SKD3000数控仪与侧向、伽马、井径-微电极组合测井的研究和应用

胡林斌 涂广军 冯光辉 李 影 张国新 张国毫 郝永丽

(南阳油田测井公司 河南南阳)

SKD3000数控仪与侧向、伽马、井径-微电极组合测井的研究和应用

胡林斌 涂广军 冯光辉 李 影 张国新 张国毫 郝永丽

(南阳油田测井公司 河南南阳)

文章介绍了SKD3000数控仪与侧向、伽马、井径-微电极组合测井的研究和应用。主要介绍了井径-微电极的电子线路设计、侧向线路的改造,改造后现场应用及效果分析。

组合测井;线路;改造

0 引 言

井径-微电极是石油勘探开发过程中常用的测井项目,在砂泥岩剖面微电位、微梯度之间关系是划分渗透层最重要的手段之一。目前许多油田使用的国产井径-微电极测井仪器比较简单,仪器供电、信号处理检测均由地面数控系统完成,测井时受环境影响大,曲线易畸变,并且完全靠地面控制这种简单的测井方法,占用电缆缆芯较多,无法与其它仪器组合测井;SCH-1B恒功率双侧向测井仪数据采集是以89C51单片机为核心的控制与采集系统,与地面系统的通信采用标准3506方式,数据传输采用双极性归零码制,抗干扰性能强,传输失真很小[1]。如果能够把该仪器与井径-微电极、伽马仪器组合在一起,实现一次下井同时测量多条曲线,可大大提高测井时效和测井服务质量,满足生产和市场竞争的要求。

1 组合测井研究的内容及实现方法

要实现井径-微电极仪、伽马仪与双侧向测井仪的成功组合,必须解决以下几个关键性技术问题:井径-微电极仪电子线路的设计;SCH-1B恒功率双侧向测井仪技术改造;伽马测井仪改造;地面数控仪器配接;组合测井仪器测试等。

仪器组合连接次序由上往下依次是:自然伽马、恒功率双侧向、井径微电极线路、微电极机械推靠器。

2 关键技术

2.1 井径-微电极电路短节设计

设计井径-微电极电子线路短节,将仪器的供电和信号采集由地面系统提供改变为井下电子线路短节提供,克服原井径-微电极测井存在的缺陷,达到组合测井的技术要求。电子线路短节由五大部分组成,分别为±15 V电源电路、方波恒流供电电路、微电极输入输出电路、井径电路、功能控制电路,其原理框图如图1所示。

图1 井下电路原理框图

2.1.1 方波恒流供电电路

该电路由振荡、变换、驱动、功能转换等部分组成。利用精度高、耐温好的晶体振荡器,配合分频器和外围线路产生工作频率为f0=488 Hz的逻辑方波,经驱动输出两路正10 V左右的方波。一路供测量电路进行相敏检波;另一路经方波变换电路进行斩波和信号幅度调整,输出一个具有固定频率、固定电压幅度为±13 V左右的方波,此方波经功率驱动输出(100 V左右),给极板0号电极供电,通过地层泥浆在橡皮电缆马笼头9#电极处构成供电回路。该电路在M1、M2电极与仪器外壳之间产生电位差ΔV。

2.1.2 输入输出测量电路与刻度电路

测量电路由高阻抗信号输入、增益调整、多端负反馈带通滤波、模拟开关、相敏检波和低通滤波器组成。ΔV经输入电路隔离和增益调整放大后进入多端负反馈带通滤波器,再经相敏检波,模拟开关在488 Hz逻辑方波的控制下,使488 Hz有效信号通过,其他谐波、噪声均被去除。输出模拟信号的大小由M1、M2电极与仪器外壳之间产生电位差ΔV的大小决定[2],从而反应出地层电阻率的大小。刻度电路为内刻度方式,分为高低刻两档,低刻点直接接入到线路地,模拟地层电阻率0,直流测量信号0～5 mV;高刻点采用高精度电阻,微梯度刻度电阻为31.6Ω,微电位刻度电阻为24.1Ω,模拟地层电阻率10Ω·m,直流测量信号在300 mV～500 mV之间可控制调整。作为数据传输的PCM电子仪,最大能够传输5 000 mV的直流信号,因此在不超过测量动态范围内可保证在120Ω·m以内地层测量,真实反映地层电阻率变化。

2.1.3 井径供电与测量电路

井径电路是双井径电路(X/Y),电路由井径恒流源电路、测量电路等组成。恒流源电路提供电流(要接负载),保证井径测量的线性,井径电流可调整在5 mA～10 mA范围内,保证测量电路电压输出在5 V以内,以满足不同机械体电路电流要求,提高井径测量精度,防止信号失真。

