石油测井仪器

石油测井仪器（精选8篇）

石油测井仪器 篇1

前言

感应测井是利用交变电磁场研究岩层导电性的一种方法, 与电阻率测井的供电电极相类似, 在感应测井的井下仪器中装有发射线圈T, 其中通以交变电流, 这个电流将在其周围造成一个交变电磁场Φ1, 处在交变电磁场中的导电介质便会感应出围绕井轴的环形电流I1, 在均匀各向同性岩层中, 环形电流的中心是和井轴一致的。该电流也将造成一个磁场, 即二次磁场Φ2, 并且在井下仪器的接收线圈中产生感应电动势, 接收线圈中感应电动势的大小与环形电流的大小相关, 而环形电流的强度又取决于岩石的导电性, 所以通过测量接收线圈中的感应电动势, 便有可能了解岩石的导电性, 感应测井就是根据上述电磁感应原理来测定岩层电阻变化率的。感应测井原理见图1。

双感应可探测出距井壁不同深处的地层电导率 (电阻率) , 从而提供估计泥浆滤液对地层侵入影响程度的数据, 以判断地层的含水含油性质。在地导电阻率小于100Ω.m的泥浆滤液大于地层水的电阻率情况下能较好地测得地层真电阻率。当泥浆滤液电阻率小于地层水电阻率时, 只有在井壁较小 (小于8inch) , 侵入不深 (中等或较浅) 情况下, 才能较好测出地层真电阻率。

八侧向由1号电极、2号电极、3号电极和4号电极组成, 采用对称结构, 其中1号电极是主电极, 2号电极和3号电极是监督电极, 4号电极是屏流电极。给1号电极供给一个恒定的1250Hz方波, 同时把一个和1号电极相同极性, 相同幅度的辅助电压供给4号电极。这个电压依靠2号、3号电极间的信号差来自动、快速地调整, 去保持和1号电极之间电位差接近于零, 因此在1号电极发射电流时, 在井内泥浆柱中上下都被阻止了, 这样使得电流全部通过井壁进入地层。由于1号电极供电电压是恒定的, 故随着地层电导率的变化, 其供电电流也就相应的变化。这种变化可以通过从串联在供电回路中的电阻两端的电压反映出来。这就是八侧向的测井原理。八侧向测井原理见图2。

目前常用的双感应-八侧向测井仪器型号主要有:JSB801、GY2000、1503、DIL5520。但不管是那种型号的仪器, 检修原理都是相通的。

双感应-八侧向仪器测井仪器比较容易出现故障, 当仪器不能正常工作时, 首先要解决的问题是确定其故障部位。一种故障现象可能是由多个原因引起, 而一种因素又可能会产生多种故障, 要找准产生故障点有时比较困难。仪器的故障一般反映在测井曲线上, 根据不正确的测井曲线来推断故障点。在完全理解和掌握双感应-八侧向仪器测井仪器原理和硬件电路的基础上, 根据理论知识和实际经验再借助一些测试仪器, 从畸变的测井曲线出发就比较容易判断出故障点, 下面我就结合我的实际检修经验浅谈一下双感应-八侧向的检修方法, 以和广大同仁共勉。

1 双感应—八侧向测井仪常用检修工具

对双感应-八侧向一般问题的检修示波器和万用表用的比较多。

2 双感应—八侧向测井仪检修原则

维修仪器的程序是由简单到复杂, 由表及里, 由浅入深的过程, 也是把复杂的问题简单化的过程。

仪器有故障时, 首先应该看仪器内刻值是否正确, 如果内刻值正确的话仪器电子线路基本没有永久性的故障, 当内刻值不正常时应该给电子线路短节接上模拟盒, 根据接上模拟盒后数值的正确与否来判断是不是电子线路短节有问题, 排查完电子线路短节的问题后在根据故障现象排查前置放大和线圈系的问题。如果电子线路没有问题的话, 则给线圈系和八测向电极棒装上刻度器, 利用外刻值来判断线圈系的好坏。

3 双感应—八侧向测井仪的检修程序

双感应—八侧向是由八侧向、中感应、深感应、自然电位四参数为一体的组合测井仪, 故仪器在测井过程中出现的故障率相对比较高, 而这些故障最终都会反映在测井曲线的质量上, 下面就以畸变的测井曲线来说明故障点。

3.1. 中深感应部分

3.1.1 八侧向深感应正常而中感应测井曲线跳变

整条曲线正常, 偶然出现跳变。主要是由于接触不良造成。对这类问题的解决办法是:用软连线连接电子线路, 用橡皮锤分别敲击前置放大短节和电子线路短节, 定位出是前置放大板元器件松动还是电子仪中中感应信号放大板元器件松动, 或者是二者都有松动, 然后打开仪器, 重新紧固元器件, 涂硅胶, 之后再用橡皮锤敲击检验, 直到故障排除。

