Теоретическая часть 3. Определение первоначального положения ВНК, ГВК и ГНК

Задание 3

На планшете выделить коллектор, глину и плотный пласт. В таблице 1 написать глубины их расположения, толщины. Определить амплитуды ПС.

Таблица 1

∆Uпс^ОПОР = ______мВ (опорного пласта).

Результаты выполнения заданий в виде планшета и таблицы

Лабораторная работа 8

Тема: Аппаратура электрических методов каротажа типа КСП, Э-1

Цель. Ознакомление с аппаратура электрических методов каротажа типа КСП, Э-1

Теоретическая часть 1.

Аппаратура электрических методов каротажа

В настоящее время при изучении разрезов скважин методами электрического каротажа в большинстве случаев используют комплексную аппаратуру, выполненную на основе многоканальной скважинной телеизмерительной системы СТС с частотной модуляцией и частотным или временным разделением каналов. В зависимости от числа регистрируемых параметров меняется число высокочастотных каналов. Если аппаратура предназначена и для записи ПС, то аппаратура содержит также и гальванический канал.

На рис. 1 представлена обобщенная функциональная схема аппаратуры электрического каротажа. Питание токовых электродов 1 (или других источников электрических (электромагнитных) полей в скважине) зондов скважинного прибора I осуществляется переменным током частотой 200, 300 или 400 Гц от установленного на поверхности генератора блока питания 18 аппаратуры, входящего в состав наземного II блока скважинной аппаратуры или являющегося отдельным устройством. Фильтр низких частот 17 препятствует проникновению высокочастотного информационного сигнала КС и сигнала ПС в цепь источника питания. В скважинном приборе ток питания проходит через фильтр нижних частот 9 и преобразователь 10, на выходе которого ток имеет параметры, необходимые для обеспечения работы источника электрического поля; от этого же преобразователя осуществляется питание электронной схемы скважинного прибора.

Информационные сигналы, поступающие от измерительных электродов (датчиков) 2, приводятся к одинаковому уровню преобразователями 3. Коммутирующее устройство 4 по команде с поверхности или автоматически осуществляет подключение к измерительным каналам комплектов зондов (датчиков), а также подачу сигналов фиксированной величины, что необходимо для установки масштабов записи. Через коммутирующее устройство информационные сигналы поступают на частотные модуляторы 5. Модуляторы генерируют синусоидальные колебания (несущие сигналы), частота которых, называемая несущей, для каждого модулятора имеет фиксированное значение 7,8; 14,0; 25,6 и 45,0 кГц.

Рис. 1 Обобщённая схема аппаратуры электрического каротажа

Под действием сигнала от датчика (модулирующего сигнала) несущая частота изменяет свое значение, при этом изменение (давиация) частоты пропорционально изменению амплитуды сигнала, поступающего от измерительных электродов (датчиков). Промодулированные сигналы смешиваются в смесителе 6, усиливаются по мощности усилителем 7 и через фильтр верхних частот 8, не пропускающий низкочастотный ток питания в измерительный канал, по кабелю передаются на поверхность.

На поверхности осуществляется преобразование частотно-модулированных сигналов в аналоговые, пропорциональные сигналам датчиков. Высокочастотные сигналы выделяются фильтром верхних частот 11 и поступают на полосовые фильтры 12, настроенные на частоты 7,8; 14,0; 25,6 и 45,0 кГц, при помощи которых происходит разделение сигналов по измерительным каналам. Выделенные сигналы поступают на демодуляторы 13, где преобразуются в низкочастотные сигналы с частотой, равной частоте тока питания, и амплитудой, изменяющейся пропорционально изменению информационного сигнала. Каждый сигнал усиливается усилителем 14, преобразуется в постоянный ток выпрямителем 15 и поступает в соответствующий измерительный канал регистрирующего устройства. Сигнал ПС с электрода через канал связи и фильтр 16 поступает на регистратор. Питание электронной схемы наземного блока осуществляется от источника питания 18.

