侯頡 曾衛(wèi)華 宋莎 曹強(qiáng)

摘 要:中裝集團(tuán)重慶地質(zhì)儀器廠設(shè)計(jì)、生產(chǎn)的JGS-1B智能測(cè)井系統(tǒng),渭南煤礦專用設(shè)備廠通過對(duì)美國(guó)Mo unt sopris(M.T)公司系列數(shù)字元測(cè)井系統(tǒng)的引進(jìn)消化、改型設(shè)計(jì)而生產(chǎn)的TYSC- QB型輕便數(shù)字測(cè)井儀,北京中地英杰物探儀器研究所通過引進(jìn)美國(guó)蒙特公司系列Ⅲ型數(shù)字測(cè)井系統(tǒng)技術(shù),進(jìn)而發(fā)展而生產(chǎn)的PSJ-2型數(shù)字測(cè)井系統(tǒng),以及上海地學(xué)儀器研究所在總結(jié)了多年生產(chǎn)、研發(fā)數(shù)字測(cè)井設(shè)備的成功經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上而發(fā)展研發(fā)的JHQ-2D綜合數(shù)控測(cè)井系統(tǒng)是目前煤田測(cè)井中常用的四種測(cè)井儀器。本文對(duì)這四種輕便測(cè)井系統(tǒng)進(jìn)行比較分析,供今后選擇參考。

關(guān)鍵詞:測(cè)井主機(jī)采集處理軟件絞車電纜下井儀器

中圖分類號(hào):TP2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-098X(2012)05(b)-0052-02

目前大部分煤田勘探鉆機(jī)都采用效率較高的繩鉆,但井口直徑小僅有75mm,測(cè)井時(shí)為了適應(yīng)鉆探要求,要選取直徑盡可能小的探管。JGS-1B型最大直徑φ50mm;TYSC-QB型探管原最大直徑Φ60mm,改進(jìn)后為Φ45mm;PSJ-2型探管外徑以小于φ52mm為主;JHQ-2D型探管外徑幾乎都是Φ40和Φ50mm,因此這四個(gè)廠家生產(chǎn)的探管均能達(dá)到要求。

1地面測(cè)井主機(jī)

四種系統(tǒng)地面測(cè)井主機(jī)的組成、功能基本相同,均是以單片機(jī)為核心的數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng),其主要由電源、信號(hào)通道、深度計(jì)數(shù)和控制裝置、井下電源供電、數(shù)據(jù)采集和傳送等部分組成。其主要功能包括為井下探管提供標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的電源(例JGS-1B型為50～80V(0.5A),JHQ-2D型為+200V),與井下探管實(shí)現(xiàn)雙向通信,其中向下指令控制井下探管的的工作狀態(tài)及開啟,而經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換、編碼后的向上信號(hào)將井下探管測(cè)量的參數(shù)傳回主機(jī),并經(jīng)解調(diào)和處理后傳至PC機(jī)作進(jìn)一步處理分析。

1.1 JGS-1B智能測(cè)井系統(tǒng)

(1)測(cè)井面板上供電電流8檔可選(2、5、10、20、50、100、200、500MA),獨(dú)立供電。

(2)按深度間隔自動(dòng)采樣,采樣間隔任意(1cm,2cm,...1000cm)。

(3)探管選擇是在采集軟件中選擇,不需要選擇道,道最多有5道。

(4)數(shù)字通道2路;模擬通道3路,12位A/D轉(zhuǎn)換,程控放大倍數(shù)K=0.5～128;脈沖通道2路,頻率范圍0.1Hz～2MHz。

(5)可進(jìn)行室內(nèi)模擬測(cè)井,觀察儀器及探管的重復(fù)性。

(6)可提供進(jìn)行激發(fā)極化法電測(cè)井的脈沖電源[1]。

1.2 TYSC-QB型輕便數(shù)字測(cè)井儀

(1)在測(cè)井面板上選擇探管、道,探管可選7根,道可選8道。

(2)4種采樣間隔可選)1cm,2cm,5cm,10cm),出廠設(shè)置為5cm。

(3)不能測(cè)量井斜,如需井斜參數(shù),可搭配其它測(cè)斜系統(tǒng)。

(4)用密度三側(cè)向探管測(cè)量時(shí),僅能采集三種參數(shù))電性、密度、自然伽馬),但根據(jù)《煤田地球物理測(cè)井規(guī)范》非含媒地段3種參數(shù),含煤地段4種參數(shù),還需1種參數(shù),因此可搭配其他探管進(jìn)行測(cè)量[2]。