3.1.2 八侧向中感应稳定而深感应曲线跳变

由于中深感应电子线路部分对称, 所以原因分析, 检修故障的方法步骤与中感应相同。

3.1.3 八侧向正常, 中深感应测井曲线同时跳变

八侧向正常, 只有中深感应同时跳变, 引起这种情况的因素很多, 问题一定发生在中深感应电路的公共部分, 可能是线圈系三层管有脱焊, 也可能是中深感应前置放大输入级耦合变压器有问题, 也可能是中深感应信号通路中公共地接触不良。

对于这类故障, 首先给电子线路接上模拟盒, 看中深感应的内刻值是否正确, 然后将仪器档位换到测井档上, 敲击电子线路看中深感应值有无跳动, 如果有问题, 就应该着重检查感应信号放大板的公共地有无虚焊, 信号耦合变压器的的引线有无松动, 电子线路排查完后在检查线圈系, 线圈系主要是看线圈系三层管有无脱焊。

3.1.4 八侧向正常, 但中深感应的曲线发生异常 (不同时) 跳动的问题

这种情况可能是接触不良, 也可能是线圈系内面有问题, 也可能是干扰引起的, 也可能是某个元器件老化引起的, 这种情况检查起来比较困难, 根据测井曲线看这种现象是不是在全井段都出现, 如果在全井段都出现的话, 可能就是接触不良或者是线圈系有问题, 如果内刻值都正确的话, 就可能是线圈系的问题。如果这种现象只是在仪器工作时间长了以后或者下放到某一深度后出现, 这可能就是电子线路上某个元器件老化后性能下降造成的。

3.1.5 八侧向正常, 中深感应测井曲线同时下掉 (包括随井深逐渐下掉)

测井曲线同时下掉, 一般情况下接触问题可以排除, 问题一定发生在中深感应电路的公共部分, 比如谐振板、20kHz振荡电路、信号公共地。

3.2. 八侧向部分

3.2.1 中深感应正常, 八侧向测井曲线跳变

对于这种情况, 首先应该看八侧向的内刻值, 用橡皮锤敲击, 如果内刻值都跳变的话, 则可能是由电路的接触不良所致。如果内刻值在敲击下不跳变的话则要检查八侧向电极棒的通断绝缘情况, 各个电极之间的绝缘电阻, 相同电极之间的导通电阻, 各电极之间对地的绝缘电阻是不是满足要求, 如果电极棒有问题, 则要维修或更换电极棒直到问题得到解决。

3.2.2 八侧向测井曲线整条出现异常

该现象的发生是由于八侧向的电子线路部分或电极系出现永久性的故障所致。

分别检查电子线路部分和电极系部分的通断绝缘情况。

首先用摸拟盒检查电子线路, 若正常, 则问题一定出在电极系的通断绝缘上, 按常规检修电极系, 如果电子线路不正常, 则应首先检查八侧向的发射信号是不是正常, 一般V0放大板上放大器坏的可能性比较大。

3.2.3 八侧向测井曲线整条变化不明显, 近似于直线。

对于这种现象, 首先要量八侧向通断和绝缘, 八侧向各电极对地绝缘, 再用摸拟盒检查电子线路, 若正常, 则问题可能就出在八侧向4号电极和电子线路地之间的绝缘太低, 4号电极有可能和电子线路地相通, 如果电极棒正常, 则可能是八侧向信号放大板上放大器坏。

3.2.4 八侧向测井无信号输出

这类问题一般是接线断开或者是某个元器件损坏。对这类问题一般要先接上模拟盒, 看内刻值是否对, 用内刻值来确定是哪一部分电路的问题。一般来说如果内刻值正确的话, 则有可能就是发射板出现问题, 如果怀疑是发射板的问题的话, 就应该首先用示波器测量1250Hz同步信号是否正确和20kHz参考信号是否正确, 如果不正确的话对JSB801感应来说可能就是或非门电路损坏, 如果接上模拟盒内刻值都不正确的话, 则首先要检查VO放大板上B104线圈次级输出的同步信号是否正确, 不正确的话, 应该查看斩波放大板和B104耦合变压器, 首先检修好斩波放大板和B104耦合变压器, 等B104线圈次级输出的同步信号正确后, 在检修VO和Va放大板, 这两个板子一般是放大器和电容坏的多一些。

3.3 八侧向、中深感应

3.3.1 八侧向和中深感应测井曲线同时无规律的跳

这种现象一般都是直流低压电源的纹波太大, 或者是DTB板有问题。如果在八侧向和中深信号放大板上直接用万用表量输出直流电压信号有跳变的话就是电源电路板上滤波电容坏, 在一般情况下, 滤波电容坏的可能性比较大, 大部分就是电容的引脚被振断, 更换好电容后在检查, 如果在八侧向和中深信号放大板上直接用万用表量输出直流电压信号没有跳变的话, 则可能就DTB接口板坏, 更换DTB板后在检查, 直到故障排除。

