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1、5700 测井系统双侧向与自然电位并测的争论摘要双侧向、自然电位测井是裸眼井完井测井中常用的测井工程，双侧向测井主要测量地层的深浅电阻率，自然电位测井是利用井内泥浆与地层的电化学作用产生的自然电场来争论岩层的测井方法。原装5700 测井系统由于其自身设计的缘由，双侧向与自然电位始终都无法实现并测，这给施工小队在现场施工增加了较大的工作量和施工风险。通过对5700 双侧向和自然电位测井机理的分析，制定出了科学的改造方案，实现了双侧向与自然电位的并测。关键词：双侧向，自然电位，并测前言河南油田测井公司自 2023 年进口了第一套 5700 测井系统，双侧向与自然电位并测效果 始终不好，为了取得较好
2、的资料，就要在测放射性时用加长电极再测一条自然电位曲线。这既增大了野外施工人员的工作量，也增加了仪器遇卡的风险。通过立项公关，使得这一技术难题得以有效解决，促进了生产，节约了能源，降低了风险，更好的发挥 5700 测井系统的技术优势，为我油田的勘探开发效劳。1.5700 双侧向与自然电位的测井机理及方法5700 测井系统使用的是 1239 型双侧向仪，该仪器组合测井时井下仪器上端接专用绝缘短节、通讯短节及加长电极(或硬电极)马龙头，仪器下端接电极系，电极系下端接双侧向屏蔽电极或其它微电阻率仪器，假设需要并测自然电位 ，则需要使用加长电极马龙头或硬电极+短马龙头。1.1 1239 双侧向测井仪的
3、工作原理1239 双侧向仪器【是】一种强聚焦型双侧向仪器，用于测量地层电阻率，争论地层径向电阻率变化。随着石油勘探开发的不断进展，大井眼、高矿化度钻井越来越多 ,而国内外常规的双侧向仪器由于浅侧向为单层屏蔽电极聚焦、深侧向双层屏蔽聚焦，其探1测深度不够深，大井眼、盐水泥浆状况下测井由于受井眼影响大，效果不好，特别是浅侧向在大井眼偏心影响下不能反映地层真实电阻率变化。1239 双侧向仪器不但具有常规双侧向仪的工作特性，而且对浅侧向增加了聚焦模式。保证了仪器在大井眼、高矿化度钻井状况下，提取合格的测井资料，该型仪器可以适应一切水基泥浆的测井，具有广泛的适用性。1239 仪器包括两局部：电路局部图
4、原理图和电极局部图 电极。全部的电子线路都包含在电子线路局部中，电极中无电子线路。电路局部包括屏流参考驱动电路、测量电路、刻度及补偿把握电路等。电极的中心是1#电极，这个电极的两边排列着同名电极 2#、3#、4#、4A#、5#电极，电子线路外壳连接在电极的上部是 5#电极的一局部，同样连接在电极下部的任何仪器外壳都是下部 5#电极的一局部，所以有时必需应用绝缘短节来限定 5#电极的范围。图只简洁的说明白在各种模式时仪器电流怎样流淌，实际要比这简洁得多。仪器工作后，由深侧向屏流供电电路供出 32Hz 的深屏流，浅侧向屏流供电电路供出 128Hz 的浅屏流，同时供出主电流，并通过相应电极进入地层。
5、对于深侧向，在标准模式通过 1#、4#、5#电极进入地层，回路是电缆外皮。对于浅侧向，浅标准模式通过1#、4#电极进入地层，回路是 5#电极；浅增加模式通过 1#、4#、5#电极进入地层，回路是 6#电极。进入地层的电流在 2#、3#电极上产生确定的电位差，该电压经平衡电路放大滤波，在经多反响电路对供电回路进展调整，使2#、3#电极电位差趋于零。通过电流测量电路测量由主电极流入地层的深、浅主电流信号电压 ID、IS。通过电压测量电路测量 2#电极至深、浅参考电极之间的深电压信号ED 和浅电压信号 ES。电压、电流信号经放大滤波相敏检波转换成直流量。图 1电路框图图 2 电极排列及电路的走向图3
6、1.2 5700 系统中自然电位的测量方法5700 成像测井系统【】中 ,自然电位 SP 信号的采集主要是由井下电极作为一个采集信号端，如加长电极SP 探头、感应SP 探头等，另一个采集端通常是以地面电极或电缆外皮为参考电极 ,测量井下电极移动时的电位变化所得 。当用加长马笼头电极测井时 , 马笼头有 8 号和 9 号两个电极 ,和电缆外皮共同接缆芯 10# ,明显 10#作为深侧向的电流回路 B 电极，也是自然电位的一个测量电极 。其中 9 号电极接下缆芯 9 , 5700 原设计【】中此电极不用；8 号电极接下缆芯 8 ,是自然电位测量电极 。当用 2 支加长硬电极 3997XA 时 ,3
