XRMI極板前放性能測試外刻度器的設(shè)計與應用

牟維茜，陳小東，吉　兆，楊永剛

(川慶鉆探工程有限公司測井公司　重慶　401147)

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·開發(fā)設(shè)計·

XRMI極板前放性能測試外刻度器的設(shè)計與應用

牟維茜，陳小東，吉兆，楊永剛

(川慶鉆探工程有限公司測井公司重慶401147)

摘要：極板前放EPAM作為XRMI電成像測井儀器電流測量的第一級，對信號的采集及處理至關(guān)重要。EPAM的狀態(tài)和性能對測井資料有著直接影響，需要在實驗室對EPAM進行加溫測試和篩選。針對EPAM的工作環(huán)境設(shè)計出了一種可模擬井下溫度和地層負載的EPAM加溫測試外刻度器。EPAM加溫測試外刻度器主要由加溫裝置和模擬負載裝置兩部分組成。配合EPAM測試系統(tǒng)，EPAM加溫測試外刻度器可在不同溫度環(huán)境下對EPAM進行三種模擬負載測試。通過加溫測試外刻度器篩選出的EPAM測井效果良好。

關(guān)鍵詞：XRMI極板;前放；刻度；模擬負載；計數(shù)率

0引言

2012年，川慶測井引進了XRMI電成像測井儀器。實踐表明，XRMI電成像測井儀在“高石梯-磨溪”區(qū)塊低泥漿電阻率、高地層電阻率和高井溫的井眼條件下，部分井測井資料質(zhì)量有時不能完全滿足相關(guān)方的驗收標準。通過研究，發(fā)現(xiàn)XRMI極板前放(EPAM)在低泥漿電阻率、高地層電阻率的井眼條件下會出現(xiàn)“小信號傳輸”問題。

EPAM作為信號采集和傳輸?shù)牡谝患壏糯蟛糠郑涓邷貤l件下的溫飄、信噪比等對測井資料有著直接影響[1]，因此有必要在車間對EPAM進行加溫篩選。通常的EPAM加溫篩選方式以內(nèi)刻信號作為測試標準[2]，而內(nèi)刻信號溫飄大，測試結(jié)果往往不理想。為模擬井下的真實環(huán)境，應引入外刻度信號對EPAM進行測試和篩選。通過分析和試驗，設(shè)計、制作出了一種EPAM加溫測試外刻度器。EPAM加溫測試外刻度器能在高溫條件下對EPAM進行檢測和負載模擬，杜絕了測井效果不理想時更換EPAM的盲目性。

1EPAM加溫測試外刻度器設(shè)計

EPAM加溫測試外刻度器可以消除車間無法對EPAM高溫條件下的工作狀況進行有效識別的瓶頸，杜絕更換EPAM的盲目性。

1.1設(shè)計要求

1)模擬負載能夠模擬各種地層電阻率條件下的EPAM響應，并建立線性關(guān)系；

2)能夠進行“一致性”檢查；

3)能夠同時對6塊EPAM進行加溫測試。

1.2設(shè)計思路

根據(jù)XRMI極板刻度原理[3]，用可裝載EPAM的“加溫裝置(BOX 1)”替代極板外殼，用“模擬負載裝置(BOX 2)”替代外刻度器，利用便攜式EPAM測試系統(tǒng)直接在車間對EPAM進行加溫篩選，設(shè)計思路如圖1所示。

圖1　EPAM外刻度器設(shè)計思路

1.3系統(tǒng)組成

設(shè)計完成的“加溫裝置(BOX 1)”與“模擬負載裝置(BOX 2)”共同組成可對EPAM進行加溫測試的外刻度器，如圖2所示。利用外刻度器與EPAM測試系統(tǒng)可在車間對EPAM直接進行加溫測試、篩選，不需將EPAM安裝在極板外殼內(nèi)。

圖2　EPAM外刻度器系統(tǒng)組成

2EPAM外刻度器制作

2.1加溫裝置(BOX 1)

如圖3所示，采用鋁板基座平均分布六個通道，將前放板外接鈕扣引出并將整個基座置入烘箱內(nèi)；同時將測試鈕扣線束引出烘箱，將外刻度電阻排置于烘箱外，連接測試系統(tǒng)，實現(xiàn)極板前放加溫的目的。加溫裝置6個通道可同時使用、同時測試，計算機上的數(shù)據(jù)采集通過分時采集來實現(xiàn)。

圖3　加溫裝置

2.2模擬負載裝置(BOX 2)

1)線性檢查電阻排(STEP)

為對前放進行線性檢測，需要制作電阻排，用來模擬不同電阻率的地層。STEP線性檢查電阻選用阻值依次為4.99、5.62、6.34、7.15、8.06、9.09、10.2、11.5、13、14.7、16.5、18.7、21、23.7、26.7、30.1、34.8、38.3、44.2、48.7、51.1、54.9、59.7、78.7、88.7 kΩ。

2)一致性檢查電阻排(5kΩ/1MΩ)

選擇高阻1MΩ的電阻排和低阻5kΩ的電阻排作為前放一致性檢查的一個參考。一致性檢查電阻排結(jié)構(gòu)與線性檢查電阻排一樣，單電阻排阻值不一樣。

3)模擬負載盒

模擬負載盒是負載模擬裝置，內(nèi)含6個STEP電阻排、6個5 kΩ電阻排和6個1MΩ電阻排，如圖4所示，每個電阻排包含25個電阻，共計450個電阻。450個電阻一端接入EPAM，另一端全部短接相連，作為2 kHz電流回流端。

