【文章內(nèi)容簡介】 文提出了一種全自動的測井電纜注磁系統(tǒng)設(shè)計方案, 該方案硬件結(jié)構(gòu)簡單、成本低, 標定效率高, 標定精度高且穩(wěn)定性好。(2)選題背景為了解決國內(nèi)現(xiàn)有的測井電纜注磁系統(tǒng)大都難以解決電纜累積誤差與深度記號間隔不均勻的問題。測井電纜注磁系統(tǒng)設(shè)計方案具有運行穩(wěn)定可靠，電纜標定準確性高、系統(tǒng)操作簡便、文件管理方便的特點。提出了一種測井電纜（室內(nèi)）測井電纜注磁系統(tǒng)設(shè)計的方案，系統(tǒng)實現(xiàn)了注磁標定過程全參數(shù)測控與顯示，安全保護與故障信息提示，以及歷史文件與標準井刻度尺管理等功能，有效降低了電纜深度記號累積誤差，解決了深度記號不均勻問題。與測井電纜水平( 室內(nèi)) 注磁標定系統(tǒng)相比較, 測井電纜注磁系統(tǒng)設(shè)計無疑具有機械結(jié)構(gòu)簡單、操作維護方便、標定效率高等諸多優(yōu)點。此外, 測井電纜注磁系統(tǒng)所標定的電纜基本不存在較大的深度/ 長度累計誤差, 一般誤差都能夠控制在50mm范圍內(nèi), 電纜井口標定成功率幾乎100%。而測井電纜注磁系統(tǒng)設(shè)計不僅實現(xiàn)了注磁標定全參數(shù)顯示、故障信息提示以及歷史文件管理等功能, 而且該系統(tǒng)無論是在軟硬件功能、可靠性、操作與維護方面, 還是在電纜標定精度上都完全滿足實際需求。外國有很多國家已經(jīng)掌握制造生產(chǎn)測井高新科技的技術(shù)，具有壟斷性，他們能用先進的科技為石油開采提供支撐。我國陸上的油氣勘探主要是構(gòu)造一巖性等陷蔽油藏、山前等復雜油氣的勘探。使用傳統(tǒng)的較低分辨率、較差直觀性、容易出現(xiàn)多解性等的測井技術(shù)和方法，已經(jīng)不能滿足實際的需要了。目前來說大量需要深探測、高分辨率和高測量精度的測井儀器和解釋方法。測井儀器目前已經(jīng)經(jīng)歷了五次換代，近幾年來在國內(nèi)陸上油氣田主要使用的是第四代數(shù)控測井儀和第五代成像測井儀。油田勘探與開發(fā)過程中，測井是確定和評價油、氣層的重要手段，也是解決一系列地質(zhì)問題的重要手段。核測井又稱為放射性測井，它是根據(jù)地層巖石及其孔隙流體的核物理性質(zhì)，研究地層性質(zhì)、深測油氣等的一類測井方法。根據(jù)所使用的放射性源或測量的放射性類型以及所研究的巖石物理性質(zhì)，可將核測井方法分為兩類：以研究伽馬輻射為基礎(chǔ)的核測井方法稱為伽馬測井；以研究中子與巖石及其孔隙流體相互作用為基礎(chǔ)的核測井方法稱為中子測井。包括自然伽馬測井、自然伽馬能譜測井、密度測井、中子孔隙度測井等。核測井又稱為放射性測井，它是根據(jù)地層巖石及其孔隙流體的核物理性質(zhì)，研究地層性質(zhì)、深測油氣等的一類測井方法。根據(jù)所使用的放射性源或測量的放射性類型以及所研究的巖石物理性質(zhì)，可將核測井方法分為兩類：以研究伽馬輻射為基礎(chǔ)的核測井方法稱為伽馬測井；以研究中子與巖石及其孔隙流體相互作用為基礎(chǔ)的核測井方法稱為中子測井。包括自然伽馬測井、自然伽馬能譜測井、密度測井、中子孔隙度測井等。套管井測井能減少儀器故障和井眼不穩(wěn)定所伴隨的裸眼井測井風險，另外，通過較少的測井次數(shù)和使用不太貴的修井或完井鉆機，套管井測井能顯著地降低作業(yè)成本。套管井測井在某些環(huán)境，如地質(zhì)和構(gòu)造已完全清楚的油田，能完全取代裸眼井電纜測井。國際測井市場上，套管井測井占總測井工作量的47％ 。