新型電極系、微電極組合測(cè)井儀在HH2530測(cè)井平臺(tái)中的應(yīng)用

吳沁軒

(西部鉆探測(cè)井公司 新疆阜康)

新型電極系、微電極組合測(cè)井儀在HH2530測(cè)井平臺(tái)中的應(yīng)用

吳沁軒

(西部鉆探測(cè)井公司 新疆阜康)

利用HH2530測(cè)井平臺(tái)信號(hào)的遙測(cè)傳輸模式,把電極系、微電極測(cè)井儀通過遙測(cè)編碼的方式組合起來,把模擬測(cè)井信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)并通過遙測(cè)接口以雙相移位鍵控碼的形式上傳數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)了電極系、微電極、井徑測(cè)井儀組合測(cè)井的功能,極大地提高了測(cè)井時(shí)效。同時(shí),在電路中使用了先進(jìn)的電子技術(shù),利用CPLD可編程數(shù)字電路模塊對(duì)下井信號(hào)進(jìn)行解碼,控制下井儀器工作,并把上傳數(shù)據(jù)進(jìn)行并串轉(zhuǎn)換,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)組合,在很大程度上簡化了接口電路,降低了電路的故障率。經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),取得滿意效果。

電極系;微電極測(cè)井儀;HH2530測(cè)井平臺(tái)

0 引 言

4米電極系在以往的 HH2530測(cè)井平臺(tái)中,是以軟電極的形式,單獨(dú)掛接。

微電極測(cè)井也是一種電阻率法測(cè)井,其特點(diǎn)是電極距只有幾厘米,在以往的HH2530測(cè)井平臺(tái)中,也是通過單獨(dú)掛接小數(shù)控微電極測(cè)井儀來進(jìn)行微電極電位和梯度的電阻率測(cè)量的[1]。

兩種測(cè)井儀器所測(cè)得的地層信息均是以模擬信號(hào)的方式上傳,送入地面的電極系面板來進(jìn)行處理。這種方法的缺點(diǎn)是,兩種測(cè)井儀器都是單獨(dú)掛接,不能進(jìn)行組合;信號(hào)上傳均是以模擬信號(hào)的方式上傳,信號(hào)失真比較大。所以,當(dāng)甲方同時(shí)需要4米和微電極測(cè)井資料時(shí),野外小隊(duì)要對(duì)電極系和微電極兩種測(cè)井儀器分別下井,既耗時(shí)又耗力,工作量非常大。

因此,我們開發(fā)了新型電極系、微電極組合測(cè)井儀器,利用HH2530測(cè)井平臺(tái)自身的TCC傳輸系統(tǒng),可以將4米電極、微電極及井徑儀器組合起來,極大地提高了測(cè)井效率。

1 工作原理及實(shí)現(xiàn)方法

電極系、微電極組合測(cè)井儀器,通過多路轉(zhuǎn)換和模數(shù)轉(zhuǎn)換,將模擬信號(hào)經(jīng)過數(shù)字化之后,以數(shù)據(jù)的形式通過遙測(cè)接口組合上傳。同時(shí),通過HH2530測(cè)井平臺(tái)電極系測(cè)井軟件,以下井命令來控制組合測(cè)井儀器,對(duì)4米電極、電位、梯度和井徑進(jìn)行刻度。這樣就免去了用原電極系面板刻度時(shí),不但要接電極系測(cè)試盒,還要來回插跨接線、倒線,非常繁瑣。

電極系、微電極和TCC傳輸系統(tǒng)的組合方式如圖1所示。

圖1 電極系、微電極和TCC的組合

4米電極系的測(cè)量探頭位于TCC的上方。由玻璃鋼做成的絕緣層外殼,分成三根帶上下31芯接頭的硬電極,即B電極+萬能電極1+萬能電極2,組合而成。三根電極組合的長度,和軟電極一樣長,同時(shí)4米電極系電極的位置,和軟電極的位置距離一樣。這樣就可以在4米電極系測(cè)井儀下端,掛接別的測(cè)井儀器,并且還不影響自身的測(cè)量功能。

