過環(huán)空單芯遙測儀

大慶油田測試技術(shù)服務(wù)分公司

過環(huán)空單芯遙測儀

張先華大慶油田測試技術(shù)服務(wù)分公司

過環(huán)空單芯遙測儀總體結(jié)構(gòu)分為遙測短節(jié)和阻抗、傘短節(jié)兩部分，兩個(gè)短節(jié)之間采用五芯滑環(huán)連接，共用一根供電線。儀器采用單芯電纜供電，一次下井可同時(shí)錄取多個(gè)參數(shù)。該儀器能實(shí)現(xiàn)單芯測井的關(guān)鍵在于對(duì)電機(jī)的控制；為增加儀器的可靠性，防止重要元器件誤操作，設(shè)計(jì)了電壓保護(hù)電路；所有電路采用低功耗元器件和低功耗設(shè)計(jì)，大大降低了儀器的功耗。試驗(yàn)結(jié)果表明，該儀器具有較高的測量精度，儀器穩(wěn)定可靠，使用維修方便，適合在產(chǎn)出剖面測井中推廣應(yīng)用。

遙測儀；集流傘；電路傳輸；電機(jī)控制

1 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

過環(huán)空單芯遙測儀總體結(jié)構(gòu)分為遙測短節(jié)和阻抗、傘短節(jié)兩部分，兩個(gè)短節(jié)之間采用五芯滑環(huán)連接，共用一根供電線。儀器直徑為28mm，儀器頭按分公司標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，可方便與測井班組配接。

2 電路傳輸設(shè)計(jì)

儀器采用單芯電纜供電，一次下井可同時(shí)錄取多個(gè)參數(shù)。該儀器設(shè)計(jì)一個(gè)遙測短節(jié)，所有參數(shù)都經(jīng)該短節(jié)處理，進(jìn)行功率放大后上傳至地面系統(tǒng)。遙測部分由二個(gè)單片機(jī)、一個(gè)數(shù)據(jù)選擇器、一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器組成，可同時(shí)采集8道模擬量，4道脈沖量。其中渦輪采用脈沖量傳輸，進(jìn)入單片機(jī)的計(jì)數(shù)器道。磁性定位、溫度、壓力、混相及電機(jī)電壓則分別由數(shù)據(jù)選擇器選通后，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)入單片機(jī)，通過二個(gè)單片機(jī)之間的互相通信，將各個(gè)參數(shù)形成標(biāo)準(zhǔn)曼碼，經(jīng)過功放后傳輸至地面進(jìn)行解調(diào)。

3 關(guān)鍵技術(shù)

3.1 電機(jī)的控制

該儀器能實(shí)現(xiàn)單芯測井的關(guān)鍵在于對(duì)電機(jī)的控制，電機(jī)控制原理如圖1所示。圖中Q2為一高壓開關(guān)管，Z2、D2是用來調(diào)節(jié)Q2的導(dǎo)通電壓。當(dāng)LX的電壓值超過Q2的導(dǎo)通電壓時(shí)，Q2導(dǎo)通，電機(jī)工作，集流傘開啟，監(jiān)測的電機(jī)電壓值顯示為50 V，這時(shí)整個(gè)儀器的供電電流增大。當(dāng)電機(jī)電壓值為零，供電電流降低時(shí)，說明集流傘完全開啟。設(shè)計(jì)這一開關(guān)電路的優(yōu)點(diǎn)在于：電機(jī)在開啟的過程中不影響其他參數(shù)的測量，同時(shí)可監(jiān)測電機(jī)電壓值。在電機(jī)工作，集流傘開啟過程中，能看到產(chǎn)量逐漸增長的過程。

圖1 電機(jī)控制原理

3.2 電壓保護(hù)的實(shí)現(xiàn)

為增加儀器的可靠性，防止重要元器件誤操作，設(shè)計(jì)了電壓保護(hù)電路，見圖2。圖中R1、R2、D2和Q1組成電壓保護(hù)電路。當(dāng)LX點(diǎn)電壓小于60V時(shí)，Q1不導(dǎo)通，Q2導(dǎo)通，儀器進(jìn)入工作狀態(tài)；當(dāng)LX點(diǎn)電壓達(dá)到60 V時(shí)，Q1導(dǎo)通，Q2因基極電位降低而斷路，儀器進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)。通過調(diào)節(jié)R1或R2的值來改變保護(hù)電壓值。

圖2 電壓保護(hù)電路原理

3.3 低功耗設(shè)計(jì)

所有電路采用低功耗元器件和低功耗設(shè)計(jì)，大大降低了儀器的功耗。例如：遙測短節(jié)（包括溫度、壓力、磁定位處理電路）的供電電流僅為32mA，整個(gè)儀器的供電電流為6 5mA，電機(jī)工作時(shí)電流為120mA。

4 測井實(shí)例

應(yīng)用過環(huán)空單芯遙測儀實(shí)測1口試驗(yàn)井。該井日產(chǎn)液量24.7m3，含水率90.5%。由電機(jī)電壓原始曲線可以看到電機(jī)電壓由零升到50 V時(shí)傘開啟，直到傘完全張開后電機(jī)電壓回到零的全過程。根據(jù)產(chǎn)量曲線計(jì)算出實(shí)測的產(chǎn)量為25.15m3，測量相對(duì)誤差為1.82%，達(dá)到了儀器的測量精度（設(shè)計(jì)儀器的產(chǎn)量測量精度為±5%）。由測得的混相頻率值和全水頻率值計(jì)算出該點(diǎn)的持水率為89.00%，測量相對(duì)誤差為1.69%，達(dá)到了儀器的測量精度（設(shè)計(jì)儀器的含水測量精度為±5%）。

過環(huán)空單芯遙測儀研制成功的關(guān)鍵在于遙傳設(shè)計(jì)和對(duì)電機(jī)控制。試驗(yàn)結(jié)果表明，該儀器具有較高的測量精度，儀器穩(wěn)定可靠，使用維修方便，適合在產(chǎn)出剖面測井中推廣應(yīng)用。

（欄目主持 樊韶華）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.7.083