電子壓力計(jì)保護(hù)裝置研制和試驗(yàn)

1、電子壓力計(jì)保護(hù)裝置研制和試驗(yàn)王立新(江漢石油管理局測錄井工程公司 湖北潛江433123)摘 要: 高溫高壓井的射孔-測試聯(lián)作中，易損壞昂貴的井下電子壓力計(jì)，本文針對井下實(shí)際情況，提出了一種新的井下電子壓力計(jì)的保護(hù)裝置，具有良好減震性能，并能降低射孔瞬間突然增壓對壓力計(jì)探頭的沖擊作用。裝置經(jīng)過現(xiàn)場試驗(yàn)，效果良好。關(guān)鍵詞: 高溫高壓 射孔 測試 電子壓力計(jì)1 概述高溫高壓井測試周期較長，機(jī)械壓力計(jì)受工作時(shí)間的限制，一般不用或僅作為輔助，井下記錄儀以電子壓力計(jì)為主。但由于電子壓力計(jì)在高溫條件下，抗震性差，經(jīng)常取不到合格的壓力資料，造成工程上返工，為提高地層測試的成功率，我們研制了電子壓力計(jì)保護(hù)裝置。

2、高溫高壓井的測試一般采用射孔-測試聯(lián)作工藝，在射孔的一瞬間，由于射孔彈爆炸產(chǎn)生的壓力和沖擊波，使得從封隔器到井底這段井筒中的壓力突然升高，從實(shí)際測得數(shù)據(jù)看，這種射孔時(shí)瞬間增高的壓力，較正常情況下，在原壓力的基礎(chǔ)上增加30%40%。遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過壓力計(jì)量程，損壞井下電子壓力計(jì)，使其失去記錄井下壓力的能力，因此目前高溫高壓井測試中，電子壓力計(jì)數(shù)據(jù)失真的現(xiàn)象比較普遍。為了克服這個(gè)問題，現(xiàn)場一般要下45支壓力計(jì)，以確保至少有一支能夠取得完整的地層壓力恢復(fù)資料。盡管如此，有時(shí)還是不能夠取得完整的資料。因此，有必要研制一種有良好減震性能，并能降低射孔瞬間突然增壓對壓力計(jì)探頭的沖擊作用的電子壓力計(jì)保護(hù)裝置。這種裝

3、置，可防止來自射孔時(shí)產(chǎn)生橫向、縱向震動(dòng)以及射孔瞬間的壓力尖峰沖擊，從而確保昂貴的電子壓力計(jì)的安全，更重要的是要確保錄取到準(zhǔn)確、完整的測試資料。國內(nèi)現(xiàn)有的一些電子壓力計(jì)托筒大多與電子壓力計(jì)之間為剛性連接，減震效果較差，一些柔性連接的托筒又不能保證足夠的流道面積，影響地層流體流動(dòng)。且大多數(shù)壓力計(jì)探頭直接與地層流體接觸，射孔瞬間的壓力沖擊損壞壓力計(jì)的事故時(shí)有發(fā)生，一些壓力計(jì)采用阻尼管的方式來避免這種損壞，但實(shí)際效果并不理想，且阻尼管在一定程度上還會(huì)降低壓力計(jì)的靈敏度。圖2 削峰裝置示意圖1234針對這種情況，我們研制了新型的電子壓力計(jì)保護(hù)裝置，包括電子壓力計(jì)減震托筒以及壓力尖峰削除裝置，保護(hù)壓力計(jì)及

4、探頭。2 結(jié)構(gòu)及工作原理新型減震電子壓力計(jì)托筒結(jié)構(gòu)如圖1所示，在該設(shè)計(jì)方案中，電子壓力計(jì)在托筒中居中放置，地層流體從壓力計(jì)周圍流過。壓力計(jì)上下端都套著橡膠減震護(hù)圈，護(hù)圈外徑比壓力計(jì)略粗，這樣使壓力計(jì)與四周沒有任何剛性接觸，護(hù)圈上下還各墊有彈簧，組裝時(shí)給予一定的預(yù)緊力，使壓力計(jì)能在一定程度上自由浮動(dòng)。橡膠護(hù)圈可吸收高頻震動(dòng)，而彈簧吸收低頻震動(dòng)。這種組合減震機(jī)構(gòu)同時(shí)考慮縱向和橫向的減震，并采用不同的材料組合在一起，吸收不同頻率范圍內(nèi)的震動(dòng)?？捎行Х乐箒碜陨淇讜r(shí)產(chǎn)生的橫向震動(dòng)波、縱向震動(dòng)波，最大程度地減小壓力計(jì)所受到的沖擊。另外，還設(shè)計(jì)了一個(gè)尖峰壓力削除裝置，安裝在壓力計(jì)探頭部位。尖峰壓力削除裝置的