Аппаратура типа КСП

Боковое электрическое зондирование проводится с помощью многоканальной аппаратуры, позволяющей одновременно регистрировать несколько кривых КС с использованием различных частот; этот способ регистрации кривых БЭЗ реализован в широко применяемой скважинной аппаратуре типа КСП. Аппаратура КСП, построенная на основе трех- и четырехканальной телеизмерительной системы с частотной модуляцией сигнала и частотным разделением каналов, обеспечивает одновременное измерение трех кривых ρ_к и запись кривой U_cn или четырех кривых КС.

Применяется аппаратура КСП-2 и КСП-М. Комплексная скважинная малогабаритная аппаратура КСП-М состоит из глубинного прибора с многоэлектродным зондом и наземной напели. Кривые КС записываются однополюсными зондами с общим токовым электродом А.

Электрод А питается током частотой 300 Гц от наземного стабилизированного генератора УГ-1 (рис. 2), а цепи скважинного прибора — постоянным током от выпрямителя УВК-1. Обратным токовым электродом В служит броня кабеля. Разности потенциалов, снимаемые с четырех пар измерительных электродов (M₁N₁, M₂N₂, M₃N₃, и M₄N₄), образующих с электродом А четыре разных зонда КС, передаются на поверхность по линии связи с помощью частотно-модулированных колебаний (основные частоты 7,8; 14; 25,7 и 45 кГц). Сигнал СП проходит по кабелю в виде медленно меняющегося тока.

Рис. 2. Блок – схема аппаратуры КСП-М.

ЦЖК, ОК – центральная жила и оплётка кабеля

Зонды переключаются с наземной панели управления переключателем П. Каждый из четырех каналов КС включает входной трансформатор (Tp1 — Тр4) и частотный пре­образователь (ЧП1—ЧП4), состоящий из усилителя и модулятора. Модулированные колебания поступают на сумматор СУ и через фильтр Ф по кабелю через панель управления ПУ попадают на измерительную панель частотной модуляции ИПЧМ, где они разделяются по несущим частотам и направляются в соответствующие четыре канала, демодулируются и выпрямляются фазочувствительными детекторами. С выхода ИПЧМ сигналы в виде медленно изменяющегося тока, амплитуда которого пропорциональна измеряемой величине КС, поступают на соответствующие каналы регистратора.

За три спуско - подъема (цикла) КСП-М записываются кривые СП, стандартной электрометрии и полного бокового электрического зондирования. За первый цикл регистрируются показания «стандарт-сигнал», кривые зондов A2M0.5N; A4M0.5N; A0.5M8N, за второй цикл — кривые зондов A8M1N; N0.5M2A; A1M0.1N; A0,4M0,1N, за третий цикл — кривая СП.

Аппаратура КСП-М предназначена для работы с одножильным бронированным кабелем типа КГ2 длиной до 10 км с серийными геофизическими лабораториями, укомплектованными четырехканальным регистратором и унифицированными блоками (ИПЧМ, УВК-1, УВК-2, УГ-1). В отличие от аппаратуры КСП-2 она позволяет исследовать нефтяные и газовые скважины через насосно-компрессорные трубы диаметром 60 мм и более. Аппаратура КСП-2 имеет три канала КС и рассчитана на работу с трехжильным и одножильным бронированными кабелями.

Многоэлектродный зонд смонтирован на отрезке кабеля типа КГ1 длиной 30 м и, содержит электроды, образующие комплект зонда БЭЗ и стандартной электрометрии, а также электрод для записи кривой СП. Оплетка кабеля изолирована от корпуса скважинного прибора и от электродов.

Теоретическая часть 2.

