测井电缆磁记号标定仪设计及应用

朱云峰

(1.中国石油集团测井有限公司大庆分公司 黑龙江 大庆 163000；2.吉林大学地球探测科学与技术学院 吉林 长春 130012)

0 引 言

测井曲线是确定钻井深度、判定储层饱和度和地层地质特点的最为直观的方法[1-3]，这对测井曲线深度的精确性要求极高，验收测井曲线质量要求各个曲线之间相差深度要小于0.1 m为标准执行[4-6]，为达到深度准确，国内井小队一般采用在测井电缆上标定磁记号的方法来进行校深[7-9]。由此电缆记号的标定需要十分精确，但是受人为或者仪器因素影响，各种标注记号方式各有优缺点，没有做到真正的统一化、标准化，所以针对这种状况，设计出一种测井电缆磁记号标定仪，并通过标准井验证所标注记号的精度，以达到实际操作方便，节约成本的目的。

1 测井电缆磁记号标定仪的原理和运行方式

1.1 电缆标定记号原理和校深

电缆标定记号的原理是根据区域内所测井深和电缆长度，确定在电缆上标注记号的长度，以每个记号25 m间隔，然后利用各种装置在铠甲电缆加注磁性记号为常规记号，图1所示为测井曲线显示常规记号，并且每间隔500 m加注大记号，大记号一般为三个连续的常规记号，每个记号间隔3 m，图2所示为测井曲线显示的大记号，由于各个油田和测井公司的差异，标准间距或者大记号特点有所不同[10]。磁记号校深是利用测得的磁记号校正测井曲线的深度，由于常规记号的存在，校深是每25 m进行一次，对于薄层可以防止曲线之间出现深度差，磁记号就相当于电缆上的标尺[11]，每次的计算可以弥补相对深度的不足，因此可以作为深度系统测量重要的辅助手段[12]。

图1 测井曲线显示常规记号

图2 测井曲线显示大记号

1.2 测井电缆磁记号标定仪的主要运行方式

测井电缆磁记号标定仪采用的是记录和注磁同时响应的方法，利用记号器与注磁器间隔一定距离，每检测到一个脉冲记号就再注一个记号，优点是记录准确，误差较低。如图3所示。为测井电缆磁记号标定仪运行方式，采用绞车下放电缆到做记号滚筒，此过程中进行电缆消磁，期间利用马丁代克记录电缆下放长度，当达到所需电缆长度时，采用绞车上提电缆，做记号滚筒同步释放电缆，在此过程中，激磁器首先发射一个激磁信号，当信号走过25 m，恰好到达记号器处，记号器瞬间激发脉冲到主控箱，主控箱同步发射指令到激磁器，然后重复上步过程，期间一般在间隔500 m处做大记号，如图2所示，三个连续记号，大记号位置由电脑事先输入，或者人为手动确定位置，最后在记号器记录的最后一个磁信号后，量取零电缆长。

图3 测井电缆磁记号标定仪运行示意图

2 测井电缆磁记号标定仪的电路设计

测井电缆磁记号标定仪的电路主要由四个部分组成，如图4所示。

图4 测井电缆磁记号标定仪的电路设计示意图

其中，信号感应电路主要是用来控制记号器记录，对其工作状态和信号输出状态进行监测，并将记录转换成脉冲跳动，将结果显示在表显电路上。手动置数电路用于控制盒出错复位或补做记号时重新置数，是一种人为干预复位机制。表显和计数电路主要用来对所做磁记号进行数值加和并显示到LED屏幕上。磁性控制电路是由主控箱对消磁器和激磁器发送命令，确定是普通记号还是大记号，并对消磁器和激磁器的工作状态进行监控。

2.1 信号感应电路的设计

磁记号信号感应电路是高压线圈的外置设备，其电路主要是由运算放大器LM358、驱动电路和输出端口、LED显示所组成，其结构如图5所示。可对磁记号输出脉冲放大，并将整个磁脉冲信号转化成方波信号，作为激磁控制指示，并显示到LED上，对记号器的工作状态和信号输出状态进行即时监测。

