Каротажная станция

СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСК 49867 А РЕСПУБЛИК(19 1 Ч 1/ 5) НИЕ ИЗОБРЕТСНИЯ ОПИ К АВТО МУ СВИДЕТЕЛЬСТВ ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИРИ ГКНТ СССР(71) Уфимский нефтяной институт (72) С.А,Баталов, Ю,Д.Коловертнов, А;И.Ду наев; Е.А.Петров, Ф, Е.Лепин и А,А, Шилов (56) Померанц Н,ИБелоконь Д.В., Козяр В.ф, Аппаратура и оборудование геофизических методов исследования скважин. - М;: Недра, 1985, с. 54.Авторское свидетельство СССР М 1035548, кл, 6 01 Ч 1/40, 1983. (54) КАРОТАЖНАЯ СТАНЦИЯ Изобретение относится к прикладной геофизике и предназначено для комплекс. ных исследований действующих скважин нефтегазовых месторождений, исследования сверхглубоких бурящихся скважин, может быть использовано в разведочной геофизике.Известна каротажная станция на основе комплексного скважинного прибора, со- единенного через трехжильный каротакный кабель с выходом наземной аппаратуры, являющегося входом панели коммутации, к которой подключены панели радиоактивного каротажа и частотной модуляции, измерительный пульт электрического каротажа на многожильном кабеле и измерительный пульт акустического каротажэ, третий вход панели коммутации связан с выходами частотных блоков питаний и блоком управления скважинных приборов, выход панели коммутации через переключатели масштабов соединены с аналоговым и цифровым .регистраторами, другие входы которых через панель контроля каротажа(57) Сущность изобретения состоит в обеспечении различных режимов измерения, управления и сигнализации в ходе исследования скважин за счет применения комплексной скважинной и наземной аппаратуры, включающей блок коммутационных вставок, телеметрический блок, контроллер направления движения"потОКа, блок защиты от ошибок, блок памяти, вычислитель, блок автоматики, контроллер глубины, блок анализаторов и пробоотборник. Это позволяет расширить функциональныевозможности и повысить точность каротажа скважйй. 1 ил,соединены с датчиком глубин и магнитным меткоуловителем.К недостаткам такой аппаратуры относятся большие размеры комплексного скважинного прибора, что ограничивает рамки применимости проводимого каротажа. Другой недостаток - низкая точность телеизмерений, обусловленная использованием Ф частоты импульсной модуляции датчиковой О аппаратуры, с одной стороны, что ограниче- СО но также полосой пропускания каротажного Ос кабеля. -"." 4Наиболее близкой к изобретению явля-. ется каротажная станция, содержащая скважинные приборы, каротажный кабель, ф мерный ролик, блок питания скважинныхааааа приборов, измерительные блоки, промежутбчные вычислители, шины регистрации данных, блок управления, цифровой регистратор, имеющий каналы глубины и скорости каротажа и канал магнитных меток, аналоговый регистратор, блок масштабирования аналоговой записи, выходы которого подключейы к измерительным входам аналого10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 вого регистратора, устройство управления лентопротяжными механизмами, первый выход которого подключен к входу управления лентопротяжными механизмами аналогового регйстратора, а второй выход - к входу канала глубины цифрового регистратора, датчик магнитных меток каротажного кабеля, выход которого подключен к входу канала магнитных меток цифрового р,гистратора и к первому входу канала магнитных меток аналогового регистратора, а выход канала магнитных меток аналогового регистратора подключен к второму входу канала магнитных меток аналогового регистратора, датчик перемещения каротажного кабеля, вход которого соединен с мерным роликом, а выход подключен к первому входу устройства управления лентопротяжными механизмами, устройство измерения скорости каротажа, вход которого подключен к выходу датчика перемещения каротажного кабеля, а выход - к входу канала скорости каротажа цифрового регистратора, причем блок управления вслючает устройства согласования с каротажным кабелем для различных методов каротажа, устройства управления измерительными и силовыми переключателями скважинных приборов и индикации их состояний, устройства фильтрации информационных сигналов на фоне питающих скважинный прибор силовых напряжений, каждое из которых пОдключено к коммутационному гнезду, расположенному на лицевой панели блока управления, выходы каротажного кабеля, входы и выходы измерительных блоков и промекуточных вычислителей, выходы