3.3.2 八侧向、中深感应整条测井曲线值偏高或偏低, 但曲线变化趋势正常

测井曲线的值偏高或偏低, 主要是仪器使用的一段时间后, 仪器刻度值发生变化所致。

检修方法是先对仪器进行外刻, 再进行主刻, 确定出新的乘加因子。

3.4 换档问题

3.4.1 八侧向、中深感应都不能换档

出现这种情况, 对JSB801和GY2000感应来说是电磁继电器JRC-015M坏, 对DIL5520感应来说有可能是MC14011坏。

3.4.2 八侧向、中深感应有一个换档正常, 其它一个或两个换档不正常。

这种情况一般是信号放大板上的继电器坏。

结束语

双感应-八侧向测井仪器比较容易出现故障, 出现故障后也比较难排除, 仪器检修需要理论知识和经验的同时积累。在实际工作中要不断思考和总结, 对问题举一反三, 日积月累, 检修技能也就会不断提升。

摘要：根据自己的实际工作经验, 浅谈了双感应-八侧向石油测井仪器的检修方法, 根据双感应-八侧向测井仪器的畸变曲线来推断定位出双感应八侧向测井仪器的故障点, 文中分析讨论了仪器不同故障点的维修方法。

关键词：双感应-八侧向,线圈系,电子线路,故障

参考文献

[1]康华光.电子技术基础[M].北京;高等教育出版社.1998.

[2]王群, 庞彦明, 郭洪岩.矿场地球物理测井[M].北京;石油工业出版社.1993.

[3]张守谦, 顾纯学.地球物理测井基础及应用[M].北京;石油工业出版社.2002.

浅谈石油测井现状及发展趋势 篇2

关键词：石油测井 技术 现状 发展趋势

中图分类号：P631.8文献标识码：A文章编号：1674-098X（2012）09（b）-0034-01

1 引言

石油钻井时，在钻到设计井深深度后都必须进行测井，以获得各种石油地质及工程技術资料，作为完井和开发油田的原始资料。在油田勘探与开发过程中，测井是解决一系列地质问题的重要手段。测井技术经历了模拟测井、数字测井、数控测井、成像测井四个发展阶段。

2 石油测井现状

2.1 电阻率测井

它是指通过井下测井仪器向地层发射一定频率的电流测量地层电位，从而得到地层电阻率的测井方法。常用的具体方法有高分辨率阵列感应测井，如哈里伯顿公司的HRAI-X，它的结构包括一个发射器和六个分别带有一对接收器的子阵列接收器；电阻率成像测井，如斯伦贝谢公司的FMI，阿特拉斯公司的AIT以及斯伦贝谢公司的ARI等，它是将岩性、物性变化或者裂缝、孔洞、层理等导致的电阻率的变化转化为伪色度，直观看到地层的岩性及几何界面的变化，识别岩性、孔洞、裂缝等。

2.2 声波测井

它是利用对环井眼地层的测量，根据其声学性质进行判断地层的特性以及井眼的各种状况的一种测井手段，它的主要方法有声幅测井、声速测井以及声波全波列等。声成像测井是通过由换能器发射的超声窄脉冲，经扫描井壁后接收到回波信号，采用计算图像处理技术，将换能器接收的信号数字化、预处理及图像处理转换成像。如斯伦贝谢公司的Sonic Scanner仪器。随钻声波测井仪器能够获取分析电缆测井质量的纵、横波的信息资料。贝克INTEQ公司生产的LWD低频四极横波仪器使用在低频状态下不需要使用声隔离装置，使用过程中能够当作单极、偶极和四极仪器，进行测量低速地层中的横波数据等；哈里伯顿公司生产的的LWD宽频多极声波测井仪器，一并集成了单极、偶极以及四极声源，不仅使得数据质量得到了改善，还使测量横波的范围得到了拓展。[1]

2.3 井间测井

井间测井技术包含有井间声波和井间电磁波成像等测井技术。井间声波测井是在不同地方放置声源和接收器，获取的信息量大，效果直观有效。一般相邻的井距不大于2000ft时，它的纵向分辨率处于3～10ft。斯伦贝谢的BARS和阿特拉斯的Seilink井间声波仪器分别利用将声源与接收器放在不同的地方，对接收到的声波信号进行波谱分析，可得到裂缝识别、流体分布、地层走向等效果。目前的技术水平为Rt=10000Ωm时探测深度为100m，其横向分辨率可达0.5m，角度分辨率为45°。

2.4 电磁波测井

它能同时测量井眼周围地层电导率和介电常数，这些参数能帮助评价钻孔附近一些特殊储集层。可以用于解决低阻油层的问题和油田开发过程中水淹层测井中注水的电阻率不确定的问题。利用电磁波测井所测介电常数可在高阻淡水层或低阻油层的情况下很容易区分油水层，这是因为水的介电常数比石油的介电常数高出好多倍。

