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随着经济技术的不断发展,我国乃至世界对于煤炭资源的需求也在不断的上升,所以这就使得人们加大了对于煤炭资源的开采研究。通过研究发现,煤矿井下地质构造对地应力的分布有着很大的影响。以下是读文网小编为大家精心准备的:煤矿井下地质构造对地应力分布的影响研究相关论文。内容仅供参考,欢迎阅读!
摘要:近几年来,煤矿的开采过程中出现了很多问题,矿难的发生率也在逐年增加,当然这些矿难的发生与人们为谋求利益利益而对煤矿进行违规开采有很大关系,然而最主要的,还是因为煤矿的井下地质构造和相关地应力的分布。为了保证煤矿开采的安全性,我们必须要对煤矿井下的地质结构进行研究,观察其对地应力分布所造成的影响。
我国的国土资源丰富,相应的我国的煤矿资源也比较丰富,然而,由于煤矿资源的所在地分布范围比较广泛,各个地区的地形差异比较大,这使得我们在开发及利用煤矿资源的时候遭受的影响比较大,所以我们在开采煤矿资源的时候大多采用将井下开采方式。由图一可知,我国的煤矿资源比较丰富,同时分布范围也比较广泛。
然而,近几年来,煤矿的开采过程中出现了很多问题,矿难的发生率也在逐年增加,当然这些矿难的发生与人们因为自身利益而对煤矿进行违规开采有很大关系,然而,最主要的,还是因为煤矿的井下地质构造和相关地应力的分布。为了保证煤矿开采的安全性,我们必须要对煤矿井下的地质结构进行研究,观察其对地应力分布所造成的影响。
一般情况下我们可以通过多种方式对地应力的分布进行测量,根据测量原理的不同,我们大体上可以分为以下几种情况:根据测定岩体里的变形方式以及应变情况来判定岩体的力学。我们在测量的时候多采取地球物理方式,比如说对岩体内的电阻率、发射以及声波的传送规律进行探讨研究。这样一来我们就可以对煤矿井下岩体所破坏的程度以及其地质构造,进行确定,从而对地应力的分布情况进行确认。
1.1 测量井下地应力的设施以及方法
目前,我国对煤矿地应力的测量,大部分都选用在井下的一些巷道里进行,测量过程中我们采用的工具多为钻孔机,而且测量过程中对于角度的选择至关重要。选择的位置大部分为巷道内的顶板岩体,选择好位置后,我们需要仰角向所选位置进行钻孔施工,施工完毕后将选择好的传感器放置于所钻的孔道中,以此来测量煤矿的应力。选择好测量应力的地点之后我们需要进行应力计安装工程,多数情况下我们会采取施工的方式,进行导孔以及安装孔,具体方式如下:确定好安装部位后我们需要将应力计放于煤矿岩体完整的部位。然后再取出岩体内部连接着应力计的部位,一般情况取出的都是圆柱状的岩芯,在岩芯的取出的过程中采用的工具为金刚石岩筒。
这样一来,我们就可以利用应力计所测量的数据,对煤矿岩体的地应力进行计算。在应力计安装施工过程中我们需要对连接着应力计的圆柱形岩芯,采取施压行为。施压过程中选择的工具为弹模率定仪,如此一来,岩体的压力在变化过程中所产生的应变,都可以通过此方法完完整整地进行记录,之后根据公式对煤矿的地应力进行测量。采取的公式为三维应力核算,在核算过程中我们还需要对岩体的泊松比以及弹性的模量进行核算。图二为由仪器扫描的电阻率断面图。
我们在测量煤矿现场地应力的过程中需要用到应力传感器,大多时候我们采用的是由澳大利亚所生产的CSIROHT型的应力传感器,这种传感计的主要构造,是将已经准备好的应变花3组粘贴到提前制定好的环氧树脂表面,这个环氧树脂需要空心,应变花需要粘贴到环氧树脂的柱面。应力计的工作原理为:在测量过程中,找到指定的安装位置后,需要将已经备好的应力计放置于正确的位置,放好后需要挤出应力计里面的环氧树脂液,一直到孔壁与应力计之间的空隙内充满环氧树脂液为止,之后需要等待液体凝固,一直到煤矿岩体能够与应力计安全合为一体在对其进行消除,而消除的过程就是应力的实施。