блока питания сквакинных приборов, входы шин регистрации данных введены в блок управления и также подключены к коммутационному гнезду, а осуществление необходимых соединений внутри блока управления выполнено в виде набора сменных по количеству типов скважинных приборов коммутирующих вставок, каждая из которых представляет собой ответную часть коммутационного гнезда с электрическими соединениями, необходимыми для данного типа скважинных приборов, к выходам шин регистрации данных подключены входы измерительных каналов цифрового регистратора и первые входы каналов блока масштабирования аналоговой записи выходы измерительных каналов цифрового регистратора подключены к вторым входам каналов блока масштабирования аналоговой записи.Однако данная каротажная станция не отвечает современным требованиям теле- механических систем, предусматривающим наряду с режимом телеизмерения возможности проведения режима телеуправления, а также телесигнализацию проведения этих двух режимов, Другим ее недостатком является низкая термо- и баро- устойчивость скважинной аппаратуры, Станция требует большого расхода бумаги аналогового регистратора и магнитной ленты цифрового регистратора, связанного с избыточностью информации, что приводит также к большим затратам времени при интерпретации, Кроме того, станция не обеспечивает требуемого качества документируемой информации из-за сбоя служебного канала меток глубин и неработоспособна при каротаже скважин с магнитными обсадными колоннами.Низкая устойчивость аппаратуры к электрическим помехам обусловлена влиянием потенциалов поляризации скважинного пространства, а также потенциалов от блуждающих токов на устье скважин, накладываемые в виде сигналов ошибки на броню каротажного кабеля, изменяя потенциальный уровень электрической, и тем самым, аппаратурной нулевой шины, Величины этих потенциалов во много раз превышают амплитуды напряжений информационных электрических сигналов, Помимо этого рода помех в процессе каротажа скважин аппаратурный тракт из полупроводниковых радиоэлементов комплексного скважинного прибора подвергается влиянию исккусст-. венной радиоактивности (например, при дополнительном агрегатировании импульсным генератором нейтронов и т,д.), а также естественной радиоактивности горных пород. Из-за отсутствия блока защиты от ошибок аппаратура этой станции регистрирует ложную информацию совместно с измерительной.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и повышение точности измерений.На чертеже изображена блок-схема каротажной станции.Блок-схема содержит скважинный прибор 1, каротажный кабель 2, наземную аппаратуру 3, включающую блок 4 коммутационных вставок, телеметрический блок 5, блок 6 памяти, первую шину 7 данных,шину 8 адресов, контроллер 9 направления движения потока жидкости, Гпок 10 защиты от ошибок, вычислитель 11. вторую 12, третью 13, четвертую 14 и пятую 15 шины данных, таймер 16, блок 17 ввода данных, многоканальный регистратор 18, вход 19 канала управления вычислителя 11, блок 20 автоматики, первую и вторую шины 21 и 22 управления, контроллер 23 глубины, содержащий формирователи магнитных 24 и угло510 15 20 25 30 35 40 45 50 55 вых 25 меток, датчики магнитных 26 и угловых 27 меток, блок анализаторов 28, включающий вискозиметр 29, плотномер 30 и газоанализатор 31. и пробоотборник 32.В зависимости от количества измеряемых физических величин в гидродинамической модели исследования действующих скважин, скважинный прибор 1 включает соответствующее число чувствительных элементов глубинных преобразователей температуры, давления, скорости движения и состава примесей потока, выполненных в виде многофункциональных датчиков. Для определения направления движения потока жидкости в состав комплексного скважинного прибора 1 дополнительно введен вертушечный датчик скорости движения, При этом корпус скважинного прибора 1 соединен с бронированной оплеткой каротажного кабеля 2 и электрической нулевой шиной наземной аппаратуры 3. Выход глубинного телеметрического блока в скважинном приборе 1 соединен через изолированный провод каротажного кабеля 2 с входом наземной аппаратуры 3; переключаемый коммутационными вставками 4по входам телеметрического блока 5.Каротажная станция работает следующим образом.