Особенности структуры компьютеризированной лаборатории для геофизических исследований скважин приборами на кабеле

В состав ИИС для исследования скважин приборами на кабеле входят следующие обязательные элементы: цифровые многозондовые скважинные приборы с управляемыми режимами измерений, цифровая телеметрия, обеспечивающая доступ к данным каждого отдельного зонда и его управляющим элементам, цифровая компьютеризированная лаборатория со средствами сбора цифровой и аналоговой информации от отдельных скважинных приборов, датчиков спуско-подъемного и вспомогательного оборудования и управления работой последних, средства регистрации, визуализации, обработки, хранения и трансляции информации, средства, обеспечивающие функционирование всех систем геофизической лаборатории, диагностику и контроль их состояния, средства резервирования, спуско-подъемное оборудование, программно-методическое обеспечение калибровки и тестирования приборов, проведения измерений, хранения и передачи информации, диагностики и контроля состояния всех элементов ИИС и программного обеспечения.

Независимо от структуры геофизических лабораторий, состава их информационно-измерительной системы, ориентированной на решение различных геолого-геофизических и технологических задач, все станции содержат общие подсистемы сбора геофизической информации, регистрации и визуализации данных, питания и управления, контроля спуско-подъемных операций, силового питания, жизнеобеспечения.

Подсистем сбора геофизической информации обеспечивает выделение и разделение по регистрирующим каналам зарегистрированных скважинными приборами данных, передаваемых в наземную часть ИИС по кабелю. Подсистемы сбора реализованы в измерительных пультах электрометрии, радиоактивных и акустических исследований скважин. Для проведения специальных исследований методами импульсного нейтронного каротажа, ядерно-магнитного каротажа и других специсследований в состав геофизических лабораторий включаются дополнительные соответствующие системы.

Подсистема регистрации и визуализации содержит средства для автоматической регистрации данных, получаемых от подсистемы сбора геофизической информации и их визуализацию в черно-белом или цветном форматах для контроля качества записей. Число входных аналоговых каналов у современных регистраторов 8, 14 или 15 и 256 цифровых.

Подсистема питания и управления осуществляет питание скважинных приборов и управление работой двигателей постоянного и переменного тока, коммутаторов и т.п.

Подсистема силового питания обеспечивает питание оборудования геофизической лаборатории стабилизированным питание промышленной частоты. В состав подсистемы также входит блок бесперебойного питания при нарушении сетевого питания.

Подсистема контроля спуско-подъемных операций предназначена для синхронизации работы регистраторов лаборатории с перемещением скважинных приборов по стволу скважины и контроля глубин, скорости движения и натяжения кабеля. Наиболее широко применяющейся является подсистема, содержащая сельсин-датчик и сельсин-приемник, датчик сантиметровых меток и корректор глубин по магнитным меткам.

Подсистем жизнеобеспечения предназначена для создания комфортных условий работающему на скважине персоналу. Она включает кондиционер, отопитель и систему подачи воздуха в салон геофизической лаборатории.

Современные геофизические лаборатории обеспечивают регистрацию нескольких параметров, соответствующих одновременным измерениям в скважине различными методами геофизических исследований. Для последующей обработки и автоматизированной интерпретации данных их необходимо представлять в цифровой форме, т.е. в виде последовательности чисел, соответствующих информативным сигналам от датчиков геофизических приборов в зависимости от текущей глубины проводимых исследований. При этом оцифровка сигнала осуществляется в пределах определенного интервала по глубине скважины, называемого шагом квантования. Принятый шаг квантования при проведении исследований методами ГИС составляет 0,1 или 0,2 м. С помощью многоканальных систем цифровой регистрации данных ГИС непрерывные электрические сигналы преобразуются аналого-цифровыми преобразователями (АЦП) в цифровые коды и записываются на носитель запоминающего устройства. Так, например, в компьютеризированной лаборатории КАРАТ-2 имеются несколько носителей магнитной записи, что позволяет оператору включать любой скважинный прибор в состав информационно-измерительной системы. Недостатком цифровой регистрации данных является то, что дефекты регистрации (временное исчезновение информативного сигнала, проскальзывание циклов при акустическом методе и т.п.) невозможно определить визуально. Поэтому в станциях предусмотрен не только цифровой, но и аналоговый регистратор. Лаборатория автоматической станции типа АКЦ-0 с одновременной регистрацией информации в цифровой и аналоговой формах для записи данных от разных датчиков методов ГИС содержит автономные измерительные пульты, подсоединенные к блоку коммутации с возможностью комбинирования измерений.

