综合录井基本原理及资料应用.

综合录井基本原理及资料应用二00三年七月综合录井基本原理及资料应用主要内容●综合录井发展历史●综合录井仪基本原理●综合录井资料应用综合录井基本原理及资料应用一、综合录井发展历史我国在五十年代初期主要是手工方式录井，到1953年引入荧光录井，1955年从前苏联引进半自动气测仪，从此开始了使用仪器的历史。1957年钻井液检测技术引入录井范畴。1964年研制出全自动气测仪，1974年发展出SQC-701型气测仪，第一代面板式综合录井仪。80年代初期，第二代脱机式综合录井仪。综合录井基本原理及资料应用，随着电子技术和计算机技术的高速发展，80年代中期西方国家又推出第三代联机式综合录井仪，其中具有代表性的有我国于84年引进的法国Geoservices生产的TDC综合录井仪。80年代后期及九十年代，西方国家又推出第四代无二次仪表、基于WINDOWS环境的联网式综合录井仪。近几年来，又发展了MWD、LWD及快速色谱技术。我国于80年代后期开始研制国产综合录井仪，包括上海石油仪器厂于88年推出的SDL-1地质录井仪、SQC882气测录井仪，新乡二十二所于91年推出的SLZ-1综合录井仪。综合录井基本原理及资料应用近几年，国内生产厂商也加快了产品升级步伐，如新乡二十二所生产的SLZ-2A型综合录井仪、上海神开生产的SK2000型综合录井仪就相当于国外生产的第四代综合录井仪。综合录井基本原理及资料应用二、综合录井仪基本原理简介综合录井仪从工作流程可分为一次仪表（传感器）、二次仪表及接口、联机采集、监控计算机三部分。下图为SLZ-2A综合录井仪系统框图。综合录井基本原理及资料应用图1.SLZ-2综合录井仪系统框图传感器组组份分析器全烃分析器地质实验室接口电路录井工作站监控工作站应用工作站P1P2P3P4综合录井基本原理及资料应用传感器组、组份分析器、全烃分析器和地质实验室的各类信号通过接口电路处理为0-5V的电压（模拟）或TTL电平规范的脉冲（数字量），经系统总线送至录井工作站进行A/D变换。录井工作站通过I/O板和系统总线实现对气相色谱仪的联机控制。监控工作站驱动三台打印机，实时打印曲线和报表。应用工作站驱动1台打印机，打印应用程序的结果。3台工作站通过网卡和同轴电缆（或双绞线）连接，实现网络通信和资源共享。综合录井基本原理及资料应用(一)传感器组综合录井系统基本配置共包含13种传感器，所有的传感器分为三个区（井台、入口、出口），在各自的接线箱汇总，经传感器信号总线电缆引入仪器的主机柜。其中模拟量传感器10种，采用4-20mA的电流二线制方式传送，数字量传感器3种，采用大电压（0-8V）脉冲方式传送。系统配接的传感器列表如下（以SLZ-2A为例）：井台区：大钩负荷、立管压力、套管压力、转盘扭矩、绞车、转盘转速、硫化氢；入口区：1号泵冲、2号泵冲、3号泵冲、入口密度、入口温度、入口电导率、3号体积、4号体积、5号体积；综合录井基本原理及资料应用出口区：出口密度、出口温度、出口电导率、1号体积、2号体积、粘度、出口流量、硫化氢；综合录井基本原理及资料应用●绞车传感器绞车传感器由定子和转子组成，超小型双脉冲霍尔探头以90度相位差平卧在定子槽中，当转子转动时，转盘上的12个磁感应器不断从霍尔元件表面扫过，产生使霍尔元件工作的变化磁场，霍尔元件随着磁通密度增减而产生或有或无的数字信号，从传感器输出端就得到具有90度相位差的两组脉冲信号。综合录井基本原理及资料应用输出信号：2*12脉冲/圈精度：0.1/10m安装位置：滚筒两端两综合录井基本原理及资料应用综合录井基本原理及资料应用●大钩负荷/立管压力/套管压力传感器压力传感器弹性膜片上贴有应变片敏感元件，并组成惠斯顿电桥。在压力作用下，应变片敏感元件产生形变而导致其电阻变化。对应变片组成的电桥加恒定激励电压，就可测得于被测压力成线形关系的电压变化。测量范围：5/50/100Mpa精度：5%FS。