測井電纜磁記號標(biāo)定儀設(shè)計及應(yīng)用

朱云峰

(1.中國石油集團(tuán)測井有限公司大慶分公司 黑龍江 大慶 163000；2.吉林大學(xué)地球探測科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 吉林 長春 130012)

0 引 言

測井曲線是確定鉆井深度、判定儲層飽和度和地層地質(zhì)特點(diǎn)的最為直觀的方法[1-3]，這對測井曲線深度的精確性要求極高，驗收測井曲線質(zhì)量要求各個曲線之間相差深度要小于0.1 m為標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行[4-6]，為達(dá)到深度準(zhǔn)確，國內(nèi)井小隊一般采用在測井電纜上標(biāo)定磁記號的方法來進(jìn)行校深[7-9]。由此電纜記號的標(biāo)定需要十分精確，但是受人為或者儀器因素影響，各種標(biāo)注記號方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，沒有做到真正的統(tǒng)一化、標(biāo)準(zhǔn)化，所以針對這種狀況，設(shè)計出一種測井電纜磁記號標(biāo)定儀，并通過標(biāo)準(zhǔn)井驗證所標(biāo)注記號的精度，以達(dá)到實(shí)際操作方便，節(jié)約成本的目的。

1 測井電纜磁記號標(biāo)定儀的原理和運(yùn)行方式

1.1 電纜標(biāo)定記號原理和校深

電纜標(biāo)定記號的原理是根據(jù)區(qū)域內(nèi)所測井深和電纜長度，確定在電纜上標(biāo)注記號的長度，以每個記號25 m間隔，然后利用各種裝置在鎧甲電纜加注磁性記號為常規(guī)記號，圖1所示為測井曲線顯示常規(guī)記號，并且每間隔500 m加注大記號，大記號一般為三個連續(xù)的常規(guī)記號，每個記號間隔3 m，圖2所示為測井曲線顯示的大記號，由于各個油田和測井公司的差異，標(biāo)準(zhǔn)間距或者大記號特點(diǎn)有所不同[10]。磁記號校深是利用測得的磁記號校正測井曲線的深度，由于常規(guī)記號的存在，校深是每25 m進(jìn)行一次，對于薄層可以防止曲線之間出現(xiàn)深度差，磁記號就相當(dāng)于電纜上的標(biāo)尺[11]，每次的計算可以彌補(bǔ)相對深度的不足，因此可以作為深度系統(tǒng)測量重要的輔助手段[12]。

圖1 測井曲線顯示常規(guī)記號

圖2 測井曲線顯示大記號

1.2 測井電纜磁記號標(biāo)定儀的主要運(yùn)行方式

測井電纜磁記號標(biāo)定儀采用的是記錄和注磁同時響應(yīng)的方法，利用記號器與注磁器間隔一定距離，每檢測到一個脈沖記號就再注一個記號，優(yōu)點(diǎn)是記錄準(zhǔn)確，誤差較低。如圖3所示。為測井電纜磁記號標(biāo)定儀運(yùn)行方式，采用絞車下放電纜到做記號滾筒，此過程中進(jìn)行電纜消磁，期間利用馬丁代克記錄電纜下放長度，當(dāng)達(dá)到所需電纜長度時，采用絞車上提電纜，做記號滾筒同步釋放電纜，在此過程中，激磁器首先發(fā)射一個激磁信號，當(dāng)信號走過25 m，恰好到達(dá)記號器處，記號器瞬間激發(fā)脈沖到主控箱，主控箱同步發(fā)射指令到激磁器，然后重復(fù)上步過程，期間一般在間隔500 m處做大記號，如圖2所示，三個連續(xù)記號，大記號位置由電腦事先輸入，或者人為手動確定位置，最后在記號器記錄的最后一個磁信號后，量取零電纜長。

圖3 測井電纜磁記號標(biāo)定儀運(yùn)行示意圖

2 測井電纜磁記號標(biāo)定儀的電路設(shè)計

測井電纜磁記號標(biāo)定儀的電路主要由四個部分組成，如圖4所示。

圖4 測井電纜磁記號標(biāo)定儀的電路設(shè)計示意圖

其中，信號感應(yīng)電路主要是用來控制記號器記錄，對其工作狀態(tài)和信號輸出狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，并將記錄轉(zhuǎn)換成脈沖跳動，將結(jié)果顯示在表顯電路上。手動置數(shù)電路用于控制盒出錯復(fù)位或補(bǔ)做記號時重新置數(shù)，是一種人為干預(yù)復(fù)位機(jī)制。表顯和計數(shù)電路主要用來對所做磁記號進(jìn)行數(shù)值加和并顯示到LED屏幕上。磁性控制電路是由主控箱對消磁器和激磁器發(fā)送命令，確定是普通記號還是大記號，并對消磁器和激磁器的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。

2.1 信號感應(yīng)電路的設(shè)計

磁記號信號感應(yīng)電路是高壓線圈的外置設(shè)備，其電路主要是由運(yùn)算放大器LM358、驅(qū)動電路和輸出端口、LED顯示所組成，其結(jié)構(gòu)如圖5所示?？蓪Υ庞浱栞敵雒}沖放大，并將整個磁脈沖信號轉(zhuǎn)化成方波信號，作為激磁控制指示，并顯示到LED上，對記號器的工作狀態(tài)和信號輸出狀態(tài)進(jìn)行即時監(jiān)測。

