大庆油田测试技术服务分公司
过环空单芯遥测仪
张先华大庆油田测试技术服务分公司
过环空单芯遥测仪总体结构分为遥测短节和阻抗、伞短节两部分,两个短节之间采用五芯滑环连接,共用一根供电线。仪器采用单芯电缆供电,一次下井可同时录取多个参数。该仪器能实现单芯测井的关键在于对电机的控制;为增加仪器的可靠性,防止重要元器件误操作,设计了电压保护电路;所有电路采用低功耗元器件和低功耗设计,大大降低了仪器的功耗。试验结果表明,该仪器具有较高的测量精度,仪器稳定可靠,使用维修方便,适合在产出剖面测井中推广应用。
遥测仪;集流伞;电路传输;电机控制
过环空单芯遥测仪总体结构分为遥测短节和阻抗、伞短节两部分,两个短节之间采用五芯滑环连接,共用一根供电线。仪器直径为28mm,仪器头按分公司标准设计,可方便与测井班组配接。
仪器采用单芯电缆供电,一次下井可同时录取多个参数。该仪器设计一个遥测短节,所有参数都经该短节处理,进行功率放大后上传至地面系统。遥测部分由二个单片机、一个数据选择器、一个A/D转换器组成,可同时采集8道模拟量,4道脉冲量。其中涡轮采用脉冲量传输,进入单片机的计数器道。磁性定位、温度、压力、混相及电机电压则分别由数据选择器选通后,经过A/D转换器进入单片机,通过二个单片机之间的互相通信,将各个参数形成标准曼码,经过功放后传输至地面进行解调。
3.1 电机的控制
该仪器能实现单芯测井的关键在于对电机的控制,电机控制原理如图1所示。图中Q2为一高压开关管,Z2、D2是用来调节Q2的导通电压。当LX的电压值超过Q2的导通电压时,Q2导通,电机工作,集流伞开启,监测的电机电压值显示为50 V,这时整个仪器的供电电流增大。当电机电压值为零,供电电流降低时,说明集流伞完全开启。设计这一开关电路的优点在于:电机在开启的过程中不影响其他参数的测量,同时可监测电机电压值。在电机工作,集流伞开启过程中,能看到产量逐渐增长的过程。
图1 电机控制原理
3.2 电压保护的实现
为增加仪器的可靠性,防止重要元器件误操作,设计了电压保护电路,见图2。图中R1、R2、D2和Q1组成电压保护电路。当LX点电压小于60V时,Q1不导通,Q2导通,仪器进入工作状态;当LX点电压达到60 V时,Q1导通,Q2因基极电位降低而断路,仪器进入保护状态。通过调节R1或R2的值来改变保护电压值。
图2 电压保护电路原理
3.3 低功耗设计
所有电路采用低功耗元器件和低功耗设计,大大降低了仪器的功耗。例如:遥测短节(包括温度、压力、磁定位处理电路)的供电电流仅为32mA,整个仪器的供电电流为6 5mA,电机工作时电流为120mA。
应用过环空单芯遥测仪实测1口试验井。该井日产液量24.7m3,含水率90.5%。由电机电压原始曲线可以看到电机电压由零升到50 V时伞开启,直到伞完全张开后电机电压回到零的全过程。根据产量曲线计算出实测的产量为25.15m3,测量相对误差为1.82%,达到了仪器的测量精度(设计仪器的产量测量精度为±5%)。由测得的混相频率值和全水频率值计算出该点的持水率为89.00%,测量相对误差为1.69%,达到了仪器的测量精度(设计仪器的含水测量精度为±5%)。
过环空单芯遥测仪研制成功的关键在于遥传设计和对电机控制。试验结果表明,该仪器具有较高的测量精度,仪器稳定可靠,使用维修方便,适合在产出剖面测井中推广应用。
(栏目主持 樊韶华)
10.3969/j.issn.1006-6896.2014.7.083