6. Взаимодействие аппаратуры с другими изделиями
Аппаратура предусматривает подключение других конструктивно и электрически совмещенных скважинных приборов оснащенных телеметрией системы “МЕГА-КОНТРОЛЬ”. При этом блок «РАСХОД» в сборке должен быть только конечными.
Аппаратура или её блоки, используемые автономно, допускают работу с наземным программно – аппаратным комплексом «ОНИКС».
Устройство аппаратуры
Комплексный скважинный прибор МЕГА-К содержит 9 различных датчиков и состоит из трех модулей:
1. Модуль “Интервал”
-датчик термометра
-датчик давления
-локатор муфт
-датчик уровня естественного гамма-излучения
2. Модуль “Состав”
-датчик термокондуктивного дебитомера
-резистивиметр
-датчик влагомера
-датчик уровня акустического шума
3. Модуль “Поток”
-механический расходомер.
Каждый модуль комплекса МЕГА - К снабжен телеметрическим блоком и представляет собой самостоятельный прибор, обеспечивающий преобразование и передачу одного или нескольких физических параметров. Модули соединяются друг с другом с помощью унифицированного стыковочного узла, обеспечивающего механические и электрические соединения модулей. При включении питания модули объединяются в единую телеметрическую сеть.
При необходимости каждый модуль может использоваться как отдельный прибор.
В конструкцию аппаратуры заложен блочный принцип построения узлов механики и электронных схем.
Аппаратура представляет собой три блока (РАСХОД, СОСТАВ, ИНТЕРВАЛ), допускающих их сборку в различном сочетании и любой последовательности, электрически соединенных центральной транзитной жилой кабеля, кроме блока РАСХОД, который в любом варианте сборки является конечным.
Каждый блок аппаратуры представляет собой цилиндрический корпус с установленными в нём датчиками и отверстием под транзитную жилу ЦЖК, нижняя часть которого содержит одноштырьковую розетку и элементы присоединения к унифицированному переходному межблочному мосту. К верхней части корпуса закреплены узлы электроники, датчики, не требующие прямого контакта со скважинным флюидом, и одноштырьковая розетка для обеспечения транзитного соединения ЦЖК со схемами остальных блоков. Узлы электроники и датчики защищены цилиндрическим охранным кожухом с посадочными местами под герметичное соединение с корпусом и унифицированным переходным межблочным мостом.
Конструктивной отличительной особенностью блока РАСХОД является отсутствие транзитного пропуска ЦЖК через блок, что определяет его место в сборке как конечное.
В аппаратуре “МЕГА-КОНТРОЛЬ” используется унифицированный переходной межблочный мост с подпружиненными контактами, обеспечивающий герметичность сочленяемых блоков и позволяющий изолировать каждый блок сборки аппаратуры “МЕГА-КОНТРОЛЬ” при аварийной ситуации, а также позволяющий применять унифицированную присоединительную приборную головку.
В унифицированной присоединительной приборной головке (также как и в унифицированном переходном межблочном мосте) установлены герметичные электрические вводы, позволяющие изолировать сборку аппаратуры “МЕГА-КОНТРОЛЬ” при аварийной ситуации от случайного проникновения скважинного флюида через кабельную головку.
Аппаратура в полном составе сборки блоков имеет объединенное питание, подаваемое по кабелю и объединённую информационную сеть, сформированную на той же жиле кабеля. При включении питания аппаратуры все блоки объединяются в единую телеметрическую сеть.
Все блоки, входящие в состав сборки, при включении питания переходят в режим поочерёдной передачи данных автоматически. Сборка может состоять и из одного блока.
За каждым информационным или служебным каналом в сборке блоков аппаратуры закреплен определённый номер в пределах от 0 до 31.
Подразумевается, что в блоках, предназначенных для совместной работы, не должно быть повторяющихся номеров каналов.
В каждом блоке сборки аппаратуры установлена плата телеметрической системы (TS). Плата осуществляет:
-преобразование напряжения на приборной головке 35 В в напряжение питания + 12 В и +5 В;
-прием и селекцию кодоимпульсных сигналов, поступающих по кабелю;
-преобразование входных и служебных сигналов в выходной код и формирование в кабеле кодоимпульсных сигналов.