5、結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示，它由上蓋、壓帽、彈簧和連接基座等組成。壓帽下端面和基座上端面經(jīng)過研磨，貼在一起時(shí)可產(chǎn)生較為嚴(yán)密的密封。正常工作時(shí)，彈簧將壓帽頂起，壓帽與基座間存在一定的空隙， 當(dāng)壓力變化較為平緩時(shí)，壓力可不受阻擋地傳遞到壓力計(jì)探頭上。當(dāng)射孔瞬間壓力急劇升高，產(chǎn)生尖峰壓力時(shí)，壓力在壓帽與基座的縫隙間來不及傳遞，就會(huì)在壓帽上下產(chǎn)生較大的壓差，在這種壓差的作用下導(dǎo)致壓帽下壓彈簧，與基座端面貼緊，尖峰壓力就無法作用到壓力計(jì)探頭上，將射孔瞬間產(chǎn)生的壓力尖峰屏蔽在壓力計(jì)探頭外，當(dāng)這種瞬間增壓，隨射孔孔眼的形成而消失時(shí)，壓帽在彈簧力的作用下被推開，恢復(fù)到正常壓力傳導(dǎo)的狀態(tài)，從而對壓力計(jì)探頭起到保護(hù)作用

6、，同時(shí)又不影響壓力計(jì)探頭對壓力的正常感應(yīng)。電子壓力計(jì)減震托筒的主要技術(shù)指標(biāo)如下：（1）外徑： 99mm （2）組裝長度： 1400mm （3）全長： 1518mm （4）工作壓力： 105MPa （5）拉伸強(qiáng)度（基于100屈服強(qiáng)度）：1461.4kN （6）抗外壓強(qiáng)度（基于100屈服強(qiáng)度）：144MPa （7）抗內(nèi)壓強(qiáng)度（基于100屈服強(qiáng)度）：156MPa （8）工作溫度：177 （9）連接螺紋：2-7/8"CAS.Box×Pin （10）適用環(huán)境：原油、天然汽、水、泥漿 3 現(xiàn)場試驗(yàn)情況在現(xiàn)場試驗(yàn)中，試驗(yàn)井為王云10-6、庫1井和中11井，在這些井的射孔-測試聯(lián)作施工中，

7、井下壓力計(jì)均完好無損，取得了完整的數(shù)據(jù)資料。其中王云10-6井進(jìn)行了壓力尖峰削除機(jī)構(gòu)的對比試驗(yàn)，試驗(yàn)條件是，在同一個(gè)射孔層位，在測試射孔聯(lián)作管柱裝二支壓力計(jì)，一支裝有削峰裝置，一支未裝削峰裝置，在射孔瞬間，二支壓力計(jì)，同時(shí)記錄射孔瞬間壓力。從試驗(yàn)的二支壓力計(jì)卡片，我們可清楚地看到，在未裝壓力尖峰削除機(jī)構(gòu)的壓力計(jì)卡片上，壓力沖擊造成的壓力突升非常明顯如圖3，而在裝設(shè)了壓力尖峰削除機(jī)構(gòu)的壓力計(jì)卡片上，幾乎沒有出現(xiàn)壓力的突升如圖4。兩張壓力卡片的對比圖如下：（由于射孔瞬間產(chǎn)生的沖擊壓力尖峰）有壓力尖峰沖擊無壓力尖峰沖擊圖3 記錄到射孔瞬間增加的壓力圖4 未記錄到射孔瞬間增加的壓力4 結(jié)論目前國內(nèi)同行專業(yè)公司在對井下壓力計(jì)的保護(hù)方面，均以減震為主，如加減震墊或減震彈簧等，但單純的減震墊或減震彈簧其吸收震動(dòng)的頻率范圍是有限的，將減震墊和減震彈簧組合在一起，將大大拓展吸收震動(dòng)的頻率范圍。另一方面，我們拓展了研究思路，不僅是減震，而且將削減尖峰壓力對壓力計(jì)探頭的沖擊作為第二設(shè)計(jì)目標(biāo)，研