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浅谈石油测井仪器耐高压的影响因素及设计方法

2020-03-13 321 上传者：管理员

摘要：测井仪器具备良好的耐高压性能，是石油测井仪器安全、稳定性的有力保障。在石油生产中起到了举足轻重的作用。文章总结和分析了影响石油测井仪器耐高压的影响因素及石油测井仪器耐高压设计方式方法等内容，以期为提高石油生产率、安全性及经济产益提供有力支持。

关键词：
测井仪器
石油
经济效益
耐高压
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测井仪器作为石油生产中经常会用到的中测量设备，性能较好的石油测井仪器，可以有效提升其生产效率和生产量，实现良好的经济效益。因此，一定要保证石油测井仪器的各个方面性能，尤其是耐高压等方面，需要对石油测井仪器的了解，对各项因素考虑到其中，展开合理的设计，提升石油测井仪器的耐高压设计。同时，在石油测井仪器耐高压设计的时候，一定要加强仪器内部结构的设计工作，全面提升石油测井仪器的各项性能，以此为石油生产效率、生产量以及经济效益的提升，给予了重要的支持，更促进我国石油行业发展进程[1-2]。

1、石油测井仪器分析

测井仪器在石油生产的过程中，起到了非常重要的作用，一般情况下需要根据应用场景对石油测井仪器进行分类，分为井下、井上等，其应用范围也相对较广。同时，石油测井仪器的使用过程中，其成本相对较高，使用的仪器数量相较多，并且测井过程相对较为复杂，耗时耗力。然而，在现代石油测井仪器，通过不断的改进，可以对各个方面进行综合性的提升，以便能够通过尽量少的下井次数就可以获得较多的测井参数，这样为石油生产工作的一些调整，带来了相对便利的条件，有助于提升石油生产的效率和生产量[3]。

2、影响石油测井仪器耐高压的影响因素

在石油测井仪器耐高压设计之前，需要对其影响因素进行明确，例如：压力的影响、温度的影响、以及一些综合方面，主要是因为在石油测井仪器使用的过程中，在硅油体积变化的情况下，温度、压力等方面，都会产生一定的变化，石油测井仪器耐高压性能多少就会受到影响，因此下面就对这几点内容展开了分析和阐述[4]。

2.1 压力影响

石油测井仪器在硅油的作用下，若是油液根据压力的变化有所增加，那么体积就会减小，假设油液所受压力为p，体积为V，当压力升高Δp，油液的体积就会减小ΔV，那么两者之间的关系应当为ΔV=V×β×Δp，并且体积减小的百分比为：ΔVV=β×Δp×100%。其中，公式中的ΔV为油液液体体积变化量，V为油液液体议原体积，β为液体压缩率，Δp为压力变化量。另外，在计算的时候，由于硅油的种类不同，所以具体的情况也是不同，应当根据实际情况进行具体计算和分析，保证压力影响参数所得的准确性[5-6]。

2.2 温度影响

温度也是影响石油测井仪器耐高压因素的一个重点内容，主要是因为石油井的深度越深，温度就会随之增加，那么在这样的情况下，液体体积就会发生膨胀的现象，其密度就会减小。基于该情况假设在某温度下体积为V，温度升高为Δt，体积表示公式为：ΔV=V×α×Δt，并且体积增加的百分比为：ΔVV=α×Δt×100%。其中公式中的ΔV为油液液体体积变化量，V为油液原体积，α为油液热膨胀系数，Δt为温度的变化量。但是，在具体计算的时候，需要根据实际情况而定，这样才能保证计算结果的准确性[7]。

2.3 综合影响因素

在石油测井仪器使用的过程中，若是假设地层温度与压力都是处于作为理想的状态，那么石油测井仪器内部硅油体积的变化，会随着温度和压力的变化，出现不同程度的变化。因此，即使在最为理想的状态下，还需要温度和压力的总额情况进行分析，这样才能保证石油测井仪器具有良好的耐高压性能[8]。

3、石油测井仪器耐高压设计方式方法

为了保证石油测井仪器耐高压性能，需要根据影响因素，采取有效设计方式方法，因此在下面的内容中，从不同角度和方向，对石油测井仪器耐高压设计的相关内容，展开了分析和阐述。

3.1 活塞平衡设计

石油测井仪器内部的油液随着井下的温度和压力的变化产生变化，体积也会发生膨胀和缩小。因此，在石油测井仪器耐高压设计的时候，需要对该方面进行综合性的考虑，在体积发生膨胀的时候，活塞移动的方向为右。但是，若是平衡筒内部压力相抵较高的话，大于溢流阀开启压力时候,溢流阀释放一部分油,直到小于开启压力。同时，若是油液体积缩小的话，那么活塞就会受到弹簧的影响，其移动方向为左，这样可以在一定程度上保证石油测井仪器在使用中内部、外部存在平衡的状态[9]。另外，在该方面设计的时候，需要注意的问题有很多，其中若是活塞形成空间体积大于平衡筒内总油液缩小的体积，那么油液体积缩小的话，活塞可以拥有足够的活动空间，以此保证石油测井仪器耐高压良好的使用性能，为提升石油生产效率和生产量，给予了重要的支持。

3.2 波纹管压力平衡设计

波纹管压力平衡设计是石油测井仪器耐高压设计中的一项重点内容，主要是由大波纹管和小波纹管组成，并且两端通过小波纹管的接头和大波纹管接头固定在仪器设备，并且在设计的过程中，需要对地层温度和地层压力的变化，进行综合性的考虑，根据实际情况进行控制，避免液体体积增加或者缩小的现象发生。另外，在设计的时候，一定要保证内外和外部的平衡力，这样可以在一定程度上实现压力补偿的作用，避免不必要情况的发生。

