测井仪器原理（共7篇）
测井仪器原理 篇1
0 引言
地层密度对于地层评价是一个非常有用和具有特征的参数,密度测井在石油勘探中具有非常重要的意义,是必不可少的一种测井方法。密度测井的主要用途是判断岩性和求孔隙度,和其他测井资料结合起来,对地层的含油情况做出正确的评价,它还应用于地层压力预测和地震地层学的研究方面。了解其技术原理、掌握刻度方法,对仪器的正确使用是非常重要的。
1 补偿密度测井仪的工作原理
补偿密度测井仪的基本结构都是由推靠器、探头、电路组成。仪器的放射源和探测器装在探头上,在测井时,在推靠器的作用下,探头紧靠井壁,放射源向地层发射伽马射线,密度测井仪选用的是Cs137源,它发射的伽马射线能量为0.662MeV,这些射线和地层物质发生康普顿散射,被散射的伽马射线被探测器记录。记录值经过适当的标定,根据探测器的读数就可以确定地层的密度值。
为了补偿泥饼对读数的影响,探头中设置了长、短探测器,为了避免泥浆对读数的影响,探头部分由推靠器推向井壁。在短源距的探测器上贴有镉片,用于过滤低能伽马射线,使肋线的直线性更好。探头内的屏蔽体是为了避免接收来的来自源的直接伽马射线和来自背面泥浆柱散射的伽马射线。
2 补偿密度测井仪刻度的原理
在密度测井仪中,对于选定的Cs137放射源,光子和地层的相互作用中康普顿占绝对优势,当源强和源距选定后,地层的密度越大,探测器接收的伽马射线越少,计数率就越小。地层的密度越小,探测器接收的伽马射线越多,计数率就越大。
在实际测井中,由于井壁不规则和推靠等因素,仪器测得的密度值(称为视密度)ρa,不仅与地层密度ρb有关,而且还与泥饼的厚度和密度及平均原子序数有关,所以为了消除泥饼的影响,使用双源距补偿的办法来求得地层密度。使用双源距补偿的办法,可以由长、短源距的计数率直接给出地层的密度值,而不用考虑泥饼的影响。
根据康普顿效应原理,可以得出双源距密度测井的补偿方程:
在式(1)中RL为长源距;L,S分别为长短源距计数值;α,β分别为脊角和肋角。几种补偿密度仪器的工作原理基本相同,下面就以2218密度仪刻度为例来说明其刻度过程。
3 补偿密度测井仪的刻度方法及常见问题
3.1补偿密度测井仪的刻度方法
几种补偿密度仪器的工作原理基本相同,下面就以2218密度仪刻度为例来说明其刻度方法。
刻度第一步:用镁块刻度。令ρ=ρ1,Δρ=0。其中ρ1=ρmg=2.2。由补偿方程(1)可得ρ1=(T-lnL1),(T-lnL1)-tgα(T-lnS1)=0。
刻度第二步:用铝块刻度。令ρ=ρ2,Δρ=0。其中ρ2=ρal=2.8。
由补偿方程(1)可得ρ2=(T-lnL2)(2)
上述两点刻度后,就可在脊肋图中确定脊线和脊角。
刻度第三步:用反镁块刻度。令ρ=ρ3,Δρ=0.2。其中ρ3=ρ反mg=2.48。由补偿方程(1)可得
由上式(2)、(3)、(4)可得:
由第三步得出的(5)式和(7)式,可确定肋线、肋角,如下图1所示:
令ΔL=lnL1-lnL2,则有eΔL=L1/L2,L1/L2即为刻度摘要中长短源距镁铝计数之比值。若在某种情况下,刻度出仪器的长源距正常而短源距镁铝比值偏小,则对应于脊线II的情况,这时计数S1,S2分别变为S1′,S2′。由图中可以看出ln S1′-ln S2′=ln(S1′/S2′)
3避雷网和避雷带避雷网和避雷带主要用于工业和民用建筑物h0=ph4-对其它密度仪器,其工作原理基本相同,刻度时比如2227和2228等都是四点刻度,但其刻度原理都基本类似。[)31)12)(23(321]ρρρρρρ---**SSSLn由第三步得出的(5)式和(7)式,可确定肋线、肋角,如下图1所示:
3.2补偿密度测井仪刻度时的常见问题及解决方法
在维修保养密度仪器时，长短源距信号必须调节到符合要求。可是由于示波器，探针或经验等问题造成了密度信号的偏差从而导致在刻度密仪器时，刻度值超出允许范围。
理解了上述刻度原理，我们就可以很快发现原因并找到对策。假如某支仪器刻度时如上所属，长源距政策，短源距比值偏低。短源距比值偏低说明In(S1/S2)偏低，脊角增大，则S1,S2计数都偏低。发生这种情况有下面几种原因：一是探测电路门槛过高;二是探测器性能降低;三是高压偏低。要解决上述问题就只需从上述三个方面入手，检查哪一项不符合要求，或偏低门槛值或更换探测器或使高压正常，从而解决问题。如果在实验室内检查上述三项都正常，可仪器短源距比值仍然偏低，那就会判断出短源距的探测器的位置不准确，要重新调节，因为，若RS偏小，就会使变大，造成上述结果。同理，长源距比值超范围，解决思路与上述基本相同。
4结论
深刻理解了密度仪器的刻度原理,我们就能对密度仪器刻度中出现的问题比如刻度偏大或偏小等做到心中有数,对于发生问题的原因才能够迅速做出判断,对症下药,对相关的电路参数进行调节,从而快速解决问题,大大提高了工作效率。
摘要：密度测井的主要用途是判断岩性和求孔隙度,在石油测井领域具有非常重要的意义。本文介绍了补偿密度测井仪器的工作原理,详细阐述了密度测井仪器刻度的原理及刻度方法,分析了刻度时常见问题并提出了解决方案。
关键词：地层密度,补偿密度测井,探测器,刻度,解决方法
参考文献
[1]胡澍.地球物理测井仪器[M].北京:石油工业出版社,1990.