微電極測(cè)井儀位于TCC的下方,由RCC中的部分電路和MCS推靠器組成。其中推靠器采用分動(dòng)式四臂推靠器,電極極板安裝在推靠器的活動(dòng)臂上,為避免泥漿影響,用彈簧片將鑲在絕緣板上的電極緊貼井壁。微電極測(cè)井儀能夠探測(cè)微梯度、微電位和X-Y方向的井徑。

2 公共電子線路(RCC)

電極系、微電極測(cè)井儀的公共電子線路(RCC)是將電極系測(cè)井、微電極測(cè)井、井徑和自然電位測(cè)井等多種測(cè)井功能組合在一起的,一種以遙測(cè)方式傳輸測(cè)井信號(hào)的綜合電子線路短節(jié)。

2.1 主要功能

公共電子線路采用井下供電的方式,一次下井即可獲得4米、微電極、井徑和自然電位多種測(cè)井曲線。由RCC產(chǎn)生電極系和微電極的供電電流,由測(cè)量電極采集通過地層傳導(dǎo)后的電壓信號(hào),經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換,由數(shù)字接口經(jīng)三總線傳到TCC進(jìn)行遙測(cè)傳輸。其井徑推靠、刻度、測(cè)井控制都由地面發(fā)送命令進(jìn)行控制。

公共電子線路所完成的功能如圖2所示。

圖2 公共電子線路功能框圖

由井下儀RCC產(chǎn)生的4米電極系的供電電流(25Hz±1%,方波),送入到電極系的供電電極。由電極系測(cè)量環(huán)測(cè)得的測(cè)量信號(hào),下傳到 RCC,并送入RCC的4米測(cè)量檢波板進(jìn)行放大檢波。

由井下儀RCC產(chǎn)生微電極的供電電流(200Hz±1%,方波),送到微電極的供電電極。微電極的微電位和微梯度測(cè)量信號(hào),上傳到RCC,送入到微電極測(cè)量檢波板進(jìn)行放大檢波。

電極系和微電極測(cè)井儀的刻度電路,全放在了RCC電子電路短節(jié)中,這樣既可以檢查整個(gè)組合串的好壞,又可以做4m電極系和微電極測(cè)量值的標(biāo)定。

公共電子線路(RCC)接口板,利用 HH2530三總線的傳輸模式,接收地面系統(tǒng)下發(fā)給各儀器的命令,同時(shí)把來自測(cè)量探頭的4米信號(hào)、微電極信號(hào)和井徑信號(hào),經(jīng)多路轉(zhuǎn)換器選擇后,由模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換,在控制信號(hào)的控制下,將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成12位的數(shù)據(jù)信號(hào)。當(dāng)GO脈沖到來時(shí)送入CPLD的數(shù)據(jù)寄存器中進(jìn)行并串轉(zhuǎn)換,在上傳時(shí)鐘的觸發(fā)下順序?qū)?shù)據(jù)傳送到三總線供TCC編碼上傳[2、3]。

2.2 接口板

該儀器的核心部分是公共電子線路(RCC)接口板,接口板在整個(gè)公共電子線路中,起到承上起下的作用,完成測(cè)井儀器和TCC之間的通訊,及儀器控制、A/D轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)采集等功能,其原理框圖如圖3所示。

圖3 接口板原理框圖

圖3 中UDATA/GO、UCK、DSIG是RCC與TCC之間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換的三總線(DTB總線),儀器與總線的連接采用一種菊花鏈?zhǔn)竭B接,RCT與TCC的通訊采用半雙工的工作方式,其時(shí)序圖如圖4所示。

圖4 半雙工的工作方式

圖4 中,RCC與TCC的通訊聯(lián)絡(luò)信號(hào)有三個(gè):