Функции по преобразованию, обработке и формированию сигналов возложены на микропроцессор. Этот же микропроцессор формирует служебные сигналы:
-напряжение питания на входе блока сборки аппаратуры;
-температура внутри блока сборки аппаратуры.
Для каждого типа блока сборки аппаратуры в микропроцессор записывается собственная программа.
20.3. Мега-Р
Назначение
Аппаратурный комплекс Мега-Р предназначен для исследований нефтяных и газовых скважин методами радиоактивного и акустического каротажа за один спуско-подъем. Используются методы двухзондовой модификации нейтрон-нейтронного каротажа по тепловым нейтронам (2ННК-Т), гамма-каротажа с одновременной локацией муфтовых соединений обсадной колонны, измерение давления промывочной жидкости в скважине и обеспечением контроля температуры внутри модуля и значения электрического напряжения его питания в процессе каротажа.
Комплекс МЕГА-Р обеспечивает проведение исследований в скважинах диаметром от 110 до 300 мм при температуре окружающий среды до 120 С и гидростатическом давлении до 80 МПа с каротажной компьютеризированной станцией «МЕГА» и грузонесущим трехжильным геофизическим кабелем длиной до 7000 м.
Базовый комплекс состоит из следующих модулей (приборов):
ГМЛ - модуль гамма каротажа с датчиком давления и локатора муфт, обеспечивающий измерение мощности экспозиционной дозы естественного гамма-излучения горных пород и гидростатического давления в скважине, а также локацию муфтовых соединений обсадной колонны и выделение интервалов перфорации;
2ННК-М - модуль двухзондового нейтрон-нейтронного каротажа, обеспечивающий измерение водонасыщенной пористости (объемного влагосодержания) горных пород, слагающих разрез скважины.
АК-М - модуль акустического широкополосного каротажа, обеспечивающий определение кинематических и динамических параметров горных пород, слагающих разрез скважины, а также оценку качества цементирования.
Обеспечивается возможность использования всех приборов (модулей) сборки МЕГА-Р в автономном ( одиночном ) режиме в качестве самостоятельных скважинных приборов.
Данные по аппаратуре
ГМЛ-М
Модуль ГМЛ-М предназначен для работы, как в составе комплекса
Мега-Р, так и в автономном режиме, при исследовании скважин диаметром от 110 мм на месторождениях нефти и газа методом гамма-каротажа с одновременной локацией муфтовых соединений обсадной колонны, измерением давления промывочной жидкости в скважине и обеспечением контроля температуры внутри модуля и значения электрического напряжения его питания в процессе каротажа.
Модуль ГМЛ обеспечивает проведение измерений в скважинах, заполненных водной промывочной жидкостью с содержанием NaCl от десятых долей процента до минерализации, соответствующей насыщению, NaOH – до 20%, нефти – до 10% и водородным показателем (рН) от 7 до 10, при верхних значениях температуры окружающей среды 120о С и гидростатического давления 80 Мпа.
Модуль эксплуатируется со следующими изделиями:
- програмно-управляемой каротажной станцией «Мега»:
- кабелем грузонесущим геофизическим марки КГ3-60-180-1 длиной до 7000 м.
В комплексе с указанными изделиями модуль ГМЛ-М обеспечивает измерение мощности экспозиционной дозы (МЭД) естественного гамма-излучения горных пород и значение давления промывочной жидкости в интервале исследования скважины, контроль температуры внутри модуля и значения питающего напряжения, а также локацию муфтовых соединений обсадной колонны, выделение перфорированных интервалов, возможность взаимной увязки и привязки по глубине результатов различных методов ГИС и контроля продвижения модуля (сборки) в скважине.
Технические данные
Диапазон измерения МЭД естественного гамма-излучения, обеспечиваемый каждым из каналов ГК (ГК1 и ГК2) модуля – от 2 до 250 мкР/ч.
Диапазон измерения давления промывочной жидкости, обеспечиваемый каналом манометра модуля – от 0,01 до 80 Мпа.
Канал термометра модуля обеспечивает контроль температуры внутри модуля в диапазоне температур рабочих условий применения.
Чувствительность каналов ГК1 и ГК2 модуля ГМЛ-М по гамма- излучению источника Ra226 в точке верхнего значения диапазона измерения не менее 600 имп/мин на 1 мкР/ч.
Питание модуля осуществляется постоянным электрическим напряжением от соответствующего источника, входящего в состав оборудования каротажной лаборатории Мега.