Наземный телеметрический блок 5 обеспечивает проведение режимов теле-измерения, управления и сигнализации. Режим телесигнализации осуществляется по индикации . потребляемой электрической энергии скважинным прибором 1. Режим телеуправления предназначен для манипуляции приводами исполнительных механизмов, например пакерующих устройств скважинного прибора 1, Этот режим реализуется при подключении напряжения питания скважинного прибора 1 в противоположной полярности по отношению к его напряжению питания в режиме телеизмерения.В режиме телеизмерения осуществляется преобразование измерительной информации в скважинном приборе 1 в электрические сигналы, которые передаются через каротажный кабель 2 в телеметрический блок 5. В телеметрическом блоке 5 осуществляется прием и разделение по ка: налам информационных электрических сигналов скважинных датчиков, управляющий выход телеметрического блока 5 подключен к синхронизирующему входу буферного блока 6 памяти, вход которого через первую шину 7 данных подключен к выводам теле- метрического блока 5. Другие выводы теле- метрического блока 5 через шину 8 адресов подключены с вводами контроллера 9 направления движения патока жидкости и блока 10 защигы от ошибок.Контроллер 9 направления движения потока жидкости вырабатывает управляющие сигналы в виде признака вихревого характера движения исследуемсго скважинного потока напротив интервалов перфораций в действующих скважинах. Поэтому два его выхода "+" и "-" подключены к входам вычислителя 11,Блок 10 защиты от ошибок вырабатывает управляющий сигнал в каждой цикловой контрольной сумме для предотвращения записи искаженной телеизмерительной информации в результате кратковременных сбоев. Поэтому его выход подключен к входу вычислителя 11, вторая шина 12 дан н ых которого подключена к выводам блока 6 памяти, Причем третья 13, четвертая 14 и пятая 15 шины данных подключены от вычислителя 11 соответственно к выводам таймера 16, блока 17 ввода и вводам многоканального регистратора 16,Блок 17 ввода данных представляет собой клавиатуру периферийного оборудования вычислителя 11, Посредством этой клавиатуры осуществляется ввод дискретно измерительных физических величин расслоенных скважинных жидкостей нефти и воды один раз за время технологического процесса нефтеизвлечения на определенной сетке продуктивной залежи. Вход канала 19 управления вычислителя 11 подключен к выходу блока 20 автоматики, входы которого через первую 21 и вторую 22 шины управления присоединены в контроллере глубины 23 к входам формирователей магнитных 24 и угловых 25 меток, При этом вход формирователя 24 магнитных меток подключен к выходу датчика 26 ма гн итн ых меток,магнитосвязанным с бронированной оплеткой каротажного кабеля 2. Входы формиро- вателя 25 угловых меток. как входы контроллера 23 глубины, подключены к выходам датчика 27 угловых меток, кинематически связанного с устьевым мерным роликом,Взаимосвязь перечисленных блоков 20 автоматики, контроллера 23 глубины и датчиков магнитных 26 и угловых 27 меток в тракте канала глубины обеспечивают измерения глубины скважины в процессе спуск- но-подъемов комплексного скважинного прибора 1 при дублирующем методе считывания угловых и магнитных меток, при этом считывание магнитных меток с бронированной оплетки кабеля 2 осуществляется через интервалы длины кабеля в 10 м с помощью датчика 26 магнитных меток. Считывание угловых меток осуществляется с помощью:датчика 27 угловых меток в процессе преобразования скорости углового вращениямерного ролика в последовательность импульсов разнбй частоты.Суммарная погрешность измерения 5глубин скважин по одним угловым меткам представляется суммой от погрешностей провисания и проскальзывания на мерном ролике каротажного кабеля 2, что значительно искажает процесс глубинной при вязки телеизмерительной информации, Суммарная погрешность измерения глубин по одним магнитным меткам представляется суммой погрешностей от провисания и исчезновения магнитных меток с брониро ванной оплетки каротажного кабеля 2. При работе в намагниченных обсадных колоннах скважин данный методне реализуется, Поэтому по мере спуско-подьема скважин- ного прибора 1 осуществляется параллель ное считывание магнитных и угловых меток в датчиках 26 и 27 с последующим преобразованием их в контроллере 23 глубин при помощи формирователей магнитных 24 и угловых 25 меток в цифровую форму сигна лов.