2.5 随钻测井

随钻测井是在靠近钻头部位直接安装测井仪器，一边进行钻井，一边对地层的各种信息进行测量的测井方法。通过对钻头方向、扭矩、地层倾角和方位、钻压等的测量，这种方法能定向控制钻探方向。对刚钻开地层多种参数，如电阻率、密度、中子、自然电位、自然伽马、核磁、声波时差等的测量，可实时提供地层和井身信息，对地层做出快速评价，优化井眼轨迹和地质目标，指导钻进方位。随钻测井仪能为钻井决策何确定井眼周围的应力状态提供帮助，在完井和增产作业中用于地层评价。[2]

2.6 成像测井

成像测井是将测量结果通过计算机进行处理后用图像的形式表现出来，可以提高井下设备采集的数据率，信息量大，分辨率高。如斯伦贝谢公司的阵列感应成像测井，其分辨率在1ft，可识别厚层内的非均质性。斯伦贝谢公司的方位电阻率成像测井，可用于定量评价20cm薄层的含油饱和度，对火成岩裂缝油藏评价十分有用， 也可识别地层的非均质性。

此外，还有开发测井、核测井、核磁测井技术、井下永久传感器测井、过套管测井、电缆地层测试测井等，这里不再逐一介绍。

3 石油测井发展趋势

（1）为了增大解释符合率，测井资料的应用将从单井处理解释转向到多井综合对比分析。为得到地层的动态信息，将由静态评价转向于动态分析。将着重发展非均质、各向异性地层的评价和测井与其它资料的综合应用。

（2）为了满足不同的地质和测井环境的需求，测井仪器和技术都将向着高可靠、高精度、高效率和网络化的方向发展。为了满足对地层非均质测量的要求，测量方法应向多源、多波、多谱和多接收器的方向发展，测量参数也将由二维成像朝着三维成像的方向发展，从而使井眼的覆盖率得以提高。随钻测井迅速发展，数据传输率有了很大的提高，传输方式越来越多样，而且仪器的可靠性也得到了很大提高。井下永久传感器测井的应用将会越来越广泛。安全环保要求使非化学源的核测量探头得到进一步商业化应用。开发能够测量井周一定范围内的介电常数和电导率的多频电磁波测井仪将成为一种很好的选择。[3]

（3）为了能在更复杂的地下环境中同时获取更丰富的数据，测井仪器向着井下集成化、系列化、组合测井仪器的方向发展。日本的Tohoku大学开发了利用井眼雷达的直接耦合进行电磁波测井，新仪器可以获得雷达图像、电导率和相对介电常数。

（4）测井采集将朝着阵列化和集成化方向发展。为符合复杂储层非均质的需求，将变单点测量为阵列测量；为了适应质量和效率的要求，将变分散项目的测量为高精度组合测量；套管测井仪器系列将不断完善和改进，以符合老油田开发要求。

4 结语

测井技术的应用，为石油勘探工作提供了新的技术手段。同时也减轻了工人的劳动强度，提高了石油勘探与开发的效率。各种新的测井技术的广泛应用，将会使石油勘探和开发更加深入的进行，为国民经济的发展提供源源不断的动力支持。

参考文献

[1]朱桂清.国外随钻测井技术的最新进展及发展趋势[J].测井技术.2008.

石油测井仪器 篇3

根据石油测井仪器的结构特性与使用环境，对其的可靠性设计要把重点放在机械设计与电气设计上，同时应侧重对可靠性保障技术的探究及应用研究。其中，对于机械可靠性的设计，重点要集中于容易出现共振的电子仪器骨架、容易破碎的探测器等一些部件;而电气可靠性的设计，则主要是进行石油测井仪器常见电子元器件失效规律的研究，以最终寻求到可行的可靠性保障措施。

1.1 机械可靠性设计

石油测井设备不管在研制与生产的时候，还是在利用、运输或维修的时候，一般都会经受许多种类的机械作用，发动机及其他振动源造成的振动作用就是如此，爆炸、碰撞及颠簸导致的冲击作用也是如此。于是，石油测井仪器常处于受振状况。在仪器设备经受冲击、振动的情况下，其电子元器件、机械结构就会经受损伤，可能损坏，所以以下这个技术问题就显得相当重要并应及时解决：处于不等的机械振动及不同的冲击环境内，要确保仪器设备能可靠地运行[1]。防振设计主要需防正弦振动及冲击：正弦振动即基于频域对振动问题进行研究，冲击即基于时域对振动问题进行研究。防止整机或元器件所具备的固有频率和外界机械振动出现共振是最为重要的。现针对石油测井仪器结构特性，进行如下机械可靠性设计：

(1)电子仪器骨架的抗振设计分析。当电子仪器骨架存在的固有频率等同于外界振动激励具有的频率时，共振就会出现，从而使仪器整机与元器件受到极其严重的破坏。所以，电子仪器骨架抗振设计的重要思想是，将其自身的固有频率转移到工作环境中会出现振动的频段以外，使共振得以避免。据相关资料分析统计，对于车辆，其振动加速度最高可达5.6 g，振动频率在2～150 Hz之间，即外界的激振频段处于0～150 Hz之间。按照以上思想，进行电子仪器骨架自身固有频率的计算，并使用设计方法使其高于200 Hz，此时就不会出现二者共振现象，从而实现抗振的设计目的。