安装位置：大绳死绳端/立管/节流管汇综合录井基本原理及资料应用综合录井基本原理及资料应用●转盘转速传感器/泵冲传感器本传感器为电感型接近开关，内部电路由振荡、检波和输出级组成，振荡线圈在四周产生交变磁场，当有金属物体接近线圈时，磁场在金属物体内产生涡流，能量上的损失使振荡器不再满足振荡条件而停振，经检波和输出级后变为高电平，在没有金属物体接近时输出低电平。动作距离：15cm输出信号：高低电平安装位置：转盘/泥浆泵综合录井基本原理及资料应用综合录井基本原理及资料应用●扭矩传感器扭矩传感器分为机械式和电扭矩两种。机械式扭矩传感器可分为两种：（1）压力式：工作原理同压力传感器，使用过桥轮，安装于链条盒内；（2）顶丝式：使用应变电阻，安装于转盘顶丝位置。电扭矩传感器的基本原理是霍尔效应，当流过导线的电流变化时，电流在其周围的磁场发生变化，使得霍尔器件中有一定的电压输出。安装在输入或输出动力线上。综合录井基本原理及资料应用综合录井基本原理及资料应用●H2S传感器H2S传感器应用控制电位电解法原理，在电解池内安装三个电极：工作电极、对地电极和参比电极，并施加一定的极化电压，用薄膜同外部分开，当被测气体通过薄膜时，发生氧化还原反应，此时传感器将有一输出电流，此电流大小与被测气体浓度成正比关系。测量范围：0-100ppm精度：1ppm安装位置：钻台上/下、出口管线、放空管线综合录井基本原理及资料应用综合录井基本原理及资料应用●池体积传感器该传感器实际上是一种高度传感器，传感器内部装有2米长的测量杆，测量杆上每隔1cm装有一只15Ω电阻和一只干簧管，外部套有一只带磁环的浮球，浮球在测量杆上移动时，吸合该位置上的干簧管，从而引起总的电阻值变化，把此电阻经接口电路转换成电信号，就可测得液面高度，根据底面积，便可求得体积值。测量范围：0-2m精度：1cm安装位置：泥浆罐综合录井基本原理及资料应用综合录井基本原理及资料应用●钻井液密度传感器采用差压式原理。当传感器垂直放于钻井液中，由于两只法兰所处深度不同，其表面所受压力也不同，而两只法兰间的距离恒定，故压差仅与液体密度有关。D=10*P/H式中：D：钻井液密度P：压差H：两只法兰间垂直距离测量范围：0.90-2.76g/cm3精度：0.01g/cm3安装位置：泥浆罐及出口管线综合录井基本原理及资料应用综合录井基本原理及资料应用●钻井液温度传感器使用铂电阻作为感温元件，铂电阻与温度有以下关系：测量范围：0-120℃精度：1%FS安装位置：泥浆罐及出口管线温度℃0306090100120电阻Ω100.0111.7127.2134.7138.5143.1综合录井基本原理及资料应用综合录井基本原理及资料应用●钻井液电导率传感器基于电磁感应原理。在两只平行叠入的磁环上绕有初、次级两个线圈，初级馈以等幅稳频的正弦波激励信号，次级的感应信号将随通过两线圈的闭环环路的电导率高低而变化。测量范围：0-300Ms/cm精度：5%FS安装位置：泥浆罐及出口管线综合录井基本原理及资料应用综合录井基本原理及资料应用●钻井液流量传感器此传感器为靶式流量计，内部装有一只滑动电位器，以电阻的变化反映挡板角度的位移。测量范围：相对变化，角度50度精度：5%FS安装位置：出口管线综合录井基本原理及资料应用综合录井基本原理及资料应用●（二）地质实验室地质实验室仪器包括：碳酸盐分析仪、荧光分析仪、页岩密度仪3种，其中碳酸盐信号联机采集和测量。碳酸盐分析仪装于仪器房内，其信号转变为4-20mA后随传感器信号一齐接入工程单元中的接口电路，处理为0-5V的电压值供A/D变换。综合录井基本原理及资料应用（三）气相色谱仪气相色谱仪是录井仪的核心部分。烃组份和全烃分析采用高灵敏度的氢火焰鉴定器（FID），非烃组份采用热导鉴定器（TCD）。气相色谱分析法以气体为流动相，利用色谱柱中固定相吸附剂表面对不同组分的吸附能力不同，达到分离组分的目的。鉴定器按分析方式可分为微分型和积分型两种。积分型鉴定器测量各组分累计总量，所得色谱图为一系列台阶。