圖4　模擬負載盒

3EPAM外刻度器應用

3.1加溫測試

EPAM加溫測試前，按圖5所示連接方案進行系統(tǒng)連接。系統(tǒng)連接好后，啟動EPAM測試系統(tǒng)軟件。

圖5　EPAM外刻度器加溫測試系統(tǒng)

點擊“連接”按鈕，開始測試。軟件界面“通信連接”指示為綠燈時表示通信連接正常，為紅燈時表示通信錯誤；“數(shù)據(jù)上傳”指示為綠燈時表示EPAM有數(shù)據(jù)上傳，不亮時表示EPAM沒有數(shù)據(jù)上傳；EPAM通信正常時，對應的極板狀態(tài)編號顯示為綠燈[4]。

EPAM通信正常后，在1 150 mV、2 kHz的條件下，利用STEP、5 kΩ以及1 MΩ的負載同時對6塊EPAM進行篩選。測試STEP結(jié)果如圖6所示，5 kΩ以及1M的測試結(jié)果同理。

圖6　STEP/1 150 mV計數(shù)率

3.2數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

為客觀評價EPAM在不同溫度和負載條件下的狀態(tài)和性能，利用EPAM加溫測試外刻度器對編號為“2284”的EPAM在1 150 mV、2 kHz的發(fā)射電壓及不同負載條件下進行加溫測試，實驗數(shù)據(jù)見表1。

表1　EPAM(2284)加溫測試數(shù)據(jù)統(tǒng)計

極板鈕扣電流計數(shù)率理論值按照公式(1)計算：

I=U/R=Counts×12.5×(2.5/215)/(2210×100×2)

(1)

式中，I為發(fā)射電流，U為發(fā)射電壓，R為負載電阻，Counts為測試系統(tǒng)中計數(shù)率的讀數(shù)[5]。

從表1可以看出，對特定負載而言，隨著溫度的升高，電流計數(shù)率越來越低，誤差也越來越大，且負載越大，誤差越大。電流計數(shù)率誤差可通過極板主刻度加以校正。

4實際應用

2015年6月，川慶測井公司在XXX井進行XRMI測井施工，井深4 203 m，井溫121℃，泥漿電阻率0.07 Ω·m，地層電阻率10～40 000 Ω·m，井眼尺寸8.5 in(1 in=25.4 mm)，測井資料理想，圖7為該井XRMI測井資料。

5結(jié)束語

XRMI極板EPAM加溫測試外刻度器不僅可對EPAM

圖7　×××井XRMI測井資料

進行室溫下的一致性和線性檢測，還可模擬井下溫度、負載對EPAM進行測試和篩選。

通過測試EPAM在不同溫度和負載環(huán)境下的工作狀態(tài)，不僅能對EPAM的性能進行客觀評價，為EPAM對測井資料質(zhì)量的影響提供事實依據(jù)，還能為下一步EPAM的自主研發(fā)提供實驗數(shù)據(jù)。由于測試時EPAM不需裝載在極板外殼內(nèi)，EPAM加溫測試外刻度器不僅可避免傳統(tǒng)EPAM加溫測試方式對極板鈕扣總成、排線和密封圈的損壞，而且還省掉了傳統(tǒng)EPAM加溫測試方式需反復在極板外殼上拆裝EPAM的步驟，大大提高工作時效。

參 考 文 獻

[1] 雷綠銀，何豹，楊偉金，等.升級后的XRMI與EMIT的比較[J].石油儀器，2006，20(3)：37-39.

[2] 李峰.關(guān)于對油田測井XRMI技術(shù)的研究與分析[J].中國化工貿(mào)易，2012，4(9)：93.

[3] HALLIBURTON.XRMI Field Operations Manual [Z].2004

[4] 北京山鼎科技有限公司.EPAM測試軟件操作手冊[Z].2012.

[5] HALLIBURTON.XRMI Service Manual[Z].2005.

Design and Application of External Calibration Device for Performance Test of the Preamplifier in XRMI Pad

MOU Weixi,CHEN Xiaodong,JI Zhao,YANG Yonggang

(Well Logging Company,Chuanqing Drilling Engineering Co.Ltd.,Chongqing,401147,China)

Abstract：As the first level of current measurement of XRMI imaging logging instrument,the EPAM is vital to the signal acquisition and processing.The status and performance of EPAM have a direct impact on logging data,therefore the heating tests and screening of EPAM in the laboratory are required.In view of the EPAM working environment,an EPAM testing calibrator to simulate the downhole temperature and strata load is designed.EPAM heating test calibrator is mainly composed of two parts,including the heating device and the loading simulation device.Cooperated with EPAM test system,EPAM heating test calibrator has three kinds of simulation load tests on EPAM in different temperature environment.The EPAM screened by the heating test calibrator showed good performance in logging process.

Key words：XRMI pad；preamplifier；calibration；loading simulation；counting rate

第一作者簡介：牟維茜，女，1970年生，高級工程師，1992年畢業(yè)于西安石油學院電子儀器專業(yè)，現(xiàn)在川慶測井公司從事儀器維修工作。E-mail：1310347119@qq.com

中圖法分類號：P631.8+11

文獻標識碼：A

文章編號：2096-0077(2016)03-0037-03

(收稿日期：2015-09-08編輯：姜婷)