(2)探测器防冲击、抗振设计分析。在放射性测井仪器中，探测器是最弱的一个环节，光电倍增管及晶体均为玻璃器件，容易破碎。因此，在放射性测井仪器的机械结构可靠性设计中，探测器的防冲击及抗振设计是十分重要的。在实际工程中，通常使用减振器来隔离冲击与振动影响，并加强仪器设备所具有的刚度和强度，从而提高其抗冲击与振动的能力。一般应选择刚度、阻尼比较大的减振器。

1.2 电气可靠性设计

进行电气可靠性设计的基础是扎实掌握仪器电子元器件具有的失效规律。按照可靠性理论，元器件选择及筛选、噪声抑制及热设计属于可靠性保障技术。

(1)元器件选择及筛选。和特定用途及产品应有的等级相比，如果选择的元器件具有很高的温度及质量等级，则一定会产生浪费;如果选择的元器件等级很低，就不能达到产品可靠性其他设计要求。所以，应遵循降额运用的原则准确选择及筛选元器件。

(2)噪声抑制。运用遥传信号总线之类的双绞屏蔽线，能使电磁干扰得到合理屏蔽，从而保证数据的可靠准确传送。同时，优化印刷板引线布局，能使电源带来的干扰得到抑制。

(3)热设计。为使仪器的稳定工作时间加长，应合理设计吸热与隔热结构，确保仪器的保温性能;为防止元器件发生局部过热导致损坏，针对大功率器件，应实施一定的散热设计，即可以优化设计安装办法，也可安装散热片;还应尽最大可能简化电子线路，特别是耗电量大的电路;应尽可能使用具有低功耗、耐高温特性的CMOS器件[2]。

(4)变压器的三防设计。石油测井仪器中会存在许多型号的变压器，而各种测井仪器的问题就常常在此发生。设计时，笔者建议采用三防设计：在变压器安装结构和铁芯间进行端封或灌封处理，变压器线包一起进行浸高温绝缘漆处理，这样，铁芯、安装结构及线包就成为一个整体，从而提高了变压器的可靠性。

2 石油测井仪器稳定性评价方法

2.1 常规方法介绍与局限性分析

开发及制造石油测井仪器的时候，为了评价仪器稳定性，一般会进行以下例行试验：电源拉偏、高温稳定性及长期稳定性试验。在空间及时间上，上述例行试验相互独立，没有联系。而实际上，上述试验就是把石油测井仪器具有的使用特征进行静态割裂，虽然对完成试验有利，但并没有对石油测井仪器的基本使用特征进行精确模拟[3]。具体测井时，测井仪会同时受到很多应力作用，常规方法则明显体现不了这种具体状况，所以石油测井仪的稳定性不能得到有力反映。

2.2 稳定性评价新方法分析

为改进评价方法，笔者研究了一种稳定性评价的新方法，具体内容如下：

(1)使高温试验的最高温度恒温时间增长，并延长全程温度试验的时间周期。根据测井规程，一般情况下，井段应进行2次测量，以证明重复性。此过程内，仪器承受的温度会有所改变，但都不会超过最高温度，所以利用最高温度进行此过程仪器受到温度作用的模拟较为适宜。经全面考虑和分析，可以确认高温试验的最高温度恒温时间是3 h;仪器测井一般不长于8 h，所以设计8 h为整个温度试验的时间周期较有代表性。

(2)每个环节均要实施电源拉偏试验、冲击与振动试验。按照实际，测井全过程可划分成1 h的升温段及常温段、3 h的最高温度恒温段及降温段，这其中各个环节均应实施电源拉偏试验;进行具体测井时，仪器会受到冲击及振动，其作用程度和仪器上提及下井的速度有着密切联系，试验时，一旦仪器保持静止，则体现不了此种具体情况，所以每个环节都要共同实施冲击与振动试验。

2.3 石油测井仪器稳定性评价分析

(1)仪器稳定性试验分析。上文对石油测井仪器稳定性评价的新方法作了阐述，但该方法必须有专门的试验设备作支撑。若不具备该条件，则可选用分步实施的方法，首先进行电源拉偏双应力试验与长期稳定性试验，然后进行电源拉偏三应力试验、长期稳定性及高温试验，当满足了条件，再进行电源拉偏四应力试验、高温、长期稳定性及振动试验。

(2)双应力试验方法分析。把长期稳定性试验作为主线，进行电源拉偏双应力试验及长期稳定性试验，每隔l h测试一次，每次均应在电源拉偏的情况下测试仪器输出的计数率。应在不同供电电压下进行3个计数的测试，每次测量时间均为100 s，且应符合记录格式[4]。同时，还要合理计算试验的最高误差，并利用图形处理方法正确处理双应力试验数据。

