利用HH2530测井平台信号的遥测传输模式，把电极系、微电极测井仪通过遥测编码的方式组合起来，把模拟测井信号转换成数字信号并通过遥测接口以双相移位键控码的形式上传数据，实现了电极系、微电极、井径测井仪组合测井的功能，极大地提高了测井时效。同时，在电路中使用了先进的电子技术，利用CPLD可编程数字电路模块对下井信号进行解码，控制下井仪器工作，并把上传数据进行并串转换，实现数据组合，在很大程度上简化了接口电路，降低了电路的故障率。经过现场试验，取得满意效果。


4米电极系在以往的HH2530测井平台中，是以软电极的形式，单独挂接。


微电极测井也是一种电阻率法测井，其特点是电极距只有几厘米，在以往的HH2530测井平台中，也是通过单独挂接小数控微电极测井仪来进行微电极电位和梯度的电阻率测量的。


两种测井仪器所测得的地层信息均是以模拟信号的方式上传，送入地面的电极系面板来进行处理。这种方法的缺点是，两种测井仪器都是单独挂接，不能进行组合;信号上传均是以模拟信号的方式上传，信号失真比较大。所以，当甲方同时需要4米和微电极测井资料时，野外小队要对电极系和微电极两种测井仪器分别下井，既耗时又耗力，工作量非常大。


因此，我们开发了新型电极系、微电极组合测井仪器，利用HH2530测井平台自身的TCC传输系统，可以将4米电极、微电极及井径仪器组合起来，极大地提高了测井效率。


1工作原理及实现方法


电极系、微电极组合测井仪器，通过多路转换和模数转换，将模拟信号经过数字化之后，以数据的形式通过遥测接口组合上传。同时，通过HH2530测井平台电极系测井软件，以下井命令来控制组合测井仪器，对4米电极、电位、梯度和井径进行刻度。这样就免去了用原电极系面板刻度时，不但要接电极系测试盒，还要来回插跨接线、倒线，非常繁琐。


电极系、微电极和TCC传输系统的组合方式如图1所示。

图1电极系、微电极和TCC的组合


4米电极系的测量探头位于TCC的上方。由玻璃钢做成的绝缘层外壳，分成三根带上下31芯接头的硬电极，即B电极+万能电极1+万能电极2，组合而成。三根电极组合的长度，和软电极一样长，同时4米电极系电极的位置，和软电极的位置距离一样。这样就可以在4米电极系测井仪下端，挂接别的测井仪器，并且还不影响自身的测量功能。


微电极测井仪位于TCC的下方，由RCC中的部分电路和MCS推靠器组成。其中推靠器采用分动式四臂推靠器，电极极板安装在推靠器的活动臂上，为避免泥浆影响，用弹簧片将镶在绝缘板上的电极紧贴井壁。微电极测井仪能够探测微梯度、微电位和X-Y方向的井径。


2公共电子线路(RCC)


电极系、微电极测井仪的公共电子线路(RCC)是将电极系测井、微电极测井、井径和自然电位测井等多种测井功能组合在一起的，一种以遥测方式传输测井信号的综合电子线路短节。


2.1主要功能


公共电子线路采用井下供电的方式，一次下井即可获得4米、微电极、井径和自然电位多种测井曲线。由RCC产生电极系和微电极的供电电流，由测量电极采集通过地层传导后的电压信号，经模数转换，由数字接口经三总线传到TCC进行遥测传输。其井径推靠、刻度、测井控制都由地面发送命令进行控制。


公共电子线路所完成的功能如图2所示。

图2公共电子线路功能框图


由井下仪RCC产生的4米电极系的供电电流(25Hz±1%，方波)，送入到电极系的供电电极。由电极系测量环测得的测量信号，下传到RCC，并送入RCC的4米测量检波板进行放大检波。


由井下仪RCC产生微电极的供电电流(200Hz±1%，方波)，送到微电极的供电电极。微电极的微电位和微梯度测量信号，上传到RCC，送入到微电极测量检波板进行放大检波。


