ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ СХЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКИХ СТАНЦИЙ

Современные лаборатории автоматических станций обеспечива­ют регистрацию всех геофизических параметров, измеряемых в скважине. Схему работы лабораторий рассмотрим на приме­ре измерения кажущегося сопротивления ρ_к и потенциалов соб­ственной поляризации ΔU_СП.

Принципиальная схема измерения ρ_к и ΔU_СП на трехжиль­ном кабеле. В принципиальной электрической схеме измерения можно выделить три основные электрические цепи (рис. 65): цепь питания токовых электродов А, В; канал для регистрации кажущегося сопротивления; канал для регистрации потенциа­лов собственной поляризации.

Цепь питания включает источник тока Г, переменное сопро­тивление R1, назначение которого — регулировать силу тока, пи­тающего электроды А, В, миллиамперметр тА для контроля за постоянством питающего тока, эталонное сопротивление R_эт, по которому устанавливается ток, необходимый для питания элек­тродов, две жилы кабеля.

Для регистрации кажущегося сопротивления в скважине со­здают переменное поле частотой 6—8 Гц. Переменное поле не­обходимо для исключения влияния на измеряемую величину кажущегося сопротивления поля потенциалов собственной по­ляризации и влияния электродных потенциалов, которые по своей природе имеют постоянный знак. Выбор низких частот определяется необходимостью исключения помех, возникающих от потребителей и источников тока промышленной частоты (50 Гц), и уменьшения влияния индуктивных наводок в кана­ле связи.

Кажущееся сопротивление определяется по формуле

.

В процессе проведения замера коэффициент зонда К и ток I, питающий электроды, остаются постоянными, поэтому для реги­страции ρ_к достаточно измерить ΔU_СП.

По жиле кабеля от электрода М на поверхность поступают полезные сигналы двух видов. Один из них, ΔU_КС — знакопере­менный и характеризует кажущееся сопротивление горных по­род, второй ΔU_СП — постоянный и определяет поле потенциа­лов собственной поляризации.

Переменная разность потенциалов ΔU_КС с помощью конден­сатора С отфильтровывается от постоянной разности потенциа­лов ΔU_СП и поступает в первый измерительный канал (ка­нал КС). В геофизической измерительной аппаратуре приме­няются регистрирующие приборы для постоянного тока. Поэто­му переменная разность потенциалов ΔU_КС, прежде чем посту­пить на регистрирующий прибор РП, выпрямляется выпрямите­лем В.

Постоянная разность потенциалов собственной поляризации ΔU_СП с электродом М и N₂подается во второй измерительный канал (канал СП). Дроссель Др, установленный на входе ка­нала, пропускает преимущественно постоянную составляющую ΔU_СП, так как является большим сопротивлением для перемен­ного сигнала ΔU_КС. В канал включен градуированный компен­сатор поляризации ГКП, с помощью которого на регистрирую­щий прибор можно подать заданные значения разности потен­циалов. Это позволяет компенсировать электродные потенциа­лы и сдвигать регистрируемую кривую.

Пределы измерения в каналах КС и СП изменяют с по­мощью сопротивлений R2 и R3.

Принципиальные схемы измерения, ΔU_КС и ΔU_СП на одно­жильном кабеле. Измерения в скважинах, в том числе электри­ческими методами, можно также проводить на одножильном бронированном кабеле. Но для этого требуются устройства, позволяющие уплотнять канал связи, т. е. по одной жиле кабе­ля питать токовые электроды и передавать на поверхность по­лезные сигналы — разность потенциалов ΔU_КС, снимаемую с из­мерительных электродов. Реализуется это следующим образом.

Питание токовых электродов зонда осуществляется от элек­тронного генератора Г, который подает в скважинный прибор и далее на электрод А переменный ток частотой 300 Гц (рис. 66). Линией связи является центральная жила кабеля ЦЖК и его бронированная оплетка ОК.

Возникающая переменная разность потенциалов с измери­тельных электродов М, N поступает в скважинный прибор, где она усиливается усилителем У, выпрямляется выпрямителем В и передается на поверхность к регистрирующему прибору РП по той же центральной жиле кабеля.

Разделение переменного тока питания скважинного прибо­ра и постоянного сигнала информации происходит с помощью фильтров наземной аппаратуры С1 и Др1 и скважинного при­бора С2 и Др2. Питается электронная схема скважинного при­бора со вторичной обмотки трансформатора Tp 1, первичная об­мотка которого включена в цепь ЦЖК.