2.4 平均稳定工作时间的确定

上述稳定性评价新方法能体现高温及长期稳定性、电源拉偏及仪器受到振动的工作稳定性，所以石油测井仪器的稳定性可得到有力反映。而针对合理定义的平均稳定工作时间(MWTURE)，可根据稳定性评价新方法进行确认，从而使仪器的稳定性得到真正体现。在实际工作中，会有许多条件制约温度循环试验，故循环次数尽量不要过多。针对石油测井仪器，宜循环2～3次。

3 结语

总之，要对石油测井仪器进行可靠性设计，就要重视机械、电气设计，重视对可靠性保障技术的探究及应用研究。本文对石油测井仪器的稳定性评价方法进行了研究，并探讨了石油测井仪器稳定性评价的新方法，使得石油测井仪器的运用特性得到了真正的模拟，于是MWTURE更能发挥其实际作用。

参考文献

[1]王耀东.浅谈石油仪器可靠性设计[J].石油仪器, 1990 (3)

[2]朱安达, 田丰永.电子仪骨架的抗振设计方法研究[J].测井技术, 2006, 20 (5)

[3]任晓荣, 师义民, 彭琥.石油测井仪器可靠性指标探讨[J].电子产品可靠性与环境试验, 2002 (5)

测井仪器常见故障检修方法探讨 篇4

在油气勘探和开发行业, 测井技术是通过使用测井仪器测量、记录、分析井下流体或岩石物理特性的一种储集层进行油气评价技术, 对于发现油气藏、评估油气储量及其产量有重要意义。而在测井作业的过程中, 常常会遇到仪器故障的问题, 做好测井仪器故障排除和检修工作, 维护技术水平的高低对测井工作的顺利开展起到关键作用, 直接影响着测井系统的使用效率。测井维护技术的关键就是当正在运行的测井系统在钻井现场发生故障后, 如何迅速诊断、检测系统的故障。尽管测井仪维修书籍对一些典型的故障原理都进行了相关说明, 但这些故障通常都是比较直观, 容易排除的故障, 而对于一些实际工作中遇到的复杂的、隐蔽性强的一些仪器疑难故障, 我们就无法安照常规检修方法找出故障点, 并且有些故障现象还难于判断, 比如一些用在不同仪器的相同位置上的同类测井仪同一故障元件出现的不一定是相同故障现象。笔者根据多年的测井仪器检修经验和实践, 文章总结了测井仪疑难故障的检修步骤和方法, 在此与同行们进行交流探讨。

2 测井仪器故障检修流程

2.1 了解故障发生时的详细情况并仔细观察故障仪器

测井现场, 测井仪器发生故障的第一时间, 应首先向有关人员询问发生故障仪器的具体情况, 及时掌握仪器操作人员的所见所闻, 尤其要询问清楚故障发生前后的一些细节, 并对现场设备进行静态和动态观察。静态观察主要查看仪器各个接插件、各种元器件、可调旋钮、电路板、焊点、紧固螺钉、连接导线和印制导线等有无松动、缺损、变色、变形、烧坏、裂缝、断线、脱焊、掉落和破损等情况, 是仪器在不通电情况下的外观观察;而动态观察主要是观察发现通电情况下仪器冒烟、打火、电流突然增大、异常气味和声响等, 并立即断电, 进行处理, 是仪器在通电情况下对故障现象变化的观察。根据动静态观察, 依据故障的外部表现, 发现故障的内在原因, 从而与仪器的某一电路联系起来做出初步分析与判断。当然这需要相关工作人员要有丰富的现场经验和对设备有足够的了解。

2.2 分析判断, 划分部位

仪器故障错综复杂, 检修时容易引起错判或者误判情况发生。因此, 在检修前, 首先需要掌握要检修仪器的工作原理, 并能够从仪器工作原理基础上分析故障产生的原因, 再结合仪器自身特点和结构, 综合考虑具体故障细节, 从繁到简, 逐渐接近故障发生的核心部位, 并进行重点研究分析, 找到合理的解决办法。

2.3 更换元器件, 恢复功能

根据以上步骤如果能够判断出故障发生的原因, 那么接下来, 就需要对故障元器件进行彻底更换, 重新使仪器得相关功能恢复。如果是由于仪器元器件参数变化引起的故障, 可通过改变参数或调节参数值就能恢复仪器功能;如果元器件性能变差或者硬件受损, 就要及时、彻底进行更换。仪器功能恢复后, 还需要留一段观察期, 确保设备正常工作。这对于有些疑难故障可能是由元器件的参数发生变化而引起的情况比较实用。

