牟維茜，陳小東，吉　兆，楊永剛

(川慶鉆探工程有限公司測(cè)井公司　重慶　401147)

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·開發(fā)設(shè)計(jì)·

XRMI極板前放性能測(cè)試外刻度器的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

牟維茜，陳小東，吉兆，楊永剛

(川慶鉆探工程有限公司測(cè)井公司重慶401147)

摘要：極板前放EPAM作為XRMI電成像測(cè)井儀器電流測(cè)量的第一級(jí)，對(duì)信號(hào)的采集及處理至關(guān)重要。EPAM的狀態(tài)和性能對(duì)測(cè)井資料有著直接影響，需要在實(shí)驗(yàn)室對(duì)EPAM進(jìn)行加溫測(cè)試和篩選。針對(duì)EPAM的工作環(huán)境設(shè)計(jì)出了一種可模擬井下溫度和地層負(fù)載的EPAM加溫測(cè)試外刻度器。EPAM加溫測(cè)試外刻度器主要由加溫裝置和模擬負(fù)載裝置兩部分組成。配合EPAM測(cè)試系統(tǒng)，EPAM加溫測(cè)試外刻度器可在不同溫度環(huán)境下對(duì)EPAM進(jìn)行三種模擬負(fù)載測(cè)試。通過加溫測(cè)試外刻度器篩選出的EPAM測(cè)井效果良好。

關(guān)鍵詞：XRMI極板;前放；刻度；模擬負(fù)載；計(jì)數(shù)率

0引言

2012年，川慶測(cè)井引進(jìn)了XRMI電成像測(cè)井儀器。實(shí)踐表明，XRMI電成像測(cè)井儀在“高石梯-磨溪”區(qū)塊低泥漿電阻率、高地層電阻率和高井溫的井眼條件下，部分井測(cè)井資料質(zhì)量有時(shí)不能完全滿足相關(guān)方的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。通過研究，發(fā)現(xiàn)XRMI極板前放(EPAM)在低泥漿電阻率、高地層電阻率的井眼條件下會(huì)出現(xiàn)“小信號(hào)傳輸”問題。

EPAM作為信號(hào)采集和傳輸?shù)牡谝患?jí)放大部分，其高溫條件下的溫飄、信噪比等對(duì)測(cè)井資料有著直接影響[1]，因此有必要在車間對(duì)EPAM進(jìn)行加溫篩選。通常的EPAM加溫篩選方式以內(nèi)刻信號(hào)作為測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)[2]，而內(nèi)刻信號(hào)溫飄大，測(cè)試結(jié)果往往不理想。為模擬井下的真實(shí)環(huán)境，應(yīng)引入外刻度信號(hào)對(duì)EPAM進(jìn)行測(cè)試和篩選。通過分析和試驗(yàn)，設(shè)計(jì)、制作出了一種EPAM加溫測(cè)試外刻度器。EPAM加溫測(cè)試外刻度器能在高溫條件下對(duì)EPAM進(jìn)行檢測(cè)和負(fù)載模擬，杜絕了測(cè)井效果不理想時(shí)更換EPAM的盲目性。

1EPAM加溫測(cè)試外刻度器設(shè)計(jì)

EPAM加溫測(cè)試外刻度器可以消除車間無法對(duì)EPAM高溫條件下的工作狀況進(jìn)行有效識(shí)別的瓶頸，杜絕更換EPAM的盲目性。

1.1設(shè)計(jì)要求

1)模擬負(fù)載能夠模擬各種地層電阻率條件下的EPAM響應(yīng)，并建立線性關(guān)系；

2)能夠進(jìn)行“一致性”檢查；

3)能夠同時(shí)對(duì)6塊EPAM進(jìn)行加溫測(cè)試。

1.2設(shè)計(jì)思路

根據(jù)XRMI極板刻度原理[3]，用可裝載EPAM的“加溫裝置(BOX 1)”替代極板外殼，用“模擬負(fù)載裝置(BOX 2)”替代外刻度器，利用便攜式EPAM測(cè)試系統(tǒng)直接在車間對(duì)EPAM進(jìn)行加溫篩選，設(shè)計(jì)思路如圖1所示。

