八扇區(qū)組合儀與慧眼2000 測井采集系統(tǒng)的配接

鮑寧波

(大慶鉆探工程公司測井公司 黑龍江 大慶 163412)

0 引 言

大慶鉆探工程公司測井公司為了形成完整的固井質(zhì)量檢測技術(shù)，全方位、精細(xì)化、高精度描述固井質(zhì)量，研制了一套八扇區(qū)組合儀?；垩?000 測井采集系統(tǒng)是大慶測井公司研發(fā)的新一代成像地面測井系統(tǒng)，采用靈活的多層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，可運行于Windows 7 操作系統(tǒng)，能夠支持板卡和儀器的二次開發(fā)擴展。兩者的成功配接使用既滿足了八扇區(qū)組合儀在油田的生產(chǎn)要求，同時也為慧眼2000 測井系統(tǒng)在油田的推廣和使用提供了保障。

1 八扇區(qū)組合儀

八扇區(qū)組合儀是儀器串組合測井，主要包括扇區(qū)密度測井儀器、扇區(qū)聲波測井儀器、光纖陀螺連續(xù)測斜測井儀器、伽馬前磁測井儀器，如圖1 所示。扇區(qū)聲波測井儀器不僅能較好地評價第1、第2 界面的水泥膠結(jié)狀況，還能提供套管周圍的不同扇區(qū)水泥膠結(jié)情況，能對水泥環(huán)局部缺失或不均勻做出準(zhǔn)確評價［1］。結(jié)合光纖陀螺連續(xù)測斜測井儀器，能夠確定水泥環(huán)缺失、間隙在井周中的確切方位，能更準(zhǔn)確為用戶提供套管外水泥膠結(jié)情況的直觀圖像，同時再結(jié)合扇區(qū)密度儀器可以根據(jù)環(huán)空充填介質(zhì)的密度來判斷是水泥環(huán)體存在缺陷還是界面存在微環(huán)，可實現(xiàn)兩種測井方法優(yōu)勢互補，資料綜合解釋，可較全面實現(xiàn)固井質(zhì)量的綜合評價。

2 儀器刻度及數(shù)據(jù)處理方法

2.1 刻度方法

2.1.1 光纖陀螺連續(xù)測斜儀刻度方法

將儀器水平放置，儀器自轉(zhuǎn)角處于90° ±5°的位置。采集軟件接收來自儀器的數(shù)據(jù)和狀態(tài);等“校正標(biāo)志位”變?yōu)檎埱笮Ｆ瘯r，點擊“強制校漂”按鈕進(jìn)行刻度。刻度過程大約需要5 min，完成后可以觀察儀器自轉(zhuǎn)角應(yīng)該為90° ±5°。

轉(zhuǎn)動儀器使刻線垂直向上，如果儀器自轉(zhuǎn)角為±5°說明刻度正確，如果自轉(zhuǎn)角為180° ±5°表明傳感器軸向與刻線相差180°，可能是儀器自轉(zhuǎn)角位置擺放至相反位置，此時儀器下電，按照要求擺放完畢后重新上電進(jìn)行刻度。

2.1. 2 扇區(qū)聲波測井儀刻度方法

扇區(qū)聲波測井儀刻度分扇區(qū)刻度與變密度/聲幅刻度，變密度/聲幅刻度較為簡單，這里不作介紹。扇區(qū)刻度分高刻和低刻，低刻是對聲波基線刻度，高刻是對聲波的首波進(jìn)行刻度。低刻較為簡單，下面對高刻進(jìn)行介紹。

在空套管中進(jìn)行刻度，待儀器穩(wěn)定后，選擇合適的首波開門、首波門寬等參數(shù)，將首波置于兩條豎線之間，然后進(jìn)行增益的調(diào)節(jié)，將首波峰值調(diào)節(jié)在“300 -600”，如圖2 所示。

圖1 八扇區(qū)組合儀組成圖

圖2 扇區(qū)刻度界面

2.2 數(shù)據(jù)處理方法

扇區(qū)聲波測井采用了不同于常規(guī)變密度儀器聲幅計算方法，而是利用了扇區(qū)聲波首波積分的平均值來作為對應(yīng)扇區(qū)的聲幅測量信號。利用首波積分平均值比利用首波峰值更穩(wěn)定、可靠，更能準(zhǔn)確反映套管外水泥環(huán)的膠結(jié)質(zhì)量［2］。

用積分法編寫了SBT-MIN(最小扇區(qū)聲幅)、SBTMAX(最大扇區(qū)聲幅)和SBT -AVG(平均扇區(qū)聲幅)算法公式，根據(jù)測量扇區(qū)聲幅信號可得到8 個扇區(qū)的聲幅曲線，同時可得出8 個扇區(qū)聲幅曲線的平均聲幅、最大聲幅、最小聲幅，為現(xiàn)場的直觀快速解釋提供了很好的參考信息。

3 八扇區(qū)組合儀儀器服務(wù)程序開發(fā)

八扇區(qū)組合儀與慧眼2000 系統(tǒng)配接的關(guān)鍵技術(shù)是八扇區(qū)組合儀儀器服務(wù)程序開發(fā)。使用慧眼2000 系統(tǒng)的儀器服務(wù)程序開發(fā)向?qū)DK 設(shè)計八扇區(qū)組合儀儀器服務(wù)程序系統(tǒng)框架。該軟件默認(rèn)支持測井接口和儀器屬性接口，為客戶程序提供統(tǒng)一的接口標(biāo)準(zhǔn)。慧眼2000主控程序按約定的接口標(biāo)準(zhǔn)調(diào)用儀器服務(wù)程序中成員函數(shù)來實現(xiàn)相應(yīng)的功能。軟件主要對儀器類、儀器控制窗口類及扇區(qū)成像顯示模塊進(jìn)行了設(shè)計編程。

