測井設備
測井設備先後經歷了從模擬系統(20世紀50~60年代),到數字系統(20世紀70年代)再到數控系統(20世紀80~90年代)和成像系統(20世紀90年代)幾個發展階段。目前,應用最廣泛的是數控測井系統,其井下和地面儀器設備的構成及大體功能如下。
14.3.1 井下儀器
目前,數控測井系統的下井儀器已多達數十種,其中常用的也有二三十種之多。不同的下井儀器具有不同的探測原理,測得的地層物理特性也不相同。實際應用時,可根據地質和工程目的對其進行選取。
井下儀器的復雜程度有很大的差別,從簡單的只帶有電極的棒體到裝在承壓金屬殼內能在高溫高壓下工作的復雜的電子線路系統。所有的井下儀器都有探測器、接收器或傳感器。同時為了測量誘發現象,還需要有壹個源或發射體。這些均被安裝在井下探頭內。有的井下探頭還具有液壓或機械系統,用於打開或關閉帶有推靠極板的井下儀器的推靠臂。
井下探頭通常接在電子線路的下面。保護殼內的電子線路,根據需要將具有以下任務。
1)給井下探頭的發射系統供電,控制發射信號的時間和特性;
2)給探測器或接收系統供電;
3)對接收信號進行濾波、放大、模數轉換和比例變換等;
4)提供探頭機械部分工作所需的動力,並對其工作狀態進行控制。
當多個井下儀器組合在壹起進行測井時,儀器串中的每個探頭及其電子線路都為來自或通向另壹井下儀器的信號提供通路裝置,並用插頭座和絲扣環構成快速插接系統,與馬籠頭或電纜頭連接。
井下儀器的探頭及電子線路構成數據采集系統。井下發送部分按照壹定的格式將這些信息經電纜向地面發送,地面儀器的數據接收部分進行接收。
井下儀器的探測能力取決於它的徑向探測深度和縱向分辨率,這兩者是相互矛盾的。從探測原狀地層真實參數的目的,我們希望深的探測深度,減小井孔和侵入帶的影響,但這勢必又會增加圍巖的影響而降低縱向分辨能力。反之,從探測薄層和了解地層微細變化的目的,我們又希望高的縱向分辨率,但這時井孔及侵入帶的影響又會相對增加而降低探測深度。要同時滿足這兩方面的要求比較困難。隨著儀器設計的改進,如裝置貼井壁、電流聚焦、井眼補償和采用不同探測深度的探測器陣列等方式,可以在很大程度上彌補不同方法的各自局限。目前,常用測井下井儀器的徑向探測深度和縱向分辨率如表14-2所示。
表14-2 幾種測井儀器的徑向探測深度和縱向分辨率
14.3.2 地面儀器
測井地面儀器是在測井過程中進行數據采集、工作監控、曲線記錄和處理的系統。它首先對接收到的井下測井信號進行“信號恢復”處理,然後通過離散采樣,將數據記錄在磁帶或磁盤上並顯示、繪制成曲線,同時在井場做快速直觀解釋或通過遙傳系統送到計算中進行處理。
典型的數控測井地面儀由計算機主機、信號采集系統、磁帶機、繪圖儀、測井接口、供電設備、深度通訊設備,以及其他輔助或特種作業面板等構成。其中主要部分作用和功能如下。
(1)計算機主機
它是測井數據采集系統的核心,完成對整個系統的控制和管理。
(2)信號采集系統
這部分是測井地面儀器的關鍵,它所完成的主要任務是信號采集。由測井傳感器輸出的信號是隨測量深度和測量時間變化的連續信號,它包括各種模擬信號、聲波波列信號、脈沖信號和數字信號,測井信號采集將這些連續信號離散化,然後再對離散信號作數字處理。
信號采集系統還具有如下重要功能:信號預處理。對井下信號進行濾波、放大、A/D轉換、鑒別和整形等。數據采集控制。對下井儀器以可選的采樣速率和采樣方式進行控制,對井下儀器的狀態信息進行實時處理。數據調制解調。將主機發出的命令調制後送到井下,將井下來的經調制的數字信號送到主機。接線控制。根據不同下井儀器的供電、信號傳輸模式要求,控制電纜連接方式將不同的測井信號送到不同的信號道。
(3)磁帶機
將所采集的原始測井數據以壹定的記錄格式進行數據存儲,用於數據的後續處理及向計算中心發送。