1.2 测量井下地应力的参数以及位置
大多数煤矿的范围都比较广,因此要想了解煤矿的地应力分布情况非常复杂。为了能够对其分布情况有一个更好的把控,我们可以根据煤矿井下的地质情况,寻找不同的测试位置,如此一来,我们在对煤矿的地应力进行测量时就可以严格按照将煤矿地应力的真实情况尽可能反应出来,以及使测试点尽最大可能覆盖整个煤矿的原则来进行测量,最终我们得到的测量结果才能够更贴近事实。
在测量煤矿的地应力过程中,我们可以根据所测量出来的岩性进行研究发现,一般情况下,我们可以在巷道的顶板上找到泥岩、煤层以及粉砂岩,他们的分布情况为:顶板之上是煤层,厚度为3.2米,煤层上面存在泥岩,厚度为1.8米,而泥岩的上面还有粉砂岩存在,我们在寻找传感器放置位置时,大多数是在粉砂岩层进行。找到传感器放置位置后需要进行导孔及安装孔施工,而施工过程中我们需要对施工尺寸进行规范,比如说:我们在导孔时要保证孔的直径为11厘米,而所钻孔的深度需要达到13米。在安装孔的过程中我们要保证安装传感器的孔直径为4厘米,孔的长度要达到47厘米,而应力传感器所放位置的深度应该达到13.5米。
1.3 根据测量煤矿地应力所得到的结论
在考虑到煤矿井下的地质环境前提下,加上我们经过对煤矿地应力所测量出来的最真实的数据,就可以对煤矿地区地应力的分布情况有一个基本的掌控,其具体特征如下:
第一,煤矿应力方向的位置倾向于东南以及东西两个方向,这是应力场中最主要的应力,而这两个方向的倾角与水平方向非常接近,因此,倾向于水平方向的这两个应力,在整个应力场中占有最主要的位置。地应力的应力区可以分为高等应力区以及中等应力区,通过测量应力可以发现,煤矿的地应力从东面到西面,应力区划分为从中等应力区到高等应力区。由测量可知沿此方面的应力大小分布是从5MPa到33.5MPa。在整个矿区中,西部与东部在水平主应力方向上还是存在很大的差异,这主要是由于煤矿的褶断带所造成的原因。对于各个盘区的水平主应力进行对比发现,水平主应力最大的为四盘区,此盘区具有比较大的倾角,方向也比较偏向于东西方向,而水平主应力最小的是一盘区,此盘区的方向也比较偏向于东西方向,与一、四盘区方向不同的是,二盘区的水平主应力方向比较倾向于东南偏南方的位置。 第二,我们在测量过程中可以发现,所测得的水平应力是所有主应力中最小的主应力。最小水平主应力最低的是二盘区,此盘区的方向主要是西南以及东北方向,最小水平主应力最大的是四盘区,此盘区的方向是南北方向,一盘区的最小水平主应力方向倾向于南北方向。
第三,在同一个位置所测量出来的水平主应力,最大的主应力可以达到最小主应力的3倍到6倍不等。
第四,一般情况下,垂直的应力远远比不上最大水平应力,经过测量发现,与垂直应力相比,最大水平主应力可以达到其2倍到3倍。
第五,我们在开采煤矿过程中,需要注意其开采范围,而在这个范围里面煤层的倾斜方向,大多数时间与最大的主应力方向平行,向斜和背斜对于地应力所产生的方向,几乎可以忽略不计,除了煤矿自身的轴部位置。最大主应力的方向以及大小跟多种因素有关,其中不仅仅包括没煤层的倾角问题,煤层上面所覆盖的岩层厚度,也能够对主应力产生较大的影响,其中,对于煤矿地应力分布情况作用比较大的就是土地表面的地貌以及地理形状。