圖5 信號感應(yīng)電路示意圖

2.2 表顯和計數(shù)電路

表顯電路主要以顯示電纜深度為主，由譯碼電路MC14511和LED顯示器的驅(qū)動電路組成，如圖6所示電路。譯碼電路MC14511，其具有鎖存、譯碼、驅(qū)動等功能可避免在計數(shù)過程中出現(xiàn)跳數(shù)現(xiàn)象，便于觀察和記錄，通過在十位上接入計數(shù)信號，實(shí)現(xiàn)對電纜長度的顯示。

圖6 表顯電路圖

在表顯電路前的電纜長度計算和記號激發(fā)個數(shù)的計算是以計數(shù)電路來實(shí)現(xiàn)的，計數(shù)電路由加法器MC14008和緩存器MC14076組合構(gòu)成，如圖7所示，以緩存器MC14076的輸出作為加法器的輸入，在激磁信號或手動置數(shù)信號的輸入下進(jìn)行累計加和計數(shù)。在記錄電纜深度的同時，根據(jù)輸入深度，進(jìn)行激磁器放磁，以門電路和觸發(fā)器形成邏輯判斷，實(shí)現(xiàn)常規(guī)記號和大記號的制作。

圖7 加法計數(shù)電路

2.3 磁性控制電路

磁性控制電路以繼電器為基礎(chǔ)，通過表顯電路和計數(shù)信號的磁信號，通過以脈寬運(yùn)算調(diào)整激磁信號為確定寬度的正脈沖，利用驅(qū)動電路對激磁器和消磁器的驅(qū)動放磁。其電路如圖8所示。

圖8 磁性控制電路示意圖

2.4 手動置數(shù)電路

在實(shí)際應(yīng)用中，由于各種因素可能導(dǎo)致突發(fā)情況，所以加入手動控制電路模塊，由手動置數(shù)電路和強(qiáng)制復(fù)位電路組成，手動置數(shù)信號和激磁信號接入計數(shù)電路的時鐘輸入端，可隨時切換，電路如圖9所示，其利用脈沖產(chǎn)生電路，連接單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和邏輯電路，可執(zhí)行外部人為強(qiáng)制干預(yù)，可實(shí)現(xiàn)單次激發(fā)信號，和連續(xù)激發(fā)大記號的操作，即單個脈沖和連續(xù)脈沖輸出，達(dá)到人為干預(yù)結(jié)果的目的。

圖9 手動置數(shù)電路

復(fù)位電路由電容，電阻，按鈕開關(guān)組成，電路結(jié)構(gòu)如圖10所示。供電后產(chǎn)生的正脈沖利用驅(qū)動電路放大，并輸入到表顯電路和計數(shù)電路，通過對電路的信號進(jìn)行檢測，如發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)錯誤，可立即復(fù)位，復(fù)位操作按鍵即時產(chǎn)生新的正脈沖，實(shí)現(xiàn)電路的復(fù)位操作。

圖10 復(fù)位電路

3 測井電纜磁記號標(biāo)定儀的應(yīng)用及精度驗證

通過上述的測井電纜磁記號標(biāo)定儀，對實(shí)際電纜進(jìn)行記號標(biāo)定，同時確定其精度。

假設(shè)某小隊通過上述方法確定電纜零長為12.76 m，到標(biāo)準(zhǔn)井進(jìn)行電纜精度校正，如圖11所示，下井儀器的連接順序為電纜+馬籠頭+前磁CCL+加重儀器，記號接收器高度為0.05 m，馬籠頭為0.74，前磁CCL零長為0.23。

圖11 校下井儀器的連接順序

根據(jù)儀器所計算零長公式：

電纜零長+馬籠頭長+前磁CCL零長-記號接收器高[13]

(1)

可得，1 100 m處計算大記號理論深度為：

1 100+12.76+0.74+0.23-0.05=1 113.68 m

同時利用絞車測得1 100 m處前磁和大記號的原始文件(未校深)，1 100 m處測的標(biāo)準(zhǔn)短磁深度為1 088.33 m，大記號深度為1 109.57 m，由于標(biāo)準(zhǔn)井在1 100處的標(biāo)準(zhǔn)短磁深度早已確定為1 092.42 m，故對原始文件進(jìn)行校深，所以整體下移至標(biāo)準(zhǔn)接箍深度，1 100 m處前磁和大記號原始圖向下平移4.09 m，分別對準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)井在1 100 m處的標(biāo)準(zhǔn)短磁接箍深度，此時1 100 m處大記號校正深度為1 113.66 m。

對比公式(1)理論計算數(shù)據(jù)，以實(shí)際測井資料的大記號為標(biāo)準(zhǔn)深度：

1 113.68-1 113.66=0.02 m

所以計1 100 m平差為-0.02，滿足平差波動范圍在-0.05～+0.05 m之間要求，保證了所做記號的精度，說明測井電纜磁記號標(biāo)定儀滿足實(shí)際應(yīng)用需要。

4 結(jié) 論

在測井解釋應(yīng)用中，為使測井曲線深度的準(zhǔn)確，是以在測井電纜上標(biāo)定磁記號的方法來進(jìn)行校深，通過研究和設(shè)計測井電纜磁記號標(biāo)定儀，最大限度的減少人為因素影響，做到真正統(tǒng)一化、標(biāo)準(zhǔn)化，并通過標(biāo)準(zhǔn)井驗證，確定儀器標(biāo)注記號具有很高的精度，達(dá)到了操作方便，節(jié)約成本的目的，為實(shí)際測井應(yīng)用提供技術(shù)支持。