Номинальное значение питающего напряжения на входе модуля составляет 40+-2 В. Сила электрического тока питания модуля – не более 170 мА.
Мощность потребляемая прибором не более 7,2 Вт.
Верхнее значение гидростатического давления рабочих условий применения для модуля – 80 Мпа.
Диапазон рабочих температур окружающей среды – от минус 10 д плюс 120о С.
Число информационных каналов модуля ГМЛ – семь: два канала гамма-каротажа (каналы ГК1 и ГК2), каналы манометра (М), контроля питающего напряжения (U), локатора муфт (ЛМ), и калибровки термометра.
Отношение сигнал/помеха канала ЛМ – не менее 4.
Время установления рабочего режима – не более 30 мин. Продолжительность непрерывной работы в нормальных климатических условиях 8 ч, при температуре окружающей среды 120о С – 3 ч.
Регистрация гамма-излучения осуществляется блоком детектирования ГК, содержащим два сцинтилляционных детектора (по одному в каналах ГК1 и ГК2), каждый из которых состоит из фотоумножителя ФЭУ-74А и кристалла NaJ(Tl) размерами 40*80 мм.
Наружный диаметр модуля не более 90 мм.
Длина модуля не более 2700 мм.
Масса модуля не более 80 кг.
Принцип работы
Принцип измерения МЭД, реализованный в модуле, основан на преобразовании регистрируемых блоком детектирования гамма-квантов, обусловленных естественной радиоактивностью горных пород, в электрические сигналы, средняя частота следования которых в интервале измерения связана с МЭД гамма излучения в этом интервале функциональной зависимостью:
N=B*S, (12)
где N – средняя частота следования импульсов, 1/с;
B – МЭД гамма-излучения;
S – чувствительность канала ГК модуля ГМЛ, кг(А.с)
В результате, измерение МЭД гамма-излучения сводится к определению чувствительности канала ГК модуля (коэффициента преобразования), являющейся постоянной величиной для данного экземпляра, и измерению средней частоты следования выходных импульсов этого канала.
Измерение в процессе каротажа давления промывочной жидкости осуществляется с помощью тензопреобразователя, который представляет собой тензометрический мост и производит непрерывное пропорциональное преобразование воздействующего на него скважинного давления в выходной электрический сигнал (напряжение постоянного тока). Этот аналоговый сигнал по запросу преобразуется в двенадцатиразрядный параллельный двоичный код и передается в наземную часть комплекса «Мега» для дальнейшей обработки.
Измерение температуры внутри модуля осуществляется с помощью термопреобразователя (полупроводникового датчика температуры), обеспечивающего непрерывное пропорциональное преобразование температуры окружающей среды в аналоговую величину – напряжение постоянного тока. Указанное напряжение преобразуется в двенадцатиразрядный параллельный двоичный код и передается в наземную часть комплекса «Мега», где обеспечивает помимо контроля температуры внутри модуля и возможность коррекции показаний тензопреобразователя.
Принцип работы канала ЛМ заключается в регистрации специфичных низкочастотных сигналов, возникающих в катушке индуктивности локатора при прохождении им муфтовых соединений и иных элементов компоновки обсадной колонны или ее проперфорированного интервала из-за перераспределения магнитного потока, создаваемого постоянными магнитами локатора, их преобразовании в аналоговые сигналы (напряжение постоянного тока). Эти сигналы по запросу преобразуются в двенадцатиразрядный параллельный двоичный код и передаются через телеметрическую линию связи (ТЛС) по кабелю к наземным устройствам лаборатории «Мега» для дальнейшей обработки регистрации. При этом оцифровывается максимальное значение аналогового сигнала в интервале между соседними запросами.
2ННК-М
Модуль 2ННК-М предназначен для роботы, как в составе комплекса Мега-Р, так и в автономном режиме, при исследовании скважин диаметром от 110 мм на месторождениях нефти и газа методами двухзондовой модификации нейтрон-нейтронного каротажа по тепловым нейтронам (2ННК-Т).
Модуль 2ННК-М обеспечивает проведение измерений в скважинах, заполненных водной промывочной жидкостью с содержанием NaCl от десятых долей процента до минерализации, соответствующей насыщению, NaOH – до 20%, нефти – до 10% и водородным показателем от 7 до 10, при верхних значениях температуры окружающей среды 120о С и гидростатического давления 80 МПа.
Модуль 2ННК-М эксплуатируется со следующими изделиями:
- каротажной станцией «Мега»;
- источником быстрых нейтронов полоний-бериллиевым типа ВНИ-2 или плутоний-бериллиевым типа ИБН8-5 с потоком нейтронов от 5*106 до 107 с-1
- кабелем грузонесущим геофизическим марки КГЗ-60-180 длиной до 7000 м.
В комплексе с указанными изделиями модуль 2ННК-М обеспечивает измерение водонасыщенной пористости (объемного влагосодержания) пластов, вскрытых скважиной, а также контроль напряжения питания модуля
в процессе каротажа.
Технические данные
Диапазон измерений водонасыщенной пористости, обеспечиваемый модулем 2ННК-М – от 1 до 40 %.
Пределы допускаемой относительной основной погрешности, вносимой модулем 2ННК-М при измерении водонасыщенной пористости в установленном порядке имитаторов пористого пласта определяется формулой:
SКп = +-(3,7 +(40/Кп - 1)), (13)
где Кп – значение водонасыщенной пористости в процентах.
Питание модуля осуществляется постоянным электрическим напряжением от соответствующего источника, входящего в состав оборудования каротажной лаборатории «Мега».
Номинальное значение питающего напряжения на входе модуля составляет 40+-2 В. Сила электрического тока питания модуля – не более 150 мА.
Мощность потребляемая модулем – не более 6,3 Вт.
Диапазон рабочих температур окружающей среды – от минус 10 до плюс 120о С.
Верхнее значение гидростатического давления рабочих условий применения для модуля – 80 Мпа.
Число информационных канала модуля 2ННК-М – три: канал нейтрон-нейтронного каротажа с малым зондовым расстоянием (ННКм), канал нейтрон-нейтронного каротажа с большим зондовым расстоянием (ННКб) и канал контроля питающего напряжения.
Время установления рабочего режима модуля не более 30 мин.
Продолжительность непрерывной работы модуля в нормальных климатических условиях 8 ч, при верхнем значении температуры окружающей среды рабочих условий применения – 3 ч.
Регистрация нейтронного излучения осуществляется блоком интегрирования 2ННК, содержащим два гелиевых счетчика типа СНМ-56 (по 1 шт. в каналах ННКм и ННКб).
Расстояния между центром источника нейтронов, установленного в камеру зонда модуля 2ННК-М, и ближайшими к нему торцами счетчиков СНМ-56 каналов ННКм иННКб (зондовые расстояния) составляют 258+-5 и 508+-5 мм.
Наружный диаметр модуля 2ННК-М – не более 90 мм.
Длина модуля 2ННК-М – не более 2210 мм.
Масса модуля 2ННК-М – не более 60 кг.
Принцип работы
Модуль 2ННК-М предназначен для непосредственного проведения исследований в скважинах и представляет собой устройство, конструкция которого типична для приборов радиоактивного каротажа интегрального типа.
Принцип измерения водонасыщенной пористости Кп вскрытых скважиной пластов состоит в облучении горных пород потоком быстрых нейтронов полоний-бериллиевого или плутоний-бериллиевого источника и преобразовании замедлившихся в исследуемой среде потоков тепловых нейтронов, зарегистрированных двумя установленными на фиксированных расстояниях от источника детекторами нейтронов, в потоки электрических импульсов, средние частоты следования которых связаны со значением Кп в общем случае функциональной зависимостью:
Кп = В*А + С, (14)
где В,С – постоянные коэффициенты, значения которых определяются по результатам соответствующих опытно-методических работ (ориентировочно В=75,2, С=-8,2 );
А = (Nбв/Nмв)*(Nм/Nб) – выходные показания каналов ННК модуля, выраженные в условных единицах. При этом, Nбв и Nмв – средние частоты следования выходных импульсов каналов ННКм и ННКб, соответственно, регистрируемые в исследуемой среде при каротаже.
Таким образом, измерение Кп заключается в предварительном
определении при эталонировке значения коэффициента К = Nбв/Nмв, являющегося постоянной величиной для данного экземпляра модуля 2ННК-М, и измерении средних частот следования выходных импульсов каналов ННК в процессе каротажа, после чего вычисляют значение Кп. При наличии соответствующих вычислительных устройств и необходимого программного обеспечения указанные операции могут быть автоматизированы.