我国拥有非常丰富的煤矿资源,而且所选择的煤矿资源使用的区域也比较广泛,再加上我国所具有的特定的地理环境,使得我们在开采煤矿资源时,大多数采取井下开采方式。多年来我们一直研究我国的开采煤矿位置的地质构造,对研究结果进行分析发现,我国的煤矿层大多都比较厚,而且倾斜的角度也比较大。我们在分析这种煤层的地应力分布情况时,可以根据褶曲以及断层的大范围走向来进行,这种煤层最小的为34米,最大的为69米,平均的厚度可以达到52米。通过对煤层进行分析可以发现,煤层上面是泥岩和粉砂岩,这就导致了煤矿地质的不稳定性。
我国的煤层可以分为缓倾斜与急倾斜两个方面,这两个方面的划分是根据煤层的倾角来进行的。根据煤矿构造可知,在矿区中一般都是从向斜的轴部以及翼部来获取最大主应力的方向。在煤矿开采过程中,我们可以通过观察井下地质构造变化所形成的规律以及其分布的特点,来测量井下地质构造的地应力。在地应力测量过程中我们可以对典型的区域进行地应力变化分析,以我们所测量的数据为基础,我们可以通过研究地应力变化的方向来了解煤矿井下的地质构造,从而对地应力的分布情况有一个比较明确的掌握。
在煤矿资源如此丰富的国土进行煤矿开采是非常重要的事情,而在开采的过程中,了解煤矿的井下地质构造以及地应力的分布情况,尤为关键。因此,科研人员应该将工作的重心放置于我国煤矿资源的研究中。而为了能够更好地分析我国煤矿井下的地质结构,了解地应力的分布情况,我们的科研人员需要继续进行研究,找到新的理论知识,对研究我国煤矿构造有更新的研究成果。这样我们才能够加快对煤矿的开采事业,保证我国的煤炭开采过程具备足够的安全性能,从而加快其开采速度,以此来促进我国
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带压作业开关柔性密封系统及其控制技术是将频繁切换密封状态的开关控制型柔性密封系统及其自动控制方法和技术的分析与综合。油田带压作业系统的核心设备是井口防喷密封装置。井口防喷密封装置是一个典型的开关柔性密封系统。以下是读文网小编今天为大家精心准备的:高压注水井井口带压堵漏技术的应用相关论文。内容仅供参考,欢迎阅读!
摘 要:在油田开发后期,随着注水压力的持续升高以及水井井口腐蚀、老化,注水井井口渗漏情况日趋凸显。高压注水井井口带压堵漏,采用注剂式密封技术被称为万能技术,适用于任何介质,任何温度,任何泄漏部位,不仅能及时有效的解决泄漏问题,降低损失,还能减少对环境的污染。
关键词:带压堵漏;注剂式密封
在油田开发后期,随着注水压力的持续升高以及水井井口腐蚀、老化,注水井井口渗漏情况日趋凸显。整改停注放空严重影响注水时率、造成环境污染,部分渗漏严重的井,无法整改需上作业处理,增加了作业成本。针对以上情况,我区开展了《高压注水井井口带压堵漏技术》项目,高压注水井井口带压堵漏,采用注剂式密封技术被称为万能技术,适用于任何介质,任何温度,任何泄漏部位,不仅能及时有效的解决泄漏问题,降低损失,还能减少对环境的污染。
(1)目前水井注水压力不断升高,及作业完井质量不过关,导致井口大法兰渗漏。
(2)由于水井井口年久失修,腐蚀严重,导致钢圈槽刺槽、钢圈损伤,导致井口渗漏。
(3)由于套管使用年限长,套管节箍丝扣腐蚀严重,无法更换套管接箍,导致套管短接与节箍间丝扣连接处渗漏。
注剂式密封技术是人为在泄漏周围建立一个密闭空腔,在空腔内注入密封注剂,形成新的密封体系。在注剂压力远远大于泄漏介质压力的条件下,泄漏被强行止住,密封注剂自身能够维持住一定的工作密封比压,并在短时间内形成一个坚硬的、富有弹性的新密封结构,达到重新密封的目的。
