XRMI极板前放性能测试外刻度器的设计与应用

牟维茜，陈小东，吉　兆，杨永刚

(川庆钻探工程有限公司测井公司　重庆　401147)



·开发设计·

XRMI极板前放性能测试外刻度器的设计与应用

牟维茜，陈小东，吉兆，杨永刚

(川庆钻探工程有限公司测井公司重庆401147)

摘要：极板前放EPAM作为XRMI电成像测井仪器电流测量的第一级，对信号的采集及处理至关重要。EPAM的状态和性能对测井资料有着直接影响，需要在实验室对EPAM进行加温测试和筛选。针对EPAM的工作环境设计出了一种可模拟井下温度和地层负载的EPAM加温测试外刻度器。EPAM加温测试外刻度器主要由加温装置和模拟负载装置两部分组成。配合EPAM测试系统，EPAM加温测试外刻度器可在不同温度环境下对EPAM进行三种模拟负载测试。通过加温测试外刻度器筛选出的EPAM测井效果良好。

关键词：XRMI极板;前放；刻度；模拟负载；计数率

0引言

2012年，川庆测井引进了XRMI电成像测井仪器。实践表明，XRMI电成像测井仪在“高石梯-磨溪”区块低泥浆电阻率、高地层电阻率和高井温的井眼条件下，部分井测井资料质量有时不能完全满足相关方的验收标准。通过研究，发现XRMI极板前放(EPAM)在低泥浆电阻率、高地层电阻率的井眼条件下会出现“小信号传输”问题。

EPAM作为信号采集和传输的第一级放大部分，其高温条件下的温飘、信噪比等对测井资料有着直接影响[1]，因此有必要在车间对EPAM进行加温筛选。通常的EPAM加温筛选方式以内刻信号作为测试标准[2]，而内刻信号温飘大，测试结果往往不理想。为模拟井下的真实环境，应引入外刻度信号对EPAM进行测试和筛选。通过分析和试验，设计、制作出了一种EPAM加温测试外刻度器。EPAM加温测试外刻度器能在高温条件下对EPAM进行检测和负载模拟，杜绝了测井效果不理想时更换EPAM的盲目性。

1EPAM加温测试外刻度器设计

EPAM加温测试外刻度器可以消除车间无法对EPAM高温条件下的工作状况进行有效识别的瓶颈，杜绝更换EPAM的盲目性。

1.1设计要求

1)模拟负载能够模拟各种地层电阻率条件下的EPAM响应，并建立线性关系；

2)能够进行“一致性”检查；

3)能够同时对6块EPAM进行加温测试。

1.2设计思路

根据XRMI极板刻度原理[3]，用可装载EPAM的“加温装置(BOX 1)”替代极板外壳，用“模拟负载装置(BOX 2)”替代外刻度器，利用便携式EPAM测试系统直接在车间对EPAM进行加温筛选，设计思路如图1所示。

图1　EPAM外刻度器设计思路

1.3系统组成

设计完成的“加温装置(BOX 1)”与“模拟负载装置(BOX 2)”共同组成可对EPAM进行加温测试的外刻度器，如图2所示。利用外刻度器与EPAM测试系统可在车间对EPAM直接进行加温测试、筛选，不需将EPAM安装在极板外壳内。

图2　EPAM外刻度器系统组成

2EPAM外刻度器制作

2.1加温装置(BOX 1)

如图3所示，采用铝板基座平均分布六个通道，将前放板外接钮扣引出并将整个基座置入烘箱内；同时将测试钮扣线束引出烘箱，将外刻度电阻排置于烘箱外，连接测试系统，实现极板前放加温的目的。加温装置6个通道可同时使用、同时测试，计算机上的数据采集通过分时采集来实现。

图3　加温装置

2.2模拟负载装置(BOX 2)

1)线性检查电阻排(STEP)

为对前放进行线性检测，需要制作电阻排，用来模拟不同电阻率的地层。STEP线性检查电阻选用阻值依次为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)一致性检查电阻排(5kΩ/1MΩ)

