八扇区组合仪与慧眼2000 测井采集系统的配接

鲍宁波

(大庆钻探工程公司测井公司 黑龙江 大庆 163412)

0 引 言

大庆钻探工程公司测井公司为了形成完整的固井质量检测技术，全方位、精细化、高精度描述固井质量，研制了一套八扇区组合仪。慧眼2000 测井采集系统是大庆测井公司研发的新一代成像地面测井系统，采用灵活的多层系统结构，可运行于Windows 7 操作系统，能够支持板卡和仪器的二次开发扩展。两者的成功配接使用既满足了八扇区组合仪在油田的生产要求，同时也为慧眼2000 测井系统在油田的推广和使用提供了保障。

1 八扇区组合仪

八扇区组合仪是仪器串组合测井，主要包括扇区密度测井仪器、扇区声波测井仪器、光纤陀螺连续测斜测井仪器、伽马前磁测井仪器，如图1 所示。扇区声波测井仪器不仅能较好地评价第1、第2 界面的水泥胶结状况，还能提供套管周围的不同扇区水泥胶结情况，能对水泥环局部缺失或不均匀做出准确评价［1］。结合光纤陀螺连续测斜测井仪器，能够确定水泥环缺失、间隙在井周中的确切方位，能更准确为用户提供套管外水泥胶结情况的直观图像，同时再结合扇区密度仪器可以根据环空充填介质的密度来判断是水泥环体存在缺陷还是界面存在微环，可实现两种测井方法优势互补，资料综合解释，可较全面实现固井质量的综合评价。

2 仪器刻度及数据处理方法

2.1 刻度方法

2.1.1 光纤陀螺连续测斜仪刻度方法

将仪器水平放置，仪器自转角处于90° ±5°的位置。采集软件接收来自仪器的数据和状态;等“校正标志位”变为请求校漂时，点击“强制校漂”按钮进行刻度。刻度过程大约需要5 min，完成后可以观察仪器自转角应该为90° ±5°。

转动仪器使刻线垂直向上，如果仪器自转角为±5°说明刻度正确，如果自转角为180° ±5°表明传感器轴向与刻线相差180°，可能是仪器自转角位置摆放至相反位置，此时仪器下电，按照要求摆放完毕后重新上电进行刻度。

2.1. 2 扇区声波测井仪刻度方法

扇区声波测井仪刻度分扇区刻度与变密度/声幅刻度，变密度/声幅刻度较为简单，这里不作介绍。扇区刻度分高刻和低刻，低刻是对声波基线刻度，高刻是对声波的首波进行刻度。低刻较为简单，下面对高刻进行介绍。

在空套管中进行刻度，待仪器稳定后，选择合适的首波开门、首波门宽等参数，将首波置于两条竖线之间，然后进行增益的调节，将首波峰值调节在“300 -600”，如图2 所示。

图1 八扇区组合仪组成图

图2 扇区刻度界面

2.2 数据处理方法

扇区声波测井采用了不同于常规变密度仪器声幅计算方法，而是利用了扇区声波首波积分的平均值来作为对应扇区的声幅测量信号。利用首波积分平均值比利用首波峰值更稳定、可靠，更能准确反映套管外水泥环的胶结质量［2］。

用积分法编写了SBT-MIN(最小扇区声幅)、SBTMAX(最大扇区声幅)和SBT -AVG(平均扇区声幅)算法公式，根据测量扇区声幅信号可得到8 个扇区的声幅曲线，同时可得出8 个扇区声幅曲线的平均声幅、最大声幅、最小声幅，为现场的直观快速解释提供了很好的参考信息。

3 八扇区组合仪仪器服务程序开发

八扇区组合仪与慧眼2000 系统配接的关键技术是八扇区组合仪仪器服务程序开发。使用慧眼2000 系统的仪器服务程序开发向导SDK 设计八扇区组合仪仪器服务程序系统框架。该软件默认支持测井接口和仪器属性接口，为客户程序提供统一的接口标准。慧眼2000主控程序按约定的接口标准调用仪器服务程序中成员函数来实现相应的功能。软件主要对仪器类、仪器控制窗口类及扇区成像显示模块进行了设计编程。