2013年1月份开始,我区共实施井口带压堵漏4口井,其中井口大法兰堵漏3口(卫2-51井、卫2-83井、卫247井)套管短接堵漏1口(卫2-13井),避免了这部分井的作业,保证了注水时率,提高了注水量。截止目前4口堵漏完成井未出现渗漏情况,堵漏有效率达到100%。经现场核实,有效解决了渗漏对注水的影响,节约了上作业整改费用。
(1)投入。
2013年共实施堵漏4口井,大法兰堵漏费用每口井8800元,套管短接堵漏费用每口井5600元,实施大法兰堵漏3口井,套管短接堵漏1口井,需施工费8800元×3+5600元×1=26400+5600=32000元。
(2)产出。
①避免因井口渗漏上作业4井次,一口换封井作业费用约8万元。
共减少作业费用:4井次×8万元/井次=32万元。
②每年减少因环境污染产生的工农赔偿2万元每井次。
共计:4井次×2万元/井次=8万元。
合计创效:32+8=40万元。
投入产出比为:32000元∶400000元=1∶12.5。
高压注水井井口带压堵漏技术,不仅能及时有效的解决渗漏问题,降低损失,还能减少对环境的污染,提高了注水时率,保证了注水量,节约了成本,效益显著。
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电子表格软件一般即指我们常用的Excel表格,EXCEL 提供了许多张非常大的空白工作表,每张工作表由256列和65536行组成,行和列交叉处组成单元格,别小看单元格在屏幕上显示不很大,每一单元格可容纳 32000个字符。这样大的工作表可以满足大多数数据处理的业务需要;将数据从纸上存入EXCEL 工作表中,这对数据的处理和管理已发生了质的变化,使数据从静态变成动态,能充分利用计算机自动、快速的进行处理。在EXCEL 中不必进行编程就能对工作表中的数据进行检索、分类、排序、筛选等操作,利用系统提供的函数可完成各种数据的分析。以下是读文网小编今天为大家精心准备的:计算机类相关职称论文:电子表格软件如何运用于注浆工程。内容仅供阅读与参考!
电子表格软件如何运用于注浆工程 全文如下:
80年代,就出现了表处理软件,但在当时,由于其功能的限制,不能对大量数据进行处理与分析,到90年代初,计算机专家在表处理软件中加入宏语言作为开发工具。但那时所用的宏语言有限或基于函数而使用不便。最近两年,人们逐渐意识到,开发PC机信息系统的理想工具是在充分利用表处理软件数据分析能力的基础上加入自定义功能以及图形界面开发工具所提供的数据处理能力。这种开发工具可命名得各单位以较少的时间和代价设计、实现和维护各自的信息系统、miCrosoftExcels第一个将表处理软件与图形界面编程工具组合在一起。它集文字编辑,数据分析、管理和绘图于一体。应用者只需熟悉计算机的简单操作就可设计、完成所需要的资料管理系统。
Excel不仅是一个表处理软件,还是一个有128种高级数据分析对象的数据库,同时,Exeel对象具有非常强的适应性。所以,我们可以利用将对象组合在一起开发出满足不同用户需要的信息系统。同时,Excel支持第二版的对象链接与嵌入技术。在注浆领域中,帷幕注浆工程原始数据很多,在建立信息系统时,可以利用VBA编程来建立;也可以将原始数据输入列工作簿中,利用Saveas将Excel文件存为DBASE数据库格式。