[2]张利光.补偿密度测井仪的刻度及适用条件[J].核电子学与探测技术,2003(5).
[3]BAKER ATLAS.Documentation of Montrose Training Centreof BAKER ATLAS.1992.
测井仪器原理 篇2
1.1 耽误生产
仪器损坏的直接后果就是耽误生产。如果测井队没有备份的仪器, 正在使用的仪器又不能用了, 测井工作就要暂停;不能及时拿出完整可靠的油层数据, 油井就无法交付使用;连带的就要影响石油生产。
1.2 浪费人力物力
有些测井队在边远地区施工, 交通不方便, 队里又没有仪器维修人员。如果把需要修理的仪器运输到生产厂家, 要花费大量人力物力, 而且往返需要一定的时间;如果请修理人员到现场维修, 也会因路途遥远, 造成人力资源的浪费。
有的测井队条件好, 有备份的仪器, 测井工作可以不受太大影响, 可是损坏的仪器就可能被放在一边, 弃置不用了, 时间一长, 随着更新换代的新仪器的出现, 没有达到正常使用寿命的仪器就因过时而报废了, 结果损失更大, 令人痛心。
2 仪器过早损坏的具体表现
人为因素导致仪器过早损坏的具体情况主要有以下几方面:
2.1 元器件的质量问题
有的元器件 (如电容、电阻、二级管) 根本没达到使用时限, 在正常的测井工作环境下, 用了不长时间就被击穿或烧毁, 结果由于一个或几个元器件质量不合格, 造成整个仪器不能使用了。这个问题看来似乎不是人为因素, 其实不然。如果元器件生产厂的质检人员认真检测, 仪器制作人员使用前再严格进行性能复检, 就能够把不合格元器件拒之门外, 从而避免因个别元器件的提前毁坏而使整个仪器不能使用的情况。
2.2 仪器生产过程中的质量问题
仪器生产过程中的问题主要表现在元器件焊接不牢, 有的开焊, 有的脱落, 由于接触不良, 造成测量信号不稳定或数据不准确, 甚至无法显示。还有一种情况是选用元器件不认真, 使用了与设计要求功率、型号不一致的元器件, 致使整体不匹配, 造成一些元器件超负荷工作, 过早老化损坏。
2.3 使用当中的问题
仪器使用当中出现的人为问题, 突出表现在操作人员不能严格遵守操作规程, 比如, 运输过程中装卸车不能轻拿轻放, 组装时不能准确对接, 仪器下井、升井速度过快, 接通电源不按先后顺序, 等等。总之, 随意性较强, 对精密仪器不能精心呵护, 造成人为损坏。
3 问题的原因
3.1 责任意识不强
产生人为问题的根本原因就是有关人员的责任心不强, 缺乏整体观念和大局意识。没有充分认识仪器生产各个环节的密切关联性, 没有意识到自己的失误会给其他环节和整体工作带来的严重危害。如果仪器制作者有高度的责任感, 决心不在自己手上出现质量问题, 能够认真处理每个焊接点, 也就不会因为一个元器件的松动而影响整个仪器的使用。
3.2 技术不过硬
仪器出现问题, 除了因为有些人责任心不强外, 另一个很突出的原因就是有的人技术不过硬。特别是制作仪器的人。他们也想把自己经手的工作做好, 但技术水平不高, 不能得心应手。比如, 元器件的焊接, 不能恰当把握温度, 致使焊点连接不牢, 在仪器使用中开焊断线。测井现场的操作工人也有的是由于缺少技术知识, 不能正确掌握仪器的操作规范, 凭“经验”干, 结果导致仪器损坏。还有的不能预先发现仪器出现的异常征兆, 带病使用, 最终使仪器毁坏严重。
3.3 工作不细致
仪器制作的质量问题和测井过程中的使用不当问题也有一些是由于相关人员工作态度不严谨, 作风不细致, 马虎大意造成的。比如, 仪器生产时, 选用元器件不仔细, 不能按设计要求选择恰当型号的元器件, 随手拿一个相近的元件就用, 造成互相不匹配, 使得某些元件过早损坏。再比如, 测井工人对仪器的管理粗心大意, 运输过程中互相碰撞, 井场组装毛毛糙糙, 造成元件损坏或仪器落入井中。当然, 这种工作不细致的表现, 也是责任心不强的反映。
4 增强责任感, 严把仪器制作质量关和正确使用关
无论是责任心不强、技术不过硬, 还是工作不细致, 哪种原因造成的仪器过早损坏, 都会给国家财产带来重大损失, 都会影响石油生产的正常进行, 这种现象必须坚决杜绝。因此, 与仪器制作和使用有关的人都应该增强责任意识, 从元器件的生产、选购, 一直到仪器制作完成投入生产中使用, 都要严把制作的质量关和正确使用关, 延长仪器使用寿命, 保证油井正常生产, 避免造成浪费。
4.1 加强职业道德修养提高责任意识
加强职业道德修养, 提高责任意识, 培育大局观念是做好所有工作的前提。前面已经探讨过, 如果仪器生产和使用所涉及的人员都能具有高度的责任意识, 时刻想到自己的工作好坏对其他方面的影响, 就能自觉把好质量关, 不至于因自己工作的失误而影响整体。因此, 所有与仪器生产和使用有关的人都要不断加强职业道德修养, 提高责任意识, 以对社会和人民高度负责的主人翁精神干好自己的工作。
4.2 严把元器件质量关
元器件的质量好坏直接关系到仪器的质量, 合格的元器件是保证仪器寿命的首要条件, 生产厂家必须严把产品生产和质量检验关, 杜绝不合格产品出厂。仪器制作厂采购工作也要货比三家, 把质量合格的元器件采购进来, 为生产精良的仪器提供可靠保证。
4.3 严把仪器生产关
测井仪器是一种精密器材。制作过程一定要严谨细致, 精益求精, 不允许存在一丝一毫的马虎。首先, 选件要精, 并且逐件进行性能检测。同时, 元器件和线路焊接应该实行“互检”制度, 除了有专门的质检人员严格检查外, 还可以由制作同一型号仪器的人随时互相检查质量情况。组装过程也要细致入微, 出厂前进行严格的性能测试。
4.4 加大技术培训力度提高职业技能
提高工人的职业技能同样是保证仪器生产质量和正确使用、延长仪器寿命的重要举措。前面分析过, 仪器焊接组装不合格, 许多时候是制作者技术不过硬造成的, 使用中出现的问题也有不少是测井工人缺少仪器使用知识, 技能欠缺发生的。所以要经常组织仪器制作人员和测井工人学习技术知识, 进行技能培训。
4.5 建立责任追究制度
在教育引导仪器制作者和使用者树立起对企业和社会负责意识的同时, 还要通过责任追究制度, 让大家具有承担责任的风险意识。哪个环节出现问题, 就要追究直接责任人的责任, 不能一推了之。有了制度约束, 人们就会自觉要求自己, 从主观方面筑起质量防护墙。
浅议声波测井仪器的发展 篇3
1 水泥胶结声波测井仪的发展
声波测井最原始、最传统的应用领域即固井后的水泥胶结评价。20世纪50年代水泥胶结质量的检验采用了单发单收的声幅测井仪, 到了六七十年代后逐渐发展为水泥胶结/变密度测井仪 (CBL/VDL) , 采用单发双收声系。两种仪器的原理都是将在套管中沿井轴方向传播的套管波及其后续波的幅度逐一记录下来。它们都具有测井工艺快速简单、解释评价技术较快速简单并能准确判断套管外有无水泥胶结、估判套管外水泥抗压强度等, 但对套管外空间方位上的水泥分布及水泥环和第二界面 (底层见面) 上的胶结状况无法进行评价且受发射和接收探头间距离的限制纵向分辨率较低, 通常在1m以上。
为了提高水泥胶结评价的分辨率, 国外在60年代末70年代初发展了结合地面超声探伤技术和井下声波电视测井技术的水泥胶结评价测井 (CRT或SET) , 然而虽然这类仪器可识判套管外水泥分布的空间方位, 并提高水泥胶结测井纵向分比率至厘米级, 但它对识判地层界面和水泥环的胶结是定性的, 且不能保证在任何情况下都能对二界面上的声波反射信号进行记录和识判, 因而不能保证地层界面的胶结情况评价工作在整个目的层段都能进行, 并只能作业于井液密度较低的井中。随后原苏联在80年代末生产了一种1m源距、0.5m间距且20k Hz声学探头中心频率的单发双收声系的MAK-2型声波测井仪。该仪器功能与C B L型仪器差不多, 但纵向分辨率比CBL高, 通常为0.5m。目前, 俄罗斯还在使用该类仪器并采用散射伽马测井发进行水泥胶结评价。到80年代末90年代初, 西方阿特拉斯公司发展了既能对沿井轴方向传播的套管波进行记录, 又能对套管外空间方位上水泥的分布特征进行识判的SBT型水泥胶结测井仪。这种仪器是在呈铰链状扇形分布的极板上且靠套管内壁处安装12个声学探头 (每个声学探头的中心频率均为100k Hz的) , 用于测量套管中沿螺旋线方向传播的套管波。该仪器的工作频率为100k Hz, 比CBL高很多, 所以在套管外水泥分布的非均质性方面有较高的分辨率。且由于声系呈铰链状扇形分布, 因此该仪器能较好地识判套管外水泥在空间方位上的分布情况, 如能发现径向方位上45°的串槽及定量评价径向方位上90°以上的串槽。为保证仪器接收的首波为套管波, 该仪器的声系采用了较小源距, 即发射探头和接收探头的距离小于临界距离。与CBL仪器相比, SBT仪器的纵向分辨率要高很多, 在没有水泥胶结的层段可识别纵向上0.3m的串槽, 且可定量评价0.4m以上的纵向串槽。SBT仪器的高频声波信号是不会随泥浆吸收的越多而衰减, 这主要是因为声学探头的安装位置是贴靠在套管内壁而造成的。SBT型水泥胶结测井仪可用于直径在114~406mm的套管井中。
90年代初期我国西安石油勘探仪器总厂自主研制出一套1m源距、0.5m间距、20k Hz中心频率的声学探头的QGZ-A型全波固井质量测井仪, 该仪器是一个综合测井仪器, 集自然伽马、磁定位测井仪和声波测井仪为一身, 可与83系列相配套。其中声波测井仪采用了双发双收声系。该仪器的工作原理是采用数字形式记录套管波首波及后续波的幅度, 经地面处理后将显示出一个变密度图, 该密度图是由套管波首波幅度随深度变化的曲线及后续波幅度处理得出的。
由于CET型仪器对二界面胶结状况的评价存在不确定性, 以及国内有相当一部分井由于胶结不好而难以检测的, 为解决这种不确定性, 同时考虑到二界面上的反射信号的主频会受到水泥环对声波信号的吸收而低于井下生源的主频, 90年代中期, 国内先后研制出超声固井质量检测仪 (UCT) 和声波全面检查固井质量测井仪 (CBET) 。UCT型和CBET型仪器都能对套管外面各声学界面上的反射信号进行数据记录, 并能识别频域上对主频值较低的地层界面上的反射信号, 进而使得仪器对地层界面胶结状况的评价更为准确、可靠。这两种仪器是基于CET仪器发展起来的, 且在识别和解释二界面信号方面目前国内外还是属于先进水平。然而这两种仪器在应用时会受到一定程度的限制, 如只能在清水或密度低、泥浆含量少、固相颗粒尺寸小井液的井中方可测量。
2 水泥胶结声波测井仪未来的发展方向
综合以上关于固井水泥胶结测井仪器的检查功能的发展来说, 目前水泥胶结声波测井仪未来的发展主要有3个方向, 即套管外水泥在径向方位上空间分布的识判、纵向分辨率的提高、地层界面胶结状况的检查。国外发展的CET或SET在对套管外水泥在径向方位上空间分布的识判功能是成功的, 但在检查地层界面胶结状况方面效果不好且对井液有一定要求。QGZ-A型全波固井质量测井仪是一个仅为数字记录功能的仪器, 在设计上不具有先进性。而我们国内研制的UCT型和CBET型仪器的设计思路比较先进, 能解决套管外水泥在径向方位上空间分布的识判、纵向分辨率的提高、地层界面胶结状况的检查三方面问题, 但却存在技术不成熟及对井液要求相当高、功能还不够完善等缺点, 因而目前在市场上的使用率还不高。因此, 综合上述各种仪器的性能指标, SBT型仪器是同类设备中功能较完善、应用效果较好且较可靠的仪器。
3 结论
目前, 国内普遍使用CBL/VDL型仪器用于检查水泥胶结质量, 而这种仪器的功能随着时代的发展逐渐落伍。行业对用于水泥胶结质量检查的声波测井仪器的要求主要是能有较高的分辨能力, 纵向分辨能力最好能达到0.5m以下;能识别二界面的胶结状况且能在密度较大的普通泥浆中测井, 因而, 今后应着重水泥胶结声波测井仪的发展方向, 多发共同研制出一套功能完善、应用效果及可靠性好的声波测井仪器。
摘要：本文着重介绍了国内外用于评价固井后水泥胶结质量的水泥胶结声波测井仪器的发展、性能和水平, 同时, 简要探讨了国内外水泥胶结声波测井仪器未来的发展方向。
关键词：水泥胶结声波测井仪,二界面,CET,发展
参考文献
霍树义等, 水泥胶结评价测井仪的应用, 石油仪器, 1992霍树义等, 水泥胶结评价测井仪的应用, 石油仪器, 1992
测井仪器的故障分析与排除思路 篇4
1 测井系统概述
测井仪器 (系统) 主要是有这三个系统构成的, 包括绞车系统、地面参数采集控制系统以及井下的测量系统等。绞车系统在测井仪器的系统中主要作用是提升及下放设备, 井下仪器提升及下放是由绞车系统来完成, 并且井下仪器的所有供电以及信号传输都是通过绞车系统来进行, 绞车系统的运行情况直接影响到了测井工作的运行情况, 是非常重要的。地面参数采集控制系统主要的工作是对井下仪器的供电、控制以及采集面板 (数据采集) 等等进行控制, 该系统的主要作用是为了收集井下的各种相关信息及资料数据。井下仪器的测量系统包括的内容比较多, 有声波、中子、密度和侧向等等, 该系统的主要工作为对井下的各种参数进行测量及分析。通过对测井仪器的构成进行简单的介绍, 我们大致能够明白这个系统工作的原理, 根据这些信息就能对测井仪器中出现的不同故障进行准确的分析, 然后再制定排除的措施, 这也是我们技术人员工作的一个重点内容, 必须要加强重视。
2 测井仪器故障的排除思路
测井仪器故障的排除方式有很多种, 常见的有直接观察法、更换替代法、原理分析技术法以及检测分析等方式。但是, 我们通过对这几种方法的总结, 又能够将其分为以下两种:
2.1 原理分析法
这种方法的基础是建立在熟知测井仪器的运行情况以及测井仪器工作的原理基础之上进行的, 对仪器的各个部位的运行情况进行仔细的分析, 然后在对故障的主要特征及表现方式进行研究, 然后对仪器故障潜在出现的地方及故障产生后可能造成的影响部位等进行仔细的分析诊断, 然后就能准确的判断仪器故障发生的具体位置, 然后有针对性的进行处理。使用原理分析法要求技术人员必须对测井仪器的各个部位的工作原理有着熟悉的了解, 熟知仪器的工作原理, 并且对仪器各个模块功能的特点有全面的掌握, 对信号输入及输出也非常明确, 只有这样才能利用这种方法来对测井仪器的故障进行准确的分析及排查, 最终提高故障的诊断效率。
2.2 综合分析法
在测井仪器的故障分析排除中, 初上述了原理分析法外, 在实际的操作过程中, 综合分析法的使用频率也比较高, 它包括了直接观察法、更换替代法以及检测分析法等方法。 (1) 直接观察法;这种方法主要是对测井仪器在工作中出现的异常声响、是否出现电火花、过热、烧焦以及过压、短路等现象进行直接的检查, 并且还要对线路进行全面的排查, 如接触、插座松动以及断线等等进行分析及诊断的过程。 (2) 更换替代法;这种方法是将潜在故障的功能模块提前进行替换, 然后查看测井仪器是否能够进行正常的运行。 (3) 检测分析法;这种排查方法需要借助到其他的仪器设备, 比如万用表、示波器等等, 利用这些仪器对测井仪器信号的输入、输出等进行检测, 然后分析电压值及电流值, 根据分析结果来诊断仪器发生故障的具体位置。
3 测井仪器常见的故障及排除方法
测井仪器在工作中容易发生故障的部位有电缆线、仪器面板以及井下仪器等部位, 我们需要准确的分析发生故障的原因, 然后才能准确的进行处理, 下面我们对几种常见的故障进行分析, 然后提出排除方法。
3.1 电缆线的故障
电缆线出现的故障在测井仪器中是较为常见的, 出现的频率占有测井仪器故障很大的比例, 测井仪器系统中电缆线大多都是采用的七芯铠装, 如果电缆线出现故障, 我们需要立即对电缆线盒的主要参数分析研究, 然后对照工作参数来分析诊断该部位出现的故障, 进而采取措施进行排除。一般, 我们可以通过测电阻来计算出电缆线的长度, 然后测量电容就能大概的判断出电缆线断缆芯或是断线的位置。
3.2 仪器面板出现的故障
测井仪器面板发生的故障通常都是接触不良产生的, 大多都是上部连接进入管道中的插头与插孔接触不良, 导致内部电源系统发生了短路或断路的现象, 进而造成了测井仪器的面板发生故障。工作人员频繁的插拔插座, 长时间下不能避免接触不良的情况, 并且, 接触不良还容易引起探测通道出现供电不足的情况, 使得信号的传输能力大大下降, 引起了测井仪器等一系列连锁反应。针对这一现象, 我们需要对插头进行一定的改进处理, 我们可以对插头进行镀锡处理, 增加插头的接触面尺寸。如果这种方法不能消除接触不良的现象, 就需要及时的更换插头以及插座来保证运行的状态。
3.3 井下仪器出现的故障
井下仪器在工作中也经常会发生各种故障。井下仪器在实际测量的过程中, 密度探管主要是为了精确测量井径、长短源距的伽马射线等参数。此外, 还需要测量电导率、电阻率等工作参数。仪器在工作中, 内部构件经常会出现损失或是击穿的状况, 这也会造成传输电路面板出现故障, 这些故障我们都可以利用万用表等设备进行检测诊断, 然后进行排除。光电倍增管也是探管的常见故障之一, 长短源距的自然伽马及人工伽马在进行测量时有很大的几率出现特性变化, 这样会降低计数率, 一旦出现这种故障, 我们采用的应急处理措施为全面降低设备高压的输入, 如果这种方式不能处理故障, 则需要尽快更换新的设备。声波探管故障常见的有探管不发射, 出现这种故障的主要原因一般都是高压密封插头接触不良、外壳短路、连线破损等原因造成的换能器不能正常发射。我们可以利用万用表连接到仪器面板上来检查下井的电流, 有大电流则是由于连接器到探管部分出现短路或是部分探管的电子线路存在故障, 需要先检查探管的插头及连接器的插头, 最后再检查电子线路的发射部分。钻井液电阻率探管出现的故障大都是线路老化腐蚀后, 出现了绝缘降低以及断线造成的, 也可能是电极筒内残留的泥浆过多, 甚至结块, 导致流水不畅, 增加了测量的误差。
4 总结
根据对测井仪器常见故障的原因分析, 我们能够对常见的故障进行准确的排除, 这也能增强工作人员的操作水平。并且出现故障后, 能大大降低故障对生产造成的不利影响。测井仪器在工作时都是处在一个运动的过程中, 故障通常都是以不同的形式表达出来, 我们在排查故障时需要加强对仪器工作原理的了解, 提升处理故障的能力。
参考文献
[1]马宝全.水平井斜度测量方法及测量仪器研究[D].东北石油大学, 2011.
[2]刘猛.煤田测井仪器的检修以及技术提升的意义浅析[J].工业建设咨询, 2012.
[3]刘庆东.试论现代化的煤田测井仪器中的常见故障及维修技术的重点和难点[J].机电设备监督研究, 2012 (10) :223-225.
[4]张文.浅议煤田测井仪器设备中的常见故障分析及维修技术要点和重点[J].现代工程学机电设备, 2012 (9) :34-36.
测井仪器原理 篇5
仪器传探头用来感应井下的流量的变化, 并将物理量转换成电信号, 然后通过由单片机系统组成的记录部分对传感器产生的信号进行采样并保存。仪器的流量测量是采用超声波相位差原理。根据超声波在液体中传输时会因为流体流速的不同, 造成发射和接受波形之间的相位差也不同, 而且这种相位差与流速具有一一对应的关系, 通过检测出相位差的大小, 即可计算出流量的大小。
2 传统流量标定方式的回顾
2.1 示波器测量方式
连接好仪器, 等待仪器工作稳定, 在示波器上读取对应的流量频率值, 通过对此记录数据求取平均值, 最后在绘制流量和对应的频率平均值求取方程。缺点误差大, 测量数据少。
2.2 测井软件测量方式
打开软件进行正常测量, 等流量稳定测量适当时间, 用软件求取对应流量频率的平均值, 记录流量和平均值并绘制坐标图, 利用excel绘图并求取直线方程。缺点只能实时数据显示不能与图形对应判断数据是否正常, 还有处理数据麻烦。
2.3 新编流量标定软件测量方式
通过软件完成数据的保存和显示, 既能看到数据的显示又能看到动态图形的变化, 可以实时进行两着的对比提高了数据的准确度, 方便了数据的处理, 只需点击软件就可以完成图形的绘制和方程的求取。
2.4 三种方式的统计数据对比
通过大量的数据统计显示采用示波器平均值法的测量精度最低、误差较大, 测井软件平均值法精度相对较高但是在测量时数据处理和标定过程较繁琐、浪费时间, 通过对图标分析新编流量标定软件测量精度又有提高, 而且在流量标定过程中方便了数据的显示保存和处理, 节约了时间有提高了测量的相对精度。
3 标定软件设计流程图
4 标定软件主界面和运行步骤
4.1 标定软件主界面
4.2 软件运行步骤
4.2.1 打开软件
4.2.2 打开串口进行检测, 保证串口能正常工作
4.2.3 动态显示和保存数据
4.2.4 求平均值, 记录流量和对应的流量频率平均值
4.2.5 绘制流量和对应的流量频率平均值的坐标图求取直线的对应方程并输出方程
4.2.6 保存数据测试结束
5 结语
该软件在测井软件的基础上增加了数据的处理功能模块, 方便了数据的显示和保存, 方便了数据的处理分析, 提高了工作的效率, 提高了测量数据的相对准确率。
参考文献
测井仪器原理 篇6
关键词：数控测井地面仪器,测井技术,网络通讯,智能化
1 引言
石油测井在我国是解放以后才开始起步和发展的, 总体来说起步比较晚, 而生产测井技术又是勘探开发测井的一个分支, 我国的测井技术的发展可以概括为三个阶段。第一阶段是50年代, 主要以横向测井为主;当时从原苏联引进AKC50型全自动多线测井系统, 并在此基础上于1955年我国自行成功研制了全自动多线测井系统于1958年定型投产, 它为我国测井技术的发展奠定了一定基础, 并且提供了引进和创新的重要经验。
第二阶段是60~70年代, 主要依靠自力更生的方针对石油地球物理勘探仪器进行研制, 有声波、电感应、电测向等, 先后研制成功后并投入现场使用, 具有代表性的国产化的仪器是SJD581型地面测井系统, 是以电法模拟量为基础的勘探测井地面系统, 测井解释也从定性评估阶段半定量化解释, 计算机也开始应用于资料处理。
第三阶段是80年代期, 测井仪器进入了系列化、数字化新阶段发展, 这个阶段的特点是浅、中、深电法测井仪器被广泛应用;岩性孔隙度测井仪器系列基本形成;地层倾角等仪器也投入现场使用。
经历了以上三个发展阶段, 但是, 与国外测井技术先进水平相比, 差距还较大。第四阶段是90年代初, 以数控测井地面系统为技术支持的我国测井技术达到了本质上的提升。西安石油仪器总厂, 以江汉石油仪表厂、上海石油地质仪表厂等中国石油仪器仪表制造厂商, 先后引进了DDL-Ⅲ数控测井系统、CLS3700数控测井系统、AT数控测井系统、并且进行了深入的国产化技术改造;这些整装的数控测井系统很快在华北、大庆、中原、新疆等油田投入装备和运行, 这是我国石油测井仪器从单纯的模拟信号量的电磁、声波法测井, 进入了以数字化为主、模拟信号量为辅的、集成电磁、声波等多功能数字化测井系统的一个分水岭。
2 测井地面仪器的结构及特征
测井地面仪器实际上是一个专用的微型或小型计算机为核心的数控测井系统, 它由硬件和软件两大部分组成。硬件部分主要包括主处理器电路、通用或专用测控信号输入/输出通道、人机交互部件与接口电路、标准通信接口等。而其软件部件主要包括监控程序、数据处理程序和接口管理程序等部分。生产测井地面仪器的特点主要表现在:
2.1 通用硬件平台的实现
现代仪器通过选配一个或几个带共性的基本仪器硬件来组成一个通用硬件平台, 再调用不同的软件来扩展或组成各种功能的仪器或系统。一般地, 一种传统仪表只有一种或数种功能, 而现代仪器仪表则是将具有上述一种或多种功能的通用硬件模块组合起来构成一个平台, 然后通过编制不同的软件来构成任何一种仪器。
2.2 硬件功能的软件实现
由于微电子技术的迅速发展, 微处理器的处理速度越来越快, 尤其是数字信号处理技术DSP和高速数字信号处理器已被广泛应用于各种仪器仪表中, 一些要求实时性很高功能模块, 原本只能通过硬件完成而现在可以用软件来实现。硬件软件化是仪器发展的一大特点。
2.3 模块化、集成化功能明显增强
大规模集成电路技术发展到今天, 集成电路的密度越来越高, 内部结构越来越复杂, 功能也越来越强大, 从而大大提高了每个模块以及整台仪器系统的集成度。模块化功能硬件[6]是现代仪器仪表的一个强有力的支持, 它使得仪器更加灵活, 仪器的硬件组成更加简洁。用户根据当前需要增加某种测试功能时, 只需增加少量的模块化功能硬件, 再调用相应的软件来使用此硬件即可。
2.4 内部参数设定与实时修改
随着各种现场可编程逻辑器件PLD和在线编程技术ISPLD的发展, 仪器仪表的参数甚至结构不必在设计时就确定, 而是可以在仪器使用的现场实时置入和动态修改, 方便用户的灵活运用。
2.5 软件需求表现异常突出
伴随仪器仪表与系统硬件的不断完善以及新的仪表设计思想的发展, 软件的重要性就变得越来越突出, 测试控制今后的巨大变化将发生在软件方面。例如在虚拟仪器中, 使用的是相同的硬件系统, 通过编程不同的软件模块, 就可以实现功能完全不同的测量仪器, 软件就是虚拟仪器的核心, 所谓“软件就是仪器”就是这个道理。软件在今后仪器仪表中所表现出来的价值愈来愈重要。
3 测井地面仪器的发展
3.1 微型化和智能化
随着计算机、电子技术等高新技术的不断发展, 地面仪器的微型化、智能化和数字化已得到了实现。就智能化仪器来说, 它具有以下特征:能自动完成某些测量任务或在程序指导下完成预定动作;具有进行各种复杂计算和修正误差的数据处理能力;具有自校准和检测、自诊断功能;便于通过标准总线组成一个多种仪表的复杂系统, 实现复杂的控制功能, 并能灵活地改变和扩展功能。与此同时, 采用硬件软化、软件集成、虚拟显示和软测量等人工智能的方法和技术等。
3.2 分布式与开放式
目前以PLC为基础的现场总线技术 (DCS) 发展很快, PLC与DCS相互渗透、相互融合、相互竞争, 已成为当前工业控制系统的发展趋势。
总线式仪器、虚拟仪器等微机化仪器技术的广泛应用, 使组建集中和分布式测试系统变得更为容易。然而集中测控越来越不能满足复杂、远程及范围较大的测控任务的需求, 必须组建一个可供各现场仪表数据共享的网络, FCS正是在这种情况下出现的。它是一种用于各种现场智能化仪表与中央控制之间的一种开放、全数字化、双向、多站的通信系统。目前, 现场总线已成为全球自动化技术的特点, 它为石油地面测井系统的发展提供了新的方向与发展机遇。
3.3 嵌入系统与网络通讯
另外, 嵌入式和实时应用作为基于计算机的测试系统的扩展也将得到迅速发展, 各种测量仪器仪表包括油田地面测井仪器也不例外, 计算机技术和嵌入式实时应用控制的结合将会比我们今天所看到的计算机技术为测量和控制系统所带来的革命性变革更为深远。而通过把复杂的TC P/I P协议封装而提供的各种网络测量技术, 使得网络测量的开发变得不再复杂, 基于TCP/IP协议的网络化智能仪器可通过嵌入式TCP/IP软件, 使现场变送器或仪器直接具有Intranet/Internet的功能, 用户可通过IE、Netscape等网络浏览器实时浏览, 如果运用手持数字处理工具读取, 甚至还可以将数据发送到一般的通讯工具中, 如寻呼机、手机、PDA等, 方便用户获取各种实时的数据资源。
4 地面仪器智能化的未来趋势
近20年来, 微电子技术、计算机技术、精密机械技术、纳米技术、超导技术和生物技术等高新技术发展迅猛, 基于以上技术的各种仪器仪表也层出不穷。我国纳米光电测控技术以纳米计量光栅为核心元件, 配以光电转换、信号读取、信号处理以及超精机械, 形成各种测量仪器, 可直接用于测量或控制长度、位移等多种几何量。具有测量精度高、量程大、环境适应能力强、稳定性好等优点。该项技术主要由传感器和数显装置两部分组成, 利用该项技术所生产的产品具有自动求最大值、最小值、峰峰值、打印、复位、自检等功能, 同时还具有RS232串行通讯接口, 与计算机、单片机等连接后可进行自动测量、自动数据处理和自动控制等优点。
生产测井地面仪器应用领域, 特别是测井应用领域的进一步拓展, 为石油勘探和开发领域的持续发展注入了新的活力。生产测井的地面数控测井系统的应用范围已经覆盖了油田生产运行的所有领域, 并且正从传统的地层岩性、物理检测、声波特性、电学特性的传统应用领域, 进一步向生物工程、生物医学、生态环境等非传统应用领域扩展。同时, 随着新世纪高分子化学、分子生物学、生命科学、材料、环境监测与控制等高新科技与产业的发展, 生产测井地面仪器的应用领域还将获得更为迅速的拓展。
另外, 现在的仪器更多使用的是采用标准软件接口的Windows操作软件, 来代替以前强调的固化软件, 未来仪器和计算机的联系也将会日趋紧密, Agilent公司表示仪表设备上应当具备计算机的所有接口, 如USB接口、打印机接口、局域网网络接口等, 测量的数据也应可存入自带的软盘或光盘中进行保存。齐备的接口将仪器的各个部分模块化, 只须具备一台主机, 其它的部分诸如信号发生器、信号响应仪等通过插卡与主机相连, 从而形成一个测试系统。
随着微处理器技术的应用与发展, 对传感器的综合精度、稳定性和响应速度要求越来越高, 传统的传感器已不能适应现代测控技术的需要。随着微电子技术和传感器技术的发展, 智能化传感器已成为重点发展的技术方向。在智能化传感器技术支持下, 未来的生产测井地面仪器的系统结构也将会发生重大的变化, 仪器仪表硬件的设计在测量通道的复杂度上将逐步降低, 而在通过软件技术实现的综合性能复杂度方面将明显加强, 仪器仪表将越来越显现出信息化技术的特征。
网络传感器技术的发展也势必会对将来的生产测井地面仪器功能带来重大的影响和变革, 测量和控制的范围不但可以随着网络的延伸而扩大, 更重要的是对今后多传感器信息融合技术提出了更高、更新的要求。未来的仪器不仅可以通过TCP/IP协议与互联网相连, 采用各种网络浏览器以供所有仪器直接上网寻求信息, 进行软件的升级和下载, 而且还要增加新的功能:语音控制系统和触摸屏, 这样可以满足用户和机器进行友好的人机交互, 体现出新一代仪器仪表优越的系统扩充和组合功能。