Схема скважинного прибора обеспечивает возможность про­ведения измерений кажущегося сопротивления зондами различ­ной длины. Зонд необходимого размера устанавливается с по­мощью переключателя, расположенного в скважинном приборе. Платы переключателя П_1-1, П_1-2, П_1-3подключены к электро­дам соответствующего зонда. Для сохранения постоянного ре­жима работы усилительно-выпрямительной схемы сигнал, по­ступающий от измерительных электродов М, N на вход усили­теля У, имеет определенный коэффициент ослабления, пропор­циональный коэффициентам подключенных зондов. Коэффи­циент ослабления устанавливается переключателем П_1-4с по­мощью автотрансформатора Тр2 одновременно с включением того или иного зонда.

Переключатель П₂ и трансформатор Тр3обеспечивают уста­новку необходимого масштаба регистрации кривых кажущего­ся сопротивления. Емкость С 3 служит для защиты канала КС от помех постоянного тока. Управление переключателем сква­жинного прибора осуществляется с поверхности системой ком­мутации.

В последние годы для проведения измерений на одножиль­ном кабеле широко применяют аппаратуру, в которой для фор­мирования полезного сигнала и передачи информации на по­верхность используют принцип частотно-амплитудной модуля­ции с частотным разделением сигнала. Это позволяет уплотнить канал связи и за один спуск записать сразу три кривые ка­жущегося сопротивления зондами различной длины. Блок-схе­ма аппаратуры типа КСП приведена на рис. 67.

Питание электронной схемы скважинного прибора и электро­да А осуществляется с поверхности генератором Г переменного тока частотой 300 Гц. Ток питания в скважинный прибор подается по центральной жиле кабеля ЦЖК, обратной линией служит оплетка кабеля ОК. Электрод А является общим токо­вым электродом для комплекта зондов БЭЗ, резистивиметра; он же служит измерительным электродом при регистрации потен­циалов собственной поляризации.

Измеряемые сигналы с электродов M₁N₁; M₂N₂; M₃N₃посту­пают на входные трансформаторы Tp1, Тр2, Тр3. Амплитуда каждого сигнала пропорциональна коэффициенту зонда. Ток питания поддерживается постоянным, а коэффициенты транс­формации пропорциональны коэффициентам зондов, поэтому сигналы на выходах трансформаторов зависят только от вели­чины кажущегося сопротивления. В зависимости от сопротивле­ния горных пород в исследуемом разрезе предусмотрена воз­можность изменения пределов измерения. Изменение преде­лов осуществляется изменени­ем числа витков вторичных обмоток трансформаторов Тр1 — Тр3.

С выходов трансформато­ров Тр1—Тр3 сигналы через многопозиционный переключа­тель В поступают на входы ча­стотных модуляторов ЧМ 1, 2, 3. Частотные модуляторы предназначены для преобразования амплитуды измеряемых сигна­лов в частоту генерации моду­лятора. Такое преобразование сигналов позволяет передавать их на поверхность с минималь­ными погрешностями, так как изменения в канале связи мо­гут повлиять на амплитуду пе­редаваемого сигнала, не влияя на частоту.

При отсутствии входных сигналов генераторы модули­руют (несущие частоты) в пер­вом канале 7,8 кГц, во втором 14 кГц, в третьем 25,7 кГц.

Сигналы с выходов моду­ляторов суммируются, усиливаются усилителем мощности СУ и через конденсатор С (см. рис. 67) по кабелю передаются на поверхность. Конденсатор защищает усилитель от питающего напряжения частоты 300 Гц. Заградительная индуктивность предотвращает шунтирование высокочастотных сигналов, по­ступающих от модуляторов, цепью питающего электрода А.

Сигнал ΔU_СП, снимаемый с электродов А и N, через сопро­тивление R, первичную обмотку трансформатора Тр4 по кабе­лю вместе с высокочастотными сигналами КС поступает на вход наземной аппаратуры. В наземной панели сигнал ΔU_СП через Др2подается непосредственно на вход регистратора. Дроссель Др1предохраняет измерительную схему от питаю­щего тока.