Аппаратура электрического метода типа Э. Аппаратура Э1 (рис. 1) предназначена для проведения исследований стандартным методом, методами БКЗ и СЭЗ (БК) в скважинах глубиной до 7000 м при температуре до 200 °С и давлении до 120 МПа. Электрод А при измерении КС питается током частотой 300 Гц. Измеряемые разности потенциалов снимаются с электродов М₁N₁, M₂N₂, М₃N₃ трех зондов, передаются на входные трансформаторы Tpl— ТрЗ, где с учетом коэффициентов зондов приводятся к необходимому уровню, и затем через переключатели В1, В2 и ВЗ поступают в модуляторы 2, 3, 4 для модуляции их по частоте с несущими частотами 7,8; 14 и 25,7 кГц. После усиления по мощности в блоке 5 напряжения ∆U₁, ∆U₂, ∆U₃ через емкость С передаются по жиле кабеля в наземную панель телеметрической системы, далее сигналы разделяются по частоте, детектируются и регистрируются в виде трех диаграмм с_к. Одновременно регистрируется кривая СП электродом А.

При записи кривой СЭЗ ток через переключатель В4 поступает на экранные электроды А _э зонда. Центральный электрод А₀ соединен с А_э через обмотку трансформатора Тр5, что обеспечивает равенство потенциалов всех трех электродов зонда и, следовательно, фокусировку тока из центрального электрода в пласт. Измеряется изменение потенциала электрода А_э относительно удаленного электрода N, которое трансформатором Тр4 приводится к необходимому уровню и через переключатель ВЗ подается на модулятор 4 с частотой 25,7 кГц. Сигнал, пропорциональный силе тока центрального электрода, через трансформатор Тр5 и плату В2 переключателя передается на усилитель 1, далее на модулятор 3 с частотой 14 кГц. Затем сигналы СЭЗ преобразуются так же, как и в цикле БЭЗ. Трансформатор Тр6 и резистор R_э образуют схему стандарт-сигнала, работающую при помощи реле Р1 и Р2.

Рис. 1. Схема комплексной аппаратуры Э1

Аппаратура Э2 предназначена для исследования скважин двумя микрозондами, двумя зондами микро-СЭЗ и каверномером.Аппаратура ЭЗ позволяет исследовать скважины индукционным методом с зондом 6Э1, потенциал-зондом N11MO,5А и методом потенциалов СП при глубоких скважинах с одножильным бронированным кабелем. Аппаратура Э4 аналогична аппаратуре Э1, предназначена для изучения скважин при температуре до 250°С и давлении до 150 МПа.

Аппаратура Э6 дает возможность исследовать разрезы скважин двумя зондами индукционного метода, методами СЭЗ и потенциалов СП.

Аппаратура Э7 также аналог Э1, но предназначена для исследования скважин малого диаметра (54 мм) и работы через буровой инструмент при температуре до 200°С и давлении до 150 МПа.

Задание. 1. Изобразить обобщённую схему аппаратуры электрического каротажа. Дать её описание.

Задание. 2. Изобразить блок – схему аппаратуры КСП-М. Дать её описание.

Задание. 3. Изобразить схему комплексной аппаратуры Э1. Дать её описание.

Результаты лабораторной работы представить виде схем.

Лабораторная работа 9

Эталонирование каверномера

Цель: изучение назначения, принципа действия, устройства и применения каверномеров

Порядок проведения работы

Лабораторная работа состоит из трех частей:

1) изучение принципа действия, устройства и электрических схем каверномеров;

2) градуирование (эталонирование) каверномера;

3) подключение ка верномера к промыслово - геофизической станции и установка масштаба записи кавернограммы.

1. Изучение принципа действия, устройства и электрических схем каверномеров производится по описаниям приборов в методических пособиях, учебниках и по наглядным пособиям.

2. Градуирование каверномера типа СКС производится с целью:

а) проверки линейности показаний;

б) оценки аппаратурной погрешности определения диаметра ∆d;

в) определения нулевого диаметра d₀ и постоянной каверномера С.

Рис. Схема лабораторной установки для определения диаметра скважины с помощью каверномера

Проверку и градуирование каверномера проводят путем подключения прибора к измерительной и питающей цепям специально собранной лабораторной установки, показанной на рис. 1 и включающей в качестве регистрирующего прибора потенциометр ЭП-1, источник постоянного тока (батареи или выпрямитель) Е, реостат для регулирования силы тока Rб в питающей цепи, миллиамперметр и контрольный шунт Rэт для установки силы тока.