电极系和微电极测井仪的刻度电路，全放在了RCC电子电路短节中，这样既可以检查整个组合串的好坏，又可以做4m电极系和微电极测量值的标定。


公共电子线路(RCC)接口板，利用HH2530三总线的传输模式，接收地面系统下发给各仪器的命令，同时把来自测量探头的4米信号、微电极信号和井径信号，经多路转换器选择后，由模数转换器进行模数转换，在控制信号的控制下，将模拟信号转换成12位的数据信号。当GO脉冲到来时送入CPLD的数据寄存器中进行并串转换，在上传时钟的触发下顺序将数据传送到三总线供TCC编码上传。


2.2接口板


该仪器的核心部分是公共电子线路(RCC)接口板，接口板在整个公共电子线路中，起到承上起下的作用，完成测井仪器和TCC之间的通讯，及仪器控制、A/D转换和数据采集等功能，其原理框图如图3所示。

图3接口板原理框图


图3中UDATA/GO、UCK、DSIG是RCC与TCC之间实现数据交换的三总线(DTB总线)，仪器与总线的连接采用一种菊花链式连接，RCT与TCC的通讯采用半双工的工作方式，其时序图如图4所示。

图4半双工的工作方式


图4中，RCC与TCC的通讯联络信号有三个:


上传数据及GOP脉冲信号:UDATA/GO


上传时钟:UCK


下传指令:DSIG


其中，UDATA为上传数据，GOP脉冲为时序联络信号，两者共用同一根信号线。GOP脉冲频率为60Hz或15Hz，由TCC下传，当GOP脉冲到达线路RCT时，RCC将采集的测井待传数据准备好，直到TCC发出的UCK到达时，由UCK将数据逐位移出，形成UDATA数据上传给TCC，UDATA传完后TCC才发出DSIG信号，对RCC进行控制，RCC接收到DSIG信号后立即解码，完成指令操作(开/收井径，刻度、测井)，至此，完成一个完整的数据通讯周期，直到下一个GOP脉冲的到来，开始下一个数据采集上传周期。


整个电路的通讯命令解码、控制及数据A/D转换、采集在CPLD可编程逻辑模块内完成，从而达到井径开关、刻度控制及上传数据并串转换。多路转换和A/D转换器的功能是将多种模拟信号(电极系、微电极、井径信号)分时转换成12位数字信号传送给CPLD中的数据寄存器中，以便数字信号在UCK时钟到来时顺序上传。DTB三总线信号接口接收器与驱动器的功能是接收三总线上的下行命令(DSIG，双极性双相位，±1.2V)、上传时钟(UCK)并进行电平幅度变换，将上传数据进行电平幅度变换(+1.2V)上传到三总线(UDATA/GO)上，再由TCC进行编码后上传地面进行计算处理、记录、绘图。


3应用效果


通过多口井试验，挂接应用后所测的曲线，与原挂接小数控微电极曲线质量对比，有了长足的进步。图5所示为长庆采油五厂地229-35井的部分原图。

图5长庆采油五厂地229-35


从图中可以看出，微电位曲线(RMN)在泥岩段和微梯度(RML)曲线重合或略高，在砂岩段微电位曲线比微梯度曲线值高，在泥沙岩的剖面出现峰值，曲线正常。图中截取的测井资料就是油层段的微电极曲线，4米电极曲线(R4.0)在油层出现高值，符合油层段曲线的规律。


4结束语


使用过程中发现，在微电极测井仪工作正常的情况下，当井眼不规则时，所测微梯度与微电位曲线经常在渗透层处重合在一起，对渗透层中的夹层基本无反映。经多口井试验，发现系微电极电极极板贴井壁情况不好造成的。现对电极极板尺寸、极板旋转方式的机械改造，已经基本解决了这个问题。


总的来说，电极系、微电极组合测井仪与HH2530测井平台的成功挂接应用，解决了电极系、微电极两种测井仪不能同时组合测井的历史，使得野外测井小队工作量大幅度减少，测井效率得到显著提高。同时，还为类似测井仪器挂接HH2530测井平台，提供了一种思路和方法。