电子压力计保护装置研制和试验

1、电子压力计保护装置研制和试验王立新(江汉石油管理局测录井工程公司 湖北潜江433123)摘 要: 高温高压井的射孔-测试联作中，易损坏昂贵的井下电子压力计，本文针对井下实际情况，提出了一种新的井下电子压力计的保护装置，具有良好减震性能，并能降低射孔瞬间突然增压对压力计探头的冲击作用。装置经过现场试验，效果良好。关键词: 高温高压 射孔 测试 电子压力计1 概述高温高压井测试周期较长，机械压力计受工作时间的限制，一般不用或仅作为辅助，井下记录仪以电子压力计为主。但由于电子压力计在高温条件下，抗震性差，经常取不到合格的压力资料，造成工程上返工，为提高地层测试的成功率，我们研制了电子压力计保护装置。

2、高温高压井的测试一般采用射孔-测试联作工艺，在射孔的一瞬间，由于射孔弹爆炸产生的压力和冲击波，使得从封隔器到井底这段井筒中的压力突然升高，从实际测得数据看，这种射孔时瞬间增高的压力，较正常情况下，在原压力的基础上增加30%40%。远远超过压力计量程，损坏井下电子压力计，使其失去记录井下压力的能力，因此目前高温高压井测试中，电子压力计数据失真的现象比较普遍。为了克服这个问题，现场一般要下45支压力计，以确保至少有一支能够取得完整的地层压力恢复资料。尽管如此，有时还是不能够取得完整的资料。因此，有必要研制一种有良好减震性能，并能降低射孔瞬间突然增压对压力计探头的冲击作用的电子压力计保护装置。这种装

3、置，可防止来自射孔时产生横向、纵向震动以及射孔瞬间的压力尖峰冲击，从而确保昂贵的电子压力计的安全，更重要的是要确保录取到准确、完整的测试资料。国内现有的一些电子压力计托筒大多与电子压力计之间为刚性连接，减震效果较差，一些柔性连接的托筒又不能保证足够的流道面积，影响地层流体流动。且大多数压力计探头直接与地层流体接触，射孔瞬间的压力冲击损坏压力计的事故时有发生，一些压力计采用阻尼管的方式来避免这种损坏，但实际效果并不理想，且阻尼管在一定程度上还会降低压力计的灵敏度。图2 削峰装置示意图1234针对这种情况，我们研制了新型的电子压力计保护装置，包括电子压力计减震托筒以及压力尖峰削除装置，保护压力计及

4、探头。2 结构及工作原理新型减震电子压力计托筒结构如图1所示，在该设计方案中，电子压力计在托筒中居中放置，地层流体从压力计周围流过。压力计上下端都套着橡胶减震护圈，护圈外径比压力计略粗，这样使压力计与四周没有任何刚性接触，护圈上下还各垫有弹簧，组装时给予一定的预紧力，使压力计能在一定程度上自由浮动。橡胶护圈可吸收高频震动，而弹簧吸收低频震动。这种组合减震机构同时考虑纵向和横向的减震，并采用不同的材料组合在一起，吸收不同频率范围内的震动。可有效防止来自射孔时产生的横向震动波、纵向震动波，最大程度地减小压力计所受到的冲击。另外，还设计了一个尖峰压力削除装置，安装在压力计探头部位。尖峰压力削除装置的

5、结构示意图如图2所示，它由上盖、压帽、弹簧和连接基座等组成。压帽下端面和基座上端面经过研磨，贴在一起时可产生较为严密的密封。正常工作时，弹簧将压帽顶起，压帽与基座间存在一定的空隙， 当压力变化较为平缓时，压力可不受阻挡地传递到压力计探头上。当射孔瞬间压力急剧升高，产生尖峰压力时，压力在压帽与基座的缝隙间来不及传递，就会在压帽上下产生较大的压差，在这种压差的作用下导致压帽下压弹簧，与基座端面贴紧，尖峰压力就无法作用到压力计探头上，将射孔瞬间产生的压力尖峰屏蔽在压力计探头外，当这种瞬间增压，随射孔孔眼的形成而消失时，压帽在弹簧力的作用下被推开，恢复到正常压力传导的状态，从而对压力计探头起到保护作用

6、，同时又不影响压力计探头对压力的正常感应。电子压力计减震托筒的主要技术指标如下：（1）外径： 99mm （2）组装长度： 1400mm （3）全长： 1518mm （4）工作压力： 105MPa （5）拉伸强度（基于100屈服强度）：1461.4kN （6）抗外压强度（基于100屈服强度）：144MPa （7）抗内压强度（基于100屈服强度）：156MPa （8）工作温度：177 （9）连接螺纹：2-7/8"CAS.Box×Pin （10）适用环境：原油、天然汽、水、泥浆 3 现场试验情况在现场试验中，试验井为王云10-6、库1井和中11井，在这些井的射孔-测试联作施工中，

7、井下压力计均完好无损，取得了完整的数据资料。其中王云10-6井进行了压力尖峰削除机构的对比试验，试验条件是，在同一个射孔层位，在测试射孔联作管柱装二支压力计，一支装有削峰装置，一支未装削峰装置，在射孔瞬间，二支压力计，同时记录射孔瞬间压力。从试验的二支压力计卡片，我们可清楚地看到，在未装压力尖峰削除机构的压力计卡片上，压力冲击造成的压力突升非常明显如图3，而在装设了压力尖峰削除机构的压力计卡片上，几乎没有出现压力的突升如图4。两张压力卡片的对比图如下：（由于射孔瞬间产生的冲击压力尖峰）有压力尖峰冲击无压力尖峰冲击图3 记录到射孔瞬间增加的压力图4 未记录到射孔瞬间增加的压力4 结论目前国内同行专业公司在对井下压力计的保护方面，均以减震为主，如加减震垫或减震弹簧等，但单纯的减震垫或减震弹簧其吸收震动的频率范围是有限的，将减震垫和减震弹簧组合在一起，将大大拓展吸收震动的频率范围。另一方面，我们拓展了研究思路，不仅是减震，而且将削减尖峰压力对压力计探头的冲击作为第二设计目标，研