圖1　EPAM外刻度器設(shè)計(jì)思路

1.3系統(tǒng)組成

設(shè)計(jì)完成的“加溫裝置(BOX 1)”與“模擬負(fù)載裝置(BOX 2)”共同組成可對(duì)EPAM進(jìn)行加溫測(cè)試的外刻度器，如圖2所示。利用外刻度器與EPAM測(cè)試系統(tǒng)可在車間對(duì)EPAM直接進(jìn)行加溫測(cè)試、篩選，不需將EPAM安裝在極板外殼內(nèi)。

圖2　EPAM外刻度器系統(tǒng)組成

2EPAM外刻度器制作

2.1加溫裝置(BOX 1)

如圖3所示，采用鋁板基座平均分布六個(gè)通道，將前放板外接鈕扣引出并將整個(gè)基座置入烘箱內(nèi)；同時(shí)將測(cè)試鈕扣線束引出烘箱，將外刻度電阻排置于烘箱外，連接測(cè)試系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)極板前放加溫的目的。加溫裝置6個(gè)通道可同時(shí)使用、同時(shí)測(cè)試，計(jì)算機(jī)上的數(shù)據(jù)采集通過分時(shí)采集來實(shí)現(xiàn)。

圖3　加溫裝置

2.2模擬負(fù)載裝置(BOX 2)

1)線性檢查電阻排(STEP)

為對(duì)前放進(jìn)行線性檢測(cè)，需要制作電阻排，用來模擬不同電阻率的地層。STEP線性檢查電阻選用阻值依次為4.99、5.62、6.34、7.15、8.06、9.09、10.2、11.5、13、14.7、16.5、18.7、21、23.7、26.7、30.1、34.8、38.3、44.2、48.7、51.1、54.9、59.7、78.7、88.7 kΩ。

2)一致性檢查電阻排(5kΩ/1MΩ)

選擇高阻1MΩ的電阻排和低阻5kΩ的電阻排作為前放一致性檢查的一個(gè)參考。一致性檢查電阻排結(jié)構(gòu)與線性檢查電阻排一樣，單電阻排阻值不一樣。

3)模擬負(fù)載盒

模擬負(fù)載盒是負(fù)載模擬裝置，內(nèi)含6個(gè)STEP電阻排、6個(gè)5 kΩ電阻排和6個(gè)1MΩ電阻排，如圖4所示，每個(gè)電阻排包含25個(gè)電阻，共計(jì)450個(gè)電阻。450個(gè)電阻一端接入EPAM，另一端全部短接相連，作為2 kHz電流回流端。

圖4　模擬負(fù)載盒

3EPAM外刻度器應(yīng)用

3.1加溫測(cè)試

EPAM加溫測(cè)試前，按圖5所示連接方案進(jìn)行系統(tǒng)連接。系統(tǒng)連接好后，啟動(dòng)EPAM測(cè)試系統(tǒng)軟件。

圖5　EPAM外刻度器加溫測(cè)試系統(tǒng)

點(diǎn)擊“連接”按鈕，開始測(cè)試。軟件界面“通信連接”指示為綠燈時(shí)表示通信連接正常，為紅燈時(shí)表示通信錯(cuò)誤；“數(shù)據(jù)上傳”指示為綠燈時(shí)表示EPAM有數(shù)據(jù)上傳，不亮?xí)r表示EPAM沒有數(shù)據(jù)上傳；EPAM通信正常時(shí)，對(duì)應(yīng)的極板狀態(tài)編號(hào)顯示為綠燈[4]。

EPAM通信正常后，在1 150 mV、2 kHz的條件下，利用STEP、5 kΩ以及1 MΩ的負(fù)載同時(shí)對(duì)6塊EPAM進(jìn)行篩選。測(cè)試STEP結(jié)果如圖6所示，5 kΩ以及1M的測(cè)試結(jié)果同理。

圖6　STEP/1 150 mV計(jì)數(shù)率

3.2數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

為客觀評(píng)價(jià)EPAM在不同溫度和負(fù)載條件下的狀態(tài)和性能，利用EPAM加溫測(cè)試外刻度器對(duì)編號(hào)為“2284”的EPAM在1 150 mV、2 kHz的發(fā)射電壓及不同負(fù)載條件下進(jìn)行加溫測(cè)試，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表1。

