程志榮 劉國(guó)慶

（渤海鉆探第一固井公司長(zhǎng)慶項(xiàng)目部烏審旗固井隊(duì)，鄂爾多斯 017300）

0 引言

現(xiàn)在油氣勘探、開(kāi)發(fā)已進(jìn)人重要時(shí)期，深井、特殊工藝井、復(fù)雜井等固井施工作業(yè)量逐年增多，固井施工難度越來(lái)越大，對(duì)固井質(zhì)量的要求越來(lái)越高。固井施工現(xiàn)場(chǎng)指揮必須隨時(shí)掌握各項(xiàng)參數(shù)和各個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)的工作狀況，并及時(shí)準(zhǔn)確地發(fā)布作業(yè)指令，達(dá)到對(duì)參與施工各個(gè)環(huán)節(jié)統(tǒng)一指揮，確保固井施工的順利進(jìn)行。固井計(jì)量是固井施工過(guò)程中的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，固井施工參數(shù)計(jì)量的準(zhǔn)確性直接影響到固井地面施工成功率和固井質(zhì)量。

1 固井施工參數(shù)

固井施工主要參數(shù)是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求直接影響到固井質(zhì)量的優(yōu)劣，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)固井施工流量、壓力和水泥漿密度三個(gè)主要參數(shù)，及時(shí)按設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)整控制，有利于提高固井施工水平，確保固井質(zhì)量。

1.1 流量監(jiān)測(cè)

采用渦輪流量計(jì)，它具有體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、抗震性能強(qiáng)等特點(diǎn)。但渦輪流量計(jì)的流量系數(shù)只在一定范圍內(nèi)近似為常數(shù)，其測(cè)量范圍為0.3～5.0m3/min，誤差小于2%。

1.2 壓力及密度監(jiān)測(cè)

采用的陶瓷壓力傳感器具有很強(qiáng)的耐磨損、抗沖擊特性，零點(diǎn)和量程正負(fù)遷移可調(diào)，采用信號(hào)剝離技術(shù)，對(duì)傳感器溫度漂移跟隨補(bǔ)償，穩(wěn)定性好，線性度優(yōu)于0.1%。陶瓷膜片特強(qiáng)的耐腐蝕性，可與絕大多數(shù)的介質(zhì)直接接觸，受溫度影響極小，其受力面做成平面結(jié)構(gòu)，從而徹底消除堵塞現(xiàn)象。

密度計(jì)主要安裝在水泥車(chē)上，便于操作人員觀察及時(shí)調(diào)整水泥漿的密度。

1.3 二次儀表

它對(duì)各參數(shù)傳感器信號(hào)進(jìn)行采集處理，并將其轉(zhuǎn)換為動(dòng)態(tài)的固井施工參數(shù)顯示出來(lái)。其內(nèi)部核心部件采用高性能微處理器，對(duì)傳感器信號(hào)的非線性進(jìn)行智能化處理，除能實(shí)時(shí)顯示固井施工動(dòng)態(tài)參數(shù)外，還具有數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存、打印等功能。同時(shí)將實(shí)時(shí)施工數(shù)據(jù)進(jìn)行編譯傳送到發(fā)射裝置，分別發(fā)送到外掛無(wú)線數(shù)據(jù)顯示屏和手持無(wú)線數(shù)據(jù)顯示器上。數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)調(diào)整界面如圖1 所示。

圖1 數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)調(diào)整界面

2 一次儀表的校驗(yàn)

由于固井儀表精度要求較高，并且在野外，綜合考慮各種因素，選用了簡(jiǎn)單容積法進(jìn)行校驗(yàn)。

2.1 工作原理

采用液位計(jì)式容積檢驗(yàn)法，對(duì)流體流量進(jìn)行檢驗(yàn)，具有精度高、穩(wěn)定性好、安全、易維修等優(yōu)點(diǎn)。本系統(tǒng)由兩個(gè)大小相同的水箱、水泵、兩個(gè)球閥、被測(cè)渦輪流量計(jì)、單流閥等組成。液位計(jì)式容積檢驗(yàn)圖如圖2 所示。

圖2 液位計(jì)式容積檢驗(yàn)圖

2.2 校驗(yàn)流程

渦輪流量計(jì)校驗(yàn)工作流程如圖3 所示。

圖3 校驗(yàn)工作流程

3 固井施工作業(yè)

3.1 流量計(jì)操作前的準(zhǔn)備

1）將渦輪流量計(jì)連人管匯，接好，砸緊，信號(hào)放大器旋人一次儀表窗口，放大器應(yīng)擰緊，連接二次儀表與一次儀表之間的信號(hào)線，信號(hào)線擺放合理，不架空，留2～3m余地。

2）打開(kāi)二次儀表電源，檢查儀器供電是否正常，標(biāo)準(zhǔn)情況下，供電電壓應(yīng)保持在+12V。

3）連接一次儀表信號(hào)線與放大器，用繞線機(jī)校驗(yàn)，1500 ┆ 儀表顯示為0.021m3 為正確。

4）壓力傳感器安裝在水泥頭專用接口上，用專用數(shù)據(jù)線與二次儀表連接。

5）對(duì)講機(jī)電量充足，報(bào)量及時(shí)，聲音清晰、準(zhǔn)確。

3.2 操作

1）流量校驗(yàn)。打開(kāi)儀表電源，綠燈亮為工作狀態(tài)，按下SET鍵不動(dòng)，超過(guò)2s后儀表顯示主菜單，按?鍵到系數(shù)，流量系數(shù)默認(rèn)值為07400，按▲調(diào)整設(shè)定值，校正完畢，按下A/M 鍵，校正系數(shù)生效。

