朱艷山 柯 擎 梁 麗 黎 晗

(1.中國石油測井有限公司華北事業(yè)部廊坊項(xiàng)目部儀修 河北廊坊

(2.西安方元能源工程有限責(zé)任公司 陜西西安)

(3.中國石油測井有限公司長慶事業(yè)部儀修中心 陜西西安)

MIT5530陣列感應(yīng)的刻度方法及重要性

朱艷山1柯 擎2梁 麗1黎 晗3

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陣列感應(yīng)測井儀器測量的是地層的視電導(dǎo)率,但儀器測量的原始信息是物理上的每一個(gè)接收子陣列接收地層的二次場信號,不能直接代表地層視電導(dǎo)率,所以要進(jìn)行工程值轉(zhuǎn)換。將測量信號轉(zhuǎn)換成地層電導(dǎo)率信息,稱為刻度環(huán)刻度,即獲取儀器K值和直耦值的過程。而保證測井曲線質(zhì)量最主要的環(huán)節(jié)是測井儀器的刻度。

電導(dǎo)率;刻度;陣列感應(yīng)

0 引 言

MIT5530陣列感應(yīng)測井儀是中國石油測井有限公司挺進(jìn)成像時(shí)代的標(biāo)志性產(chǎn)品。該儀器在安塞項(xiàng)目部推廣使用過程中出現(xiàn)最多的問題,就是某條原始電導(dǎo)率曲線整井段下掉,影響測井的成功率。我們根據(jù)使用和維修的過程進(jìn)行了多層次的分析總結(jié),得出了有益地經(jīng)驗(yàn)。

1 MIT5530陣列感應(yīng)測井儀概述[1]

基于電磁感應(yīng)測量原理的MIT5530陣列感應(yīng)測井儀(Multi-Array Induction Logging Tool)是測量地層電導(dǎo)率的一種測井方法。傳統(tǒng)的感應(yīng)測井是利用多個(gè)發(fā)射線圈、多個(gè)接收線圈分別串聯(lián),產(chǎn)生具有固定探測深度和縱向分辨率的線圈系特性,屬于硬件聚焦類型。而MIT陣列感應(yīng)成像測井采用具有多個(gè)間距的8個(gè)簡單的線圈陣列基本結(jié)構(gòu),這些基本的線圈陣列特性經(jīng)軟件合成、聚焦等處理,可以得到具有多種縱向分辨率、多種徑向探測深度的探測特性。它具有多種工作頻率、豐富的虛部信號,可以使趨膚校正更方便、準(zhǔn)確,也拓寬了地層電導(dǎo)率的測量范圍。因此,它具有比常規(guī)電阻率儀器更準(zhǔn)確、更直觀的解釋結(jié)果,具有較強(qiáng)的劃分薄層及反映層內(nèi)的非均質(zhì)性能力,能直觀合理地描述地層侵入特征和地層真電阻率,成為解決復(fù)雜非均質(zhì)儲(chǔ)層測井解釋的重要手段。

2 MIT5530陣列感應(yīng)的刻度[2]

2.1 刻度目的

陣列感應(yīng)儀器測量地層的視電導(dǎo)率,但測量的原始信息是物理上每一個(gè)接收子陣列接收地層的二次場信號,不能直接代表地層視電導(dǎo)率,需要進(jìn)行工程值轉(zhuǎn)換。將測量信號轉(zhuǎn)換成為地層電導(dǎo)率信號,稱為刻度環(huán)刻度。即獲取儀器K值和直耦值(無用信號)。

2.2 刻度原理

陣列感應(yīng)測井儀器理想的刻度方法是找到均勻無限大的一種電導(dǎo)率地層,然后據(jù)測量儀器在地層中產(chǎn)生的電壓信號,建立地層電導(dǎo)率與測量電壓值之間的關(guān)系。通常,感應(yīng)測井儀器的刻度是采用在一定直徑的導(dǎo)電環(huán)路上串接不同阻值的電阻,從而模擬一定電導(dǎo)率的均勻地層,并且導(dǎo)電環(huán)路垂直放置在線圈系某一特定位置上,記錄不同線圈系所感應(yīng)的二次電壓信號峰值。在進(jìn)行儀器刻度之前,首先要利用電橋等精密儀器測量刻度環(huán)電阻、電感值,從而由幾何因子理論,針對不同直徑刻度環(huán)連接,相應(yīng)刻度電阻時(shí)計(jì)算出儀器各子陣列線圈的測井理論值;其次,在實(shí)際刻度時(shí)通過記錄實(shí)測各子陣列線圈響應(yīng)的電壓信號,最終完成相關(guān)計(jì)算,得到儀器相應(yīng)的K值和直耦值。

儀器K值:K=理論值/(測量值加環(huán)-不加環(huán)測量值)

儀器直耦值:Sonde=K值×不加環(huán)測量值

式中各個(gè)項(xiàng)都為復(fù)數(shù)。

2.3 影響刻度的主要因素

1)在刻度周圍30 m×50 m內(nèi)無大的導(dǎo)電物體,地下也無大的導(dǎo)電物體,無任何無線電干擾,包括工頻干擾、基站干擾、電臺(tái)干擾等。

2)刻度時(shí)供電電源要穩(wěn)定。要求工作電壓200 V～220 V,頻率49 Hz～50.2 Hz。頻率過高(大于51 Hz)會(huì)導(dǎo)致井下DSP由于采集時(shí)間不夠引起時(shí)序紊亂。

