四種常用輕便測井儀比較分析

侯頡 曾衛華 宋莎 曹強

摘 要:中裝集團重慶地質儀器廠設計、生產的JGS-1B智能測井系統,渭南煤礦專用設備廠通過對美國Mo unt sopris(M.T)公司系列數字元測井系統的引進消化、改型設計而生產的TYSC- QB型輕便數字測井儀,北京中地英杰物探儀器研究所通過引進美國蒙特公司系列Ⅲ型數字測井系統技術,進而發展而生產的PSJ-2型數字測井系統,以及上海地學儀器研究所在總結了多年生產、研發數字測井設備的成功經驗基礎上而發展研發的JHQ-2D綜合數控測井系統是目前煤田測井中常用的四種測井儀器。本文對這四種輕便測井系統進行比較分析,供今后選擇參考。

關鍵詞:測井主機采集處理軟件絞車電纜下井儀器

中圖分類號:TP2 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2012)05(b)-0052-02

目前大部分煤田勘探鉆機都采用效率較高的繩鉆,但井口直徑小僅有75mm,測井時為了適應鉆探要求,要選取直徑盡可能小的探管。JGS-1B型最大直徑φ50mm;TYSC-QB型探管原最大直徑Φ60mm,改進后為Φ45mm;PSJ-2型探管外徑以小于φ52mm為主;JHQ-2D型探管外徑幾乎都是Φ40和Φ50mm,因此這四個廠家生產的探管均能達到要求。

1地面測井主機

四種系統地面測井主機的組成、功能基本相同,均是以單片機為核心的數據采集和控制系統,其主要由電源、信號通道、深度計數和控制裝置、井下電源供電、數據采集和傳送等部分組成。其主要功能包括為井下探管提供標準規格的電源(例JGS-1B型為50～80V(0.5A),JHQ-2D型為+200V),與井下探管實現雙向通信,其中向下指令控制井下探管的的工作狀態及開啟,而經過A/D轉換、編碼后的向上信號將井下探管測量的參數傳回主機,并經解調和處理后傳至PC機作進一步處理分析。

1.1 JGS-1B智能測井系統

(1)測井面板上供電電流8檔可選(2、5、10、20、50、100、200、500MA),獨立供電。

(2)按深度間隔自動采樣,采樣間隔任意(1cm,2cm,...1000cm)。

(3)探管選擇是在采集軟件中選擇,不需要選擇道,道最多有5道。

(4)數字通道2路;模擬通道3路,12位A/D轉換,程控放大倍數K=0.5～128;脈沖通道2路,頻率范圍0.1Hz～2MHz。

(5)可進行室內模擬測井,觀察儀器及探管的重復性。

(6)可提供進行激發極化法電測井的脈沖電源[1]。

1.2 TYSC-QB型輕便數字測井儀

(1)在測井面板上選擇探管、道,探管可選7根,道可選8道。

(2)4種采樣間隔可選)1cm,2cm,5cm,10cm),出廠設置為5cm。

(3)不能測量井斜,如需井斜參數,可搭配其它測斜系統。

(4)用密度三側向探管測量時,僅能采集三種參數)電性、密度、自然伽馬),但根據《煤田地球物理測井規范》非含媒地段3種參數,含煤地段4種參數,還需1種參數,因此可搭配其他探管進行測量[2]。

1.3 PSJ-2型數字測井系統

(1)6種采樣間隔可選)1cm,2cm,5cm,10cm,20cm,50cm),其中以5cm為主。

(2)采集位數最大可達13位。

(3)2種信號傳輸頻率:一般數據為9600bps;聲波全波列數據為115200bps。

(4)可接收4種信號:數字信號)數字探管)、脈沖信號)模擬TYFZ-4、5型組合測井儀)、交流方波信號)電測類)、直流信號類)自然電位等),其中模擬信號4路,數字信號4路。

(5)主機通過RS-232串口將數據讀入PC機。

(6)地面主機還可用于地面電法等領域。

1.4 JHQ-2D綜合數控測井系統

(1)采集地層信息時采用過采樣方式,過采樣量隨測井速度減小而增加,保證了數字濾波、提高空間分辨力和甄別有用信息的需要。

(2)系統本身可進行誤碼糾錯,保證了信號傳輸的質量。

(3)在實際工作中,用戶不需要調節諸如供電電流、信號放大倍數等等,且地面也沒有調節裝置。

(4)所有測量信號都經數字化編碼后轉變為數字信號,提高了傳輸過程的抗干擾能力。

(5)主機與PC機之間的通信接口是USB1.0或USB2.0,還可以選擇RS232方式。

2軟件與PC機

JGS-1智能工程測井系統工作軟件是用VC++6.0編制的,適用于Windows 98/2000/XP操作系統,包括測井工作處理軟件、探管刻度數據處理軟件以及測井解釋軟件包。該軟件可分別實現測井數據的采集,和成果圖輸出;用于探管的刻度;支持AutoCAD下制成各種專題解釋和成果圖件。但缺點是不作回歸分析,灰份分析,不能打印成果表。

TYSC-QB型采用的軟件采集、處理軟件的運行平臺是在UC-DOS,而目前大多數計算機裝的都是WindowsXP/Windows7,使用起來非常不方便,且軟件無上測、下測之分。解釋過程缺點體現在:要先通過讀盤處理才能解釋;不能自由添加巖性符號;曲線合并時深度對齊繁瑣[2]。基于TYSC系列數字測井信號采集系統存在的問題,有學者提出了改進方法[3-4]。