需要时,利用数据透视表将数据取回Excel中进行分析、处理。也就是说将工作表microsoftExcels自身看作是一个开发系统。这样,在建立功能很强的注浆资料管理系统时不需编写任何宏代码,只要充分利用Workshect与Rangc对象所提供的各种功能。因为,Excels中有200多个内部函数以及另外200个左右随Excel一起交付的加载文件中的函数进行计算。而且由于它们利用了Excel内部的计算工具在执行时比VBA编写的程序快得多。
对注浆等基础处理工程来说,虽然有很多的原始数据需进行处理分析,但与商务机构的大公司相比,信息量就少得多。所以,没有必要用VBA编程,直接将原始数据输入到工作簿中,即采取以上述的第二种方法建立注浆资料管理系统。具体步骤如下:
(1)将电子表格应用软件(miorosoftExeel5.0forwindows)安装好,并运行Exeel.EXE文件,即已进入了此应用软件系统。
(2)根据工程需要,将Excels的现有表头的行、列进行适当的扩大、缩小。并输入表头文字。即建立了自己的工作簿。
(3)将工程原始数据依次输入自己的工作簿中,根据需要利用Excols的内部功能对数据进行分析、管理。如对数据进行排序、统计,求平均;利用Formatting工具栏改变数据格式,改变字型、字体。增加、删除、修改、移动、复制、粘贴、筛选数据;单元格、行、列的插入和删除;对数据求各种函数等处理工作。对文字、数据增加附注;移动、复制、放大、缩小、分割图表等一系列的编辑工作直至达到工程的要求。这是突出优点之一。
(4)如果需要利用输入的数据,或分析、处理后的数据绘制成图,利用Excels中的图形界面工具,用鼠标选取所需要的数据,选择合适的图表类型,就可以在工作表中或工作表外的任意位置绘制任意比例的标准彩图。还可以与其他程序共享数据,如利用Exc。中的File菜单内的Open命令,可直接打开DBASE与mierosoftFoxpro数据库文件。如果调用地质数据库,就可完成各种水文和地质图的绘制。利用Excels中的加载式程序和数据透视表就可直接查询和检索支持ODBC的数据库数据。且无需退出任一程序,即可完成一个程序到另一个程序的切换。这是突出优点之二。
(5)打印时,文字、图、表可一次性连续完成、如配以彩色打印机,则打印出来的资料更为美观。从而克服了其他语言或软件文字、图表必须分开制作的缺点。这是突出优点之三。
(6)不需掌握其他语言,如FOXABSE(或DBASE)、BASIC、AUTOCAD等,不需编程、调试程序,只要掌握DOS操作,利用Excels命令及内部功能建立地基处理或注浆工程资料管理系统,利用Excels中的高级数据分析对象对系统中的数据进行分析处理,完成工程中所需要的各种报表。利用图形界面工具方便地绘出各种工程图表。如各种简单的曲线图,各种复杂的地质图,各种三维立体图。图形既可以放在图表中,又可以作为浮动的图形映象放置在工作表中。所以,特别适合于对计算机及各种高级语言不太熟悉的工程技术人员使用。这是突出优点之四。
作者用已经完成的铜绿山大型帷幕注浆工程资料进行练习,需要处理分析的数据很多,有几十个钻孔的几百次的注浆资料,10年的降雨量,5年的井下、露天排水量的数据,还有4年的地下水位变化数据。为了评价帷幕注浆效果,既要整理分析各项数据,又要对这些数据进行处理,再画成图形进行对比分析。对1990一1991两年的资料,作者用C一DBASEI编程,将各件原始数据以数据库的形式贮存起来并进行处理。再编一个简单的BASIC程序,将C一DABSE巫数据库的数据转换成AUTOCAD能识别的数据。再由绘图机绘出图。