В составе лаборатории имеются пульт управления работой аналогового и цифрового регистраторов, блок увязки глубин для приведения к единой глубине точки записи сигналов от датчиков агрегатированного скважинного прибора, воспроизводящее устройство для представления зарегистрированной цифровой информации в аналоговой форме.

С выходов датчиков агрегатированного скважинного прибора по кабелю информация поступает на вход блока управления скважинным прибором БУСП. В этом блоке осуществляется уточнение глубин записываемой разными датчиками информации, приведение записей к единой глубине, проверка, настройка и градуировка измерительных- каналов.

После предварительной обработки информации в БУСП она в аналоговой форме непосредственно подается на вход бортовой ЭВМ и одновременно – на вход аналого-цифрового преобразователя АЦП, с выхода которого подсоединен к другому входу бортовой ЭВМ. В системах, в которых в скважинном приборе предварительное сжатие информации и передача ее на поверхность в цифровой форме, БУСП выполняет дополнительную функцию по декодированию поступившей в него от скважинного прибора информации.

Бортовая ЭВМ обеспечивает управление работой станцией, выполняет интерпретацию данных от скважинных датчиков различных методов ГИС, передает обработанную информацию на аналоговые регистраторы АР и запись информации в цифровой форме на цифровой магнитный регистратор ЦМР, а также передает информацию для ее визуализации на дисплее. Выполняемая бортовой ЭВМ функция по управлению работой станции заключается в автоматизированной настройке измерительных и регистрационных каналов, калибровке приборов, градуировке каналов, выборе и установке масштабов записи для разных методов, диагностике сбоев в работе различных блоков ИИСЮ

Важным этапом автоматизированной обработки зарегистрированной информации является контроль качества материалов. Кроме того, непосредственно на скважине проводится оперативная интерпретация данных с целью литологического расчленения разреза, выделения в нем коллекторов, оценки их емкостных свойств и характера насыщения.

Блок накопления на магнитной ленте БНМЛ, содержащий библиотеку программ управления процессами регистрации и интерпретации данных, обеспечивает управление бортовой ЭВМ. Бортовая ЭВМ также может управляться терминалом ручного управления.

В настоящее время приоритетной задачей является сокращение количества спуско-подъемных операций при проведении геофизических исследований скважин, уменьшение времени простоя скважины. Особенно остро эта проблема стоит при освоении морских месторождений нефти и газа. Для этого за один спуско-подъем проводят одновременную регистрацию нескольких информативных параметров с помощью агрегатированных скважинных приборов. Для этого необходимо объединение нескольких скважинных приборов в единую сборку с помощью магистрального интерфейса, т.е. создание программно-управляемого геофизического комплекса.

Объединение в программно-управляемых комплексах различных, с точки зрения исследуемых физических полей, информационных потоков в единую систему осуществляется микроЭВМ регистратора. Управляющая ЭВМ опрашивает выбранный скважинный прибор, входящий в сборку, и полученную информацию заносит на жесткий диск. Такой подход реализован в программно-управляемых комплексах КАРАТ-П, разработанный ИГП ГЕРС (г.Тверь), КАРАТ-2, СКС-5Ц – НПФ «Геофизика» (г.Уфа) и др.