7、997XA 硬电极的上端金属壳端接下缆芯 8 ,类似于马笼头电极的 8 号电极当作自然电位测量电极 ,以缆皮当参考电极 ,测量两者之间电位差就得自然电位信号 。由于双侧向的深测向回流电极与自然电位的一个测量电极共用 10#缆芯，当双侧向与自然电位并测时，深侧向的信号就会叠加到自然电位测量信号当中，从而导致自然电位曲线的畸变。为此，提出了对仪器的合理改造，实现双侧向与自然电位成功并测。图 33514处理自然电位的电路图2. 实现自然电位并测的的可行性争论针对以上分析,我们制定了三套改进方案，具体实施过程及试验结果如下：2.1 方案一：电感滤波在自然电位回路中串联电感，用以消退沟通信号干扰。方法：
8、将一 2 毫亨电感串联在 3514 电子线路内的自然电位回路中。目的：滤除 SP 信号中的深侧向正弦波信号。效果：该方案经过两口井的实际上井试验后觉察，自然电位道照旧存在干扰，信号无明显转变，测井资料有畸变现象。结论：此方法不行行。42.2 方案二：电容滤波方法：将 100150 微法的电解电容直接并在地面 5752 的PANNAL 排孔的 7#与 8#上， 且电解电容的正极接 7#插孔，负端接 8#插孔，见图 3。目的：滤除 SP 信号中的低频脉动干扰成分。PANNAL012345678910电容正极电容正极+-图 45752 的 PANNAL 面板上加电容图效果：在实际上井试验过程中，我们
9、先测了一条原始自然电位曲线，然后再将仪器下到底，分段在5752 的 PANNAL 排孔的 7#与 8#再并联一个 100150 微法电容，试验觉察，所并联电容对自然电位曲线几乎没有影响。结论：此方法不行行。2.3 方案三：分别 SP 与深侧向参考电极的理论争论通过对 5700 系统测自然电位的机理的具体分析，从中可以看出，当双侧向和自然电位测井并测时，假设深侧向的参考电极 N 与自然电位的测量电极 SP-共用一个缆芯10#，那么势必造成深侧向的32HZ 沟通正弦波信号串入自然电位道，而自然电位道本身无法滤除掉这一干扰源，因此造成所测自然电位产生畸变，严峻时，自然电位曲线无法使用。而在实际测井中
10、，当把井下供电电源断掉之后，我们觉察用地面自然电位处理电路，所测的自然电位信号有明显的改观，这也为我们供给了一个思路，就是设法让自然电位的测量端与深侧向的电压测量端分别，互不干扰，这样就有可能实现双侧向与自然电位的并测。由于测井公司所使用的马笼头加长电极和硬电极上始终都保存着8#和9#两个电极， 这样为自然电位的测量端选择和深侧向电压测量端的选择供给了条件。通过对遥测电路3514 缆芯的安排分析和工作模式的分析，实现并测是完全有可能的。3514 上缆芯头安排如下表 1 示：5工作方式沟通供电命令接收及信号传送模式 21#、4#2#/5#、3#/6#模式 51#、4#2#/5#、3#/6#变压器
11、的中心抽头模式 71#、4#7#和模式 5 变压器的中心抽头直流推靠供电模式 5 变压器的中心抽头及 1#/4#变压器的中心抽头沟通推靠供电模式 5 变压器的中心抽头与 10#表 13514 通讯缆芯安排定义从上表可以看出，很明显，在模式 2，模式 5 两种工作模式下，7#并没有被真正地使用。只有在模式 7 方式下，才使用 7#，这在常规测井及特别测井工程中除核磁以外，只使用模式 2 或模式 5 工作方式，很少使用模式7，这也为我们把缆芯7#提出来单独用作自然电位测量信号一端传输供给了可能。即用 7#缆芯上传井下的自然电位测量信号SP+，同时加上地面泥浆池的一个测量端 SP-，这两路信号共同送
