多臂井徑測井技術(shù)畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2024-07-20 08:18 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 02板C10+：+5V DDS73F20B02板C14兩端：+ DDS73F20B02板IC3P5：+ DDS73F20B02板IC4P5：+1V 儀器外殼為地（2）電壓選擇電路電壓選擇電路選擇是電機工作或測量部分工作，當(dāng)供電小于95V測量部分工作；當(dāng)供電大于100V電機工作，開始張臂，張臂開始后，供電大于80V電機保持工作。當(dāng)供電負(fù)電時電機工作，開始收臂。（3）MCU控制、A/D采集電路MCU控制、A/D采集電路是整個儀器的核心電路，它產(chǎn)生位移傳感器的激勵時序、四十臂的通道控制時序、A/D采集時序、主控通信控制。（4）編碼發(fā)射電路主控單片機把采集到的數(shù)據(jù)通過串口發(fā)給編碼單片機，編碼單片機將收到的數(shù)據(jù)編碼輸出給編碼驅(qū)動電路（編碼規(guī)則見編碼規(guī)則說明），驅(qū)動電路將信號耦合到電纜上。（5）井溫電路井溫探頭選用鉑金絲電阻傳感器，傳感器電阻的變化經(jīng)線性電路轉(zhuǎn)換成電壓的變化，經(jīng)A/D采集電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。艙溫電路與井溫電路相同。溫度和測量值對應(yīng)關(guān)系為：0℃=540；100℃=2273；150℃=3120；175℃=3538。 計算公式近似為：溫度=（測量值540）/。 （6）纜頭電壓電路纜頭電壓電路測量纜頭供電電壓值，為地面供電提供參考。計算公式： 纜頭電壓=測量值*（7）井徑電路井徑部分由機械探測臂、位移傳感器、激勵電路、信號放大電路、濾波電路及A/D轉(zhuǎn)換電路組成。（8）四十臂井徑儀主要用來檢測套筒的變形以及射孔位置的檢查，由上扶正組件、電路倉、傳感器及測臂系統(tǒng)、下扶正、動力系統(tǒng)組成。其傳感器機械部分的工作原理如圖12所示：圖22 傳感器機械部分的工作原理圖圖22所示的虛線部分為臂的收攏狀態(tài)，實線為張開位置。由于彈簧的作用，使測臂緊貼井壁，當(dāng)井壁有變形時，測臂隨井壁的變形而張收，從而帶動測桿的軸向移動；由于彈簧的作用使位移傳感器測桿緊貼測量臂的端面，當(dāng)測桿軸向移動時，測量臂作同步跟隨運動。由于測桿的軸向移動使得位移傳感器輸出波形的峰值隨之變化。位移傳感器采用橋式電感無觸點位移傳感器。紅線是位移傳感器激勵源、橙線是位移傳感器信號線、黑線是位移傳感器地線。使用位移傳感器的最大特點有:① 無接觸、無摩擦測量位移傳感器的一個最大特點是,磁芯運動部件與測量線圈總承之間無任何機械感器的使用壽命可達到無限長,給維修帶來極大的方便。② 分辨率可達到無限大。因為位移傳感器是通過電磁測量原理進行無摩擦、無接觸測量,測量磁芯的任何微小變化都會引起電信號的變化。儀器的整體分辨率僅受到信號處理電路及A/D轉(zhuǎn)換電路精度的限制,這一特性也使儀器具有很高的重復(fù)性。（9）方位模塊電路,水平放置儀器，井斜應(yīng)為90度，轉(zhuǎn)動儀器，方位應(yīng)從0360度變化。儀器垂直時（井斜為0度），方位為隨機數(shù)，只有儀器井斜大于5度，方位才起作用。 數(shù)據(jù)傳輸方式（1）模擬信號傳遞 多臂井徑儀數(shù)據(jù)傳輸方法很多。最初研究的X—Y井徑儀，8臂井徑儀等都以模擬信號往上傳輸，產(chǎn)生的信號大多數(shù)情況下未經(jīng)井下儀器電路處理，直送到地面。如果電纜絕緣不好，對信號的影響直接影響到測井結(jié)果。（2）以正負(fù)脈沖傳遞 康普樂40臂井徑儀是以正負(fù)脈沖傳遞信號。該儀器有2個差動變壓器傳感器，2個傳感器反映套管內(nèi)徑大值變化和小值變化。大小內(nèi)徑變化經(jīng)電路處理以正負(fù)脈沖的形式上傳。該方式傳輸信號電纜衰減也很大。