3.3 玻璃钢压力平衡设计

其实，在石油测井仪器耐高压设计的时候，所包括的方面有很多，玻璃钢压力平衡设计就是其中的一个，主要是将仪器玻璃钢绝缘套管内的留档定位螺钉进行相应的改变，形成一字螺钉，并且在设计的时候，需要根据生产的设计情况，适当增加压力程度，这样主要是保证安装以后可以实现良好的绝缘性。同时，在设计的时候，主要是根据以后的使用性能，将改进好的玻璃钢绝缘套管的新双侧向仪器放入生产现场，在经过一段使用时间以后，可以通过外观检查和探伤检查，判断石油测井仪器的使用情况，避免出现损伤的情况。另外，即使绝缘套管出现一点裂纹以后，只要不是较大的损伤、绝缘材料脱落等方面，就不会影响石油测井仪器的正常使用，这样看来石油测井仪器中玻璃钢压力平衡设计的可靠性是非常好的。

4、案例分析

就以某石油生产为例，该石油井下的条件为：175℃、140MPa，并且混有泥浆等，呈酸性状态，因此在生产的过程中，要求仪器外壳材料必须耐高温高压耐酸，经计算，选用TC11材料作为仪器外壳，具体的内容可以从以下几个方面展开。根据电法测井的特点，仪器外壳上的导体和绝缘体间隔分布，即一段导体、一段绝缘体，因此需要通过分段测量电阻，这样才能保证测量井下数据的准确性。同时，需要保证各金属导体之间绝缘性处于良好的状态，基于这样的要求，首先需要做到仪器外壳的不泄露；其次需要保证绝缘材料在该石油井下环境中绝缘性能处于良好的状态，为了实现这一目的，主要是采用玻璃钢，并且选择相对合适的工艺技术，实现良好的效益。其实，在以往石油测井仪器使用的过程中，一般都是利用橡胶，并且都通过国外引进，这样不仅成本相对较高，周期相对较长。因此，为了降低成本以及周期，通过利用玻璃钢就是想将这种仪器外壳国产化，进行量产的提升，实现良好的经济效益[10]。由于该仪器的外壳上，金属导体与绝缘体发分段相对较多，并且涉及的分界面也相对较多。在这样的情况下，一定要注重分界面的密封性，并且根据石油测井仪器的结构，需要初步制定复合材料的加工和安全工艺的准确性。一般情况下具体的步骤如下：1）加工仪器内腔金属外壳，并将金属外壳表面拉毛处理；2）需要在金属外壳缠绕第一层复合材料，厚度到表面金属导体内表面，加工仪器外壳接线是端子凹槽，并且安装接线端子预埋件；3）需要在表面安装金属体，并且需要二次安装复合材料，超出超出图纸要求尺寸3~5mm，精车至图纸尺寸；4）需要在金属导体上开孔，并且需要安装减速接线端子。在设计的过程中，需要将仪器两端上设置护帽，并且将其送至高温高压的石油井内，并且温度和压力属于处于缓慢升高的状态，将温度和压力控制在175℃和140MPa时，保持1.5个小时，然后从井下提出仪器。根据这样的情况，将绝缘值控制在1000V下测量，绝缘值不低于20兆欧，如图1所示，图1中黑色为玻璃钢，中间金属环和金属套筒为316L。

图1仪器结构图

5、结论

根据以上的综合论述，得出以下几个结论：（1）本文简要石油测井仪器，以及一些影响因素等方面，进行了分析和阐述，其目的就是有针对性的展开石油测井仪器耐高压设计工作，实现良好的石油测井仪器的使用性能。（2）从活塞平衡设计、波纹管压力平衡设计、玻璃钢压力平衡设计等方面，对石油测井仪器耐高压设计的相关展开了分析和阐述，并且利用案例的形式，对石油测井仪器耐高压设计有着进一步的明确，其目的就是保证石油测井仪器耐高压设计的质量，提升其实用性能，保证石油生产效率和生产量，实现良好的经济效益，进而促进石油行业的发展进程。

参考文献：

[1]赵旻昕.石油测井仪器的耐高压设计[J].石油管材与仪器,2016,23(2):12-14.

[2]林荣娜,谢昱北.石油测井仪器高温高压密封电连接设计[J].液压气动与密封,2015(5):19-21.

[3]冯永仁,秦小飞,徐凤阳.测井仪器液压动力系统高温高压试验装置的设计[J].液压气动与密封,2017,28(1):19-21.

[4]万东.浅析石油测井仪器的耐高压设计方法[J].中国石油和化工标准与质量,2018,38(18):117-118.

[5]高玉堂,包璨.DQ-LWD随钻测井仪器的可靠性设计[J].石油工业技术监督,2016,32(4):45-48.

[6]陈加英.关于石油测井仪器可靠性设计的一些研究[J].中国科技投资,2013(A34):87-87.

[7]任晓荣.石油测井仪器可靠性设计方法研究[J].电子产品可靠性与环境试验,2017(3):35-39.

[8]刘琮.提高测井仪器耐高温性能方法的研究[J].石化技术,2016,23(12):247.

[9]杨海鹏,戴波.数据采集与监控系统在石油化工企业中的应用[J].新型工业化,2014,4(3):44-51.

彦涛.探究石油测井仪器的耐高压设计[J].新型工业化,2019,9(3):46-49.