PSJ-2型儀器采用16位單片機80C196(8098)采集控制,采用電子存儲器存儲現場的采集數據,現場可直接進行曲線回放,具有停、掉電數據不丟失,使用可靠性高等特點。

JHQ-2D系統的軟件是在WindowsXP或NT下運行的可視化軟件。軟件由采集處理,刻度標定,曲線剪接,分析濾波等模塊組成,功能十分強大,所需的PC機配置并不很高。成果數據可導出到如Sufer等軟件可讀的格式。

3絞車與電纜

四種系統絞車控制原理基本相同,都有上升和下降(恒速和調速功能),取深度信號的功能。JGS-1B型絞車采用獨立的變頻控制器,探管在井中被卡時無自動報警功能,調速范圍0～30m/min,恒速誤差<5%,通過改變每米脈沖計數值可以適當彌補測量深度中的線性誤差[5]。TYSC-QB型絞車為無級調速方式工作,有過載保護,探管在井中被卡時自動報警停車,且分為2000m、1000m、500m和300m四種型號。PSJ-2型絞車有四種功率可選)0.7kW、1kW、1.1kW、1.2kW),調速范圍0～2000m/h。JHQ-2D型絞車也采用無極調速方式工作,有非常可靠的防下滑功能,手動功能,全自動緊密排纜功能,且是目前最輕便的電動測井絞車。注意工作時,絞車必須良好接地。

JGS-1B型、TYSC-QB型、PSJ-2型均采用4-H-185A3/16鎧裝電纜,纜間絕緣>10MΩ,外徑4.75毫米;JHQ-2D型的井下儀對電纜沒有苛刻的要求,根據用戶所需要設備從鎧裝單芯到橡皮多芯,從同軸到多芯螺旋線都可以用。

4電源

四種系統對外電源的要求均為電壓交流220V±10%,頻率50Hz±5%,且必須良好接地。應注意數字測井儀對頻率要求特別高,測井時一定要配發電機,不要同鉆機共享發電機。

5 下井儀器

四種系統均可根據物性參數的測量需要,選擇不同的探管對井下地層的物性參數進行采集。

JGS-1B型配備的探管有十多種,如聲波探管、雙源距(補償)密度組合探管、井溫及流體電阻率組合探管、磁化率探管、自然密度組合探管、多道能譜探管、普通電法測井探管等,基本上能滿足各類測井的需要。對于密度三向探管井徑腳關閉,不供電可測自然電位;向下供電時井徑腳自動開起,可測其他參數。

TYSC-QB型配備有密度三側向探管、聲波探管、選擇伽馬探管、井溫井液電阻率探管、電測探管。其中改進前的密度三側向探管總長為2836mm,運輸非常不方便;最大直徑60mm,對測繩鉆77mm井徑不方便。但相比于JGS-1B型密度三側向探管,TYSC-QB型面板可自由控制井徑腳開、閉,且不論其開、閉都能測量其它參數。TYSC-QB型,JGS-1B型探管不能互換使用。

PSJ-2型可控制二十余種類型的數字和模擬井下探管,在煤田測井中可直接與模擬探管、2型或3型數字探管連接。模擬探管包括4型組合、4A型組合、5型組合、井溫、三側向、井徑、測斜、電法測井電極系等;數字探管包括聲速、密度三測向、井溫井液電阻率、選擇伽瑪、電測探管等。且除適用于該所提供的所有數字和模擬探管外,還對其它廠商提供的各種井下探管,從電源供給到各種井下信號)數字信號,模擬信號,脈沖信號,低頻交流電測信號)的采集,只要確認探管編號就可配接。

JHQ-2D型探管可測參數有二十多種,包括電、磁、密度、放射性、井孔空間定向、溫度、壓力、流量、聲速等等,常用探管的參數還與國際習慣相一致,耐水壓20～40MPa,溫度70～90℃。相比之下,TYSC-QB型、PSJ-2型探管耐壓較小)≤20Mpa),耐溫亦較小)TYSC-QB≤75℃,PSJ-2≤65℃)。

6 建議

以上四種系統均適宜野外作業及繩鉆井徑需要,已廣泛應用于金屬礦、煤田、油田、放射性礦、水文等各種領域[6]。實際應用中,可充分考慮工作需求,使各家系統互相取長補短。另一方面,基于TYSC-QB型,JGS-1B型探管不能互換使用,可嘗試設計開發新型數據采集面板,實現不同廠家儀器兼容測量。

參考文獻

[1] 鐘丁生,葛良全,等.JGS-1智能工程測井系統及應用[J].物探化探計算技術,2004,26(3):224～226.

[2] 鄒玉忠,張輝.TYSC-QB型和JGS-1B型數字測井儀比較[J].西部探礦工程,2006,11:180～181.

[3] 郭韶華,彭連富.TYSC系列數字測井信號采集系統的改進[J].中國煤炭地質,1999,11(4):63～65.

[4] 秋興國,羅奕,等.TYSC—3Q測井儀數據采集方法改進[J].煤田地質與勘探,1998,26(3):57～60.

[5] 高建民,諶業和,等.測井深度信號處理方法[J].石油儀器,2011,25(4):88～92.

[6] 趙保中,鄭應閣,等.淺談煤層氣測井技術[J].中國煤炭地質,2008,20(12):32～33.