1995年引入了Excels应用软件后,利用上述的方法和步骤直接将铜绿山矿1988一1989两年的降雨、井下与露天排水量数据输入到工作表中,利用Excels的内部函数功能进行分析与处理。再利用它的图形界面工具,选择图表类型中的。。mbination图类型,用鼠标选取经过处理的需绘成图的降雨量、排水量,立刻在所选完的位置绘出标准的降雨量与排水量的关系曲线图。同时与以前的方法作了对比,结果表明,使用Exce15电子表格软件不仅减少了许多步骤,如学高级语言、编程、调试程序等,而且工作效率也大大地提高了。
Excels电子表格软件应用在注浆等基础处理工程中是一项成功的应用,也是用计算机提高注浆资料整理速度的一条有效途径,它简单、灵活,人一机对话易懂易学。工程中使用可不涉及任何高级语言,且具有特强的通用性。不但各种注浆工程可以应用,其它任何工程、各行各业都可以应用。对工程技术人员来说,使用该软件既可免掉学习高级语言编程,又可节约数据处理、资料分析、整理、图表绘制、贮存管理的时间,提高工作效率。跟数据库一样,便于以后各种资料的查询,并无需借助其它设备,自己可以独立完成。同时它集文字编辑、数据处理、图表绘制于一体。使整理后的资料或报告美观、标准,具有很好的使用价值。
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电子压力计的供电装置通常为高温锂电池,而在出厂前为了防止电池的自然放电要在其特性表面形成一层钝化保护膜,而锂电池的这种特性会导致其在低温段电压不稳定,测量井下数据时容易造成采点异常,甚至会出现不可修复的非点失效和数据紊乱。
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摘要:电子压力计是广泛应用于测量和记录油气田地层中的油、气、水等介质的压力及温度值的电子设备,也是一种具有高实时性,高精确度、高分辨率“三高”特征的井场压力及温度测试装置。本文从电子压力计的原理和应用现状入手,阐述了压力计在井下测试过程中经常出现的失效形式,同时简单的分析了导致电子压力计失效的原因和主要影响因素,并进行了系统的总结,提出了具有针对性的改进方法和失效预防措施。
关键词:电子压力计;原理;应用现状;失效形式;影响因素;预防措施
在油田勘探和开发过程中,油气田地层的压力及温度的测试和监控是试油、试采工作的重要任务,也是制定井场生产制度、确定井场产量及标定完井情况的数据基石,因此为了正确评价矿藏地层的油气当量,及时精确地测量含油、含气层的压力及温度值具有非常重要的现实意义。压力计和温度计是测试过程使用的主要仪器设备,而其发展也经历了从最初的低精度、单一品种的纯机械式结构到复杂的电子式结构的变革。随着电子电工技术的迅猛发展,具有高精度、高灵敏度、高集成性能的电子压力计如雨后春笋。目前,全国各大油田应用较为广泛的电子压力计多达数十种,而由于压力计的生产厂家众多、型号繁杂、仪器电池检测、识别和操作方式的不同,在使用过程中很容易造成混淆。另外,在矿藏层油气的勘探和开发生产过程中,由于电子压力计长期工作在恶劣环境之中,再加之仪器的选型不当、部件的性能不可靠及人为的操作失误都能造成电子压力计使用过程中的失效,甚至导致试采工艺的失败。因此对影响井下电子压力计失效的主要因素进行分析和预防具有非常重要的现实意义。
电子压力计是一种主要用于油气田矿层压力和温度值测量的高精密的电子仪器。其核心部件是压力传感器和温度传感器,由于压力计的工作环境恶劣多变,因此感应元件的制作需要选用符合深层井下作业的耐高温、高压的特殊材料以确保电子电压计的精确度和可靠性。根据压力传感器和温度传感器的应变电桥原理,压力计的振荡电路在井下地层压力和温度的共同影响作用下,将被测矿层的压力值、温度值转化为电路系统识别电阻值及电压值,并由振荡电路整频转换为计算机识别的电流频率值信号,再经软件校正处理,折算成测试人员需要的井下压力和温度数据。从以上的构成原理可见,电子压力计的核心回路共包含两个测量电路:压力测量电路和温度测量电路。