上傳數(shù)據(jù)及GOP脈沖信號(hào):UDATA/GO

上傳時(shí)鐘:UCK

下傳指令:DSIG

其中,UDATA為上傳數(shù)據(jù),GOP脈沖為時(shí)序聯(lián)絡(luò)信號(hào),兩者共用同一根信號(hào)線。GOP脈沖頻率為60Hz或15Hz,由TCC下傳,當(dāng) GOP脈沖到達(dá)線路RCT時(shí),RCC將采集的測(cè)井待傳數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好,直到TCC發(fā)出的UCK到達(dá)時(shí),由UCK將數(shù)據(jù)逐位移出,形成UDATA數(shù)據(jù)上傳給TCC,UDATA傳完后TCC才發(fā)出DSIG信號(hào),對(duì)RCC進(jìn)行控制,RCC接收到DSIG信號(hào)后立即解碼,完成指令操作(開/收井徑,刻度、測(cè)井),至此,完成一個(gè)完整的數(shù)據(jù)通訊周期,直到下一個(gè)GOP脈沖的到來,開始下一個(gè)數(shù)據(jù)采集上傳周期。

整個(gè)電路的通訊命令解碼、控制及數(shù)據(jù)A/D轉(zhuǎn)換、采集在CPLD可編程邏輯模塊內(nèi)完成,從而達(dá)到井徑開關(guān)、刻度控制及上傳數(shù)據(jù)并串轉(zhuǎn)換。多路轉(zhuǎn)換和A/D轉(zhuǎn)換器的功能是將多種模擬信號(hào)(電極系、微電極、井徑信號(hào))分時(shí)轉(zhuǎn)換成12位數(shù)字信號(hào)傳送給CPLD中的數(shù)據(jù)寄存器中,以便數(shù)字信號(hào)在UCK時(shí)鐘到來時(shí)順序上傳。DTB三總線信號(hào)接口接收器與驅(qū)動(dòng)器的功能是接收三總線上的下行命令(DSIG,雙極性雙相位,±1.2V)、上傳時(shí)鐘(UCK)并進(jìn)行電平幅度變換,將上傳數(shù)據(jù)進(jìn)行電平幅度變換(+1.2V)上傳到三總線(UDATA/GO)上,再由TCC進(jìn)行編碼后上傳地面進(jìn)行計(jì)算處理、記錄、繪圖[2、3]。

3 應(yīng)用效果

通過多口井試驗(yàn),掛接應(yīng)用后所測(cè)的曲線,與原掛接小數(shù)控微電極曲線質(zhì)量對(duì)比,有了長足的進(jìn)步。圖5所示為長慶采油五廠地229-35井的部分原圖。

圖5 長慶采油五廠地229-35

從圖中可以看出,微電位曲線(RMN)在泥巖段和微梯度(RML)曲線重合或略高,在砂巖段微電位曲線比微梯度曲線值高,在泥沙巖的剖面出現(xiàn)峰值,曲線正常。圖中截取的測(cè)井資料就是油層段的微電極曲線,4米電極曲線(R4.0)在油層出現(xiàn)高值,符合油層段曲線的規(guī)律[4、5]。

4 結(jié)束語

使用過程中發(fā)現(xiàn),在微電極測(cè)井儀工作正常的情況下,當(dāng)井眼不規(guī)則時(shí),所測(cè)微梯度與微電位曲線經(jīng)常在滲透層處重合在一起,對(duì)滲透層中的夾層基本無反映。經(jīng)多口井試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)系微電極電極極板貼井壁情況不好造成的?，F(xiàn)對(duì)電極極板尺寸、極板旋轉(zhuǎn)方式的機(jī)械改造,已經(jīng)基本解決了這個(gè)問題。

總的來說,電極系、微電極組合測(cè)井儀與HH2530測(cè)井平臺(tái)的成功掛接應(yīng)用,解決了電極系、微電極兩種測(cè)井儀不能同時(shí)組合測(cè)井的歷史,使得野外測(cè)井小隊(duì)工作量大幅度減少,測(cè)井效率得到顯著提高。同時(shí),還為類似測(cè)井儀器掛接HH2530測(cè)井平臺(tái),提供了一種思路和方法。

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[3] 王興亮,達(dá)新宇,林家薇,等.數(shù)字通信原理與技術(shù)[M].西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2001

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P631.8+1

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1004-9134(2010)02-0022-03

2009-02-20 編輯:姜 婷)

吳沁軒,男,1976年生,工程師,2006年畢業(yè)于大連理工大學(xué)電子與通信工程專業(yè),現(xiàn)在西部鉆探測(cè)井公司從事測(cè)井儀器的使用和維修。郵編:831511