淺析國產BCAS-I井眼補償陣列聲波測井儀

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淺析國產BCAS-I井眼補償陣列聲波測井儀

童然1.2喬鳴忠1

1.海軍工程大學 武漢 430033 2.溫州廣播電視傳媒集團 溫州 325000

[摘要]國產BCAS-I井眼補償陣列聲波測井儀對原儀器從發射、電源、接收三個方面進行了改進和提高，并在油田試驗中取得了較好效果。

[關鍵詞]BCAS-I井眼補償陣列聲波測井儀;發射;增益選擇;周波跳躍源距

LOGIQ系列是HALLIBURTON公司生產的系列測井儀器，是近幾年，國內各大油田廣泛使用的測井系統之一。它全兼容了EXCELL2000系列儀器，整個系統利用率大大提高。但在常規聲波測井中的，卻暴露出BCAS-I井眼補償陣列聲波測井儀的聲波信號弱，無法有效顯示地層信息的問題。針對這個問題，國產BCAS-I井眼補償陣列聲波測井儀對其進行了升級改造。

國產BCAS-I井眼補償陣列聲波測井儀對聲系和電路都進行了改進。本文將從發射、電源、接收等方面進行闡述。

發射上，由于原BCAS-I井眼補償陣列聲波測井儀為雙發五收(發射部件分別為TX1和TX2，接收部件分別為RX1～RX5)單極陣列補償聲波(圖1)，供電200VDC，每個發射部件采用單個磁致伸縮換能器發射工作，如果發射能量太大，將造成瞬間電流拉偏嚴重，影響其它部分供電，所以制約了儀器的發射功率的提高和改進。國產BCSA-I陣列聲波測井儀，采用壓電陶瓷換能器為發射部件主要組成部分，該種換能器，購置成本低，發射電流拉偏小。同時，為了提高信號能量大小，用兩個換能器一起發射，并前后換能器進行延遲處理，信號疊加，實現聚能發射。而聲系總體分布結構、儀器零長及測量點并不會受到影響。

更改的發射電路，采用電源模塊供電，給儲能電容充電，由觸發信號選擇MOS管導通，使儲能電容放電。為了防止高壓器件損壞而導致直流高壓直接對數字芯片或集成電路造成損害，電路中加入隔離線圈，將高低壓進行隔離(圖2)。

電源上，為了維修使用上的方便，摒棄了原BCAS-I井眼補償陣列聲波測井儀的電源模塊，采用國產直流高壓和低壓電源模塊。為了解決電源模塊本身振蕩造成的紋波干擾問題和發射電路能量增強造成的基線干擾問題，采用阻容濾波的方法(圖3)，將干擾降低到系統允許范圍以內。

信號接收上，國產BCAS-I井眼補償陣列聲波測井儀保留了原儀器的MAU板和INC板，用作通訊和數字信號處理，更改了信號前放板。由于BCAS-I井眼補償陣列聲波測井儀是雙發五收的聲系結構，源距不同，會造成五個接收換能器接收到的聲波信號，按與發射換能器的距離減小。具體信號大小關系，如下：當TX1發射時，RX1>RX2>RX3>RX4>RX5；當TX2發射時，RX5>RX4>RX3>RX2>RX1。信號的大小差距太大，容易造成數字增益選擇失當，顧此失彼，進而造成部分信號太小，不容易被地面系統采集，造成測井曲線的“跳尖”失真。為了解決這個問題，國產BCAS-I井眼補償陣列聲波測井儀在前放電路中加入了增益選擇電路，當TX1發射的時候，增益RX5>RX4>RX3>RX2>RX1，當TX2發射的時候，增益RX1>RX2>RX3>RX4>RX5。以其中一路為例，如圖4，由CONTR信號的高低電平，來選通U20芯片中的OUT_C或OUT_D信號的導通，進而控制U7A的反饋電阻R101和R67的選擇，電阻的變化，導致放大增益的變化。

改進后的BCAS-I井眼補償陣列聲波測井儀，在國內某油田進行了13寸井眼的CBL測井，儀器的重復性比較好，如圖5對比。與國外的儀器進行聲速測井對比，曲線比原儀器的曲線有明顯改善，如圖7和圖8，圖中畫圈的位置，為原BCAS-I井眼補償陣列聲波測井儀測聲速時，由于源距遠的接收換能器接收到的信號比較小，導致地面抓波不好，形成周波跳躍，測井曲線中顯示為時差偏大。

油田的實際上井試驗說明，國產BCAS-I井眼補償陣列聲波測井儀對原儀器在性能上有了一定的提高，彌補了原BCAS-I井眼補償陣列聲波測井儀測井尤其是不規則井眼時，時差不準，容易周波跳躍，出現“跳尖”的問題。由于國內各大油田都有引進HALLIBURTON公司的LOGIQ系列產品，處于成本和性能上的考慮，國產BCAS-I井眼補償陣列聲波測井儀都是一個很好的選擇和替代者，其將擁有良好的市場前景。

參考文獻

[1]BCAS Borehole Compensated Array Sonic Field Operations Manual 2003.9.

[2]Borehole Compensated Array Sonic(BCAS-I) 2003.10.