2）清除累積量。按下SET鍵不動(dòng)，超過(guò)2s后儀表顯示主菜單，按?鍵到清1 或清2，選擇“是”則累積流量被清零。

3）在工作過(guò)程中進(jìn)行設(shè)定系數(shù)操作時(shí)（即更改系數(shù)），在操作完成前，儀表仍按原設(shè)定值進(jìn)行計(jì)數(shù)；當(dāng)按下A/M鍵后，儀表即按照新設(shè)定的系數(shù)，接著原數(shù)值（即原累計(jì)流量值）繼續(xù)工作。有時(shí)在工作過(guò)程中，要觀察某一路的轉(zhuǎn)換系數(shù)，可進(jìn)人菜單選CP項(xiàng)下相應(yīng)的系數(shù)，如不想修改系數(shù)，則直接按A/M鍵，此時(shí)并不影響儀表的工作。

4）結(jié)束操作。施工結(jié)束后，回收一次儀表，沖洗干凈。回收信號(hào)線，切忌生拉硬扯。按下存儲(chǔ)結(jié)束鍵，記錄、存儲(chǔ)施工數(shù)據(jù)；關(guān)閉儀表電源。

4 二次儀表常見(jiàn)的異常及其處理

固井施工現(xiàn)場(chǎng)用的儀表主要完成井口壓力、人井液體流量和密度三個(gè)參數(shù)的計(jì)量和顯示。

壓力傳感器多為應(yīng)變片式，用久了會(huì)發(fā)生零點(diǎn)漂移和應(yīng)變片脫落，會(huì)造成壓力無(wú)法顯示，此時(shí)可以觀察施工水泥車(chē)上的壓力表來(lái)判斷井口壓力，井口壓力一般情況下要比水泥車(chē)壓力表顯示的壓力低1～2MPa。密度可以觀察水泥車(chē)上的質(zhì)量密度計(jì)，并結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)情況來(lái)確定和控制人井水泥漿密度。施工現(xiàn)場(chǎng)使用的流量計(jì)絕大多數(shù)是渦輪流量計(jì)，在施工╨ 發(fā)生以下幾種異常問(wèn)題：

1）二次儀表顯示的排量高于實(shí)際排量，這是由于計(jì)量液體中有雜質(zhì)（如膠墊、石塊等）造成過(guò)流面積減小，渦輪轉(zhuǎn)速虛高。2）二次儀表顯示的排量低于實(shí)際排量，這是由于計(jì)量液體中有雜質(zhì)（如絲袋線、小鐵片、塑料袋等）纏卡住葉輪，使渦輪轉(zhuǎn)速虛低。現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)員要參考最初測(cè)得排量、水泥車(chē)排量和大泵排量來(lái)判斷正確的排量，要綜合考慮各方面因素，以免造成固井施工事故。3）一次儀表在進(jìn)行數(shù)次固井施工作業(yè)后，計(jì)量精度已經(jīng)滿足不了固井施工的要求了，應(yīng)對(duì)一次儀表進(jìn)行定期校驗(yàn)，及時(shí)更換磨損了的葉片和軸承。4）對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)流量計(jì)量范圍考慮不全面，會(huì)導(dǎo)致計(jì)量精度不高，原因是渦輪流量計(jì)的計(jì)量范圍分為高精度區(qū)域、正常使用區(qū)域、擴(kuò)大使用區(qū)域和低流量區(qū)域，要充分考慮現(xiàn)場(chǎng)施工流量計(jì)量范圍，然后選擇流量計(jì)，保證計(jì)量作業(yè)大部分在高精度區(qū)域。5）施工現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)時(shí)，當(dāng)用渦輪流量計(jì)計(jì)量特種水泥漿體系和鉆井液體系時(shí)，計(jì)量不準(zhǔn)確，這是因?yàn)闇u輪流量計(jì)的計(jì)量數(shù)學(xué)模型與被測(cè)介質(zhì)的物理性質(zhì)（介質(zhì)密度、介質(zhì)黏度）有關(guān)，測(cè)量不同類(lèi)型的液體時(shí)，要選用不同的流量系數(shù)，才能保證較高的計(jì)量精度。6）一般井隊(duì)泥漿泵的缸套是170mm，柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速是1250r/min，二次儀表的顯示流量是2.0～2.1m3/min。若泥漿泵的缸套是180mm，柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速是1250r/min，二次儀表的顯示流量是2.2～2.3m3/min。二次儀表系數(shù)的調(diào)整要考慮到泥漿的性能、泥漿泵的上水是否平穩(wěn)等因素。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)便攜式固井施工流量計(jì)的引人和應(yīng)用的探討，既有效地保障了我們固井地面施工數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確率和固井質(zhì)量，也能使操作人員對(duì)流量計(jì)有更深人的了解，從而更快捷、熟練地掌握并運(yùn)作，更出色地完成每一次的固井任務(wù)。