12、入地面仪的自然电位处理道，就可得到合格的测井资料。3 方案三的具体实现过程该方案的实施涉及两个方面，即：硬件方面和软件方面。硬件需要对 3514 的上航空插头进展改造，以期到达将自然电位和深侧向的测量参考点从物理上进展分别的目 的。软件方面依据硬件改造，合理的选择自然电位和深侧向的来源，使从井下仪器采集到的信号能准确无误地送到地面 5752 箱体中正确处理，从而输出正确的曲线。3.1 改造 3514 通讯短节的上 28 芯航空插头如图所示：改造前 3514 的 SP 采集信号的处理通道。图3514 的自然电位采集通道由图可以看出： 深侧向的 N 电极13#通过 U17 到 K1 继电器到 G7
13、#，再到地面连接到车体，从而与电缆外皮相通。SP 信号：从加长电极的自然电位电极环到马笼头8#缆芯，到28 芯航空插头底端的H，再通过继电器 K2 进入 3514 进展数字化后上传至地面 5752 面板中采集。这种设计的缺点：SP 的测量信号一端来自于电缆外皮 10#，而电缆外皮上存在有深侧向的回流信号，既频率 32HZ，自然电位井下电路不能完全滤除掉这一干扰，从而造成测井曲线质量差，甚至不能用。改造前的 3514 航空插头的上端和下端连线如表 2 所示73514 的 28 芯航空插头的上端定义10#CAL-、地9CAL-、地85#加长电极环7电缆 7#缆芯12马达3514 的 28 芯航空插
14、头的下端定义KSP-、CCL-、CALP-L CALP+H SP+G DLL 地面远电极 N M(空)10表 2改造前的 3514 上航空插头的上、下端定义10K10K9L9G8H8H7G712M12L图 改造前的连线图图改造后的连线图表 3 改造后的 3514 航空插头定义3514 的 28 芯航空插头的上头部定义10#CAL-、地9加长 9#环8 SP+7 SP+12CAL+3514 的 28 芯航空插头的上头部定义KSP-、CCL-、CALP-L CAL+H SP+G DLL 地面远电极 N M(空)改造后，将深测向测量 N 电极放在加长的 9#电极环上，将空出的 7#缆芯上端与 8#
15、缆芯短路连接，连到 28 芯航空插头的下 H 上，使自然电位信号既能通过 7#缆芯上传到地面，直接由地面采集，在地面以泥浆池中的铅电极为 SP-的参考地，避开了用缆皮 10#曲线名称自然电位采集处理状况描述SPBR从马龙头电极的 8#和地面电极之间测量，信号传输到地面系统采集SPBRDH从马龙头电极的 8#和地面电极之间测量，信号由 3514 数字化后传输到地面SP从井下仪器的 SP 环和地面电极之间测量，信号传输到地面系统采集记录SPDH从井下仪器的 SP 环和电缆外皮之间测量，信号由 3514 数字化后传输到地面芯为参考测量不稳定的现象也可以通过采集数字化后通过送到地面记录输出。3.2 测
16、井界面中的软件把握继电器的选择在 3514 电子线路中见图，自然电位 SP 信号的测量源选择由 K2 继电器把握。地面操作系统界面窗口中有一个“SP SOURCE CONTROL GUT”窗口【】，在这里可以选择用 TOOL 还是 BRIDLE。中选择 BIRDLE 时，K2 继电器中 1 接到 3，4 接到 6，用马龙头软电极或加长硬电极测 SP 信号。表 4 是 5700 成像测井系统自然电位的曲线名称和对应的测量来源说明：表 45700 成像测井系统自然电位的曲线名称和对应的测量来源通常，假设OCT 效劳表中假设有 1239XA 双侧向仪器，缆芯7 作为双侧向回路使用， 所以无法在地面测
17、量自然电位，只能得到 SPBRDH。在调用没有 1239XA 双侧向仪器的 OCT 时，有一个“SP SOURCE CONTROL GUT”窗口【】，操作工程师可以把握缆芯 7 和 SP 信号缆芯 14 是否相连，让 SP 信号通过缆芯 7 上传。特别状况下，假设 OCT 中只有 1515 HDIL 可以测自然电位信号，此时可以测的两条自然电位曲线，一条是通过缆芯 7 模拟传输到地面的 1515 的 SP 环和地面参考电极之间的 SP 信号，另一条是在 3514 中将 1515 的 SP 环的信号传到“SP+”和缆芯 10即：电缆外皮的“SP-”由 CH13 道处理传输到地面的 SPDH 信号