3)刻度時(shí)采用滑動(dòng)刻度方法:刻度環(huán)在線圈系上緩慢勻速滑動(dòng),通過軟件自動(dòng)尋找每組線圈最大響應(yīng)值位置進(jìn)行刻度。此方法可消除線圈系老化導(dǎo)致線圈最大響應(yīng)位置微量偏移和人為放置刻度環(huán)時(shí)的位置偏差給刻度結(jié)果帶來的影響,保證儀器測量結(jié)果的準(zhǔn)確性,同時(shí)方便現(xiàn)場使用。

4)刻度不能在雨天、雪天進(jìn)行。

5)刻度時(shí),建議儀器通電1 h后進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄與測量。

6)刻度時(shí)選擇環(huán)境溫度盡量低的時(shí)段。

7)儀器經(jīng)過檢修或更換元器件的情況下應(yīng)進(jìn)行重新刻度。

8)做刻度時(shí)發(fā)射短接要求與線圈系進(jìn)行硬連接,否則刻度得到的直耦值誤差較大。

9)刻度人員必須保證自身不帶有任何導(dǎo)電物質(zhì),例如金屬眼鏡架、金屬皮帶扣、手機(jī)甚至是香煙的錫紙包裝。

3 刻度對測井曲線的實(shí)際應(yīng)用

安塞項(xiàng)目部今年采用陣列感應(yīng)測井100多口,其中問題最多的就是某條原始電導(dǎo)率曲線整井段下掉,如圖1所示,后來通過分析和實(shí)驗(yàn),儀器在使用中線圈系和元器件的性能發(fā)生改變,原來的刻度參數(shù)已經(jīng)不適合了,需要重新刻度,于是儀修人員尋找一塊空曠場地對有問題的儀器進(jìn)行刻度。

連接好儀器后,先采集儀器的直耦值如圖2所示,基線比較平直沒毛刺跳尖,說明刻度環(huán)境比較理想,可以進(jìn)行刻度。

陣列感應(yīng)測井儀器的刻度主要分為四個(gè)環(huán)節(jié),分別是小環(huán)刻度、中環(huán)刻度、大環(huán)刻度和直耦刻度。

表1 陣列感應(yīng)刻度參數(shù)表

圖1 XX井6055303021陣列感應(yīng)原始電導(dǎo)率曲線

圖2 儀器的直耦值

陣列感應(yīng)測井儀器的小刻度環(huán)刻度,根據(jù)表1的描述,應(yīng)該選擇直徑為250 mm的小環(huán)串聯(lián)10Ω刻度電阻來完成。點(diǎn)擊圖3中的小刻度環(huán)選項(xiàng),同時(shí)勻速拉動(dòng)刻度環(huán),使其勻速走完陣列感應(yīng)測井儀器的線圈系部分,地面只要記錄到小環(huán)刻度時(shí)的6、9的最大觀測點(diǎn)后,便可結(jié)束小環(huán)刻度。

中刻度環(huán),選擇10Ω電阻串聯(lián)500 mm的刻度環(huán),按照小環(huán)刻度的要求,直至地面完成相應(yīng)的12、15、21線圈的極大值采集完畢。

大環(huán)刻度選擇5Ω電阻串聯(lián)1 200 mm大環(huán),如同前面的小環(huán)與中環(huán)一樣,并記錄27、39、72線圈的極大值。

圖3 儀器的小環(huán)刻度值

儀器的直耦刻度時(shí)將刻度環(huán)從儀器線圈系部分移走,測量儀器在自然環(huán)境下的自身的零值。如圖2所示[3]。

經(jīng)過刻度計(jì)算得出的刻度數(shù)據(jù)和原來的進(jìn)行比較,發(fā)現(xiàn)某些線圈的K值和直耦值發(fā)生了變化,如圖4所示,這是6055303021陣列感應(yīng)的兩次刻度數(shù)據(jù),這只儀器的問題是72L原始電導(dǎo)率曲線下掉如圖1,觀察這兩次的刻度數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)72L相應(yīng)的直耦值比原來的刻度值減小了近20 ms,說明儀器在使用一段時(shí)間后線圈系及電子線路的性能發(fā)生了改變,原來的刻度參數(shù)已經(jīng)不適用了。這個(gè)直耦值在曲線上的表現(xiàn)相當(dāng)于減因子,值越大曲線越低,加載新的刻度值回放曲線,下調(diào)的曲線恢復(fù)正常。通過刻度后的儀器上井試用都測出了合格的曲線。

4 結(jié)束語

圖4 某只陣列感應(yīng)兩次刻度數(shù)據(jù)

MIT5530陣列感應(yīng)測井儀的推廣使用,逐步取代了雙感應(yīng)-八側(cè)向,但儀器在頻繁使用中故障率較高,很多因素都是和刻度數(shù)據(jù)不合適有關(guān)。為了確保儀器能測出優(yōu)質(zhì)的曲線必須每隔3個(gè)月,或每完成20次作業(yè)任務(wù)、懷疑線圈系直耦發(fā)生變化和偏移,都要進(jìn)行刻度環(huán)刻度,從而確保儀器的測量精度。

[1] 龐巨豐.測井原理及儀器[M].北京:科學(xué)出版社,2009

[2] 中國石油有限測井公司.MIT5530陣列感應(yīng)測井儀使用維修手冊(資料)

[3] 中國石油有限測井公司.MIT5530陣列感應(yīng)測井儀刻度手冊(資料)

P631.8+3

B

1004-9134(2010)03-0041-03

朱艷山,男,1978年生,助理工程師,2004年畢業(yè)于哈爾濱工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)及應(yīng)用專業(yè),現(xiàn)在中國石油測井有限公司華北事業(yè)部廊坊項(xiàng)目部儀修從事儀器維修工作。郵編:065007

2009-10-09 編輯:劉雅銘)