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技術(shù)限制應(yīng)用
產(chǎn)出剖面測井數(shù)據(jù)是了解生產(chǎn)井產(chǎn)出狀況的重要窗口，是生產(chǎn)井動態(tài)分析的基礎(chǔ)，也是生產(chǎn)井指定下一步改造措施的依據(jù)。“隨著國內(nèi)利用水平井開發(fā)油氣藏的力度不斷加大，現(xiàn)有的產(chǎn)出剖面測井儀受結(jié)構(gòu)上的局限，在水平井中只能測取井筒中局部的數(shù)據(jù)，測量結(jié)果不能真實反映全井筒流體狀況，這也限制了現(xiàn)有儀器在水平井中的大規(guī)模應(yīng)用。”郭國民告訴記者。
據(jù)悉，國內(nèi)傳統(tǒng)的單探頭產(chǎn)出剖面測井儀適用于近似直井，而水平井中流體流動特征復(fù)雜，對產(chǎn)出剖面測井儀提出了更高要求。近年來國內(nèi)多個測井儀器制造公司都在積極投入，力求研發(fā)出適用于水平井的陣列多探頭產(chǎn)出剖面測井儀，但目前均尚未推出具體產(chǎn)品。而國外同類儀器價格較為昂貴，定價甚至達到410萬美元一套。
郭國民說：“施工方面，頁巖氣水平井產(chǎn)氣剖面動態(tài)監(jiān)測以前都被國外公司壟斷，每次測井施工費用要將近三百萬元。而且有些特殊情況下，他們要是不愿意施工，我們氣井措施改造就會被卡脖子。”
迎難發(fā)起攻關(guān)
2016年起，郭國民與課題組成員承擔了中國石化專項科研課題《存儲/直讀水平氣井產(chǎn)出剖面測試儀研制》。雖然事前已經(jīng)充分考慮了研制的復(fù)雜情況，但真正深入課題后，困難還是超出他們的想象。
“存儲/直讀水平氣井產(chǎn)出剖面測試儀的研制非常難，儀器結(jié)構(gòu)、陣列多探頭信號抗干擾遠距離傳輸、信號采集處理電路、控制軟件等內(nèi)容都非常復(fù)雜，這種儀器可以說是代表了產(chǎn)出剖面儀器最高水平。”郭國民說。
為了解決小直徑儀器的空間小、探頭多、布局復(fù)雜等難題，作為項目組長的郭國民從儀器架構(gòu)和部件CAD設(shè)計開始，帶領(lǐng)課題組在測量臂鉸接方式、電動推靠力矩、增加儀器井下運行自適應(yīng)安全裝置等方面一一進行優(yōu)化，設(shè)計了走線集結(jié)構(gòu)，使得測量臂在井斜時也能進行實時監(jiān)測和顯示。此外，在現(xiàn)場施工時如何能快速地更換探頭也是使用者比較關(guān)心的問題，為此，課題組還優(yōu)化了17個探頭布局以及儀器強度與探頭容納空間的平衡，在大量實驗數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，嘗試了采用獨立結(jié)構(gòu)和線路筒連接儀器內(nèi)各探頭，方面現(xiàn)場更換單個探頭。
填補國內(nèi)空白
“國外同類儀器價格昂貴，并且存在技術(shù)保護。該課題的完成，打破國外儀器技術(shù)壟斷局面，為公司創(chuàng)新創(chuàng)效，并為油氣公司的油氣藏管理，提供水平井動態(tài)監(jiān)測技術(shù)支撐。”郭國民高興地說。
郭國民介紹，通過3D轉(zhuǎn)換、模型制作和軟件仿真，課題組對設(shè)計圖進行了反復(fù)修改和完善，儀器工作強度滿足了連續(xù)油管輸送的要求，各項測量性能也都達到了高標準，其中多項創(chuàng)新填補了國內(nèi)空白。其中，課題組研制的光學(xué)持氣儀代替?zhèn)鹘y(tǒng)放射性法進行安全環(huán)保施工，并實現(xiàn)了和電容持水優(yōu)勢互補進行流體成分測量。在存儲/直讀雙模式短節(jié)研制上，課題組還完成了井下儀器信號調(diào)制與解調(diào)，使用單片機和CPLD芯片技術(shù)，在直流供電單芯電纜上實現(xiàn)了測量數(shù)據(jù)上傳和控制命令下行的全雙工雙向通訊，井下直接存儲數(shù)據(jù)格式統(tǒng)一，使得該儀器具備無電纜存儲和有電纜直讀測井雙模式。在配套地面便攜系統(tǒng)研制上，課題組力求用軟件代替硬件實現(xiàn)各種功能，做到了硬件小型化，方便攜帶和使用。此外，我國自主研發(fā)的這一存儲/直讀水平井產(chǎn)出剖面測井儀，硬件成本約200萬元，與國外同類儀器相比，每口井可以節(jié)約130萬元左右的施工費用。
郭國民介紹，目前，他們研制的樣機經(jīng)過三相流室內(nèi)刻度和現(xiàn)場井實驗，各項技術(shù)指標均達到了實際應(yīng)用要求，下一步將進行成果轉(zhuǎn)化和推廣應(yīng)用。