3.1 儀器類功能設(shè)計與實現(xiàn)

儀器類中封裝了儀器服務(wù)程序接口的成員函數(shù)，實現(xiàn)測井初始化、加載控制窗口、采集數(shù)據(jù)解碼、測井?dāng)?shù)據(jù)處理等功能。

采集數(shù)據(jù)解碼處理按照儀器上傳數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，對數(shù)據(jù)實現(xiàn)解碼。由于扇區(qū)聲波測井儀的上傳數(shù)據(jù)量大，因此采用了時間驅(qū)動，分包上傳數(shù)據(jù)的方式，采集數(shù)據(jù)后按照序號和分包序號重新打包。一次完整合并分包流程圖如圖3 所示。

圖3 合并分包流程圖

開始測井后，數(shù)據(jù)采集模塊接收到數(shù)據(jù)并分析數(shù)據(jù)，查找到這包數(shù)據(jù)的序號和分包序號，同時把數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，通過序號和分包序號判斷這包數(shù)據(jù)是否是這次序號中的最后一個分包，如果是就合并分包，如果不是就接收并分析下一包數(shù)據(jù)，直到找到這次序號的最后一個分包。

測井?dāng)?shù)據(jù)處理將解碼后的數(shù)據(jù)通過刻度系數(shù)、公式運算，計算成有實際意義的數(shù)據(jù)，作為儀器的顯示和存盤數(shù)據(jù)。

3.2 儀器控制窗口類功能設(shè)計與實現(xiàn)

儀器控制窗口類主要實現(xiàn)地面儀器下發(fā)命令控制和監(jiān)控儀器狀態(tài)功能。在測井過程中，為了便于查看聲波波形，在控制面板添加了波形顯示控件，來實時對波形進(jìn)行觀察，如圖4 所示。測井采集軟件運行時，系統(tǒng)自動加載儀器控制窗口。

圖4 儀器控制窗口

3.3 扇區(qū)成像顯示模塊功能設(shè)計與實現(xiàn)

8 條扇區(qū)聲幅曲線用圖像來表示，以套管徑向周圍位置為橫坐標(biāo)，以深度為縱坐標(biāo)，水泥膠結(jié)的質(zhì)量用顏色深淺來代表。圖像中的每一點均由對應(yīng)位置的扇區(qū)聲幅幅度來選擇對應(yīng)的灰度圖例。扇區(qū)聲波測井中的灰度等級的解釋方法和灰度圖例見表1 和圖5。

表1 灰度等級的解釋方法

圖5 扇區(qū)灰度等級與圖例

地面軟件設(shè)計中，為了便于扇區(qū)成像顯示，編寫了扇區(qū)成像顯示模塊，并利用插值函數(shù)對8 個扇區(qū)聲幅數(shù)值進(jìn)行徑向插值后再繪制剖面展開圖像，避免了直接利用徑向僅有的8 個數(shù)據(jù)等分繪制出現(xiàn)的臺階。同時對徑向、縱向2 個方向進(jìn)行平滑濾波，避免了原始圖像中由于測量信號中的噪聲干擾帶來的毛刺和麻點［3］。測井過程中，結(jié)合光纖陀螺連續(xù)測斜儀的自轉(zhuǎn)角，能夠?qū)崟r準(zhǔn)確地對套管周圍8 個扇區(qū)的水泥膠結(jié)聲波幅度成像，直觀地顯示出套管周圍的水泥膠結(jié)有無溝槽及其大小、形狀和位置。

3.4 應(yīng)用效果

儀器服務(wù)程序開發(fā)是完成儀器配接慧眼2000 采集軟件系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。八扇區(qū)組合儀儀器服務(wù)程序與慧眼2000 采集平臺反復(fù)的聯(lián)調(diào)、測試，完成了現(xiàn)場儀器測井軟件功能需求，實現(xiàn)了八扇區(qū)組合儀與慧眼2000 測井系統(tǒng)的掛接，圖6 是八扇區(qū)組合儀在南X 井測井曲線圖。

圖6 南X 井八扇區(qū)測井曲線圖

4 結(jié) 論

根據(jù)慧眼2000 采集軟件系統(tǒng)框架，設(shè)計了八扇區(qū)組合儀儀器服務(wù)程序，并開發(fā)了專門的測井?dāng)?shù)據(jù)采集及扇區(qū)成像顯示模塊，成功實現(xiàn)了八扇區(qū)組合儀與慧眼2000測井采集系統(tǒng)的配接?，F(xiàn)場試驗結(jié)果表明，該系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠，下發(fā)命令儀器控制有效，采樣數(shù)據(jù)處理、計算方法正確，成像顯示模塊正常，取得了預(yù)期效果。

［1］宋寶偉，楊 波.八扇區(qū)聲波測井儀及在大慶油田的應(yīng)用［J］.石油儀器，2010，24(4):28 -29.

［2］陳翀霄，張彥梅，劉紅星.八扇區(qū)水泥膠結(jié)儀測井方法及應(yīng)用［J］.石油儀器，2009，23(5):68 -69.

［3］曹敬春，魏昭冰，王 強，等.SDZ 地面測井系統(tǒng)配接SBT扇區(qū)水泥膠結(jié)測井儀的方法研究［J］. 石油天然氣學(xué)報，2014，36(8):82 -86.