微分型鉴定器测量载气中各组分瞬间的浓度变化，所得色谱图为一系列色谱峰，其特点是灵敏度高，并可同时得到综合录井基本原理及资料应用各组分峰面积及保留数据，FID即为微分型鉴定器。按鉴定器响应信号，可将鉴定器分为浓度型和质量型两种。浓度型鉴定器测量载气中组分浓度变化，其响应值与样品浓度有关而与载气流速无关。质量型鉴定器响应值取决于单位时间进入鉴定器的组分质量。FID属于质量型鉴定器。FID鉴定器以氢气为燃气，当载气中含有有机物时，由于化学电离反应生成许多离子，在180伏极化电压的作用下，带电离子定向运动形成离子流，通过采集、放大处理，即可对有机物进行定性定量分析。综合录井基本原理及资料应用TCD（热导）鉴定器主要由池体和热敏元件组成。热敏元件一般选择电阻率高、电阻温度系数大的铼-钨丝，由热敏元件组成惠斯顿电桥。当只有载气通过电桥时，电桥平衡，输出信号为0，当有组分通过测量臂时，由于组分的热导系数和载气的热导系数不同，使得电桥失去平衡，产生电压输出信号。综合录井基本原理及资料应用下图是烃组份气路工作原理示意图综合录井基本原理及资料应用上图中的状态1，载气将定量管中的样品气吹入预分离柱A和分离柱B进行分离，在全周期时间的30%左右（大约40s），C1-C5的轻组份从预分离柱A进入分离柱B，而C5以后的重组份仍存在于A柱中；此时切换为状态2，载气通过B柱将C1-C5的轻组份吹入FID分析出峰，将C5以后的重组份在A柱中以反方向吹出放空。同时样品气进入定量管，为下次分析作准备。综合录井基本原理及资料应用下图是SLZ-2A综合录井仪组分分析仪的最小检测浓度实验结果:综合录井基本原理及资料应用●全烃通道ａ．最小检测浓度：100ppmｂ．测量范围：100%ｃ．重复性误差：=3%ｄ．信号输出:0～5V；●烃组分通道ａ．最小检测浓度：15ppmｂ．测量范围：100%ｃ．重复性误差：=3%ｄ．信号输出:0～5V；ｅ．硬件自动调零；●非烃通道ａ．最小检测浓度：H2:200ppmCO2:2000ppmｂ．测量范围：H2:30%CO2:100%ｃ．重复性误差：=3%ｄ．信号输出:0～5V；e．基线2.5V，双向出峰；f．硬件自动调零；综合录井基本原理及资料应用三、综合录井资料应用●工程异常预报钻井工程参数异常变化对比表如下页所示。钻井工程参数异常变化对比表异常类型大钩负荷钻压超拉力立压扭矩流量钻速钻进成本刺钻具下降上升下降掉水眼下降下降上升堵水眼上升下降下降上升溜钻下降上升下降上升遇阻下降下降卡钻上升上升断钻具下降下降下降下降上升快钻时上升下降剧变上升下降钻头后期波动上升上升井壁跨塌上升上升上升上升钻井液参数异常变化情况对比表异常类型全烃出口密度非烃出口温度出口电导率总池体积出口流量井涌增大减小升高减小增大增大井漏减小减小盐浸增大增大油气浸增大减小升高减小增大增大水浸减小增大增大增大增大地温异常增大综合录井基本原理及资料应用综合录井基本原理及资料应用综合录井基本原理及资料应用综合录井基本原理及资料应用●油气层检测与判别气体解释方法有多种，目前较为常用的有以下几种：1：气体比值法气体比值法气体比值油气非生产层C1/C22-1010-352或35C1/C32-1414-822或82C1/C42-2121-2002或200综合录井基本原理及资料应用2、三角图版法三角图版法是目前较为常用的解释方法，解释步骤如下：首先求出C2/ΣC、C3/ΣC、nC4/ΣC的比值，然后按C2/ΣC值做C3/ΣC轴的平行线，按C3/ΣC值做Nc4/ΣC轴的平行线，按nC4/ΣC值做C2/ΣC轴的平行线，三线相交呈一三角形，将此三角形的三个顶点于相应的图版三角形的顶点连线，交于一点M。解释原则如下：A:若M在价值区外，解释为无生产价值B:若所得三角形为特大三角形，顶点朝上，M落于价值区，则解释为干气综合录井基本原理及资料应用（C:若所得三角形为大三角形，顶点朝上，M落于价值区，则解释为重质油D:若所得三角形为中三角形，顶点朝上，M落于价