3 测井仪器检修方法研究

3.1 原理分析法

原理分析法就是根据测井仪器的基本工作原理, 从逻辑上分析各点基本特征的一种故障检修方法。通过测试到的故障现象分析和判断故障原因的可能性, 再缩小范围观察、分析、判断, 直至找出故障原因。此类方法也是测井仪器调试、检修人员都应掌握的一种常用方法。但是, 此种检修方法也存在一定缺点, 就是在排除故障时, 往往需要的时间比较长, 尤其是对于经验不足的检修维护人员来说, 所需时间会更多。如果要使用原理分析的方法对测井仪器进行检修, 那么就要求在检修时抓住仪器各个部位的工作原理和主要特点。当仪器一旦发生故障, 要通过故障现象, 依据仪器工作原理分析故障发生的本质, 从而找到故障发生的位置以及恰当的解决方案。

3.2 局部温度升降法

有一种测井仪器故障就是在地面检测以及通电工作全都正常, 但当测井时, 随井深、温度增加或减少后仪器就出现故障, 针对这类故障, 通常使用局部温度升降法是很有效的。局部温度升降法则主要用于当环境温度升高后仪器就不正常工作的故障。如果发生此类故障, 根据具体情况, 我们可以用20-30瓦的电烙铁将可疑的电器元件进行升温处理或者是用棉球蘸纯酒精对电器元件进行降温处理, 来模拟地层温度和地面温度, 如果故障好转或者消失的话, 就说明该电器元件存在热稳定行差的问题, 可对此元件进行替换。

3.3 短路法

如果当测井仪发生杂波干扰、自激等故障时, 将信号直接对地短路, 常用的方法就是把电容跨接在集成块输入端、输出端与地之间或者是一只电容跨接在可疑电路的输入端、输出端与地之间, 如果故障消失, 就说明该级电路有问题。

3.4 分区处理方法

分区处理方法主要是采取把测井仪器整机电路分成若干部分进行的检测的一种方法。应用于测井仪因负载过重而引起疑难故障或负载电流过重的情况下导致短路时, 把仪器整机电路分成若干部分的方法进行检测。尤其是对于部分负荷电流大, 涉及面广的电源电路, 出现短路现象时, 加电时间受限的情况下, 通过采用分区处理法进行检修的方法找到故障点, 且避免损坏更多电路。此时, 可以将各部分电路分别依次从整体电路中断开, 若发现断开某部分电路后, 电流恢复正常短路现象消失时, 说明被分部分电路存有故障;若整体电路都被分开后电流仍然很大, 说明直流供电电源本身存在故障。这样就为排除故障锁定了范围。

4 认识与结论

总之, 测井现场, 经常遇到的测井仪器故障, 要么是容易检测发现、容易维修的故障的常规故障;否则就是需要复杂的辅助设备才能检查、维修的复杂故障。要尽快的排除故障, 首先就需要设法查出产生故障的原因。要正确且迅速地查出产生故障原因, 最主要的是要掌握测井仪器基本原理, 多参加实践工作, 而且在方法上应从一些简单检查方法入手, 逐步运用复杂的方法进行检查。一般来说, 开始总是判断故障的大致部位, 接着压缩故障范围, 最后查明故障点。判断故障部位与故障性质不能截然分开, 而是有机地结合在一起的。经过一段实践过程, 一定能提高查找故障原因的能力, 排除故障也很容易办到。

摘要：测井维修工作过程中, 经常会遇见各种各样的疑难问题, 而油田测井行业所涉及到的测井仪器也是五花八门, 类型各异, 为了能够快速的掌握一套应对测井仪器检修的方法, 本文结合实际工作中遇到的测井仪器故障及其检修方法, 希望对同行们在工作中有所帮助。

关键词：测井仪器检修

参考文献

[1]西安石油勘探仪器总厂.SJD-83系列配套测井仪讲义, 1988[1]西安石油勘探仪器总厂.SJD-83系列配套测井仪讲义, 1988

浅议声波测井仪器的发展 篇5

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

补偿密度测井仪器刻度原理及应用 篇6

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).

石油测井仪器 篇7

1 5700成像测井仪器特点及维修方法

1.1 仪器电源电路特点

5700成像测井仪器自身所具有的功率较多, 且处理电路与发射电路的数量也非常多。这种特点的存在, 就使其电源能够具有更为稳定的工作电压。以其+5V低压电源电路为例, 其由比较放大电路、取样电路以及基准电源组成, 在实际运行时, 在对基准电压、电路输出电压同比较放大电路进行比较之后, 通过对管上压降的调整则能够起到+5V电压的稳定输出目标。而对于部分功耗较大的测量一起, 如核磁测井仪以及声电成像等, 则专门设计了井下电源适配器4430。其本质上是一个降压变压器, 能够将地面430V交流电转换为仪器设备专用的180V交流电压。对于该种电压转换方式来说, 其不仅能够将测井电缆对电能产生的损耗进行降低, 也能够在降低电流电流的基础上起到缆芯的保护作用。在对该适配器进行应用实对于马龙头以及电缆都具有较高的绝缘性能要求。可以说, 在仪器运行中, 电源是非常重要的一项工作前提, 当仪器出现问题故障时, 则需要首先做好电源电路的检查, 在断开负载后检查不同工作点是否正常。