5 结语
从数控测井地面仪器尤其是石油工业现场仪表的智能化、总线化、网络化的发展进程, 不难看出计算机技术对石油地面仪器现代的发展起到了十分积极的促进作用;计算机网络与工业局域网的融合又大大丰富和发展了现代石油测井技术。因此, 现代数控测井地面仪器以基于网络化数字传输测井系统在智能化技术不但改善了仪表本身的性能, 还影响到了控制网络的体系结构, 它不再是功能单一的固定结构。新一代智能化的测井地面仪器将在计算机网络技术支持下, 必将得到越来越广泛的应用。
参考文献
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对新一代随钻测井仪器的研究探讨 篇7
1.1 小直径随钻方位侧向测井仪
目前小井眼钻井 (6”) 大多用于水平段钻进和放油, 在这些井中就能发挥随钻测井的优势, 能够实现在钻井过程中收集地层评价和地质导向参数, 不需要使用钻杆来传输测井电缆, 大大节省了作业时间, 还能随时根据实际地质环境进行对排水井的位置进行调整优化。小直径钻孔侧向测井仪器不仅仅具备了常规的横向距离测量要求, 还能够将高分辨率成像测量结合起来, 环形天线能够实现对平均比特方位聚焦侧向电阻率的测量。
1.2 深探测随钻电磁测井仪器
在钻井过程中, 遇到部分斜度较大以及水平的钻井, 若能够预测出钻头前方的地层情况, 就能节省大量不必要的操作, 致力于这一目标, 业内诸多公司开发的各种先进的测量仪器, 以实现在进行钻孔成像的同时对构造倾角和储层表征进行反馈。不过, 实际做到的预测仅仅是几厘米的深度, 只能用于绘制最近的地质界面。在随钻电磁测井仪器问世后, 这一套全新的测量系统能够实现同时测量多个电阻率存在差异的地质界面, 这可以确保地质导向拥有精准的检测能力。
1.3 近钻头电阻率
钻头的电阻率是从一个点的轴向非聚焦“螺旋”测量得到的电阻率, 主要观测的数据是从螺旋管发射极向着钻头流去的电流。若能得到泥浆的电阻率数据, 理论上能够根据相关公式得出修正后的电阻率。钻头电阻率主要体现的是地层界面的变化, 所以通过对界面变化的分析, 能够实时选择套管的深度以及取芯位置。除此之外, 电阻率的变化同样能反应间隙负荷的变化, 以便做好安全防范措施。这种测量仪器可直接放在钻头后方, 也可以是遥测钻井电机和RSS导向装置的后方。
2 随钻声波测井
2.1 新型声波测井仪
市面上目前能见到的声波测井仪主要规格有6.75”和8.25”这两种。聚焦接收机的方位声学测量工作可在进行开孔的套管井内进行。若有必要可以有针对性地进行纵波和横波测井操作, 使用的技术为数据压缩技术。
2.2 随钻多极声波测井仪器
因为目前对油气的开采在陆上和海上都在进行, 目标更为复杂和分散, 这就需要随钻测井技术的更新。声波测井技术在孔隙水压力的监测方面应用非常良好, 不过由于随钻测井的纵波和横波数据缺失, 难以将新技术应用到岩石钻井方面, 这是在这一现状之下, 新型的钻井设备问世了, 并且有效改变了这种状况。此外, 它还能够对那些收发距离不同的测量操作进行优化调整, 以提高信号的信噪比。新型仪器还能拥有“听”模式, 不使用发生器发射信号, 对背景噪声进行记录;一次性记录所有波形, 省去对波形的模式分解或叠加。结合数据处理和广泛的硬件建模设计工作, 新型仪器不仅仅能预测孔隙压力, 还可以对井壁稳定性作出评价, 对地震进行比较, 对水泥胶结情况作出定性评价, 优化岩石力学性能和实施监测气体含量。
3 随钻成像测井
3.1 油基泥浆成像仪
传统的电缆油基泥浆成像装置的原理如下:利用液压推板把极板移动到钻井内侧, 将传感器同地面进行耦合, 这样就将极板固定在了传感器上, 得到了具有高分辨率的图像。但是用于随钻测井并不是最好的解决方案, 这种做法忽略了钻井随钻测井装置和地质界面之间的距离, 会出现减低转速和增加压差卡钻或仪器故障的几率。目前最有可能解决这一系列问题的仪器正处在测试中, 该仪器集成了微型电动装置和超声波脉冲发射声波成像装置, 具有以下几点优势:提高对误差的敏感度 (能监测出裂纹, 孔的几何形状等) , 微电阻率成像 (包括岩性, 浸渍, 沉积构造和流体界面) 拥有更高的分辨率和清晰度。
3.2 LWD-油基泥浆成像传感器
地层微电阻率成像测量在随钻测井中能够实现地质导向和地层评价的功能。不过对于油基泥浆钻井微电成像尚无法实现。在过去的测井工作当中, 对于油基泥浆电缆微电成像测量操作中必须使用水基泥浆来代替油基泥浆。普遍使用密度成像, 不过密度成像得到的图像是2”*2”的, 只能对较大的地层特征进行识别。若遇到井筒与地层之间的角度过小的情况, 就不能依靠密度图像来进行计算了。随钻测井OBM成像传感器能够把中等分辨率的电磁波电阻率成像仪和动态聚焦声传感器进行组合, 在提供丰富的地层信息的同时还可以进行井筒和裂缝成像。
4 结语
尽管随钻测井技术仍在发展, 但国外随钻测井技术已经走向成熟, 由于钻井技术在日益成熟, 地质导向和地层评价起到的作用会越来越大。随着测井和钻井方法的多样化, 随钻地层评价完全取代电缆测井是必然的结果。因此, 跟进钻井技术的研发工作是非常有必要的。
参考文献
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