①油藏評價測井技術(shù)起步較晚，技術(shù)落后，沒有開發(fā)出與國外技術(shù)水平相當?shù)木聝x器、國產(chǎn)開發(fā)的小直徑脈沖中子儀功能單一，碳氧比等測井精度偏低，中子發(fā)生器沒有自主的知識產(chǎn)權(quán)。②高分辨陣列感應電阻率、微掃等聲電成像儀等研究水平低，儀器精度、分辨率、耐溫等與先進儀器相差較大。③三維感應電阻率、交叉偶極聲波、核磁共振測井儀、電纜地層測試器等研究剛開始。④井壁取心技術(shù)成功率和效率較低。⑤隨鉆測井儀器及傳輸方式研究遠遠落后，從事基礎(chǔ)研究較少，儀器仿造能力低下。⑥高含水情況下，沒有很好的持率測量方法，氧活化、流動成像儀器沒有。⑦永久傳感器應用以引進為主，自研發(fā)能力認識不足。⑧國內(nèi)光纖技術(shù)研究滯后，國內(nèi)開發(fā)的光纖傳感器尚未應用。國內(nèi)光學電視成像測井儀功能不佳，應用條件苛刻。⑨國內(nèi)的過套管井地層電阻率、套管井地層測試器、過套管密度儀及水流儀研究空白。⑩新型的生產(chǎn)測井儀傳感器、編碼及傳輸方式的仿造水平較低。⑾套管井損毀測井成像儀落后國外，仿造能力不足。⑿水泥膠結(jié)評價測井還是以CBL/VDL及國外引進為主，自主研發(fā)落后于國外先進理念。（13）大斜度、水平井測井方法、儀器及解釋模型研究力量較弱。測井技術(shù)經(jīng)過70多年的發(fā)展，特別是近十幾年來，油氣勘探開發(fā)的新的需求成為測井技術(shù)發(fā)展的重要動力之一，相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)進步推動了測井技術(shù)的發(fā)展，成像測井的新技術(shù)測井項目系列如陣列感應成像測井、微電阻率掃描成像測井、偶極聲波測井、核磁共振測井、模塊式地層測試器等測井新技術(shù)以其針對性強、測量信息大且精度高的特點在油氣勘探的油氣儲層識別和評價中正日益發(fā)揮出重要作用，這些測井新技術(shù)在國內(nèi)陸上油田勘探開發(fā)中的應用顯示出其良好的應用前景。1) 測井裝備和技術(shù)向高可靠、高精度、高效率、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，以適應新的地質(zhì)和工程環(huán)境的要求。測量方法向多源、多波、多譜、多接收器方向發(fā)展，測量參數(shù)由二維向三維成像發(fā)展，更大提高井眼覆蓋率，以適應對地層非均質(zhì)測量的需要。通過各種傳感器集成，以及電子線路和電源共用，縮短儀器長度，提高測井時效，降低服務(wù)成本。為適應老油田開發(fā)需要，套管測井儀器系列不斷完善和改進。井下永久傳感器技術(shù)將更加成熟。隨鉆測井數(shù)據(jù)傳輸方式多樣化，數(shù)據(jù)傳輸率不斷提高，儀器可靠性更強。安全環(huán)保要求使非化學源的核測量探頭得到進一步商業(yè)化應用。2)測井資料應用由單井處理解釋轉(zhuǎn)向于多井綜合對比分析，以提高解釋符合率。由靜態(tài)評價轉(zhuǎn)向于動態(tài)分析，得到地層動態(tài)信息。非均質(zhì)、各向異性地層的評價以及測井與其它資料的綜合應用(如數(shù)據(jù)管理、測井—— 地震、地質(zhì)建模等)成為發(fā)展的重點。測井應用軟件的采集、處理、數(shù)模轉(zhuǎn)換、解釋及應用的功能一體化，適應不同層次需要的應用綜合化，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和提高決策效率的信息網(wǎng)絡(luò)化；測井評價從目前的單井解釋和多井評價，發(fā)展為以測井為主導在地質(zhì)認識約束下的具有多學科結(jié)合特征的油氣藏測井評價技術(shù)，為油氣勘探開發(fā)提供重要保障。