3.1 仪器类功能设计与实现

仪器类中封装了仪器服务程序接口的成员函数，实现测井初始化、加载控制窗口、采集数据解码、测井数据处理等功能。

采集数据解码处理按照仪器上传数据结构，对数据实现解码。由于扇区声波测井仪的上传数据量大，因此采用了时间驱动，分包上传数据的方式，采集数据后按照序号和分包序号重新打包。一次完整合并分包流程图如图3 所示。

图3 合并分包流程图

开始测井后，数据采集模块接收到数据并分析数据，查找到这包数据的序号和分包序号，同时把数据存储到数据缓冲区，通过序号和分包序号判断这包数据是否是这次序号中的最后一个分包，如果是就合并分包，如果不是就接收并分析下一包数据，直到找到这次序号的最后一个分包。

测井数据处理将解码后的数据通过刻度系数、公式运算，计算成有实际意义的数据，作为仪器的显示和存盘数据。

3.2 仪器控制窗口类功能设计与实现

仪器控制窗口类主要实现地面仪器下发命令控制和监控仪器状态功能。在测井过程中，为了便于查看声波波形，在控制面板添加了波形显示控件，来实时对波形进行观察，如图4 所示。测井采集软件运行时，系统自动加载仪器控制窗口。

图4 仪器控制窗口

3.3 扇区成像显示模块功能设计与实现

8 条扇区声幅曲线用图像来表示，以套管径向周围位置为横坐标，以深度为纵坐标，水泥胶结的质量用颜色深浅来代表。图像中的每一点均由对应位置的扇区声幅幅度来选择对应的灰度图例。扇区声波测井中的灰度等级的解释方法和灰度图例见表1 和图5。

表1 灰度等级的解释方法

图5 扇区灰度等级与图例

地面软件设计中，为了便于扇区成像显示，编写了扇区成像显示模块，并利用插值函数对8 个扇区声幅数值进行径向插值后再绘制剖面展开图像，避免了直接利用径向仅有的8 个数据等分绘制出现的台阶。同时对径向、纵向2 个方向进行平滑滤波，避免了原始图像中由于测量信号中的噪声干扰带来的毛刺和麻点［3］。测井过程中，结合光纤陀螺连续测斜仪的自转角，能够实时准确地对套管周围8 个扇区的水泥胶结声波幅度成像，直观地显示出套管周围的水泥胶结有无沟槽及其大小、形状和位置。

3.4 应用效果

仪器服务程序开发是完成仪器配接慧眼2000 采集软件系统的关键技术。八扇区组合仪仪器服务程序与慧眼2000 采集平台反复的联调、测试，完成了现场仪器测井软件功能需求，实现了八扇区组合仪与慧眼2000 测井系统的挂接，图6 是八扇区组合仪在南X 井测井曲线图。

图6 南X 井八扇区测井曲线图

4 结 论

根据慧眼2000 采集软件系统框架，设计了八扇区组合仪仪器服务程序，并开发了专门的测井数据采集及扇区成像显示模块，成功实现了八扇区组合仪与慧眼2000测井采集系统的配接。现场试验结果表明，该系统运行稳定可靠，下发命令仪器控制有效，采样数据处理、计算方法正确，成像显示模块正常，取得了预期效果。

［1］宋宝伟，杨 波.八扇区声波测井仪及在大庆油田的应用［J］.石油仪器，2010，24(4):28 -29.

［2］陈翀霄，张彦梅，刘红星.八扇区水泥胶结仪测井方法及应用［J］.石油仪器，2009，23(5):68 -69.

［3］曹敬春，魏昭冰，王 强，等.SDZ 地面测井系统配接SBT扇区水泥胶结测井仪的方法研究［J］. 石油天然气学报，2014，36(8):82 -86.