Для градуирования каверномера при некоторой силе тока J производят измерения разностей потенциалов ∆U _d при отклонениях рычагов каверномера, соответствующих окружностям разного диаметра: 20, 40, 60 и 80 см и в сжатом положении.

В связи с возможными люфтами в системе измерительных рычагов неравномерным натяжением тросиков, а также люфтом ползунка омического датчика каверномера замеры каждого диаметра необходимо производить дважды: при подходе измерительных щупов от меньшего диаметра к большему и от большего к меньшему. Следовательно при одной силе тока питания J производится 9 замеров: один в сжатом состоянии измерительных щупов и по два заера для диаметров 20, 40, 60 и 80 см. Эталонирование прибора производят при двух различных значениях силы питающего тока.

Результаты измерений заносятся в следующую таблицу 1

Таблица 1

По полученным результатам строится зависимость измеряемой разности потенциалов от диаметра скважины при раскрытии и закрытии измерительных щупов. По оси абсцисс откладывают значения заданных диаметров d, по оси ординат - значения измеряемых разностей потенциалов при закрытии ∆U _з и раскрытии ∆U _р рычагов каверномера, а затем проводят усредненный график зависимости ∆U =f(d).

Погрешность в замере разности потенциалов ∆U, обусловленная наличием люфтов в подвижной системе каверномера, вычисляется для каждого значения заданного диаметра по формуле

δ(∆U) = (∆U _з - ∆U _р)/2.

При этом берутся значения диаметра 20, 40, 60, 80 см и считается, что погрешность регистрируемой аппаратуры равна 0. По вычисленным величинам δ(∆U) определяется средняя арифметическая погрешность δ(∆U)_ср, обусловленная люфтами.

Нулевой диаметр d₀ определяется по точке пересечения усредненного графика с осью абсцисс ∆U = 0 (см. рис. 2).

Рис. 2. График градуировки каверномера с трехжильным кабелем

Постоянная каверномера С вычисляется по двум значениям диаметра d₁ и d₂ и соответствующим им усредненным разностям потенциалов ∆U ₁ и ∆U ₂ по формуле

С = J (d₂-d₁)(∆U ₂- ∆U ₁) [(см/Омм)].

3. Подключение каверномера СКС к промыслово - геофизической станции и установка масштаба записи кавернограммы.

Выводами жгута проводов или коллекторного кабеля каверномер подключает к соответствующим выходным клеммам АВ и входным клеммам станции. По эталонному резистору устанавливают необходимый ток питания. Отклонение l блика гальванометра должно быть равно в см:

l = CR _эт /n.

где R _эт — сопротивление контрольного шунта; n — требуемый масштаб записи кривой.

Разметку шкалы кавернограммы производят от нулевого положения гальванометра, которому должно соответствовать знамение d₀ в соответствии с произведенной эталонировкой каверномера.

Задание:

1. Разобраться с данными таблицы 1. Заполнить в этой таблице колонку 6.

2. Построить два графика ∆U =f(d) - для случая перехода измерительных щупов от меньшего диаметра к большему и от большего к меньшему. Определить d_0.

3. Вычислить постоянную каверномера С.

4. Вычислить нелинейность градуировочного графика по формуле

∆ε = (∆l/l)·100 (см. рисунок 2).

5. Вычислить какое должно быть отклонение l в сантиметрах блика гальванометра при масштабе записи п = 5 см/см при полученном значении С и сопротивлении эталонного (контрольного) шунта 10 Омм по формуле

4. Оформление и оценка точности полученных результатов

Результаты выполненной лабораторной работы представляются в виде отчета, в котором приводится краткое описание устройства и электрических схем каверномеров. Полученные результаты эталонирования каверномера представляются в виде таблицы и графиков зависимостей измеря емых разностей потенциалов от заданных диаметров, с указа нием вычисленных значений постоянной каверномера С и нулевого диаметра d₀.