Принцип работы дублирующего методаизмерения глубин заключается в выделении формирователем 25 угловых меток. временного интервала коррекции во временном со ответствии с одиночным импульсом с формирователя 24 магнитных меток, При выработке одиночных импульсов с выхода датчика 26 магнитных меток параллельно с выхода формирователя 25 угловых меток 35 осуществляется формирование цифровой развертки глубины й врейьййого интервала коррекций, тактируемые последовательностью импульса с выхода датчика 27 угповь 1 х меток. В случае совпадения временного ин тервала коррекции с одиночным импульсом магнитной метки осуществляется выборка глубины из контроллера 23 глубины через блок 20 автоматики в вычислитель 11.В зависимости от особенностей построения алгоритмов вычислительных процедур в вычислителе 11 ввод дискретных данных в блоке 17 может производиться по четвертой шине 14 данных в начале ипи конце скважинных исследований, независимо от про водимых измерений физических свойств жидких фаз среды, При этом блок лабораторных анализаторов 28 представляется совокупностью вискозиметра 29, плотномера 30 и газоанапизатора 31, Такие анализы 55 жидкостей производятся с помощью пробоотборника 32.При исследовании скважин производится спуск в зону перфорирующего интервала комплексного скважинного прибора 1,в котором осуществляется первичное преобразование информации глубйнных параметров температуры, давления, скорости движенйя и состава примесей среды в форму электрических сигналов. Эти телеизмерительные сигналы поступают в наземную аппаратуру 3 на вход телеметрического блока 5.Разделенная по каналам в блоке 5 теле- измерительная информация вначале поступает на хранение в каждом цикле телеметрии в буферный блок 6 памяти по первой шине 7 данных, Адресные сигналы телеметрического блока 5 по шине 8 адресов поступают в контроллер 9 направления движения потока жидкости, в котором вырабатываются управляющие сигналы направления потока "+" или "-" на вход вычислителя 11. В то же время эти.адресные сигналы обрабатываются в блоке 10 защиты от ошибок. И при наличии выработанной контрольной суммы Кс(в случае неискаженной информации) на его выходе формируется управляющий сигнал. Этот управляющий сигнал позволяет вычислителю 11 считывать в его входную память исходную цикловую телеизмерительную информацию с блока 6 памяти по второй шине 12 данных.Обработанная в вычислителе 11 телеизмерительная информация поступает по третьей шине 15 данных для записи на вход многоканального регистратора 18. При глу-. бинной и временной привязке этой информации осуществляется параллельная ее запись в многоканальный регистратор 18 с информацией глубины скважины а блоке 20 и текущего времени с таймера 16,При этом контроль режимов телеизме-. рения и телеуправления осуществляется по величинам электрических токов, потребляемых комплексным скважинным прибором 1.Формула изобретения Каротажная станция, аМючающая скважинный прибор, каротвкчый кабель и наземную аппаратуру, вторая содержит блок коммутационных вставок, телеметрический блок с адресной шиной, блок памяти, вычислитель с каналом управления, а также контроллерглубины, включающий взаимосвязанные формирователи магнитных угловых меток глубины, соединенные с соответствующими датчиками, таймер, регистратор и блок ввода данных, при этом вычислитель соединен с помощью шины данных с таймером, регистратором, блоком ввода и через блок памяти - с телеметрическим блоком, управляющий выход которого подключен к тактовому входу блока памяти, о т л и ч а ю щ а я с ятем, что, с целью расширения функциональных возможноТираж Подписное дарственного комитета по изобретениям и открытиям и 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5ТСС роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул, Гагарина, 1 стей и повышения точности измерений, в наземную аппаратуру дополнительно введены контроллер направления движения потока жидкости, блок защиты от ошибок, блок автоматики меток глубины, а в скважинный прибор - пробоотборник и блок анализаторов, включающий плотномер, вискозиметр и газоанализатор, при этом выводы адресной шины телеметрического блока подключены к входам контроллера направления движения потока жидкости и блока защиты от ошибок, выходы которых соединены с вычислителем, вход канала управления которого соединен 5 с выходом блока автоматики меток глубин,входы которого присоединены через первую и вторую шины управления соотве;ственно к формирователям магнитных и угловых меток контроллера глубины.10