2.2 恒功率双侧向测井仪的改造

SCH-1B恒功率双侧向数据采集与控制采用标准PCM3506传输方式,它使用了10个模拟道中的6个通道,微球使用了3个通道。目前一些油田不需要测微球曲线,因此可以让井径、微电极信号直接使用微球通道,SCH-1B恒功率双侧向预留有6个脉冲道,可以把伽马计数结果放入任一脉冲道中,达到信号采集目的。

2.2.1 硬件电路改动

1)把伽马输出信号加线引入到自然伽马计数电路,自然伽马脉冲信号经过2R9、2V2、2V3、2R8整形,保护电路经CD40106反向后送入单片机89C51的14脚。如图2所示。

2)微电位、微梯度、井径采集电路,这三道信号分别增加10μF电容滤波后,送往AD7506电子开关,参看A/D转换电路图JA12[3]。

图2 伽马计数电路

2.2.2 信号通道分配

脉冲道CH1--------GR计数

模拟道CH7--------微梯度信号

模拟道CH8--------井径信号

模拟道CH9--------双侧向浅电流IS

模拟道CH10-------双侧向浅电压VS

模拟道CH11-------微电位信号

模拟道CH12-------双侧向深电流ID

模拟道CH13-------双侧向深电压VD

模拟道CH15-------缆头电压

模拟道CH16-------模拟地

2.3 伽马测井仪改造方案

伽马测井仪在组合前信号输出为2#、5#缆芯,由于SCH-1B恒功率双侧向组合上传信号也要使用2#、5#这两根缆芯,因此需调整伽马传输途径,根据设计要求,伽马信号输出与2#、5#缆芯断开,连接到11#、18#芯,由11#、18#两根缆芯直接输送伽马数据到SCH-1B恒功率双侧向伽马计数电路。

2.4 井径-微电极仪走线改动方案

为使井径-微电极仪的走线不与伽马、侧向信号冲突,实现组合功能,需要重新调整仪器连接线如下:

1)把微电极信号地从微电极继电器上断开,引到仪器上接头19#做为信号地,实现换档与信号地分开[3]。

2)把机械推靠器的推靠电源地线与仪器外壳断开,避免组合测井时推靠电源高电压对双侧向仪器的影响。

2.5 地面数控仪器配接方案

SKD3000地面系统选择4#、6#电缆缆芯为井下组合仪器提供交流180 V电压,选择2#、5#电缆缆芯从井下向上传送编码脉冲信号,井下仪器井径-微电极、双侧向都采用内刻度方式,故地面需要提供刻度换档脉冲,该脉冲通过1#、5#、10#缆芯由程序控制自动向井下仪器提供。

SKD3000地面系统PCM卡采用PCM3506脉冲解码方式,信号通道总共17道,其中包括一道同步道、6道脉冲道、10道模拟道,采用地面、井下一一对应的原则,分配采样通道,保证信号互不冲突。

按照SKD3000地面系统软件操作手册的具体要求[4],编制井径-微电极、伽马、双侧向组合测井作业服务表,满足信号采集、计算,曲线显示、存储和打印等。

3 测试结果

仪器组合后,与SKD3000地面系统进行车间测试,双侧向单测和并测时各参数见表1。微电极测量各参数见表2。

表1 双侧向单测和并测时各参数

表2 微电极测量各参数

从以上数据可以看出,各仪器无论在单测和并测时所测数据稳定,误差均在允许范围之内,与标准值比较,均在技术指标范围内[4]。

4 应用及效果分析

该仪器组合测井方式先后在新6XXX等井进行了测井试验,以检验组合后仪器的稳定性和可靠性。三口井的测井资料均评价为合格资料。所测曲线如图3所示。应用效果分析如下:

图3 新6×××组合测井曲线图

(1)由于采用了脉码传输,避免了模拟信号在电缆上的损失,微电极分层效果有了明显提高,小信号测量精度高,抗干扰性强;

(2)实现一次下井同时测量多条曲线,可大大提高测井时效和测井服务质量,满足生产和市场竞争的要求。

(3)为了更可靠地测井,可以加测一条自然电位曲线,通过观察该曲线,配合张力信号,就能及时观察井下仪遇阻情况,有效提高施工安全。

[1] 胡 澍.地球物理测井仪器[M].北京:石油工业出版社,1991

[2] 康华光.电子技术基础摸拟部分(第三版)[M].北京:高等教育出版社,1991

[3] 中国电子科技集团第二十二研究所.SCH-B恒功双侧向维修手册.2001(资料)

[4] 中国电子科技集团第二十二研究所.SKD3000数控测井仪软件操作手册.2003(资料)

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,工程师,2002年毕业于华东石油大学测井专业,现在河南南阳油田测井公司一分公司从事管理及技术研究工作。邮编:473132

2010-06-02编辑:姜 婷)