電子壓力計保護裝置研制和試驗

1、電子壓力計保護裝置研制和試驗王立新(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，本文針對井下實際情況，提出了一種新的井下電子壓力計的保護裝置，具有良好減震性能，并能降低射孔瞬間突然增壓對壓力計探頭的沖擊作用。裝置經(jīng)過現(xiàn)場試驗，效果良好。關(guān)鍵詞: 高溫高壓 射孔 測試 電子壓力計1 概述高溫高壓井測試周期較長，機械壓力計受工作時間的限制，一般不用或僅作為輔助，井下記錄儀以電子壓力計為主。但由于電子壓力計在高溫條件下，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保護裝置。

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，從實際測得數(shù)據(jù)看，這種射孔時瞬間增高的壓力，較正常情況下，在原壓力的基礎(chǔ)上增加30%40%。遠遠超過壓力計量程，損壞井下電子壓力計，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，電子壓力計數(shù)據(jù)失真的現(xiàn)象比較普遍。為了克服這個問題，現(xiàn)場一般要下45支壓力計，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探頭的沖擊作用的電子壓力計保護裝置。這種裝

3、置，可防止來自射孔時產(chǎn)生橫向、縱向震動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的安全，更重要的是要確保錄取到準確、完整的測試資料。國內(nèi)現(xiàn)有的一些電子壓力計托筒大多與電子壓力計之間為剛性連接，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。且大多數(shù)壓力計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的事故時有發(fā)生，一些壓力計采用阻尼管的方式來避免這種損壞，但實際效果并不理想，且阻尼管在一定程度上還會降低壓力計的靈敏度。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保護裝置，包括電子壓力計減震托筒以及壓力尖峰削除裝置，保護壓力計及

4、探頭。2 結(jié)構(gòu)及工作原理新型減震電子壓力計托筒結(jié)構(gòu)如圖1所示，在該設(shè)計方案中，電子壓力計在托筒中居中放置，地層流體從壓力計周圍流過。壓力計上下端都套著橡膠減震護圈，護圈外徑比壓力計略粗，這樣使壓力計與四周沒有任何剛性接觸，護圈上下還各墊有彈簧，組裝時給予一定的預(yù)緊力，使壓力計能在一定程度上自由浮動。橡膠護圈可吸收高頻震動，而彈簧吸收低頻震動。這種組合減震機構(gòu)同時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?？捎行Х乐箒碜陨淇讜r產(chǎn)生的橫向震動波、縱向震動波，最大程度地減小壓力計所受到的沖擊。另外，還設(shè)計了一個尖峰壓力削除裝置，安裝在壓力計探頭部位。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，貼在一起時可產(chǎn)生較為嚴密的密封。正常工作時，彈簧將壓帽頂起，壓帽與基座間存在一定的空隙， 當壓力變化較為平緩時，壓力可不受阻擋地傳遞到壓力計探頭上。當射孔瞬間壓力急劇升高，產(chǎn)生尖峰壓力時，壓力在壓帽與基座的縫隙間來不及傳遞，就會在壓帽上下產(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探頭上，將射孔瞬間產(chǎn)生的壓力尖峰屏蔽在壓力計探頭外，當這種瞬間增壓，隨射孔孔眼的形成而消失時，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)，從而對壓力計探頭起到保護作用

6、，同時又不影響壓力計探頭對壓力的正常感應(yīng)。電子壓力計減震托筒的主要技術(shù)指標如下：（1）外徑： 99mm （2）組裝長度： 1400mm （3）全長： 1518mm （4）工作壓力： 105MPa （5）拉伸強度（基于100屈服強度）：1461.4kN （6）抗外壓強度（基于100屈服強度）：144MPa （7）抗內(nèi)壓強度（基于100屈服強度）：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)場試驗情況在現(xiàn)場試驗中，試驗井為王云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井進行了壓力尖峰削除機構(gòu)的對比試驗，試驗條件是，在同一個射孔層位，在測試射孔聯(lián)作管柱裝二支壓力計，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，同時記錄射孔瞬間壓力。從試驗的二支壓力計卡片，我們可清楚地看到，在未裝壓力尖峰削除機構(gòu)的壓力計卡片上，壓力沖擊造成的壓力突升非常明顯如圖3，而在裝設(shè)了壓力尖峰削除機構(gòu)的壓力計卡片上，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的保護方面，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探頭的沖擊作為第二設(shè)計目標，研