1.3 PSJ-2型數(shù)字測(cè)井系統(tǒng)

(1)6種采樣間隔可選)1cm,2cm,5cm,10cm,20cm,50cm),其中以5cm為主。

(2)采集位數(shù)最大可達(dá)13位。

(3)2種信號(hào)傳輸頻率:一般數(shù)據(jù)為9600bps;聲波全波列數(shù)據(jù)為115200bps。

(4)可接收4種信號(hào):數(shù)字信號(hào))數(shù)字探管)、脈沖信號(hào))模擬TYFZ-4、5型組合測(cè)井儀)、交流方波信號(hào))電測(cè)類)、直流信號(hào)類)自然電位等),其中模擬信號(hào)4路,數(shù)字信號(hào)4路。

(5)主機(jī)通過RS-232串口將數(shù)據(jù)讀入PC機(jī)。

(6)地面主機(jī)還可用于地面電法等領(lǐng)域。

1.4 JHQ-2D綜合數(shù)控測(cè)井系統(tǒng)

(1)采集地層信息時(shí)采用過采樣方式,過采樣量隨測(cè)井速度減小而增加,保證了數(shù)字濾波、提高空間分辨力和甄別有用信息的需要。

(2)系統(tǒng)本身可進(jìn)行誤碼糾錯(cuò),保證了信號(hào)傳輸?shù)馁|(zhì)量。

(3)在實(shí)際工作中,用戶不需要調(diào)節(jié)諸如供電電流、信號(hào)放大倍數(shù)等等,且地面也沒有調(diào)節(jié)裝置。

(4)所有測(cè)量信號(hào)都經(jīng)數(shù)字化編碼后轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào),提高了傳輸過程的抗干擾能力。

(5)主機(jī)與PC機(jī)之間的通信接口是USB1.0或USB2.0,還可以選擇RS232方式。

2軟件與PC機(jī)

JGS-1智能工程測(cè)井系統(tǒng)工作軟件是用VC++6.0編制的,適用于Windows 98/2000/XP操作系統(tǒng),包括測(cè)井工作處理軟件、探管刻度數(shù)據(jù)處理軟件以及測(cè)井解釋軟件包。該軟件可分別實(shí)現(xiàn)測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的采集,和成果圖輸出;用于探管的刻度;支持AutoCAD下制成各種專題解釋和成果圖件。但缺點(diǎn)是不作回歸分析,灰份分析,不能打印成果表。

TYSC-QB型采用的軟件采集、處理軟件的運(yùn)行平臺(tái)是在UC-DOS,而目前大多數(shù)計(jì)算機(jī)裝的都是WindowsXP/Windows7,使用起來非常不方便,且軟件無上測(cè)、下測(cè)之分。解釋過程缺點(diǎn)體現(xiàn)在:要先通過讀盤處理才能解釋;不能自由添加巖性符號(hào);曲線合并時(shí)深度對(duì)齊繁瑣[2]。基于TYSC系列數(shù)字測(cè)井信號(hào)采集系統(tǒng)存在的問題,有學(xué)者提出了改進(jìn)方法[3-4]。

PSJ-2型儀器采用16位單片機(jī)80C196(8098)采集控制,采用電子存儲(chǔ)器存儲(chǔ)現(xiàn)場(chǎng)的采集數(shù)據(jù),現(xiàn)場(chǎng)可直接進(jìn)行曲線回放,具有停、掉電數(shù)據(jù)不丟失,使用可靠性高等特點(diǎn)。

JHQ-2D系統(tǒng)的軟件是在WindowsXP或NT下運(yùn)行的可視化軟件。軟件由采集處理,刻度標(biāo)定,曲線剪接,分析濾波等模塊組成,功能十分強(qiáng)大,所需的PC機(jī)配置并不很高。成果數(shù)據(jù)可導(dǎo)出到如Sufer等軟件可讀的格式。

3絞車與電纜

四種系統(tǒng)絞車控制原理基本相同,都有上升和下降(恒速和調(diào)速功能),取深度信號(hào)的功能。JGS-1B型絞車采用獨(dú)立的變頻控制器,探管在井中被卡時(shí)無自動(dòng)報(bào)警功能,調(diào)速范圍0～30m/min,恒速誤差<5%,通過改變每米脈沖計(jì)數(shù)值可以適當(dāng)彌補(bǔ)測(cè)量深度中的線性誤差[5]。TYSC-QB型絞車為無級(jí)調(diào)速方式工作,有過載保護(hù),探管在井中被卡時(shí)自動(dòng)報(bào)警停車,且分為2000m、1000m、500m和300m四種型號(hào)。PSJ-2型絞車有四種功率可選)0.7kW、1kW、1.1kW、1.2kW),調(diào)速范圍0～2000m/h。JHQ-2D型絞車也采用無極調(diào)速方式工作,有非常可靠的防下滑功能,手動(dòng)功能,全自動(dòng)緊密排纜功能,且是目前最輕便的電動(dòng)測(cè)井絞車。注意工作時(shí),絞車必須良好接地。