图5 信号感应电路示意图

2.2 表显和计数电路

表显电路主要以显示电缆深度为主，由译码电路MC14511和LED显示器的驱动电路组成，如图6所示电路。译码电路MC14511，其具有锁存、译码、驱动等功能可避免在计数过程中出现跳数现象，便于观察和记录，通过在十位上接入计数信号，实现对电缆长度的显示。

图6 表显电路图

在表显电路前的电缆长度计算和记号激发个数的计算是以计数电路来实现的，计数电路由加法器MC14008和缓存器MC14076组合构成，如图7所示，以缓存器MC14076的输出作为加法器的输入，在激磁信号或手动置数信号的输入下进行累计加和计数。在记录电缆深度的同时，根据输入深度，进行激磁器放磁，以门电路和触发器形成逻辑判断，实现常规记号和大记号的制作。

图7 加法计数电路

2.3 磁性控制电路

磁性控制电路以继电器为基础，通过表显电路和计数信号的磁信号，通过以脉宽运算调整激磁信号为确定宽度的正脉冲，利用驱动电路对激磁器和消磁器的驱动放磁。其电路如图8所示。

图8 磁性控制电路示意图

2.4 手动置数电路

在实际应用中，由于各种因素可能导致突发情况，所以加入手动控制电路模块，由手动置数电路和强制复位电路组成，手动置数信号和激磁信号接入计数电路的时钟输入端，可随时切换，电路如图9所示，其利用脉冲产生电路，连接单稳态触发器和逻辑电路，可执行外部人为强制干预，可实现单次激发信号，和连续激发大记号的操作，即单个脉冲和连续脉冲输出，达到人为干预结果的目的。

图9 手动置数电路

复位电路由电容，电阻，按钮开关组成，电路结构如图10所示。供电后产生的正脉冲利用驱动电路放大，并输入到表显电路和计数电路，通过对电路的信号进行检测，如发现出现错误，可立即复位，复位操作按键即时产生新的正脉冲，实现电路的复位操作。

图10 复位电路

3 测井电缆磁记号标定仪的应用及精度验证

通过上述的测井电缆磁记号标定仪，对实际电缆进行记号标定，同时确定其精度。

假设某小队通过上述方法确定电缆零长为12.76 m，到标准井进行电缆精度校正，如图11所示，下井仪器的连接顺序为电缆+马笼头+前磁CCL+加重仪器，记号接收器高度为0.05 m，马笼头为0.74，前磁CCL零长为0.23。

图11 校下井仪器的连接顺序

根据仪器所计算零长公式：

电缆零长+马笼头长+前磁CCL零长-记号接收器高[13]

(1)

可得，1 100 m处计算大记号理论深度为：

1 100+12.76+0.74+0.23-0.05=1 113.68 m

同时利用绞车测得1 100 m处前磁和大记号的原始文件(未校深)，1 100 m处测的标准短磁深度为1 088.33 m，大记号深度为1 109.57 m，由于标准井在1 100处的标准短磁深度早已确定为1 092.42 m，故对原始文件进行校深，所以整体下移至标准接箍深度，1 100 m处前磁和大记号原始图向下平移4.09 m，分别对准标准井在1 100 m处的标准短磁接箍深度，此时1 100 m处大记号校正深度为1 113.66 m。

对比公式(1)理论计算数据，以实际测井资料的大记号为标准深度：

1 113.68-1 113.66=0.02 m

所以计1 100 m平差为-0.02，满足平差波动范围在-0.05～+0.05 m之间要求，保证了所做记号的精度，说明测井电缆磁记号标定仪满足实际应用需要。

4 结 论

在测井解释应用中，为使测井曲线深度的准确，是以在测井电缆上标定磁记号的方法来进行校深，通过研究和设计测井电缆磁记号标定仪，最大限度的减少人为因素影响，做到真正统一化、标准化，并通过标准井验证，确定仪器标注记号具有很高的精度，达到了操作方便，节约成本的目的，为实际测井应用提供技术支持。