胡林斌 涂廣軍 馮光輝 李 影 張國新 張國毫 郝永麗

(南陽油田測井公司 河南南陽)

SKD3000數(shù)控儀與側(cè)向、伽馬、井徑-微電極組合測井的研究和應(yīng)用

胡林斌 涂廣軍 馮光輝 李 影 張國新 張國毫 郝永麗

(南陽油田測井公司 河南南陽)

文章介紹了SKD3000數(shù)控儀與側(cè)向、伽馬、井徑-微電極組合測井的研究和應(yīng)用。主要介紹了井徑-微電極的電子線路設(shè)計、側(cè)向線路的改造,改造后現(xiàn)場應(yīng)用及效果分析。

組合測井;線路;改造

0 引 言

井徑-微電極是石油勘探開發(fā)過程中常用的測井項目,在砂泥巖剖面微電位、微梯度之間關(guān)系是劃分滲透層最重要的手段之一。目前許多油田使用的國產(chǎn)井徑-微電極測井儀器比較簡單,儀器供電、信號處理檢測均由地面數(shù)控系統(tǒng)完成,測井時受環(huán)境影響大,曲線易畸變,并且完全靠地面控制這種簡單的測井方法,占用電纜纜芯較多,無法與其它儀器組合測井;SCH-1B恒功率雙側(cè)向測井儀數(shù)據(jù)采集是以89C51單片機(jī)為核心的控制與采集系統(tǒng),與地面系統(tǒng)的通信采用標(biāo)準(zhǔn)3506方式,數(shù)據(jù)傳輸采用雙極性歸零碼制,抗干擾性能強(qiáng),傳輸失真很小[1]。如果能夠把該儀器與井徑-微電極、伽馬儀器組合在一起,實(shí)現(xiàn)一次下井同時測量多條曲線,可大大提高測井時效和測井服務(wù)質(zhì)量,滿足生產(chǎn)和市場競爭的要求。

1 組合測井研究的內(nèi)容及實(shí)現(xiàn)方法

要實(shí)現(xiàn)井徑-微電極儀、伽馬儀與雙側(cè)向測井儀的成功組合,必須解決以下幾個關(guān)鍵性技術(shù)問題:井徑-微電極儀電子線路的設(shè)計;SCH-1B恒功率雙側(cè)向測井儀技術(shù)改造;伽馬測井儀改造;地面數(shù)控儀器配接;組合測井儀器測試等。

儀器組合連接次序由上往下依次是:自然伽馬、恒功率雙側(cè)向、井徑微電極線路、微電極機(jī)械推靠器。

2 關(guān)鍵技術(shù)

2.1 井徑-微電極電路短節(jié)設(shè)計

設(shè)計井徑-微電極電子線路短節(jié),將儀器的供電和信號采集由地面系統(tǒng)提供改變?yōu)榫码娮泳€路短節(jié)提供,克服原井徑-微電極測井存在的缺陷,達(dá)到組合測井的技術(shù)要求。電子線路短節(jié)由五大部分組成,分別為±15 V電源電路、方波恒流供電電路、微電極輸入輸出電路、井徑電路、功能控制電路,其原理框圖如圖1所示。

圖1 井下電路原理框圖

2.1.1 方波恒流供電電路

該電路由振蕩、變換、驅(qū)動、功能轉(zhuǎn)換等部分組成。利用精度高、耐溫好的晶體振蕩器,配合分頻器和外圍線路產(chǎn)生工作頻率為f0=488 Hz的邏輯方波,經(jīng)驅(qū)動輸出兩路正10 V左右的方波。一路供測量電路進(jìn)行相敏檢波;另一路經(jīng)方波變換電路進(jìn)行斬波和信號幅度調(diào)整,輸出一個具有固定頻率、固定電壓幅度為±13 V左右的方波,此方波經(jīng)功率驅(qū)動輸出(100 V左右),給極板0號電極供電,通過地層泥漿在橡皮電纜馬籠頭9#電極處構(gòu)成供電回路。該電路在M1、M2電極與儀器外殼之間產(chǎn)生電位差ΔV。