1.2 DSP芯片应用

在5700成像仪器中, 数字化处理电路是重要的组成部分, 其通过将大量数据放置到处理电路中, 以此将控制电路转变成以DSP为核心的数字电路, 这种方式不仅对模拟电路来说是一种简化, 对于数据的采集处理精确性也具有着较大的提升。

DSP采集处理通道第一道中, 其对原本较为微弱的采集信号通过放大方式的应用使AD转换采集信号幅度要求能够在得到满足的基础上将AD转变为数字信号, 并在DSP控制下通过RAM的配合对数字信号在进行采集、编码、压缩后将其上传到CPU中再将这部分数据上传到地面采集系统之中。

在对DSP处理板进行维修时, 我们则可以将电路划分为模拟电路域数字电路这两个部分。其中, 数字部分以DSP芯片的应用实现信号数字化处理以及通讯控制, 而模拟部分则需要负责采集信号的滤波以及放大的处理, 而在具体维修工作时, 我们则可以对两个部分进行分开检查。即当仪器发生故障问题时, 需要对故障发生的部位进行判断。对于模拟电路来说, 其主要功能就是对信号进行放大与滤波, 在对其工作原理进行了解的基础上再进行测量, 则能够对测量难度进行较大的降低。而在数字电路部门, 其主要功能是对数字化信号的控制与采集, 在具体维修时存在着一定的困难, 对此, 可以通过对静态测量元器件的状态掌握在联系地面采集系统的数据相结合的基础上对问题所在进行判断。

1.3 厚膜电路域贴片元器件

厚膜电路也是5700成像仪器中的一个重要组成部分。厚膜技术是一种集表面微组成、平面集成技术、电子材料与多层布线技术为一体的微电子技术。而厚膜电路则是一种将电阻、电感、电容、半导体元件和互连导线通过印刷、烧成和焊接等工序, 在基板上制成的具有一定功能的电路单元, 具有着设计灵活、易于维修、性能可靠等优点, 非常适合应用在大功率、高电压的场合, 能够在具有更强抗干扰性的同时使数据控制与处理具有着更为精确的特点。在具体使用中, 经常会出现在对地面数据进行采集时, CH2道数据不稳定的情况。在面对这种情况下, 则很可能是出现了短路或者处理通道虚焊情况。如果我们在对单片机、工作电压、工作点以及控制信号进行测量后发现正常、且当在对电路板进行敲击时数据出现异常时, 则很可能使因为出现短路或者虚焊问题。当给DSP芯片管脚补焊后, 仪器长时间预热正常, 所以可以确定是DSP芯片管脚有虚焊情况存在。也就是说, 成像测井仪器井场以正反贴片方式进行焊接, 这对于焊接技术则具有着非常高的要求, 尤其是单片机, 其不仅具有较多谁昂的管脚, 且管脚之间距离也非常相近, 这就使每个管脚焊锡数量需要做好控制, 或多或少都会带来问题, 且在故障出现时故障点也非常隐蔽, 对此, 就需要在对测量仪器工作点进行充分测量的基础上结合地面采集系统波形数据判断故障是否为短路或者虚焊引起, 切忌轻易的对元器件进行拆卸或者补焊, 以此避免带来不必要的问题。

2 结语

在上文中, 我们对5700成像测井仪器特点及维修方法进行了一定的研究与探讨, 在实际测量仪器应用发生故障时, 需要我们能够把握上述重点, 保障仪器工作质量。

摘要：在对5700成像测井仪器实际应用时, 经常出现一定的故障问题, 并对实际工作质量产生影响。在本文中, 将就5700成像测井仪器特点及维修方法进行一定的研究与探讨。

关键词：5700成像测井仪器,特点,维修方法

参考文献

[1]李慧玲, 尚坡利.成像测井新技术研究[J].中国仪器仪表.2010 (02) :43-45.

[2]李明.成像测井在乌夏地区裂缝研究中的应用[J].西部探矿工程.2012 (04) :66-69.

石油测井仪器 篇8

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

[1]石油仪器编辑部.石油地球物理仪器汇编[M].机械工业出版社, 1992, 05.

[2]胡尔佩.数控测井系统技术基础[M].石油工业出版社, 1995.

[3]郭麦成, 熊晓东, 李智林等.由3700升级改造的37X86数控测井系统[J].测井技术, 1999, 23 (3) :198～201.

[4]邓小龙, 谢剑英.基于PLC的军用桥梁的控制[J].测控技术, 2004, 23 (7) :27～29.

[5]程佩青.数字信号处理教程[M].北京:清华大学出版社, 2002.

[6]黄兆祥, 郭麦成, 沈利香.脉冲计数类测井仪器处理系统的设计[J].石油仪器2003, 17 (2) :11～14.

[7]鞠晓东.新型数控遥测生产测井系统SGX-2的研制[J].石油大学学报, 2000.