表1　EPAM(2284)加溫測(cè)試數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

極板鈕扣電流計(jì)數(shù)率理論值按照公式(1)計(jì)算：

I=U/R=Counts×12.5×(2.5/215)/(2210×100×2)

(1)

式中，I為發(fā)射電流，U為發(fā)射電壓，R為負(fù)載電阻，Counts為測(cè)試系統(tǒng)中計(jì)數(shù)率的讀數(shù)[5]。

從表1可以看出，對(duì)特定負(fù)載而言，隨著溫度的升高，電流計(jì)數(shù)率越來越低，誤差也越來越大，且負(fù)載越大，誤差越大。電流計(jì)數(shù)率誤差可通過極板主刻度加以校正。

4實(shí)際應(yīng)用

2015年6月，川慶測(cè)井公司在XXX井進(jìn)行XRMI測(cè)井施工，井深4 203 m，井溫121℃，泥漿電阻率0.07 Ω·m，地層電阻率10～40 000 Ω·m，井眼尺寸8.5 in(1 in=25.4 mm)，測(cè)井資料理想，圖7為該井XRMI測(cè)井資料。

5結(jié)束語(yǔ)

XRMI極板EPAM加溫測(cè)試外刻度器不僅可對(duì)EPAM

圖7　×××井XRMI測(cè)井資料

進(jìn)行室溫下的一致性和線性檢測(cè)，還可模擬井下溫度、負(fù)載對(duì)EPAM進(jìn)行測(cè)試和篩選。

通過測(cè)試EPAM在不同溫度和負(fù)載環(huán)境下的工作狀態(tài)，不僅能對(duì)EPAM的性能進(jìn)行客觀評(píng)價(jià)，為EPAM對(duì)測(cè)井資料質(zhì)量的影響提供事實(shí)依據(jù)，還能為下一步EPAM的自主研發(fā)提供實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。由于測(cè)試時(shí)EPAM不需裝載在極板外殼內(nèi)，EPAM加溫測(cè)試外刻度器不僅可避免傳統(tǒng)EPAM加溫測(cè)試方式對(duì)極板鈕扣總成、排線和密封圈的損壞，而且還省掉了傳統(tǒng)EPAM加溫測(cè)試方式需反復(fù)在極板外殼上拆裝EPAM的步驟，大大提高工作時(shí)效。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 雷綠銀，何豹，楊偉金，等.升級(jí)后的XRMI與EMIT的比較[J].石油儀器，2006，20(3)：37-39.

[2] 李峰.關(guān)于對(duì)油田測(cè)井XRMI技術(shù)的研究與分析[J].中國(guó)化工貿(mào)易，2012，4(9)：93.

[3] HALLIBURTON.XRMI Field Operations Manual [Z].2004

[4] 北京山鼎科技有限公司.EPAM測(cè)試軟件操作手冊(cè)[Z].2012.

[5] HALLIBURTON.XRMI Service Manual[Z].2005.

Design and Application of External Calibration Device for Performance Test of the Preamplifier in XRMI Pad

MOU Weixi,CHEN Xiaodong,JI Zhao,YANG Yonggang

(Well Logging Company,Chuanqing Drilling Engineering Co.Ltd.,Chongqing,401147,China)

Abstract：As the first level of current measurement of XRMI imaging logging instrument,the EPAM is vital to the signal acquisition and processing.The status and performance of EPAM have a direct impact on logging data,therefore the heating tests and screening of EPAM in the laboratory are required.In view of the EPAM working environment,an EPAM testing calibrator to simulate the downhole temperature and strata load is designed.EPAM heating test calibrator is mainly composed of two parts,including the heating device and the loading simulation device.Cooperated with EPAM test system,EPAM heating test calibrator has three kinds of simulation load tests on EPAM in different temperature environment.The EPAM screened by the heating test calibrator showed good performance in logging process.

Key words：XRMI pad；preamplifier；calibration；loading simulation；counting rate

第一作者簡(jiǎn)介：牟維茜，女，1970年生，高級(jí)工程師，1992年畢業(yè)于西安石油學(xué)院電子儀器專業(yè)，現(xiàn)在川慶測(cè)井公司從事儀器維修工作。E-mail：1310347119@qq.com

中圖法分類號(hào)：P631.8+11

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：2096-0077(2016)03-0037-03

(收稿日期：2015-09-08編輯：姜婷)