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        測井電纜磁記號標定儀設(shè)計及應(yīng)用

        2019-03-08 03:13:00朱云峰
        石油管材與儀器 2019年1期
        關(guān)鍵詞:深度信號

        朱云峰

        (1.中國石油集團測井有限公司大慶分公司 黑龍江 大慶 163000;2.吉林大學地球探測科學與技術(shù)學院 吉林 長春 130012)

        0 引 言

        測井曲線是確定鉆井深度、判定儲層飽和度和地層地質(zhì)特點的最為直觀的方法[1-3],這對測井曲線深度的精確性要求極高,驗收測井曲線質(zhì)量要求各個曲線之間相差深度要小于0.1 m為標準執(zhí)行[4-6],為達到深度準確,國內(nèi)井小隊一般采用在測井電纜上標定磁記號的方法來進行校深[7-9]。由此電纜記號的標定需要十分精確,但是受人為或者儀器因素影響,各種標注記號方式各有優(yōu)缺點,沒有做到真正的統(tǒng)一化、標準化,所以針對這種狀況,設(shè)計出一種測井電纜磁記號標定儀,并通過標準井驗證所標注記號的精度,以達到實際操作方便,節(jié)約成本的目的。

        1 測井電纜磁記號標定儀的原理和運行方式

        1.1 電纜標定記號原理和校深

        電纜標定記號的原理是根據(jù)區(qū)域內(nèi)所測井深和電纜長度,確定在電纜上標注記號的長度,以每個記號25 m間隔,然后利用各種裝置在鎧甲電纜加注磁性記號為常規(guī)記號,圖1所示為測井曲線顯示常規(guī)記號,并且每間隔500 m加注大記號,大記號一般為三個連續(xù)的常規(guī)記號,每個記號間隔3 m,圖2所示為測井曲線顯示的大記號,由于各個油田和測井公司的差異,標準間距或者大記號特點有所不同[10]。磁記號校深是利用測得的磁記號校正測井曲線的深度,由于常規(guī)記號的存在,校深是每25 m進行一次,對于薄層可以防止曲線之間出現(xiàn)深度差,磁記號就相當于電纜上的標尺[11],每次的計算可以彌補相對深度的不足,因此可以作為深度系統(tǒng)測量重要的輔助手段[12]。

        圖1 測井曲線顯示常規(guī)記號

        圖2 測井曲線顯示大記號

        1.2 測井電纜磁記號標定儀的主要運行方式

        測井電纜磁記號標定儀采用的是記錄和注磁同時響應(yīng)的方法,利用記號器與注磁器間隔一定距離,每檢測到一個脈沖記號就再注一個記號,優(yōu)點是記錄準確,誤差較低。如圖3所示。為測井電纜磁記號標定儀運行方式,采用絞車下放電纜到做記號滾筒,此過程中進行電纜消磁,期間利用馬丁代克記錄電纜下放長度,當達到所需電纜長度時,采用絞車上提電纜,做記號滾筒同步釋放電纜,在此過程中,激磁器首先發(fā)射一個激磁信號,當信號走過25 m,恰好到達記號器處,記號器瞬間激發(fā)脈沖到主控箱,主控箱同步發(fā)射指令到激磁器,然后重復(fù)上步過程,期間一般在間隔500 m處做大記號,如圖2所示,三個連續(xù)記號,大記號位置由電腦事先輸入,或者人為手動確定位置,最后在記號器記錄的最后一個磁信號后,量取零電纜長。

        圖3 測井電纜磁記號標定儀運行示意圖

        2 測井電纜磁記號標定儀的電路設(shè)計

        測井電纜磁記號標定儀的電路主要由四個部分組成,如圖4所示。

        圖4 測井電纜磁記號標定儀的電路設(shè)計示意圖

        其中,信號感應(yīng)電路主要是用來控制記號器記錄,對其工作狀態(tài)和信號輸出狀態(tài)進行監(jiān)測,并將記錄轉(zhuǎn)換成脈沖跳動,將結(jié)果顯示在表顯電路上。手動置數(shù)電路用于控制盒出錯復(fù)位或補做記號時重新置數(shù),是一種人為干預(yù)復(fù)位機制。表顯和計數(shù)電路主要用來對所做磁記號進行數(shù)值加和并顯示到LED屏幕上。磁性控制電路是由主控箱對消磁器和激磁器發(fā)送命令,確定是普通記號還是大記號,并對消磁器和激磁器的工作狀態(tài)進行監(jiān)控。

        2.1 信號感應(yīng)電路的設(shè)計

        磁記號信號感應(yīng)電路是高壓線圈的外置設(shè)備,其電路主要是由運算放大器LM358、驅(qū)動電路和輸出端口、LED顯示所組成,其結(jié)構(gòu)如圖5所示??蓪Υ庞浱栞敵雒}沖放大,并將整個磁脈沖信號轉(zhuǎn)化成方波信號,作為激磁控制指示,并顯示到LED上,對記號器的工作狀態(tài)和信號輸出狀態(tài)進行即時監(jiān)測。