电子压力计具有高灵敏度、高精确度、高可靠性的特点,其性能技术指标如下:
在压力计无误差时的理想状态下,压力计标准曲线应为一次曲线,但是由于受到地层中诸多因素的影响,压力计的实际图谱走线为二次或三次曲线。正常工作状态下,压力计测量允许的精确度误差为±4psi。
迟滞性指的是压力计在测量过程中从正反两个方向接近同一目标测量值时所显示数据的最大差值,迟滞性误差与压力计传感器使用的材料、制造安装水平及使用环境有很大关系。正常工作状态下,压力计允许的迟滞性测量误差为±2psi。
重复性误差是指压力计在全测量范围内和同一工作条件下,同一操作者从同方向对同一输入压力值进行多次连续测量所获得的随机误差,重复性误差与压力计使用的地层环境及传感器材料有关。正常工作状态下,压力计允许的重复性测量误差为±3psi。
分辨率指的是当测量的目标压力值变化时,压力计所能识别的最小输入量的变化值。正常工作状态下,压力计分辨率为0.02psi。
电子压力计按照试井、测井工艺可分为地面直读式电子压力计、井下存储式电子压力计及新型直读式电子压力计。
地面直读式压力计是指采用地面直读测试技术将电子压力计随同测井工具一共投入被测井中,之后从井口下入信号电缆进行对接,电子压力计将被测矿层的压力及温度的变化通过信号电缆传输到地面的计算机系统,在计算机上通过操作软件显示、读出并实时的对被测矿层的数据进行处理和分析。
井下存储式压力计是指采用井下存储测试技术将由单片机系统组成的存储记录仪及供电电池与电子压力计进行捆绑集成,并随同测试工具投入被测井,存储记录仪的单片机系统按照预先设定的采集存储程序将电子压力计感应到的矿层中压力及温度的变化存储在存储器中,测试任务结束后,将电子压力计从井口取出,并与计算机相连,系统将按照预定的操作程序将记录仪中存储的压力及温度数据进行回放。
由于电子压力计需要长期在高压、高温等恶劣的地质工况下使用,加之其组成部件本身容易老化,这些外部因素及内部因素都可以导致压力计的测量误差。而试油、试采工艺对压力计的精度、分辨率及稳定性等技术参数都有较高的要求,因此使用过程中较大的测量误差就会使压力计的测量值严重的偏离实际值,从而导致了电子压力计的失效。压力计在使用过程中导致失效的原因主要有以下几种:
电子压力计的核心部件是压力传感器、温度传感器、微处理器、存储器;主要构成电路为:信号放大电路、数据转换电路、振荡电路。这些电子元件及电路都会在剧烈震动的情况下导致电子压力计的失效。
电子压力计数据接口操作软件的不成熟及电路的内置电池能量不足都会导致压力计采集的压力及温度数据与测试时间的非对应性关系,这种况且称之为电子压力计的数据紊乱。
电子压力计的另外一种失效形式是非点,指的是压力计所采集的数据即温度值、压力值严重失真,大幅度偏离正常值,导致压力计测量曲线的扭曲变形。在实际测试过程中,共有2种非点形式:一种是可以通过修正、删除部分失真点而获得正常测试曲线的少数非点;另一种是无法通过修改、删点等技术手段祛除影响而恢复正常测试曲线的非点。前一种非点我们可以称之为采点偏差,而后一种情况我们称之为电子压力计的非点失效。