2.1.2 輸入輸出測量電路與刻度電路

測量電路由高阻抗信號輸入、增益調(diào)整、多端負(fù)反饋帶通濾波、模擬開關(guān)、相敏檢波和低通濾波器組成。ΔV經(jīng)輸入電路隔離和增益調(diào)整放大后進(jìn)入多端負(fù)反饋帶通濾波器,再經(jīng)相敏檢波,模擬開關(guān)在488 Hz邏輯方波的控制下,使488 Hz有效信號通過,其他諧波、噪聲均被去除。輸出模擬信號的大小由M1、M2電極與儀器外殼之間產(chǎn)生電位差ΔV的大小決定[2],從而反應(yīng)出地層電阻率的大小?？潭入娐窞閮?nèi)刻度方式,分為高低刻兩檔,低刻點(diǎn)直接接入到線路地,模擬地層電阻率0,直流測量信號0～5 mV;高刻點(diǎn)采用高精度電阻,微梯度刻度電阻為31.6Ω,微電位刻度電阻為24.1Ω,模擬地層電阻率10Ω·m,直流測量信號在300 mV～500 mV之間可控制調(diào)整。作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)腜CM電子儀,最大能夠傳輸5 000 mV的直流信號,因此在不超過測量動態(tài)范圍內(nèi)可保證在120Ω·m以內(nèi)地層測量,真實(shí)反映地層電阻率變化。

2.1.3 井徑供電與測量電路

井徑電路是雙井徑電路(X/Y),電路由井徑恒流源電路、測量電路等組成。恒流源電路提供電流(要接負(fù)載),保證井徑測量的線性,井徑電流可調(diào)整在5 mA～10 mA范圍內(nèi),保證測量電路電壓輸出在5 V以內(nèi),以滿足不同機(jī)械體電路電流要求,提高井徑測量精度,防止信號失真。

2.2 恒功率雙側(cè)向測井儀的改造

SCH-1B恒功率雙側(cè)向數(shù)據(jù)采集與控制采用標(biāo)準(zhǔn)PCM3506傳輸方式,它使用了10個模擬道中的6個通道,微球使用了3個通道。目前一些油田不需要測微球曲線,因此可以讓井徑、微電極信號直接使用微球通道,SCH-1B恒功率雙側(cè)向預(yù)留有6個脈沖道,可以把伽馬計數(shù)結(jié)果放入任一脈沖道中,達(dá)到信號采集目的。

2.2.1 硬件電路改動

1)把伽馬輸出信號加線引入到自然伽馬計數(shù)電路,自然伽馬脈沖信號經(jīng)過2R9、2V2、2V3、2R8整形,保護(hù)電路經(jīng)CD40106反向后送入單片機(jī)89C51的14腳。如圖2所示。

2)微電位、微梯度、井徑采集電路,這三道信號分別增加10μF電容濾波后,送往AD7506電子開關(guān),參看A/D轉(zhuǎn)換電路圖JA12[3]。

圖2 伽馬計數(shù)電路

2.2.2 信號通道分配

脈沖道CH1--------GR計數(shù)

模擬道CH7--------微梯度信號

模擬道CH8--------井徑信號

模擬道CH9--------雙側(cè)向淺電流IS

模擬道CH10-------雙側(cè)向淺電壓VS

模擬道CH11-------微電位信號

模擬道CH12-------雙側(cè)向深電流ID

模擬道CH13-------雙側(cè)向深電壓VD

模擬道CH15-------纜頭電壓

模擬道CH16-------模擬地

2.3 伽馬測井儀改造方案

伽馬測井儀在組合前信號輸出為2#、5#纜芯,由于SCH-1B恒功率雙側(cè)向組合上傳信號也要使用2#、5#這兩根纜芯,因此需調(diào)整伽馬傳輸途徑,根據(jù)設(shè)計要求,伽馬信號輸出與2#、5#纜芯斷開,連接到11#、18#芯,由11#、18#兩根纜芯直接輸送伽馬數(shù)據(jù)到SCH-1B恒功率雙側(cè)向伽馬計數(shù)電路。

2.4 井徑-微電極儀走線改動方案

為使井徑-微電極儀的走線不與伽馬、側(cè)向信號沖突,實(shí)現(xiàn)組合功能,需要重新調(diào)整儀器連接線如下:

1)把微電極信號地從微電極繼電器上斷開,引到儀器上接頭19#做為信號地,實(shí)現(xiàn)換檔與信號地分開[3]。

2)把機(jī)械推靠器的推靠電源地線與儀器外殼斷開,避免組合測井時推靠電源高電壓對雙側(cè)向儀器的影響。

2.5 地面數(shù)控儀器配接方案

SKD3000地面系統(tǒng)選擇4#、6#電纜纜芯為井下組合儀器提供交流180 V電壓,選擇2#、5#電纜纜芯從井下向上傳送編碼脈沖信號,井下儀器井徑-微電極、雙側(cè)向都采用內(nèi)刻度方式,故地面需要提供刻度換檔脈沖,該脈沖通過1#、5#、10#纜芯由程序控制自動向井下儀器提供。

SKD3000地面系統(tǒng)PCM卡采用PCM3506脈沖解碼方式,信號通道總共17道,其中包括一道同步道、6道脈沖道、10道模擬道,采用地面、井下一一對應(yīng)的原則,分配采樣通道,保證信號互不沖突。

按照SKD3000地面系統(tǒng)軟件操作手冊的具體要求[4],編制井徑-微電極、伽馬、雙側(cè)向組合測井作業(yè)服務(wù)表,滿足信號采集、計算,曲線顯示、存儲和打印等。

3 測試結(jié)果

儀器組合后,與SKD3000地面系統(tǒng)進(jìn)行車間測試,雙側(cè)向單測和并測時各參數(shù)見表1。微電極測量各參數(shù)見表2。

表1 雙側(cè)向單測和并測時各參數(shù)

表2 微電極測量各參數(shù)

從以上數(shù)據(jù)可以看出,各儀器無論在單測和并測時所測數(shù)據(jù)穩(wěn)定,誤差均在允許范圍之內(nèi),與標(biāo)準(zhǔn)值比較,均在技術(shù)指標(biāo)范圍內(nèi)[4]。

4 應(yīng)用及效果分析

該儀器組合測井方式先后在新6XXX等井進(jìn)行了測井試驗,以檢驗組合后儀器的穩(wěn)定性和可靠性。三口井的測井資料均評價為合格資料。所測曲線如圖3所示。應(yīng)用效果分析如下:

圖3 新6×××組合測井曲線圖

(1)由于采用了脈碼傳輸,避免了模擬信號在電纜上的損失,微電極分層效果有了明顯提高,小信號測量精度高,抗干擾性強(qiáng);

(2)實(shí)現(xiàn)一次下井同時測量多條曲線,可大大提高測井時效和測井服務(wù)質(zhì)量,滿足生產(chǎn)和市場競爭的要求。

(3)為了更可靠地測井,可以加測一條自然電位曲線,通過觀察該曲線,配合張力信號,就能及時觀察井下儀遇阻情況,有效提高施工安全。

[1] 胡 澍.地球物理測井儀器[M].北京:石油工業(yè)出版社,1991

[2] 康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)摸擬部分(第三版)[M].北京:高等教育出版社,1991

[3] 中國電子科技集團(tuán)第二十二研究所.SCH-B恒功雙側(cè)向維修手冊.2001(資料)

[4] 中國電子科技集團(tuán)第二十二研究所.SKD3000數(shù)控測井儀軟件操作手冊.2003(資料)

PI,2011,25(1):54～56

This article introduces the investigation and the application of the combination logging of SKD3000 with latero logging,natural gamma-ray logging and caliper microelectrode logging.It mainly introduces the electronic circuit design of the caliper microelectrode and the improvement of the lateral lines,and it also introduces the application and the analysis of the effects after the improvement.

Key words:combination logging,circuit,improvement

The investigation and the application of the combination logging of SKD3000 with latero logging,natural gamma-ray logging and caliper microelectrode logging.

Hu Linbin,Tu Guangjun,Feng Guanghui,Li Ying,Zhang Guoxin,Zhang Guohao and Hao Yonggang.

P631.8+1

B

1004-9134(2011)01-0054-03

胡林斌,男,工程師,2002年畢業(yè)于華東石油大學(xué)測井專業(yè),現(xiàn)在河南南陽油田測井公司一分公司從事管理及技術(shù)研究工作。郵編:473132

2010-06-02編輯:姜 婷)