Высокочастотные сигналы через фильтр верхних частот ФВЧ с частотой среза около 5 кГц поступают на полосовые фильтры, которые пропускают только полосу частоты своего канала. В результате высокочастотные сигналы расфильтровываются по соответствующим измерительным каналам. После полосных фильтров ПФ сигнал в каждом канале поступает на частотный детектор ЧД. В результате работы частотных детекторов ин­формация о величине кажущегося сопротивления, представляющая собой частотно-модулированный сигнал, преобразуется в переменный сигнал частоты 300 Гц, амплитуда которого пропор­циональна величине измеряемого сигнала КС.

Выделенное переменное напряжение выпрямляется фазочувствительным выпрямителем ФВ и подается на регистратор, где записывается на диаграмму. Режим работы фазочувствительного выпрямителя регулируется усилителями У.

Современные станции типа АКЦ7-02 предназначены для проведения полного комплекса геофизических исследований как на одножильном, так и на многожильном кабеле. В измеритель­ной схеме лаборатории имеются три идентичных канала для регистрации переменных разностей потенциалов и один канал для измерения постоянных разностей потенциалов. Это обес­печивает одновременную регистрацию трех кривых кажущегося сопротивления и кривую ΔU_СП.

При работе на многожильном кабеле токовая цепь питается синусоидальным током частотой 6—8 Гц, получаемым электрон­ным генератором и усиленным электромашинным усилителем. На электроды А и В подается стабилизированный ток силой 0,5—1,5 А. При работе на одножильном кабеле для питания электродов АВ в лаборатории установлен ламповый генератор, который вырабатывает переменный ток частотой 300 Гц. Ток регулируется в пределах от нуля до 1,5 А при нагрузке 2000м.

Лаборатория автоматической станции с одновременной реги­страцией информации в аналоговой и цифровой формах типа АКЦ-10 для записи конкретных видов исследований имеет от­дельные измерительные пульты, подключенные к общему пуль­ту коммутации и обеспечивающие комплексирование измерений.

В лаборатории имеются также пульт управления, предназна­ченный для управления работой аналогового и цифрового (лен­точного перфоратора) регистраторов; блок согласования глубин, обеспечивающий совмещение по глубинам точки записи различ­ных параметров, поступающих с комплексного скважинного прибора на цифровой регистратор; воспроизводящее устройство для перевода информации, зарегистрированной в цифровой фор­ме, в аналоговую. В качестве цифрового регистратора исполь­зуют ленточный перфоратор ЦПЛ или магнитный регистратор ЦМР. В опробовании находится принципиально новый вид ла­боратории— измерительная система, оборудованная бортовой ЭВМ.

С датчиков, которые размещены в комплексном скважинном приборе (рис. 68), информация поступает на блок управления скважинным прибором БУСП. Назначение БУСП: определение глубины точки записи и совмещение диаграмм по глубинам ре­гистрируемых параметров; проверка, настройка и градуировка измерительных каналов.

Предварительно обработанная информация в аналоговой форме с БУСП и цифровой форме с цифрового преобразователя ЦП поступает на бортовую ЭВМ, которая обеспечивает: уп­равление работой станции; интерпретацию получаемых резуль­татов; выдачу информации на аналоговые регистраторы АР; запись ее в цифровом коде на магнитную ленту ЦМР и переда­чу на экран дисплея.

Рис. 68. Функциональная схема компьютизированной лаборатории с программным управлением

В понятие управления работой станцией включаются: авто­матизированная настройка измерительных и регистрационных каналов; калибровка приборов; градуировка каналов; выбор и установка масштабов регистрации; диагностика неполадок.

Автоматизированная обработка получаемой информации обеспечивает контроль качества материала. Кроме того, непо­средственно на скважине в процессе проведения исследований получают данные о литологии вскрываемого разреза, о наличии в нем коллекторов, проводят предварительную оценку пористо­сти и характера насыщения коллекторов.

Управление бортовой ЭВМ осуществляется из блока накоп­ления, где на магнитной ленте БНМЛ сконцентрирована биб­лиотека программ управления процессом измерения и интерпре­тации результатов, а также с терминала ручного управления.

Для сокращения времени проведения исследований на сква­жине большое значение имеют комплексные скважинные при­боры. Наибольшее распространение в настоящее время получи­ла аппаратура серии «Э», предназначенная для проведения ис­следований стандартным методом, методами БЭЗ, СЭЗ в глубо­ких скважинах. Разрабатываются комбинированные приборы.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: