朱云峰

(1.中國(guó)石油集團(tuán)測(cè)井有限公司大慶分公司 黑龍江 大慶 163000；2.吉林大學(xué)地球探測(cè)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 吉林 長(zhǎng)春 130012)

0 引 言

測(cè)井曲線是確定鉆井深度、判定儲(chǔ)層飽和度和地層地質(zhì)特點(diǎn)的最為直觀的方法[1-3]，這對(duì)測(cè)井曲線深度的精確性要求極高，驗(yàn)收測(cè)井曲線質(zhì)量要求各個(gè)曲線之間相差深度要小于0.1 m為標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行[4-6]，為達(dá)到深度準(zhǔn)確，國(guó)內(nèi)井小隊(duì)一般采用在測(cè)井電纜上標(biāo)定磁記號(hào)的方法來進(jìn)行校深[7-9]。由此電纜記號(hào)的標(biāo)定需要十分精確，但是受人為或者儀器因素影響，各種標(biāo)注記號(hào)方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，沒有做到真正的統(tǒng)一化、標(biāo)準(zhǔn)化，所以針對(duì)這種狀況，設(shè)計(jì)出一種測(cè)井電纜磁記號(hào)標(biāo)定儀，并通過標(biāo)準(zhǔn)井驗(yàn)證所標(biāo)注記號(hào)的精度，以達(dá)到實(shí)際操作方便，節(jié)約成本的目的。

1 測(cè)井電纜磁記號(hào)標(biāo)定儀的原理和運(yùn)行方式

1.1 電纜標(biāo)定記號(hào)原理和校深

電纜標(biāo)定記號(hào)的原理是根據(jù)區(qū)域內(nèi)所測(cè)井深和電纜長(zhǎng)度，確定在電纜上標(biāo)注記號(hào)的長(zhǎng)度，以每個(gè)記號(hào)25 m間隔，然后利用各種裝置在鎧甲電纜加注磁性記號(hào)為常規(guī)記號(hào)，圖1所示為測(cè)井曲線顯示常規(guī)記號(hào)，并且每間隔500 m加注大記號(hào)，大記號(hào)一般為三個(gè)連續(xù)的常規(guī)記號(hào)，每個(gè)記號(hào)間隔3 m，圖2所示為測(cè)井曲線顯示的大記號(hào)，由于各個(gè)油田和測(cè)井公司的差異，標(biāo)準(zhǔn)間距或者大記號(hào)特點(diǎn)有所不同[10]。磁記號(hào)校深是利用測(cè)得的磁記號(hào)校正測(cè)井曲線的深度，由于常規(guī)記號(hào)的存在，校深是每25 m進(jìn)行一次，對(duì)于薄層可以防止曲線之間出現(xiàn)深度差，磁記號(hào)就相當(dāng)于電纜上的標(biāo)尺[11]，每次的計(jì)算可以彌補(bǔ)相對(duì)深度的不足，因此可以作為深度系統(tǒng)測(cè)量重要的輔助手段[12]。

圖1 測(cè)井曲線顯示常規(guī)記號(hào)

圖2 測(cè)井曲線顯示大記號(hào)

1.2 測(cè)井電纜磁記號(hào)標(biāo)定儀的主要運(yùn)行方式

測(cè)井電纜磁記號(hào)標(biāo)定儀采用的是記錄和注磁同時(shí)響應(yīng)的方法，利用記號(hào)器與注磁器間隔一定距離，每檢測(cè)到一個(gè)脈沖記號(hào)就再注一個(gè)記號(hào)，優(yōu)點(diǎn)是記錄準(zhǔn)確，誤差較低。如圖3所示。為測(cè)井電纜磁記號(hào)標(biāo)定儀運(yùn)行方式，采用絞車下放電纜到做記號(hào)滾筒，此過程中進(jìn)行電纜消磁，期間利用馬丁代克記錄電纜下放長(zhǎng)度，當(dāng)達(dá)到所需電纜長(zhǎng)度時(shí)，采用絞車上提電纜，做記號(hào)滾筒同步釋放電纜，在此過程中，激磁器首先發(fā)射一個(gè)激磁信號(hào)，當(dāng)信號(hào)走過25 m，恰好到達(dá)記號(hào)器處，記號(hào)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(hào)，如圖2所示，三個(gè)連續(xù)記號(hào)，大記號(hào)位置由電腦事先輸入，或者人為手動(dòng)確定位置，最后在記號(hào)器記錄的最后一個(gè)磁信號(hào)后，量取零電纜長(zhǎng)。

圖3 測(cè)井電纜磁記號(hào)標(biāo)定儀運(yùn)行示意圖

2 測(cè)井電纜磁記號(hào)標(biāo)定儀的電路設(shè)計(jì)

測(cè)井電纜磁記號(hào)標(biāo)定儀的電路主要由四個(gè)部分組成，如圖4所示。

圖4 測(cè)井電纜磁記號(hào)標(biāo)定儀的電路設(shè)計(jì)示意圖

其中，信號(hào)感應(yīng)電路主要是用來控制記號(hào)器記錄，對(duì)其工作狀態(tài)和信號(hào)輸出狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并將記錄轉(zhuǎn)換成脈沖跳動(dòng)，將結(jié)果顯示在表顯電路上。手動(dòng)置數(shù)電路用于控制盒出錯(cuò)復(fù)位或補(bǔ)做記號(hào)時(shí)重新置數(shù)，是一種人為干預(yù)復(fù)位機(jī)制。表顯和計(jì)數(shù)電路主要用來對(duì)所做磁記號(hào)進(jìn)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(duì)消磁器和激磁器發(fā)送命令，確定是普通記號(hào)還是大記號(hào)，并對(duì)消磁器和激磁器的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。

2.1 信號(hào)感應(yīng)電路的設(shè)計(jì)

磁記號(hào)信號(hào)感應(yīng)電路是高壓線圈的外置設(shè)備，其電路主要是由運(yùn)算放大器LM358、驅(qū)動(dòng)電路和輸出端口、LED顯示所組成，其結(jié)構(gòu)如圖5所示?？蓪?duì)磁記號(hào)輸出脈沖放大，并將整個(gè)磁脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化成方波信號(hào)，作為激磁控制指示，并顯示到LED上，對(duì)記號(hào)器的工作狀態(tài)和信號(hào)輸出狀態(tài)進(jìn)行即時(shí)監(jiān)測(cè)。

圖5 信號(hào)感應(yīng)電路示意圖

2.2 表顯和計(jì)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(dòng)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(dòng)等功能可避免在計(jì)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(jì)數(shù)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電纜長(zhǎng)度的顯示。

圖6 表顯電路圖

在表顯電路前的電纜長(zhǎng)度計(jì)算和記號(hào)激發(fā)個(gè)數(shù)的計(jì)算是以計(jì)數(shù)電路來實(shí)現(xiàn)的，計(jì)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(hào)或手動(dòng)置數(shù)信號(hào)的輸入下進(jìn)行累計(jì)加和計(jì)數(shù)。在記錄電纜深度的同時(shí)，根據(jù)輸入深度，進(jìn)行激磁器放磁，以門電路和觸發(fā)器形成邏輯判斷，實(shí)現(xiàn)常規(guī)記號(hào)和大記號(hào)的制作。

圖7 加法計(jì)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(jì)數(shù)信號(hào)的磁信號(hào)，通過以脈寬運(yùn)算調(diào)整激磁信號(hào)為確定寬度的正脈沖，利用驅(qū)動(dòng)電路對(duì)激磁器和消磁器的驅(qū)動(dòng)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(dòng)置數(shù)電路

在實(shí)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(dòng)控制電路模塊，由手動(dòng)置數(shù)電路和強(qiáng)制復(fù)位電路組成，手動(dòng)置數(shù)信號(hào)和激磁信號(hào)接入計(jì)數(shù)電路的時(shí)鐘輸入端，可隨時(shí)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(qiáng)制干預(yù)，可實(shí)現(xiàn)單次激發(fā)信號(hào)，和連續(xù)激發(fā)大記號(hào)的操作，即單個(gè)脈沖和連續(xù)脈沖輸出，達(dá)到人為干預(yù)結(jié)果的目的。

圖9 手動(dòng)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(dòng)電路放大，并輸入到表顯電路和計(jì)數(shù)電路，通過對(duì)電路的信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，如發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)錯(cuò)誤，可立即復(fù)位，復(fù)位操作按鍵即時(shí)產(chǎn)生新的正脈沖，實(shí)現(xiàn)電路的復(fù)位操作。

圖10 復(fù)位電路

3 測(cè)井電纜磁記號(hào)標(biāo)定儀的應(yīng)用及精度驗(yàn)證

通過上述的測(cè)井電纜磁記號(hào)標(biāo)定儀，對(duì)實(shí)際電纜進(jìn)行記號(hào)標(biāo)定，同時(shí)確定其精度。

假設(shè)某小隊(duì)通過上述方法確定電纜零長(zhǎng)為12.76 m，到標(biāo)準(zhǔn)井進(jìn)行電纜精度校正，如圖11所示，下井儀器的連接順序?yàn)殡娎|+馬籠頭+前磁CCL+加重儀器，記號(hào)接收器高度為0.05 m，馬籠頭為0.74，前磁CCL零長(zhǎng)為0.23。

圖11 校下井儀器的連接順序

根據(jù)儀器所計(jì)算零長(zhǎng)公式：

電纜零長(zhǎng)+馬籠頭長(zhǎng)+前磁CCL零長(zhǎng)-記號(hào)接收器高[13]

(1)

可得，1 100 m處計(jì)算大記號(hào)理論深度為：

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

同時(shí)利用絞車測(cè)得1 100 m處前磁和大記號(hào)的原始文件(未校深)，1 100 m處測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)短磁深度為1 088.33 m，大記號(hào)深度為1 109.57 m，由于標(biāo)準(zhǔn)井在1 100處的標(biāo)準(zhǔn)短磁深度早已確定為1 092.42 m，故對(duì)原始文件進(jìn)行校深，所以整體下移至標(biāo)準(zhǔn)接箍深度，1 100 m處前磁和大記號(hào)原始圖向下平移4.09 m，分別對(duì)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)井在1 100 m處的標(biāo)準(zhǔn)短磁接箍深度，此時(shí)1 100 m處大記號(hào)校正深度為1 113.66 m。

對(duì)比公式(1)理論計(jì)算數(shù)據(jù)，以實(shí)際測(cè)井資料的大記號(hào)為標(biāo)準(zhǔn)深度：

1 113.68-1 113.66=0.02 m

所以計(jì)1 100 m平差為-0.02，滿足平差波動(dòng)范圍在-0.05～+0.05 m之間要求，保證了所做記號(hào)的精度，說明測(cè)井電纜磁記號(hào)標(biāo)定儀滿足實(shí)際應(yīng)用需要。

4 結(jié) 論

在測(cè)井解釋應(yīng)用中，為使測(cè)井曲線深度的準(zhǔn)確，是以在測(cè)井電纜上標(biāo)定磁記號(hào)的方法來進(jìn)行校深，通過研究和設(shè)計(jì)測(cè)井電纜磁記號(hào)標(biāo)定儀，最大限度的減少人為因素影響，做到真正統(tǒng)一化、標(biāo)準(zhǔn)化，并通過標(biāo)準(zhǔn)井驗(yàn)證，確定儀器標(biāo)注記號(hào)具有很高的精度，達(dá)到了操作方便，節(jié)約成本的目的，為實(shí)際測(cè)井應(yīng)用提供技術(shù)支持。