18、。在此改造过程中，依据测井效劳表，在 SP 测井操作界面中选择 SP 来源：SP BRIDAL ; 在 DLL 测井参数界面中选择：DLL CONNECTED。这样就能保证 SP 信号和侧向信号正确的传到地面采集系统 5752 中进展相应的处理。4 室内配接与测试全部改造完成以后，随即进展了室内配接。在配接过程中，遵循先易后难、先简洁后简洁的原则，先不供电单独检查SP 的输入、输出状况，然后再供电检查SP 与双侧向并测的数据。以下是仪器联车的测试数据4.1 单独测试单位工程mvmvmvmv用可调电位器检查改造后的自然电位效果，在进展不同的电压加载到加长电极马龙头的 8#电极与泥浆池的铅电极上时
19、，数据如下：实际加的电压501005001000实际采集的值511025021003以上测试数据，符合中石化SY/T6523-2023 标准规定，SP 的误差均在许可范围之内。4.2 组合测试在成功完成了单独配接测试后，马上进展了组合测试，连接3514、3516、3967、双侧向、微球仪器，进展换档、刻度、检查仪器的信号是否正常，并进展相关的调整。工程深电压刻度深电流浅电压浅电流微球电压微球电流SPSP低刻329.11817.6354.71151.1580.43319.15001000高刻4055.222.83192.410.53308.1178.75021004以上测试数据，符合中石化SY/
20、T6523-2023 标准规定，SP、侧向、微球测量的数据均在误差许可范围之内。5 上井试验及效果分析车间与地面系统连通后，进展了参数测试，所测试参数均在技术指标范围内。先后上井进展了双侧向、自然电位、微球、声波、自然伽马、连斜组合的测井试验，所测曲线如附图，以检验组合后仪器的稳定性和牢靠性。目前已进展了 22 口完井的测井，资料均评价为合格以上资料。双 4525 井测井组合图11柴浅 11 井测井组合图126 经济效益及社会效益分析5700 测井系统的双侧向、自然电位组合测井的成功争论，解决了困扰我公司多年来自然电位无法测取真实牢靠合格资料的历史。其效益主要表现在：1、电法串由原来的下两趟仪
21、器变为下一次仪器测井，可同时录用自然电位、双侧向、井径、微球、声波、自然伽马、连斜等，削减了小队员工的劳动强度，测井时效显著提高，完井测井时间与组合前相比缩短了45 个小时，降低了劳动强度和测井风险。曲线质量明显提高，为解释人员及地质设计人员更好地了解井下状况，供给真实牢靠的资料。打破了国外设备不敢改造的历史，提高了仪修人员生疏力气和把握 5700 成像测井系统的力气，对于更好地用好，管好，维护好该套设备奠定了根底。自然电位的并测成功为我们开拓外部测井市场供给了技术支持，操作员再在不用为资料问题而头疼不已，目前成功伟业、北京吉艾两家公司已预备利用此项成果对他们的5700 系列仪器进展改造，经济
22、效益和社会效益无法估量。7 结论及下步打算结论：5700 成像测井系统自然电位与双侧向测井并测的争论成功，解决了困扰我测井公司 5700 系列 SP 测井质量不高的状况，提高了 5700 施工的整体测井时效， 实现一次下井同时测量多条曲线，可大大提高测井时效和测井效劳质量，满足生产和市场竞争的要求，此项成果有推广价值。下步打算：虽然，通过本次技术攻关，解决了 5700 成像系统在水平井施工中 SP 信号受到侧向干扰的影响，使 5700 测井系统能顺当优质高效地完成水平井的施工任务。下一步我们打算再接再厉，完成 5700 全部常规仪器的组合测井。14参考文献1 1239 双侧向测井仪修理技术说明书。WESRERNATLAS，2023 年2 鲍文辉，张江等。5700 成像系统自然电位测量分析。石油仪器，2023，21189 913 赵广峰，林鑫等。 提高 5700 系统测井质量的几点阅历。石油仪器，2023，16554-554 5700 数控仪操作修理说明书。WESRERN ATLAS，2023 年。