浅谈对朝华多参数测井仪的改造
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作者: 齐海峰
[摘要]朝华多参数测井仪在现场应用中出现了一些问题,如测井曲线平滑,纵、横向分辨率低,不能划分地层界面等问题。针对这些问题,本文提出了一些改造措施,改进后,仪器在室内以及现场试验,都达到了质量要求,幅度和温度系数良好,相关性好,分辨率显著提高。
[关键词]多参数组合测井仪 微电位 相关性 分辨率
ZH-PCM多参数组合仪一次下井测量包括电极,微电极,井径,倾角,方位,自然电位,自然伽马共计十条曲线的组合仪器,大大的提高了测井时效,减轻了现场工作人员的劳动强度,是目前油气测井中必不可少的测井手段。由于原电路存在不太合理设计,因此给小队的使用带来一些不必要的麻烦,其中以曲线相关性最为突出。这些问题的出现,极大的影响了测井资料的质量。针对以上情况,我们集思广益,对ZH-PCM组合仪的微电位电路部分进行了改造,提出了解决方案,解决了仪器在实际应用中遇到的问题及其设计上的缺陷。改进后的微电极测井仪所录取的测井资料质量有了明显提高。
一、原理及目的
微电阻率测井是在普通电阻率测井的基础上发展起来的一种测井方法。其特点是电极距只有几厘米。它包括微电位电极系和微梯度电极系。为了避免泥浆影响,用弹簧钢板将镶在绝缘板上的电极紧贴井壁。微梯度比微电位探测深度小。在渗透性底层,微梯度受泥饼的影响较大,因为泥饼的电阻率比较低,所以测得的微电位幅度高于微梯度幅度,成为正异常。在非渗透性底层,二者幅度差不明显。根据微电极曲线的正异常,可以划分渗透性岩层。同时,微电极划分薄岩层效果很好。因此它是划分油气层有效厚度的重要依据。利用微梯度和微电位的视电阻率曲线的差别研究地层,必须使微电极系和井壁的接触条件保持不变,所以要求微梯度和微电位同时测量。
ZH-PCM组合仪微电极部分由供电电极A0,测量电极A1,A2被等距离直线排列,镶嵌在绝缘橡胶板上。这三个电极与回路电极RE(仪器外壳)5号电极组成两个电极系。通过A1,A2测量微梯度,A2,RE测量微电位。微电极的电极距比普通电极系电极距小得多,为了减小井内泥浆的影响,测井时电极系紧贴在井壁上。由于电极距很小,所以探测深度很小。微梯度的探测深度只有5厘米,微电位的探测深度只有8厘米。
微电极采用普通电极系的视电阻率公式
式中I为供电电流,K为微梯度,微电位电极系数它的大小与电极系中三个电极之间的距离有关。
上式中,△U为测量电位差
微电极的电路主要由三个电路板组成,它们分别是刻度电路板,测量电路板,变压器电路板。
供电部分由缆芯4和6提供180伏特交流电压,经电源变压器B(固定在仪器骨架上)降压,由硅桥,稳压器及其相关元器件为电路提供±12伏特电压。经变压器T1输出的幅度稳定的方波,经过恒流电阻R7(5K1)给地层供电。
信号处理部分包括电压产生及其测量信号处理电路。同步源电路由自带震荡的分频器U11及其R46,R47和C2组成。调节阻容可在U11的13脚获得220±20HZ方波,作为供电电压和相敏检波器的同步源。
微梯度与微电位的信号处理方式相同,下面仅分析微电位通道。信号变压器T3测得的微电位信号,通过微电极测量模块U7放大,相敏检波,由RC滤波后输出直流电压,电路板“DW”的输出即为微电位测量值。为使微梯度微电位在零刻下输出为10-35mv,可以调节R51,R49的大小。
电路图如下:
我国微电极测井普遍采用微梯度和微电位两种电极系,为微梯度的电极距为0.0375m微电位的电极距为0,05m由于电极距很小,实验证明微梯度电极系的探测范围只有5cm微电位为8cm左右。
在渗透性地层处,由于泥浆滤液侵入地层中,在井的周围形成泥浆滤液侵入带,井壁上形成了泥饼,侵入带内的泥浆滤液是不不均匀的。靠近井壁附近,孔隙内几乎都是泥浆滤液,这部分叫泥浆冲洗带,它的电阻率大于5倍的泥饼电阻率,而泥饼电阻率约为泥浆电阻率的1―3倍,在非渗透的致密层和泥岩层段,没有泥饼和侵入带。渗透层和非渗透层的这种区别,是区分它们的重要依据。
由于微梯度和微电位电极系探测半径不同则泥饼泥浆薄膜(极板与井壁之间夹的泥浆)和冲洗带之间的电阻率不同,探测半径较大的微电位电极系主要受冲洗带电阻率的影响,显示较高的数值。微梯度受泥浆影响较大,显示较底的数值。因此在渗透性地层处,这个差异可以判断渗透性地层,显示出的幅度差称为正幅度差,(反之,显示出的幅度差称为负幅度差)
利用微梯度和微电位的视电阻率曲线的差别研究地层,必须使微电极系和井壁的接触条件保持不变,所以要求微梯度和微电位同时测量。
微电极测井曲线的应用。选用微梯度和微电位两种电极系以及相应的电极距目的是要它们在渗透性地层上方出现明显的幅度差,因此,不但要求两者同时测量,而且要将两条视电阻率曲线画在一起,采用重叠法进行解释,根据现场实践微电极测井主要有以下两种应用:
1.确定岩层界面,划分薄层和薄的交互层
通常依据微电极测井曲线的半幅点曲线分离点确定地层界面,一般可划分20cm厚的薄层,薄的交互层也有较清楚的显示。
2.判断岩性和确定渗透性地层
在渗透性地层处,微电极测井曲线出现正幅度差,非分渗透性地层处没有幅度差,或出现正负不定的幅度差,根据微电极测井视电阻率值的大小和幅度差的大小,可以判断岩性和确定地层的渗透性。
现在小队反映的问题是仪器分辨能力差,测井资料在渗透层与别的测井曲线相关性差,不能有效的区分渗透层与非渗透层。所测曲线如下:
(改造前的曲线)
针对以上问题,我们集思广益,对仪器进行了改造。原来的老电路通过A1,A2测量微梯度,A2,RE测量微电位。改造后微梯度测量电极不变,还是A1,A2来测量。微电位的测量电极改为A1,RE来测量。微电位的电极距由原来的5厘米改为现在的2.5厘米,微电位的刻度电阻由原来的23欧姆改为现在的23+47也就是70欧姆,改动后对仪器进行了刻度,调节了仪器的刻度系数。改动后仪器所测曲线如下:
(改造后的曲线)
由上边的测井资料图纸可知,经过改造后仪器的分层能力及其抗干扰能力有了很大的提高。经过改造后,为地质评价人员更好的了解井下情况提供了更加翔实的资料。改进后的微电极资料的质量有了明显的提高。
二、结束语
通过这次测井仪的改造与改进,我们既学习到了新知识,又灵活运用了原设计单位的仪器的电路设计,对原单位的电路设计进行改造,增强了仪器的分层能力,为甲方提供了更为准确的地层信息,为解释人员提供了较好的解释资料,为单位创造了效益,更重要的是,让我们仪修人员也得到了一个考验和锻炼的好机会,丰富了实践经验,提高了业务水平,增长了新的知识,为自己今后的发展打下了良好的基础。
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