工程测井模块化组合应用中模块短接自密封设计

杨雨蒙 1 1.大庆油田有限责任公司测试技术服务分公司 黑龙江 大庆 163153

摘 要：为解决工程测井模块化组合应用中，因井下高压环境下单个模块短接连接处的密封失效而造成多个模块短接进水损坏的问题，研究了一种适用于工程测井模块化组合应用的模块短接自密封设计。该设计结构简单、易于实现、制作成本低、对仪器原有结构改动较小。模块短接的耐压实验及现场应用结果表明，该结构能够有效防止各模块短接连接处密封失效对短接本身和其它短接的影响，从而避免事故扩大。

关键词：工程测井 模块短接 自密封 密封失效

The Modular Joint Self-Sealing Design

for Modular Engineering Logging System

Yang Yumeng¹

（1.Logging and Testing Service Company, Daqing Oilfield Co. Ltd, Daqing, Heilongjiang 163453, China）

Abstract: In order to solve the problem of water damage to multiple modular joints caused by sealing failture of the single joint connection in high-pressure downhole conditions, the modular Joint self-sealing design suitable for modular engineering logging system is studied. The design has the advantages of simple structure, easy to implement, low cost and slight structure modification. The Pressure experiment and field results show that the structure can effectively avoid the effect of sealing failure of the joint connection on the joint connection itself and other joint connections and thereby avoid further damage.

Key Words：engineering logging, modular joint, self-sealing, sealing failture

0前 言

模块化工程测井组合应用^[1]是将各功能模块短接按需组合，一次下井采集多种井身状况参数。该组合施工方便，测井时效高，有利于对井下管柱状况进行综合分析。但各模块短接连接成仪器串时，仪器总长较长，容易弯曲，造成各模块短接连接处发生渗漏的概率增大。由于各模块短接组合后，内部在物理空间上是连通的，仅靠各短接之间的连接处密封设计来防止渗漏，一个连接处渗漏将导致所有短接进水。由于模块短接内部电路集成度高，精密传感器多，价格昂贵，一旦发生渗漏，通常会造成全部模块短接的器件报废，损失巨大。所以，为了保证测井仪器的正常工作性能以及石油开采时测量仪器的精准程度, 一定要加强石油测井仪内部装置的结构设计工作^[2]，沿着可靠性系统、参数、容差择优的技术途径,及时采用可靠性设计方面的最新研究成果,在满足技术经济性能的前提下最大限度地提高产品的可靠性^[3]。

1防渗结构分析及设计

工程测井组合应用短接采用标准化设计，为保护好仪器内的电子元器件,要求测井仪器的耐压圆筒必须具有足够的强度^[4],短接材质选用TC6钛钢材料，外径Φ50，耐压60MPa。短接内部构造因其功能而不同，但短接两端接头采用统一结构设计^[5]，图1所示的是短接通用结构设计图。它包括仪器芯子和仪器筒两个基本部分。为方便装配与维修，通常仪器筒与仪器芯子通过丝扣形成可拆卸连接，并在连接处设计有盘根和密封面结构（图1中C），以保证此处可靠密封。该连接处仅在仪器装配和维修时打开，此处发生渗漏的可能性很小。传统的耐压防渗漏设计除上述C处外，还有图1中的A和B处，A处的盘根与其它短接的B密封面、B处密封面与其它短接的A盘根形成密封，从而构成整个短接腔体的耐压防渗漏屏障，保证图中功能区的安全。

在短接组合应用中，A、B处会频繁拆卸和安装，同时组合形成的长仪器串，在吊装时可能产生的弯曲应力，将导致A处盘根，B处密封面受损伤概率增大，造成A、B处密封不良，产生渗漏。由图1结构可知，渗漏液体可由短接两

第一作者简介：杨雨蒙，男，1990年出生，2013毕业于华侨大学测控技术与仪器专业，现在大庆油田测试技术服务分公司从事电路方案设计工作。E-mail: [e-mail]

端无障碍进入电路筒空腔，造成功能区电路、传感器损坏，由于仪器串内部是连通的，渗漏将会扩展到其它短接，造成仪器串进水的灾难性事故。

基于上述分析，本着简单、适用的原则，在图1基础上进行了改进设计。如图2所示，在仪器芯子结构上增加了D和E处结构。在D处，增加图2中D处①所示的3道盘根D处②所示的密封塞；在E处也设有密封塞，它们与C同时作用，实现功能区的自密封。其原理是，当A处出现渗漏时，D处②所示密封塞直接阻挡了空腔内渗漏压力，同时D

处①所示的盘根则阻挡了芯子与仪器筒间隙内的渗漏压力，共同确保渗漏不能从A处进入功能区；对B处发生的渗漏，则由E处的密封塞负责阻挡。通过上述设计，可以在短接两端发生渗漏时，保证短接功能区的自密封。

图2短接改进设计

对比图1和图2可以发现，仪器芯子在结构和机械强度方面进行了综合设计，整体结构改动较小，模块短接的长度因D、E处密封塞走线略有加长。考虑到最坏情况下的渗漏，当最大外部压力60MPa时，压力会全部作用到D或E处。因此，在D和E处分别设置了6个密封塞，在密封的同时，可提供6根过芯线，以满足模块化组合需求。

2实验分析

为检测短接自密封设计的密封性能，在高温高压实验室进行了耐压实验。实验分两方面进行，一是短接两端开放，放入实验装置中加压，测试对抗外部压力的密封性能；二是短接两端封闭，短接本身开放（预留渗漏通道），测试在内部压力下防止渗漏对外扩散的密封性能。经测试，上述两种密封性能均达到耐压60MPa。

模块化组合应用在大庆油田喇15某井进行的现场测试中，仪器下到840m的目标深度处，发现通讯无法建立、供电电流有少许增加。多次重新上电、重启，故障依旧，经判别，认为组合仪器串某处出现渗漏。起出仪器串后，从电缆头开始，逐级排查，发现各“公共”连接处并无渗漏发生，问题出现在短接本身。经进一步检查，发现是某短接仪器筒C处密封盘根意外受损，该短接电路功能区进水，导致电流增大、通讯异常。正是由于该短接的“自密封”结构的阻挡，才避免了渗漏蔓延到其它短接，造成更严重后果。后经更换新的短接，顺利完成了本井的测试工作。

3结论

1、通过在仪器芯子结构上增加密封设计，可有效实现仪器短接功能区的自密封；

1、短接自密封设计既可降低连接处发生渗漏的概率，也能减少渗漏串通导致的灾害扩大的风险；

3、该自密封设计实现简单、可形成标准化和系列化，便于后期的仪器维修维护。

参考文献

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