3)測井采集向陣列化和集成化發(fā)展。變單點測量為陣列測量，以適應復雜儲層非均質(zhì)的需要；變分散項目的測量為高精度組合測量，以適應質(zhì)量和效率的需要；隨鉆和套管井電阻率測井系列不斷完善，應用范圍不斷增加，以適應復雜井況探井和老井測井評價的需求?？茖W技術(shù)的發(fā)展必定給我國測井技術(shù)帶更大的挑戰(zhàn)和發(fā)展機遇。在今后的發(fā)展進程中，進一步加強基礎(chǔ)理論的應用性研究、儀器制造、實驗方法與手段、軟件開發(fā)、科研開發(fā)的組織管理，測井科技發(fā)展必須要突出自主創(chuàng)新的作用，采取自主研發(fā)、合作研發(fā)、技術(shù)引進等多種方式，提高自主創(chuàng)新能力，實現(xiàn)跨越式發(fā)展，快速提升我國測井技術(shù)整體水平，縮小與西方國家的差距。它在實際應用中主要解決了國內(nèi)以前測井電纜標定方法中電纜深度記號累計誤差的問題和深度記號不均勻的現(xiàn)象。主要研究的內(nèi)容、需要重點研究的關(guān)鍵問題及解決思路：注磁：1 能檢測出峰值為500mv的CCL信號；2每檢測出3個CCL信號，發(fā)出注磁控制信號，正向注磁時 間500ms，反向注磁時間500ms；3每檢測出10個CCL信號，發(fā)出大標注磁控制信號，連續(xù)產(chǎn)生3組注磁控制信號； 4對深度信號進行計數(shù)，記錄儀器運行的深度。 重點研究：如何每次檢測出3個CCL信號，如何正反向注磁500ms,如何每次檢測出10個CCL信號。解決思路：用一個整波電路和一個驅(qū)動電路來分別解決這些問題(3)方案論證圖1 測井電纜圖　　承荷探測電纜屬電氣裝備用電纜，其主要功用是承受拉力、系統(tǒng)供電、訊號傳輸、深度控制。用于各類油、氣井的測井、射孔、取芯等作業(yè)。測井電纜測井的目的是為了探測井下各種參數(shù)。測井電纜的重要作用就是輸送各種下井儀器、傳送地面控制系統(tǒng)與井下儀器之間的各種信號、獲取井下信息的深度位置。 　　承荷探測電纜執(zhí)行企業(yè)標準，（高于SY/T66002004和JB/T3302標準）目前可生產(chǎn)150℃、180℃、232℃、260℃四人溫度級，～，單芯至七芯等三十多個品種的承荷探測電纜。國內(nèi)電纜測井深度記號標定方法有以下 2 種,一種是將深度記號接收器和深度記號注磁器之間的距離設(shè)定為 25 m, 并以此為標尺對電纜進行深度記號的標定[ 1]。 另一種是以編碼器的脈沖個數(shù)來確定25 m 的距離并進行深度記號標定。這 2 種方法所標定的深度記號都會產(chǎn)生累計誤差及深度記號大小不一的現(xiàn)象。隨著測井行業(yè)標準和測井作業(yè)任務(wù)時效要求的不斷提高, 需要有新的方法來進一步提高標定深度記號的精度與時效。通過編碼輪的脈沖數(shù)確定25 m 的長度, 并以此為標準觸發(fā)控制信號對測井電纜進行注磁, 每500 m 進行雙注磁。這種方法所標定出的深度記號存在著深度記號大小不一、累計誤差大的現(xiàn)象。原因是編碼輪的計數(shù)由井口馬達傳送, 而井口馬達又是依據(jù)地滑輪的運轉(zhuǎn)來工作的, 由于滑輪的磨損和電纜的磨損以及電纜拉伸量的變化都能造成滑輪所提供的深度產(chǎn)生誤差；電纜在運行過程中也有可能受到滑輪表面形成的薄冰層以及泥漿等因素造成的滑輪打滑丟轉(zhuǎn)的情況, 因此依據(jù)滑輪提供的深度所標定出的記號會出現(xiàn)不準確的現(xiàn)象, 隨著所標定深度記號電纜的長度增加累計誤差也越來越大。