SJC-10C水泥膠結綜合測井儀的設計

童然（中船重工第七一五研究所 浙江 杭州 310012）

外徑ф51mm的水泥膠結綜合測井儀是主要是用來測量小井眼的固井質量的儀器，由于其特殊的外徑尺寸和適用功能，屬于非常規儀器。原先該尺寸的儀器為SJC-5C，主要用來測5”以下套管，以4”和4-1/2”的套管為主。而現在部分套管是上小下大，即井口尺寸小，測量段尺寸大，尤其是在5”以上套管，原儀器的VDL無法檢測的到地層波，不能滿足工作需要。客戶普遍反映需要能量更大的儀器，用來測量5”或者5-1/2”套管的水泥膠結質量。為了滿足市場需求，需要設計一款能測5-1/2”及以下套管的水泥膠結測井儀（5-1/2”為油田套管常見尺寸）。SJC-10C就是為此設計生產的。

一、SJC-10C水泥膠結綜合測井儀的設計原理

SJC-10C水泥膠結綜合測井儀是一型的單芯儀器，其組成部分自上而下分別是CCL、GR、CBL/VDL。如下圖1所示。

套管接箍定位器CCL由繞在軟鐵鐵芯上的繞組線圈和兩組永久磁鋼組成,當其通過套管接箍時，在線圈兩端產生的信號,傳送至地面系統，通過一定處理并記錄下來，配合CBL測井，提供相關的準確深度。

GR探測器的作用是將伽馬射線轉換為電脈沖，單位時間輸出的脈沖數應與入射伽馬射線的強度成正比。主要作用是提供相關的準確深度。

聲波水泥膠結測井CBL/VDL的聲系是單發雙收聲系，源距分別為3英尺和5英尺。地面系統同時獨立記錄傳輸時間TT（3′源距）、套管信號幅度和全波列波形即變密度記錄VDL（5′源距），用于檢查固井質量和找漏找竄。

圖1 SJC-10C水泥膠結綜合測井儀示意圖

電源給CCL供電，同時將電壓供給聲波電路，經過聲波電路的電壓再經過三芯接插件給GR電路提供工作電壓，GR信號再通過三芯接插件送回到聲波電路中，再由聲波電路反復合后，經電纜驅動電路，和聲波信號儀器送到地面系統中。

二、改進設計措施

1.結構上的改進設計

（1）SJC-10C為了將儀器縮短，將CCL和GR的骨架連成了一體，并將GR中使用的一個電源模塊放置在兩支儀器連接的部分，節省了放置模塊的空間，使現儀器比原儀器縮短100mm。

（2）電路骨架改變以前焊接的方式，采用整體切割加工的方式，使骨架各部分成為一個整體，既保證了儀器骨架的強度，又增強了骨架的觀賞性，使其更加美觀。

（3）聲系與電路的之間采用螺紋環結構，并設計有定位槽。螺紋環結構，使用勾頭扳手拆裝儀器，取代了原先用手擰的普通螺紋結構，使拆裝儀器更加方便和安全。

2.電路上的改進設計

（1）由于原先SJC-5C水泥膠結綜合測井儀的工作能量比較小，SJC-10C采用全電極發射換能器及相應電路，增加儀器的發射能量。

為了匹配全電極發射換能器，必需設計一款全新的發射升壓脈沖變壓器，使換能器發揮出其應有的效果。由于高溫性能和儀器外徑的限制，我們采用了兩個硅鋼環一起打包的辦法，增加線圈的導磁率，相應的可以減少線圈扎數，同時，又能保證線圈的高溫穩定性。

由于升壓脈沖變壓器次級線圈必需要跟發射換能器匹配，適應其諧振頻率，而由于線圈扎數的限制，升壓脈沖變壓器的初級扎數就極其有限，容易造成發射放電時的大電流，影響儀器工作。

由線圈振蕩的諧振頻率公式f=1/(2π*(L*C) )可得，當電容值降低時，電感量上升。我們將兩個發射換能器進行串連，降低換能器的靜態電容，從而提高發射脈沖變壓器次級線圈的電感量，進而提高初級線圈扎數，減少放電電流對儀器的影響。

放射電路具體如圖2。HV高壓將能量存于C3、C4中，當PULSE觸發信號來時，V1導通，將C3、C4中的能量經T對地放電，同時T的次級感應出放電電壓，激勵B1、B2工作。

圖2

（2）電源部分改為電源模塊供電方式，放棄SJC-5C上使用的逆變電路的供電方式。電源模塊的工作方式，大大提高了儀器的調試生產效率和使用維修效率，并使儀器具有更高的一致性，不需要經常調整電路參數，來調整電壓。

（3）接收和驅動部分，基本采用FJCY-1八扇區水泥膠結測井儀的電路，做到電路的一致性和繼承性，方便電路調試和生產。

三、儀器使用效果

經過大港油田、克拉瑪依油田、大慶油田的使用和實井檢測，SJC-10C水泥膠結綜合測井儀能很好的測量5-1/2”套管的水泥膠結質量，能明顯測出地層波信息，達到了預期的設計效果，并得到油田工作人員的肯定。

總結

SJC-10C水泥膠結綜合測井儀很好地解決了SJC-5C水泥膠結綜合測井儀無法很好測量5-1/2”套管的問題，實現了非常規的小井眼儀器測量常規套管的目的。在水平井流行的各大油田，SJC-10C發揮了其重要的作用，不但能解決小井眼的測井問題，還能兼顧常規5”和5-1/2”井眼的測井，使儀器利用率增高，同時，小隊上井作業的效率也可大大提高。

[1]章成廣等.聲波測井原理及應用(第1版).石油工業出版社.2009.