SJC-10C水泥胶结综合测井仪的设计

2022-09-11

外径ф51mm的水泥胶结综合测井仪是主要是用来测量小井眼的固井质量的仪器, 由于其特殊的外径尺寸和适用功能, 属于非常规仪器。原先该尺寸的仪器为SJC-5C, 主要用来测5”以下套管, 以4”和4-1/2”的套管为主。而现在部分套管是上小下大, 即井口尺寸小, 测量段尺寸大, 尤其是在5”以上套管, 原仪器的VDL无法检测的到地层波, 不能满足工作需要。客户普遍反映需要能量更大的仪器, 用来测量5”或者5-1/2”套管的水泥胶结质量。为了满足市场需求, 需要设计一款能测5-1/2”及以下套管的水泥胶结测井仪 (5-1/2”为油田套管常见尺寸) 。SJC-10C就是为此设计生产的。

一、SJC-10C水泥胶结综合测井仪的设计原理

SJC-10C水泥胶结综合测井仪是一型的单芯仪器, 其组成部分自上而下分别是CCL、GR、CBL/VDL。如下图1所示。

套管接箍定位器CCL由绕在软铁铁芯上的绕组线圈和两组永久磁钢组成, 当其通过套管接箍时, 在线圈两端产生的信号, 传送至地面系统, 通过一定处理并记录下来, 配合CBL测井, 提供相关的准确深度。

GR探测器的作用是将伽马射线转换为电脉冲, 单位时间输出的脉冲数应与入射伽马射线的强度成正比。主要作用是提供相关的准确深度。

声波水泥胶结测井CBL/VDL的声系是单发双收声系, 源距分别为3英尺和5英尺。地面系统同时独立记录传输时间TT (3′源距) 、套管信号幅度和全波列波形即变密度记录VDL (5′源距) , 用于检查固井质量和找漏找窜。

电源给CCL供电, 同时将电压供给声波电路, 经过声波电路的电压再经过三芯接插件给GR电路提供工作电压, GR信号再通过三芯接插件送回到声波电路中, 再由声波电路反复合后, 经电缆驱动电路, 和声波信号仪器送到地面系统中。

二、改进设计措施

1. 结构上的改进设计

(1) SJC-10C为了将仪器缩短, 将CCL和GR的骨架连成了一体, 并将GR中使用的一个电源模块放置在两支仪器连接的部分, 节省了放置模块的空间, 使现仪器比原仪器缩短100mm。

(2) 电路骨架改变以前焊接的方式, 采用整体切割加工的方式, 使骨架各部分成为一个整体, 既保证了仪器骨架的强度, 又增强了骨架的观赏性, 使其更加美观。

(3) 声系与电路的之间采用螺纹环结构, 并设计有定位槽。螺纹环结构, 使用勾头扳手拆装仪器, 取代了原先用手拧的普通螺纹结构, 使拆装仪器更加方便和安全。

2. 电路上的改进设计

(1) 由于原先SJC-5C水泥胶结综合测井仪的工作能量比较小, SJC-10C采用全电极发射换能器及相应电路, 增加仪器的发射能量。

为了匹配全电极发射换能器, 必需设计一款全新的发射升压脉冲变压器, 使换能器发挥出其应有的效果。由于高温性能和仪器外径的限制, 我们采用了两个硅钢环一起打包的办法, 增加线圈的导磁率, 相应的可以减少线圈扎数, 同时, 又能保证线圈的高温稳定性。

由于升压脉冲变压器次级线圈必需要跟发射换能器匹配, 适应其谐振频率, 而由于线圈扎数的限制, 升压脉冲变压器的初级扎数就极其有限, 容易造成发射放电时的大电流, 影响仪器工作。

由线圈振荡的谐振频率公式f=1/ (2π* (L*C) ½) 可得, 当电容值降低时, 电感量上升。我们将两个发射换能器进行串连, 降低换能器的静态电容, 从而提高发射脉冲变压器次级线圈的电感量, 进而提高初级线圈扎数, 减少放电电流对仪器的影响。

放射电路具体如图2。HV高压将能量存于C3、C4中, 当PULSE触发信号来时, V1导通, 将C3、C4中的能量经T对地放电, 同时T的次级感应出放电电压, 激励B1、B2工作。

(2) 电源部分改为电源模块供电方式, 放弃SJC-5C上使用的逆变电路的供电方式。电源模块的工作方式, 大大提高了仪器的调试生产效率和使用维修效率, 并使仪器具有更高的一致性, 不需要经常调整电路参数, 来调整电压。

(3) 接收和驱动部分, 基本采用FJCY-1八扇区水泥胶结测井仪的电路, 做到电路的一致性和继承性, 方便电路调试和生产。

三、仪器使用效果

经过大港油田、克拉玛依油田、大庆油田的使用和实井检测, SJC-10C水泥胶结综合测井仪能很好的测量5-1/2”套管的水泥胶结质量, 能明显测出地层波信息, 达到了预期的设计效果, 并得到油田工作人员的肯定。

总结

SJC-10C水泥胶结综合测井仪很好地解决了SJC-5C水泥胶结综合测井仪无法很好测量5-1/2”套管的问题, 实现了非常规的小井眼仪器测量常规套管的目的。在水平井流行的各大油田, SJC-10C发挥了其重要的作用, 不但能解决小井眼的测井问题, 还能兼顾常规5”和5-1/2”井眼的测井, 使仪器利用率增高, 同时, 小队上井作业的效率也可大大提高。

摘要：该仪器的设计使用是为解决原有μ51水泥胶结综合测井仪测5-1/2”套管信号较弱的问题, 同时电路的设计提高了稳定性和通用性。

关键词：信号弱,能量,地层波,改进