        圖5 信號感應(yīng)電路示意圖

        2.2 表顯和計數(shù)電路

        表顯電路主要以顯示電纜深度為主,由譯碼電路MC14511和LED顯示器的驅(qū)動電路組成,如圖6所示電路。譯碼電路MC14511,其具有鎖存、譯碼、驅(qū)動等功能可避免在計數(shù)過程中出現(xiàn)跳數(shù)現(xiàn)象,便于觀察和記錄,通過在十位上接入計數(shù)信號,實現(xiàn)對電纜長度的顯示。

        圖6 表顯電路圖

        在表顯電路前的電纜長度計算和記號激發(fā)個數(shù)的計算是以計數(shù)電路來實現(xiàn)的,計數(shù)電路由加法器MC14008和緩存器MC14076組合構(gòu)成,如圖7所示,以緩存器MC14076的輸出作為加法器的輸入,在激磁信號或手動置數(shù)信號的輸入下進行累計加和計數(shù)。在記錄電纜深度的同時,根據(jù)輸入深度,進行激磁器放磁,以門電路和觸發(fā)器形成邏輯判斷,實現(xiàn)常規(guī)記號和大記號的制作。

        圖7 加法計數(shù)電路

        2.3 磁性控制電路

        磁性控制電路以繼電器為基礎(chǔ),通過表顯電路和計數(shù)信號的磁信號,通過以脈寬運算調(diào)整激磁信號為確定寬度的正脈沖,利用驅(qū)動電路對激磁器和消磁器的驅(qū)動放磁。其電路如圖8所示。

        圖8 磁性控制電路示意圖

        2.4 手動置數(shù)電路

        在實際應(yīng)用中,由于各種因素可能導(dǎo)致突發(fā)情況,所以加入手動控制電路模塊,由手動置數(shù)電路和強制復(fù)位電路組成,手動置數(shù)信號和激磁信號接入計數(shù)電路的時鐘輸入端,可隨時切換,電路如圖9所示,其利用脈沖產(chǎn)生電路,連接單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和邏輯電路,可執(zhí)行外部人為強制干預(yù),可實現(xiàn)單次激發(fā)信號,和連續(xù)激發(fā)大記號的操作,即單個脈沖和連續(xù)脈沖輸出,達到人為干預(yù)結(jié)果的目的。

        圖9 手動置數(shù)電路

        復(fù)位電路由電容,電阻,按鈕開關(guān)組成,電路結(jié)構(gòu)如圖10所示。供電后產(chǎn)生的正脈沖利用驅(qū)動電路放大,并輸入到表顯電路和計數(shù)電路,通過對電路的信號進行檢測,如發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)錯誤,可立即復(fù)位,復(fù)位操作按鍵即時產(chǎn)生新的正脈沖,實現(xiàn)電路的復(fù)位操作。

        圖10 復(fù)位電路

        3 測井電纜磁記號標定儀的應(yīng)用及精度驗證

        通過上述的測井電纜磁記號標定儀,對實際電纜進行記號標定,同時確定其精度。

        假設(shè)某小隊通過上述方法確定電纜零長為12.76 m,到標準井進行電纜精度校正,如圖11所示,下井儀器的連接順序為電纜+馬籠頭+前磁CCL+加重儀器,記號接收器高度為0.05 m,馬籠頭為0.74,前磁CCL零長為0.23。

        圖11 校下井儀器的連接順序

        根據(jù)儀器所計算零長公式:

        電纜零長+馬籠頭長+前磁CCL零長-記號接收器高[13]

        (1)

        可得,1 100 m處計算大記號理論深度為:

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

        同時利用絞車測得1 100 m處前磁和大記號的原始文件(未校深),1 100 m處測的標準短磁深度為1 088.33 m,大記號深度為1 109.57 m,由于標準井在1 100處的標準短磁深度早已確定為1 092.42 m,故對原始文件進行校深,所以整體下移至標準接箍深度,1 100 m處前磁和大記號原始圖向下平移4.09 m,分別對準標準井在1 100 m處的標準短磁接箍深度,此時1 100 m處大記號校正深度為1 113.66 m。

        對比公式(1)理論計算數(shù)據(jù),以實際測井資料的大記號為標準深度:

        1 113.68-1 113.66=0.02 m

        所以計1 100 m平差為-0.02,滿足平差波動范圍在-0.05~+0.05 m之間要求,保證了所做記號的精度,說明測井電纜磁記號標定儀滿足實際應(yīng)用需要。

        4 結(jié) 論

        在測井解釋應(yīng)用中,為使測井曲線深度的準確,是以在測井電纜上標定磁記號的方法來進行校深,通過研究和設(shè)計測井電纜磁記號標定儀,最大限度的減少人為因素影響,做到真正統(tǒng)一化、標準化,并通過標準井驗證,確定儀器標注記號具有很高的精度,達到了操作方便,節(jié)約成本的目的,為實際測井應(yīng)用提供技術(shù)支持。

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