚴重影響了施工進度。

1 射孔磁定位儀器工作原理

磁定位儀的一個線圈和兩個磁鋼用無磁骨架固定，磁鋼分布在線圈繞組的兩端，以極性相對的方式排列，使線圈處于一個恒定磁場中。當儀器在套管中移動穿過節(jié)箍時，由于周圍導磁物體的變化，使磁力線重新排布，此時線圈處于變化的磁場中，線圈相對在做切割磁力線運動，根據(jù)電磁感應定律，探測線圈感應出一個交流電信號，線圈兩端產(chǎn)生感應電位差，該信號放大后經(jīng)單片機采集、編碼，通過電纜傳送到地面系統(tǒng)，地面系統(tǒng)對數(shù)據(jù)處理后，可獲得儀器所測深度與節(jié)箍相對應的磁定位深度曲線［1］。

磁定位儀工作原理圖如圖1 所示。

圖1 磁定位工作原理圖

2 射孔磁定位儀在使用中存在問題分析

根據(jù)油層上部短套的位置和射孔工藝［2］的需要，磁定位儀隨射孔槍一起下井，爆炸后的瞬間，壓強和強烈震動造成射孔磁定位儀碰裂、變形、脫落、粘壁等問題。影響這一關(guān)鍵工序的因素較多，結(jié)合射孔施工現(xiàn)場作業(yè)認為是炸藥爆炸所產(chǎn)生的瞬間沖擊力導致射孔磁定位儀被擠壓變形。

3 射孔磁定位儀的改進

針對上述問題，增加射孔磁定位儀的壁厚，選用高剛強度的材料，可以大大提高射孔磁定位儀的抗壓性能。

3.1 增加電纜射孔磁定位儀的壁厚

原射孔磁定位儀壁厚只有6 mm，相對射孔特殊作業(yè)環(huán)境而言，尺寸較小，抗瞬變壓力和抗瞬變沖擊波能力明顯不足。對此，改變原來的壁厚6 mm，增加到9 mm，同時電纜射孔磁定位儀的外徑由77 mm 增加到83 mm。

3.2 根據(jù)作業(yè)環(huán)境優(yōu)選材料

為了減少運營成本，延長電纜射孔磁定位儀的使用壽命，考慮采用具有耐高腐蝕性能和抗壓、抗震性能可靠的新型材料50Mn18Cr4V［3］。該材料屬于低磁鋼系高合金單相奧氏體錳鋼，塑性好，韌性高。

3.2.1 改進前后兩種材料的對比

現(xiàn)用材料50MN18CL4V 與原材料1Cr18Ni9Ti 的性能對比見表1。

表1 1Cr18Ni9Ti 與50Mn18Cr4V 對比

3.2.2 改進前后射孔磁定位儀的承壓對比

根據(jù)材料的力學性能計算改進前后射孔磁定位儀所能承受的壓力。

改進前壁厚6 mm 的1Cr18Ni9Ti 所能承受的壓力

改進后壁厚9 mm 的50MN18CL4V 所能承受的壓力

式中，p 為壓力;σb 為抗拉強度;S 為安全系數(shù)，1;δ為壁厚;D 為外徑。

改進后的射孔磁定位儀能承載194 MPa 的壓力，比改進前的81 MPa 提高了113 MPa，完全適合射孔作業(yè)。

3.3 效果分析

通過對射孔磁定位儀壁厚及材質(zhì)的改進，從四個小隊使用情況統(tǒng)計來看，沒有出現(xiàn)磁定位儀因井深靜態(tài)壓力大、受炸藥爆炸瞬間沖擊而遭破壞的情況。單套電纜射孔磁定位儀使用壽命由原來的30 井次提高到104 井次左右，提高了施工效率，降低了作業(yè)成本。

4 結(jié)束語

通過對該儀器的研究和加工，發(fā)現(xiàn)很多技術(shù)難點要不斷地學習和觀察，在實際應用中，要不間斷地總結(jié)完善。通過對該儀器的改進和推廣，大大提高了生產(chǎn)一線工人的勞動效率，降低了運營成本，同時還降低了勞動強度和勞動過程中產(chǎn)生的勞動風險。該儀器為期一年的現(xiàn)場應用取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

［1］西安威盛. SKC -2000 射孔測井儀器使用說明書. 2012(資料).

［2］郭海敏，戴家才，陳科貴. 生產(chǎn)測井原理與資料解釋［M］. 北京:石油工業(yè)出版社，2007:316 -318.

［3］王 敏，周超梅，姚長貴，等. 高錳無磁鋼50Mn18Cr4V 的研究［J］.熱加工工藝，2008，37(18):68 -71.