选择高阻1MΩ的电阻排和低阻5kΩ的电阻排作为前放一致性检查的一个参考。一致性检查电阻排结构与线性检查电阻排一样，单电阻排阻值不一样。

3)模拟负载盒

模拟负载盒是负载模拟装置，内含6个STEP电阻排、6个5 kΩ电阻排和6个1MΩ电阻排，如图4所示，每个电阻排包含25个电阻，共计450个电阻。450个电阻一端接入EPAM，另一端全部短接相连，作为2 kHz电流回流端。

图4　模拟负载盒

3EPAM外刻度器应用

3.1加温测试

EPAM加温测试前，按图5所示连接方案进行系统连接。系统连接好后，启动EPAM测试系统软件。

图5　EPAM外刻度器加温测试系统

点击“连接”按钮，开始测试。软件界面“通信连接”指示为绿灯时表示通信连接正常，为红灯时表示通信错误；“数据上传”指示为绿灯时表示EPAM有数据上传，不亮时表示EPAM没有数据上传；EPAM通信正常时，对应的极板状态编号显示为绿灯[4]。

EPAM通信正常后，在1 150 mV、2 kHz的条件下，利用STEP、5 kΩ以及1 MΩ的负载同时对6块EPAM进行筛选。测试STEP结果如图6所示，5 kΩ以及1M的测试结果同理。

图6　STEP/1 150 mV计数率

3.2数据统计分析

为客观评价EPAM在不同温度和负载条件下的状态和性能，利用EPAM加温测试外刻度器对编号为“2284”的EPAM在1 150 mV、2 kHz的发射电压及不同负载条件下进行加温测试，实验数据见表1。

表1　EPAM(2284)加温测试数据统计

极板钮扣电流计数率理论值按照公式(1)计算：

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

(1)

式中，I为发射电流，U为发射电压，R为负载电阻，Counts为测试系统中计数率的读数[5]。

从表1可以看出，对特定负载而言，随着温度的升高，电流计数率越来越低，误差也越来越大，且负载越大，误差越大。电流计数率误差可通过极板主刻度加以校正。

4实际应用

2015年6月，川庆测井公司在XXX井进行XRMI测井施工，井深4 203 m，井温121℃，泥浆电阻率0.07 Ω·m，地层电阻率10～40 000 Ω·m，井眼尺寸8.5 in(1 in=25.4 mm)，测井资料理想，图7为该井XRMI测井资料。

5结束语

XRMI极板EPAM加温测试外刻度器不仅可对EPAM

图7　×××井XRMI测井资料

进行室温下的一致性和线性检测，还可模拟井下温度、负载对EPAM进行测试和筛选。

通过测试EPAM在不同温度和负载环境下的工作状态，不仅能对EPAM的性能进行客观评价，为EPAM对测井资料质量的影响提供事实依据，还能为下一步EPAM的自主研发提供实验数据。由于测试时EPAM不需装载在极板外壳内，EPAM加温测试外刻度器不仅可避免传统EPAM加温测试方式对极板钮扣总成、排线和密封圈的损坏，而且还省掉了传统EPAM加温测试方式需反复在极板外壳上拆装EPAM的步骤，大大提高工作时效。

参 考 文 献

[1] 雷绿银，何豹，杨伟金，等.升级后的XRMI与EMIT的比较[J].石油仪器，2006，20(3)：37-39.

[2] 李峰.关于对油田测井XRMI技术的研究与分析[J].中国化工贸易，2012，4(9)：93.

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

[4] 北京山鼎科技有限公司.EPAM测试软件操作手册[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

第一作者简介：牟维茜，女，1970年生，高级工程师，1992年毕业于西安石油学院电子仪器专业，现在川庆测井公司从事仪器维修工作。E-mail：1310347119@qq.com

中图法分类号：P631.8+11

文献标识码：A

文章编号：2096-0077(2016)03-0037-03

(收稿日期：2015-09-08编辑：姜婷)