JGS-1B型、TYSC-QB型、PSJ-2型均采用4-H-185A3/16鎧裝電纜,纜間絕緣>10MΩ,外徑4.75毫米;JHQ-2D型的井下儀對(duì)電纜沒有苛刻的要求,根據(jù)用戶所需要設(shè)備從鎧裝單芯到橡皮多芯,從同軸到多芯螺旋線都可以用。

4電源

四種系統(tǒng)對(duì)外電源的要求均為電壓交流220V±10%,頻率50Hz±5%,且必須良好接地。應(yīng)注意數(shù)字測(cè)井儀對(duì)頻率要求特別高,測(cè)井時(shí)一定要配發(fā)電機(jī),不要同鉆機(jī)共享發(fā)電機(jī)。

5 下井儀器

四種系統(tǒng)均可根據(jù)物性參數(shù)的測(cè)量需要,選擇不同的探管對(duì)井下地層的物性參數(shù)進(jìn)行采集。

JGS-1B型配備的探管有十多種,如聲波探管、雙源距(補(bǔ)償)密度組合探管、井溫及流體電阻率組合探管、磁化率探管、自然密度組合探管、多道能譜探管、普通電法測(cè)井探管等,基本上能滿足各類測(cè)井的需要。對(duì)于密度三向探管井徑腳關(guān)閉,不供電可測(cè)自然電位;向下供電時(shí)井徑腳自動(dòng)開起,可測(cè)其他參數(shù)。

TYSC-QB型配備有密度三側(cè)向探管、聲波探管、選擇伽馬探管、井溫井液電阻率探管、電測(cè)探管。其中改進(jìn)前的密度三側(cè)向探管總長(zhǎng)為2836mm,運(yùn)輸非常不方便;最大直徑60mm,對(duì)測(cè)繩鉆77mm井徑不方便。但相比于JGS-1B型密度三側(cè)向探管,TYSC-QB型面板可自由控制井徑腳開、閉,且不論其開、閉都能測(cè)量其它參數(shù)。TYSC-QB型,JGS-1B型探管不能互換使用。

PSJ-2型可控制二十余種類型的數(shù)字和模擬井下探管,在煤田測(cè)井中可直接與模擬探管、2型或3型數(shù)字探管連接。模擬探管包括4型組合、4A型組合、5型組合、井溫、三側(cè)向、井徑、測(cè)斜、電法測(cè)井電極系等;數(shù)字探管包括聲速、密度三測(cè)向、井溫井液電阻率、選擇伽瑪、電測(cè)探管等。且除適用于該所提供的所有數(shù)字和模擬探管外,還對(duì)其它廠商提供的各種井下探管,從電源供給到各種井下信號(hào))數(shù)字信號(hào),模擬信號(hào),脈沖信號(hào),低頻交流電測(cè)信號(hào))的采集,只要確認(rèn)探管編號(hào)就可配接。

JHQ-2D型探管可測(cè)參數(shù)有二十多種,包括電、磁、密度、放射性、井孔空間定向、溫度、壓力、流量、聲速等等,常用探管的參數(shù)還與國(guó)際習(xí)慣相一致,耐水壓20～40MPa,溫度70～90℃。相比之下,TYSC-QB型、PSJ-2型探管耐壓較小)≤20Mpa),耐溫亦較小)TYSC-QB≤75℃,PSJ-2≤65℃)。

6 建議

以上四種系統(tǒng)均適宜野外作業(yè)及繩鉆井徑需要,已廣泛應(yīng)用于金屬礦、煤田、油田、放射性礦、水文等各種領(lǐng)域[6]。實(shí)際應(yīng)用中,可充分考慮工作需求,使各家系統(tǒng)互相取長(zhǎng)補(bǔ)短。另一方面,基于TYSC-QB型,JGS-1B型探管不能互換使用,可嘗試設(shè)計(jì)開發(fā)新型數(shù)據(jù)采集面板,實(shí)現(xiàn)不同廠家儀器兼容測(cè)量。

參考文獻(xiàn)

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