測井電纜注磁系統(tǒng)設(shè)計方法的原理是依據(jù)標準井井下套管為參考深度對測井電纜進行注磁。該方法將井下的每一節(jié)套管都作為標準尺, 井下儀器每接收到1 根套管就對系統(tǒng)深度進行1 次修正,根據(jù)所修正的深度對測井電纜進行注磁, 標定出25m 及500 m 的標準深度記號。由于井下套管所具有的特殊性使得它作為深度依據(jù)的優(yōu)勢大大超過了滑輪。首先井下套管接箍具有無磨損的特性, 其次作為井壁它的整體具有很強的穩(wěn)定性。 另外井下套管的長度基本都在10 m 左右, 相對于25 m 的標準記號至少可以校正2 次以上, 完全可以達到作業(yè)所需的精度要求。所以標定出的深度記號不但比較均勻, 而且消除了有測井電纜深度記號以來一直都無法消除的累計誤差, 解決了長期困擾測井深度記號。采用的新方法具有以下特點：(1) 測井電纜深度記號標定的新方法采用了先進的計算機編程技術(shù)將標準井內(nèi)的每根套管轉(zhuǎn)變成深度校正的計量尺, 使井下深度的最大準確率得到了合理實現(xiàn), 消除了深度記號的累計誤差。(2) 測井電纜深度記號標定的新方法與其他電纜深度記號標定設(shè)備相比, 具有速度快、準確率高、操作界面圖形化等特點, 能夠存儲、LCD顯示, 為電纜標定記號的質(zhì)量追溯及質(zhì)量管理提供了保證, 在實際工作中也節(jié)省了作業(yè)成本。（3) 電纜深度記號標定裝置具有較好的可靠性和穩(wěn)定性, 對井下信號和控制信號的處理快捷準確, 在數(shù)據(jù)顯示、深度校正、成果文檔輸出等方面技術(shù)具有一定的先進性, 適應國內(nèi)測井隊伍作業(yè)的需要。 設(shè)備安裝方便、操作簡單便于培訓和推廣。(4)過程論述 確定井深最直接的方法是測量井眼中電纜的移動距離，通過測量測井電纜的下放長度，就可以知道油井的深度。美國石油工業(yè)最初的標準是采用100英尺的測量鋼卷尺，這個鋼卷尺是美國標準局制造出的，它用來在鉆機上測量鉆桿和套管。事實上，鉆工利用100英尺的鋼卷尺測量從井眼中拉出的鉆桿長度以確定井的總深度。隨著測井技術(shù)的不斷發(fā)展，電纜測井深的方法也逐步改進?，F(xiàn)在普遍采用在電纜上打印磁標記的方法來進行井深的測量，每隔一段距離就在電纜上打印一段磁記號，同事對磁記號的個數(shù)進行統(tǒng)計，最后根據(jù)磁記號的個數(shù)就可以確定井的深度。但由于測井行業(yè)是負重行業(yè)，在打印磁記號是必須考慮電纜的受力和受熱的伸長。因此，必須使電纜做磁記號時的負荷與相對應長度時的實際負荷相等。為了使所做磁記號更準確，電纜做記號的工作最好在井上自動進行，這樣可以避免用測量帶進行手工測量時的誤差?，F(xiàn)在電纜打印磁記號的工作已逐步自動化。電纜自動磁標記系統(tǒng)一般包括一個長度標準，用來作為長度的基本標準，這個長度一般為25m：一個注磁系統(tǒng)，用來在電纜上打印磁標記：一個記號發(fā)送器，用來記錄通過的電纜上的記號和發(fā)信號給計數(shù)裝置：一個消磁系統(tǒng)，用來消除電纜上的原有的磁記號：另外還有一個把電纜從絞車引至本系統(tǒng)的導輪。．測井電纜注磁系統(tǒng)設(shè)計的工作原理與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)測井電纜注磁標定裝置(下圖)包括固定式電纜絞車、地滑輪、光電編碼器( 取代了井口馬達)、天滑輪、張力傳感器、消磁器/ 注磁器、檢磁器、井下儀器。其基本工作原理:電纜下井時,同時完成消磁作業(yè)。當電纜下放到一定的深度后,確定當前深度并開始上提,地輪編碼器計數(shù),當?shù)竭_規(guī)定的注磁點時,由注磁器進行