支配电子压力计数据处理的核心部件是带有固定储存容量的的微处理器,因而在对压力计的硬件进行编程时,必须合理的设置计数器的时序,并要综合考虑寄存器的储存容量,使系统在计划的采集时间内能够按序的读写,同时要确保数据的存入数量,防止溢出,避免造成测试的失败。
超量程使用是导致电子压力计失效的又一原因,如果在测试前没有选择好适合被测井段工况的压力计,有可能在测试深井的过程中造成传感器的损坏而导致电子压力计的失效。
电子压力计的供电装置通常为高温锂电池,而在出厂前为了防止电池的自然放电要在其特性表面形成一层钝化保护膜,而锂电池的这种特性会导致其在低温段电压不稳定,测量井下数据时容易造成采点异常,甚至会出现不可修复的非点失效和数据紊乱。
从技术上分析,泄露是导致电子压力计失效的主要因素。实际应用过程中井下压力计有三处容易出现泄露现象:首先是传感器的导压点附近;其次是密封核心电路板的密封仓;第三处是仪器与测井钢缆连接的部分。导压点附近的密封主要由制造工艺来保证,通常在高精度的机床加工中心,通过精心设计结构参数,能保证在导压点附近承受井下的高压而不漏水;密封仓采用的是O型圈密封技术,同样高精度的机械加工,能够保证压力计的深井耐压能力;仪器与钢缆连接部分是最容易引起泄露的地方。在安装过程中仪器与钢缆的连接,我们通常称之为“铠装”。这一工艺过程必须保证以下几点:
a、钢缆与仪器的信号连接必须是柔性连接,不承受轴向拉力。
b、钢缆与仪器之间有抗法向转动的装置,避免信号连接被扭断。
c、钢缆与仪器连接点应沉没在绝缘填充材料中,外部压力只能作用到填充材料上,确保电信号与外部的绝缘。
人为因素对电子压力计的影响主要有两个方面:一是新手操作导致在压力计装配过程出现部件的损坏,由于电子压力计属于精密仪器,因此对于测试人员的操作水平及专业知识要求相对较高。二是运输过程中因保管不善,造成仪器内部电路的损坏而导致的数据紊乱及数据未采全现象。
4.1、由于电子压力计对于地层中的高温、高压及剧烈震动较为敏感,因此为了减轻传感器瞬间受力强度,设计者应在硬件电路或软件系统方面设置一套压力缓冲装置。另外对于高温、含硫的地层应改变压力计的密封结构,防止泄露造成的电缆、电路及传感器等部件的腐蚀和损坏。
4.2、按照优选搭配及压力计的性能特征选用适当量程,适当存储容量的压力计。由于压力计的性能不稳定性,选型时应综合对产品在使用过程中所能出现的问题及可靠性进行分析,达到互补性的组合。例如,对于采点密度相对较稀的井区,一般选用低存储量的压力计,而测气及压裂井厂由于采点较多,一般选用大量程,高存储量的压力计。另外对于深井及采用深井压裂工艺的特殊井型一般选用精度高、抗震性能好的SPAR压力计,而测气井、联作井则应选用DDI、SEI新型电子压力计。
掌握和分析电子压力计的工作原理、性能指标及失效形式,合理进行压力计的选型与搭配,确保仪器的维护与标定到位,对于提高电子压力计下井测试的成功率,在实际试采过程中已经取得了明显成效。同时,针对电子压力计的各种失效形式,做好配套工艺的设计与革新,也是不断挖掘测试仪器在油气试采工作中发挥最大潜能的有效方式。目前,由于适用于复杂地质岩层的电子压力计测试技术和工艺还不甚全面,因而我们在今后的工作和学习中仍要加强理论学习,不断的积累经验和优化设计方案,为油田的勘探和开发提供更有力的技术支持。
[1]贾世新.石油试采工艺研究,北京:石油工业出版社.1999.8.1
[2]冯超.电子压力计,浙江:电子工业出版社.2003
[3]韩建.电子技术基础,北京:化学工业出版社.2004.6.1
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