Модуль 2ННК-М состоит из двух основных частей – зонда и электронного блока.
Зонд содержит камеру, в которую устанавливается источник быстрых нейтронов и блок детектирования быстрых нейтронов 2ННК, содержащий детекторы нейтронов каналов ННКм и ННкб и дискриминаторы этих каналов.
Электронный блок включает в себя ряд функциональных устройств, осуществляющих питание блока детектирования, первичную обработку и формирование поступающих от него информационных сигналов, двухсторонний обмен с каротажной станцией «Мега», обеспечивая при этом приемо-передачу командных и информационных слов. В состав электронного блока входят, высоковольтный преобразователь, блок управления, вторичный источник питания, содержащий блок питания +24 В и инвертор, и скважинная часть телеметрической линии связи (ТЛС), включающая в себя приемник ТЛС и передатчик ТЛС.
Приложение 1.
Инструкции по работе со скважинными приборами на станции «Мега»
1. ЭК-1
Инструкция по проведению работ на скважине.
1. При наличии в списке заявленных работ кавернометрии (профилеметрии), соедините на мостках скважинный прибор с каверномером.
2. Соедините зонд БКЗ с прибором.
3. Подсоедините к зондовой головке кабельный наконечник, предварительно установив в разъем (1, 2 и 3 контакты) штырьки.
4. Поднимите скважинный прибор над устьем скважины.
5. Опуская прибор в скважину, установите кабельный наконечник на “ноль” глубины.
6. В соответствии с “Инструкцией по проведению работ на станции Мега ”
установите счетчик глубины на 0 и введите цену магнитной метки.
7. Произведите спуск скважинного прибора на глубину 100-200 м, т.е. до полного погружения его в промывочную жидкость.
8. Выберите из списка приборов в программе «Мега» требуемую модификацию прибора:
-ЭК-1 (БКЗ) (для регистрации A8,0M1,0N, A4,0M0,5N A2,0M0,5N, N0,5M2,0A, A1,0M0,1N, A0,5M6,0N, A0,4M0,1N, резистивиметра и ПС).
-ЭК-1 (БКЗ+КВ) (для регистрации A8,0M1,0N, A4,0M0,5N A2,0M0,5N, N0,5M2,0A, A1,0M0,1N, A0,5M6,0N, A0,4M0,1N, резистивиметра, ПС и данных кавернометрии.
-ЭК-1 (БК) для регистрации данных бокового каротажа.
-ЭК-1 (БК+КВ) для регистрации данных бокового каротажа и кавернометрии.
9. Проконтролируйте наличие сигнала со скважинного прибора на экранном осциллографе. Уровень компарации должен быть установлен на 1/2 амплитуды положительных импульсов сигнала (см.рис.) и должен уверенно превышать уровень помех.
10. Проконтролируйте стабильность показаний параметров I (ток АЦП) и ZERO (ноль АЦП). Значение параметра I должно находиться в пределах 3500-3700 кодов, значение параметра ZERO - в пределах 0-4 кода.
11. Прогрейте прибор в течение 5 минут.
12. Произведите калибровку скважинного прибора по стандарт-сигналам (см.
“Инструкцию по проведению работ на станции Мега”).
По данным калибровочной таблицы проверьте пригодность прибора к проведению измерений. Если требуемый калибруемый параметр выводится в таблице красным цветом, регистрировать данный параметр этим экземпляром прибора нельзя.
13. Спустите скважинный прибор на подошву заявленного интервала. Скорость спуска должна быть не более 4000 м/ч.
14. При необходимости регистрации данных кавернометрии раскройте рычаги каверномера. Для этого в окне управления скважинным прибором (рис.9) выберите команду “Раскрыть”.
15. Произведите калибровку скважинного прибора перед каротажем..
16. Произведите регистрацию данных при подъеме прибора в заявленном интервале. Скорость регистрации не должна превышать 2500 м/ч.
17. По окончании регистрации произведите калибровку скважинного прибора после каротажа.
18. Закройте рычаги каверномера. Для этого в окне управления скважинным прибором выберите команду “Закрыть”.
19. В заявленном интервале произведите контрольную запись (не менее 50 м) в соответствии «Инструкцией
29-04-2015, 00:39