（3）以PCM脈沖形式傳遞 斯倫貝謝公司生產(chǎn)的36臂或60臂井徑儀其儀器利用6個差動變壓器傳感器，儀器采集數(shù)據(jù)增加必須采用一種轉(zhuǎn)換信號方式，一次把6個信號傳到地面。該儀器使用PCM上傳信號。PCM編碼過程是將模擬信號調(diào)到1個二進制脈沖序列，載波是脈沖序列，即改變脈沖序列中的脈沖存在與否的狀態(tài)。PCM的數(shù)字信號比模擬號抗噪聲能力強。（4）數(shù)據(jù)以幀的形式往上傳遞 隨著電子技術(shù)的發(fā)展及計算機的應(yīng)用，獨立16臂或獨立40臂井徑儀在遙傳系統(tǒng)中采用同步通信。同步通信把許多字符組成一個信息組，又信息幀，每幀開頭用同一字符來指示，每個字符之間沒有附加的數(shù)據(jù)位作為標(biāo)志或分隔字符，因此通信數(shù)率比較高，1幀可達256字以上。像Sondex獨立40臂井徑儀，康普樂獨立40臂井徑儀和國產(chǎn)獨立40臂井徑儀，都是采用同步通信每1幀48個字，每個字16bit，傳輸速率相當(dāng)高。只有這么高傳輸速率才能滿足地面成像。 3 多臂井徑儀對套管的成像結(jié)果分析改進后的多臂井徑儀成像技術(shù)就是通過對多個獨立測量臂測量數(shù)據(jù)的處理，得到實時的井徑仿真三維圖像，來實現(xiàn)對油管、套管的形變、彎曲、斷裂、孔眼、內(nèi)壁腐蝕等情況的實時判斷。原有的處理方法只得出了四十條井徑曲線，而改進后的處理方法能夠?qū)@四十條曲線進行三維仿真，能夠使操作人員更加直觀的觀測出油管、套管所存在的問題。下面就是對多臂井徑儀在各種不同套管環(huán)境時采集的數(shù)據(jù)，經(jīng)多臂井經(jīng)儀成像軟件處理后，分析油管、套管的彎曲、縮徑與擴徑、斷裂、裂縫、錯斷、腐蝕等狀況的說明以及射孔質(zhì)量的檢測。 正常套管套管在不受外部因素影響，套管沒有產(chǎn)生變化的情況。圖31為正常套管測量后處理得到的圖像，可以看出40條井徑曲線平滑、幅度變化較小，各條曲線幾乎平行，而且，處理后得到展開圖的顏色分布均勻。圖31 正常套管 彎曲變形引起套管彎曲變形的因素有：地層壓力異常、固井過程中水泥壓力不均勻或其他機械應(yīng)力等。套管變形給油氣開發(fā)的后續(xù)作業(yè)造成諸多不便。所以測量套管的彎曲變形還是有很大意義的。由圖32可以看出，測井曲線有彎曲、幅度變化較明顯，顯示出較圓滑的變形曲線，經(jīng)成像處理后的圖像顏色不均勻，在曲線明顯彎曲處顏色變化異常。由此可以判定該套管存在彎曲變形，結(jié)合方位測井即可判斷出套管變形部位。圖32 彎曲變形 縮徑與擴徑引起套管縮徑和擴徑的因素有：套管質(zhì)量不合格、地層壓力異常、固井過程中水泥壓力不均勻或其他機械應(yīng)力等。套管的縮徑和擴徑對后續(xù)作業(yè)有很大影響，尤其是對下井儀器和工具的選擇有決定作用?？s徑：套管因為地層壓力異常等因素的影響，使得套管內(nèi)徑明顯縮小的現(xiàn)象。從圖33和圖34可以看出，圖一中的測井曲線中有較長區(qū)域存在明顯減小，井徑有明顯縮小，經(jīng)成像處理后的圖像和正常套管的圖像相比較，明顯異常，出現(xiàn)大面積紅色區(qū)域，說明井徑縮小。由此可以判定該套管存在縮徑，結(jié)合方位測井即可判斷出縮徑部位。圖33 縮徑圖34為實際測井中套管縮徑實例。圖34 縮徑擴徑：套管由于地層壓力異常或套管質(zhì)量差等因素影響，使得套管內(nèi)徑明顯擴大或局部向地層突出的現(xiàn)象。從圖35可以看出，測井曲線中存在明顯異常部位，套管局部內(nèi)徑有幅度變化，經(jīng)成像處理后的圖像和正常套管的圖像相比較，明顯異常，出現(xiàn)紅色區(qū)域，結(jié)合井徑曲線可知套管向地層突出。由此可以判定該套管存在擴徑。擴徑曲線，在套管變形不太大時，最大直徑超過套管的外徑。最直觀的是截面圖上的曲線出現(xiàn)斷裂。圖35 擴徑 斷裂套管斷裂是由于地質(zhì)應(yīng)力變化、射孔密度過大或套管受到長時間腐蝕等因素造成的。斷裂是一種嚴(yán)重的擴徑現(xiàn)象，當(dāng)擴徑達到一定程度就會造成斷裂。由圖36可以看出，所有曲線都是一些不連續(xù)的環(huán)
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