多臂井徑測(cè)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(jiǎn)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(jī)工作或測(cè)量部分工作，當(dāng)供電小于95V測(cè)量部分工作；當(dāng)供電大于100V電機(jī)工作，開始張臂，張臂開始后，供電大于80V電機(jī)保持工作。當(dāng)供電負(fù)電時(shí)電機(jī)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(gè)儀器的核心電路，它產(chǎn)生位移傳感器的激勵(lì)時(shí)序、四十臂的通道控制時(shí)序、A/D采集時(shí)序、主控通信控制。（4）編碼發(fā)射電路主控單片機(jī)把采集到的數(shù)據(jù)通過串口發(fā)給編碼單片機(jī)，編碼單片機(jī)將收到的數(shù)據(jù)編碼輸出給編碼驅(qū)動(dòng)電路（編碼規(guī)則見編碼規(guī)則說明），驅(qū)動(dòng)電路將信號(hào)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(hào)。艙溫電路與井溫電路相同。溫度和測(cè)量值對(duì)應(yīng)關(guān)系為：0℃=540；100℃=2273；150℃=3120；175℃=3538。 計(jì)算公式近似為：溫度=（測(cè)量值540）/。 （6）纜頭電壓電路纜頭電壓電路測(cè)量纜頭供電電壓值，為地面供電提供參考。計(jì)算公式： 纜頭電壓=測(cè)量值*（7）井徑電路井徑部分由機(jī)械探測(cè)臂、位移傳感器、激勵(lì)電路、信號(hào)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(cè)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(cè)臂系統(tǒng)、下扶正、動(dòng)力系統(tǒng)組成。其傳感器機(jī)械部分的工作原理如圖12所示：圖22 傳感器機(jī)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(shí)線為張開位置。由于彈簧的作用，使測(cè)臂緊貼井壁，當(dāng)井壁有變形時(shí)，測(cè)臂隨井壁的變形而張收，從而帶動(dòng)測(cè)桿的軸向移動(dòng)；由于彈簧的作用使位移傳感器測(cè)桿緊貼測(cè)量臂的端面，當(dāng)測(cè)桿軸向移動(dòng)時(shí)，測(cè)量臂作同步跟隨運(yùn)動(dòng)。由于測(cè)桿的軸向移動(dòng)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(diǎn)位移傳感器。紅線是位移傳感器激勵(lì)源、橙線是位移傳感器信號(hào)線、黑線是位移傳感器地線。使用位移傳感器的最大特點(diǎn)有:① 無接觸、無摩擦測(cè)量位移傳感器的一個(gè)最大特點(diǎn)是,磁芯運(yùn)動(dòng)部件與測(cè)量線圈總承之間無任何機(jī)械感器的使用壽命可達(dá)到無限長(zhǎng),給維修帶來極大的方便。② 分辨率可達(dá)到無限大。因?yàn)槲灰苽鞲衅魇峭ㄟ^電磁測(cè)量原理進(jìn)行無摩擦、無接觸測(cè)量,測(cè)量磁芯的任何微小變化都會(huì)引起電信號(hào)的變化。儀器的整體分辨率僅受到信號(hào)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(dòng)儀器，方位應(yīng)從0360度變化。儀器垂直時(shí)（井斜為0度），方位為隨機(jī)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(hào)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(hào)往上傳輸，產(chǎn)生的信號(hào)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(duì)信號(hào)的影響直接影響到測(cè)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(hào)。該儀器有2個(gè)差動(dòng)變壓器傳感器，2個(gè)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(hào)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(gè)差動(dòng)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(hào)方式，一次把6個(gè)信號(hào)傳到地面。該儀器使用PCM上傳信號(hào)。PCM編碼過程是將模擬信號(hào)調(diào)到1個(gè)二進(jìn)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(hào)比模擬號(hào)抗噪聲能力強(qiáng)。（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(jì)算機(jī)的應(yīng)用，獨(dú)立16臂或獨(dú)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(gè)信息組，又信息幀，每幀開頭用同一字符來指示，每個(gè)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(dá)256字以上。像Sondex獨(dú)立40臂井徑儀，康普樂獨(dú)立40臂井徑儀和國(guó)產(chǎn)獨(dú)立40臂井徑儀，都是采用同步通信每1幀48個(gè)字，每個(gè)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(duì)套管的成像結(jié)果分析改進(jìn)后的多臂井徑儀成像技術(shù)就是通過對(duì)多個(gè)獨(dú)立測(cè)量臂測(cè)量數(shù)據(jù)的處理，得到實(shí)時(shí)的井徑仿真三維圖像，來實(shí)現(xiàn)對(duì)油管、套管的形變、彎曲、斷裂、孔眼、內(nèi)壁腐蝕等情況的實(shí)時(shí)判斷。原有的處理方法只得出了四十條井徑曲線，而改進(jìn)后的處理方法能夠?qū)@四十條曲線進(jìn)行三維仿真，能夠使操作人員更加直觀的觀測(cè)出油管、套管所存在的問題。下面就是對(duì)多臂井徑儀在各種不同套管環(huán)境時(shí)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(kuò)徑、斷裂、裂縫、錯(cuò)斷、腐蝕等狀況的說明以及射孔質(zhì)量的檢測(cè)。 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(cè)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(jī)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(cè)量套管的彎曲變形還是有很大意義的。由圖32可以看出，測(cè)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(cè)井即可判斷出套管變形部位。圖32 彎曲變形 縮徑與擴(kuò)徑引起套管縮徑和擴(kuò)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(jī)械應(yīng)力等。套管的縮徑和擴(kuò)徑對(duì)后續(xù)作業(yè)有很大影響，尤其是對(duì)下井儀器和工具的選擇有決定作用?？s徑：套管因?yàn)榈貙訅毫Ξ惓５纫蛩氐挠绊?，使得套管?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(cè)井曲線中有較長(zhǎng)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(cè)井即可判斷出縮徑部位。圖33 縮徑圖34為實(shí)際測(cè)井中套管縮徑實(shí)例。圖34 縮徑擴(kuò)徑：套管由于地層壓力異?；蛱坠苜|(zhì)量差等因素影響，使得套管內(nèi)徑明顯擴(kuò)大或局部向地層突出的現(xiàn)象。從圖35可以看出，測(cè)井曲線中存在明顯異常部位，套管局部?jī)?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(kuò)徑。擴(kuò)徑曲線，在套管變形不太大時(shí)，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(kuò)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(zhǎng)時(shí)間腐蝕等因素造成的。斷裂是一種嚴(yán)重的擴(kuò)徑現(xiàn)象，當(dāng)擴(kuò)徑達(dá)到一定程度就會(huì)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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