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淺析國(guó)產(chǎn)BCAS-I井眼補(bǔ)償陣列聲波測(cè)井儀

童然1.2喬鳴忠1

1.海軍工程大學(xué) 武漢 430033 2.溫州廣播電視傳媒集團(tuán) 溫州 325000

[摘要]國(guó)產(chǎn)BCAS-I井眼補(bǔ)償陣列聲波測(cè)井儀對(duì)原儀器從發(fā)射、電源、接收三個(gè)方面進(jìn)行了改進(jìn)和提高，并在油田試驗(yàn)中取得了較好效果。

[關(guān)鍵詞]BCAS-I井眼補(bǔ)償陣列聲波測(cè)井儀;發(fā)射;增益選擇;周波跳躍源距

LOGIQ系列是HALLIBURTON公司生產(chǎn)的系列測(cè)井儀器，是近幾年，國(guó)內(nèi)各大油田廣泛使用的測(cè)井系統(tǒng)之一。它全兼容了EXCELL2000系列儀器，整個(gè)系統(tǒng)利用率大大提高。但在常規(guī)聲波測(cè)井中的，卻暴露出BCAS-I井眼補(bǔ)償陣列聲波測(cè)井儀的聲波信號(hào)弱，無(wú)法有效顯示地層信息的問(wèn)題。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，國(guó)產(chǎn)BCAS-I井眼補(bǔ)償陣列聲波測(cè)井儀對(duì)其進(jìn)行了升級(jí)改造。

國(guó)產(chǎn)BCAS-I井眼補(bǔ)償陣列聲波測(cè)井儀對(duì)聲系和電路都進(jìn)行了改進(jìn)。本文將從發(fā)射、電源、接收等方面進(jìn)行闡述。

發(fā)射上，由于原BCAS-I井眼補(bǔ)償陣列聲波測(cè)井儀為雙發(fā)五收(發(fā)射部件分別為T(mén)X1和TX2，接收部件分別為RX1～RX5)單極陣列補(bǔ)償聲波(圖1)，供電200VDC，每個(gè)發(fā)射部件采用單個(gè)磁致伸縮換能器發(fā)射工作，如果發(fā)射能量太大，將造成瞬間電流拉偏嚴(yán)重，影響其它部分供電，所以制約了儀器的發(fā)射功率的提高和改進(jìn)。國(guó)產(chǎn)BCSA-I陣列聲波測(cè)井儀，采用壓電陶瓷換能器為發(fā)射部件主要組成部分，該種換能器，購(gòu)置成本低，發(fā)射電流拉偏小。同時(shí)，為了提高信號(hào)能量大小，用兩個(gè)換能器一起發(fā)射，并前后換能器進(jìn)行延遲處理，信號(hào)疊加，實(shí)現(xiàn)聚能發(fā)射。而聲系總體分布結(jié)構(gòu)、儀器零長(zhǎng)及測(cè)量點(diǎn)并不會(huì)受到影響。

更改的發(fā)射電路，采用電源模塊供電，給儲(chǔ)能電容充電，由觸發(fā)信號(hào)選擇MOS管導(dǎo)通，使儲(chǔ)能電容放電。為了防止高壓器件損壞而導(dǎo)致直流高壓直接對(duì)數(shù)字芯片或集成電路造成損害，電路中加入隔離線(xiàn)圈，將高低壓進(jìn)行隔離(圖2)。

電源上，為了維修使用上的方便，摒棄了原BCAS-I井眼補(bǔ)償陣列聲波測(cè)井儀的電源模塊，采用國(guó)產(chǎn)直流高壓和低壓電源模塊。為了解決電源模塊本身振蕩造成的紋波干擾問(wèn)題和發(fā)射電路能量增強(qiáng)造成的基線(xiàn)干擾問(wèn)題，采用阻容濾波的方法(圖3)，將干擾降低到系統(tǒng)允許范圍以?xún)?nèi)。

信號(hào)接收上，國(guó)產(chǎn)BCAS-I井眼補(bǔ)償陣列聲波測(cè)井儀保留了原儀器的MAU板和INC板，用作通訊和數(shù)字信號(hào)處理，更改了信號(hào)前放板。由于BCAS-I井眼補(bǔ)償陣列聲波測(cè)井儀是雙發(fā)五收的聲系結(jié)構(gòu)，源距不同，會(huì)造成五個(gè)接收換能器接收到的聲波信號(hào)，按與發(fā)射換能器的距離減小。具體信號(hào)大小關(guān)系，如下：當(dāng)TX1發(fā)射時(shí)，RX1>RX2>RX3>RX4>RX5；當(dāng)TX2發(fā)射時(shí)，RX5>RX4>RX3>RX2>RX1。信號(hào)的大小差距太大，容易造成數(shù)字增益選擇失當(dāng)，顧此失彼，進(jìn)而造成部分信號(hào)太小，不容易被地面系統(tǒng)采集，造成測(cè)井曲線(xiàn)的“跳尖”失真。為了解決這個(gè)問(wèn)題，國(guó)產(chǎn)BCAS-I井眼補(bǔ)償陣列聲波測(cè)井儀在前放電路中加入了增益選擇電路，當(dāng)TX1發(fā)射的時(shí)候，增益RX5>RX4>RX3>RX2>RX1，當(dāng)TX2發(fā)射的時(shí)候，增益RX1>RX2>RX3>RX4>RX5。以其中一路為例，如圖4，由CONTR信號(hào)的高低電平，來(lái)選通U20芯片中的OUT_C或OUT_D信號(hào)的導(dǎo)通，進(jìn)而控制U7A的反饋電阻R101和R67的選擇，電阻的變化，導(dǎo)致放大增益的變化。

改進(jìn)后的BCAS-I井眼補(bǔ)償陣列聲波測(cè)井儀，在國(guó)內(nèi)某油田進(jìn)行了13寸井眼的CBL測(cè)井，儀器的重復(fù)性比較好，如圖5對(duì)比。與國(guó)外的儀器進(jìn)行聲速測(cè)井對(duì)比，曲線(xiàn)比原儀器的曲線(xiàn)有明顯改善，如圖7和圖8，圖中畫(huà)圈的位置，為原BCAS-I井眼補(bǔ)償陣列聲波測(cè)井儀測(cè)聲速時(shí)，由于源距遠(yuǎn)的接收換能器接收到的信號(hào)比較小，導(dǎo)致地面抓波不好，形成周波跳躍，測(cè)井曲線(xiàn)中顯示為時(shí)差偏大。

油田的實(shí)際上井試驗(yàn)說(shuō)明，國(guó)產(chǎn)BCAS-I井眼補(bǔ)償陣列聲波測(cè)井儀對(duì)原儀器在性能上有了一定的提高，彌補(bǔ)了原BCAS-I井眼補(bǔ)償陣列聲波測(cè)井儀測(cè)井尤其是不規(guī)則井眼時(shí)，時(shí)差不準(zhǔn)，容易周波跳躍，出現(xiàn)“跳尖”的問(wèn)題。由于國(guó)內(nèi)各大油田都有引進(jìn)HALLIBURTON公司的LOGIQ系列產(chǎn)品，處于成本和性能上的考慮，國(guó)產(chǎn)BCAS-I井眼補(bǔ)償陣列聲波測(cè)井儀都是一個(gè)很好的選擇和替代者，其將擁有良好的市場(chǎng)前景。

參考文獻(xiàn)

[1]BCAS Borehole Compensated Array Sonic Field Operations Manual 2003.9.

[2]Borehole Compensated Array Sonic(BCAS-I) 2003.10.