Программное обеспечение технологии нид-2

Структура комплекса программ

Программное обеспечение аппаратуры ЭКОС-31-7 включает в себя программные средства устройств управления работой модулей аппаратуры, регистрации данных прибора, их контроля и обработки и выдачи результатов в виде LAS-файлов.

Чтение информации

Чтение и сохранение получаемых наземным блоком данных выполняется персональным компьютером. При этом наземный блок обеспечивает физическое сопряжение аппаратуры ЭКОС-31-7 и персонального компьютера и работает в режиме ретрансляции данных контроллеров модулей скважинного прибора.

Технологические программы

Технологические программы предназначены для управления скважинным прибором ЭКОС-31-7, считывания, сохранения и обработки поступающей информацией.

Программы работают под управлением Windows-2000(NT,XP). Другие операционные системы(Widows-95..Milenium) не допускаются из-за вероятности потери данных.

Технологический процесс

Поверка аппаратуры ЭКОС-31-7

Работоспособность аппаратуры ЭКОС-31-7 проверяется согласно Методике проверки аппаратуры ЭКОС-31-7 при выпуске на заводе, постановке на производство, после ремонта узлов, влияющих на технологические и метрологические параметры аппаратуры, и систематически (по плану один раз в месяц) в процессе эксплуатации.

Проверка аппаратуры ЭКОС-31-7 может осуществляться в контрольно-поверочной скважине (КПС) при проведении измерений УЭС пластов с заведомо известными и не меняющимися во времени параметрами.

При поверке определяются пределы основных погрешностей измерений УЭС.

Методика измерений в скважине.

Цифровая запись данных каротажа аппаратурой ЭКОС-31-7 производится на ПК, который устанавливается и эксплуатируется совместно с лабораторией каротажной станции, оборудованной наземным блоком аппаратуры ЭКОС-31-7 и источником тока питания колонны.

Аппаратура ЭКОС-31-7 к проведению измерений готовится в соответствии с указаниями паспорта и настоящего РД.

Проводить измерения в скважине разрешается только технически исправным прибором, прошедшим метрологическую поверку.

Перед началом исследований необходимо сочленить модули скважинного прибора в следующей последовательности.

1) Снять защитные колпаки с основного электронного блока и модуля гидропривода.

2) Сочленить модули между собой, используя радиусные ключи.

Запрещается при разборке и сборке прибора использовать газовые ключи, а также другие, имеющие металлические губки.

3) Присоединить к прибору груз.

Подготовка к работе.

Выполнить соединения наземных блоков в соответствии со схемой электрических соединений.

Включить компьютер, включить наземный блок, подать напряжение на скважинный прибор.

Проверить работу блока с компьютером, запустив программу регистрации данных и убедившись в правильном и согласованном изменении параметров.

Скорость спуска скважинного прибора аппаратуры ЭКОС-31-7 в скважину и подъема на поверхность не должна превышать 2000 м/ч.

Измерения аппаратурой ЭКОС-31-7 производятся при остановке скважинного прибора (поточечная регистрация). Все операции по управлению прибором осуществляются с компьютера с помощью программы ЭКОС-31-7. Глубина точки записи вводится оператором в регистрирующую программу вручную. В приборе за точку записи принят электрод N.

При работе аппаратурой дискретность измерений по глубине может устанавливаться оператором от 0,4 до 1,0 м. Необходимость того или иного шага измерения устанавливается заданием на проведение работ.

Для измерения электрического сопротивления горных пород необходим надежный (< 0,1 Ом) электрический контакт измерительных электродов с обсадной колонной. Эту функцию выполняет гидравлическая система прибора, которая вдавливает твердосплавные заточенные наконечники измерительных электродов в тело колонны. Контроль за работой гидравлической системы осуществляется с помощью датчика избыточного давления и микропереключателя. Гидросистема работает в цикличном режиме. Для того чтобы сбросить рабочее давление, надо увеличить его до порогового значения.

Перед началом работы в скважине необходимо сбросить давление в гидросистеме прибора, выждать порядка одной минуты и откалибровать АЦП датчика давления. После чего следует увеличить давление до сброса и убедиться, что диапазон значений АЦП датчика удобен для работы (составляет порядка 15000 ед.). При необходимости следует изменить коэффициент усиления АЦП и снова откалибровать его. Сброс давления в гидросистеме контролируется по положению микропереключателя и резкому изменению показаний АЦП датчика давления. После настройки АЦП датчика давления необходимо устанавливать давление в системе 5-6 атм.

Измерения в скважине выполняются путем регистрации соответствующих сигналов (U, I, dU, d2U) поочередно от двух токов, подаваемых на колонну выше и ниже измерительных электродов M1NM2, накопления сигналов, расчете их средних значений и вычисления по формуле (2). Для выполнения измерений необходимо замкнуть на колонну токовую цепь через электрод А1 (верхний ток), подать ток (5А) и включить режим регистрации сигналов (продолжительность регистрации сигналов от одного тока – около 90с). Аналогичная операция выполняется после включения в токовую цепь электрода А2 (нижний ток).

После выполнения измерений необходимо, контролируя состояние гидросистемы по датчику давления, сбросить давление в гидросистеме и выключить питание прибора.

В полевой журнал оператора записываются порядок регистрации цифровой информации и данные о скважине.

Подняв прибор из скважины, тщательно промыть его, отсоединить кабельный наконечник. Расчленить модули скважинного прибора.

Навернуть на модули предохранительные колпачки, погрузить модули в подъемник для транспортирования в специально отведенное и оборудованное деревянными подставками место.

Запрещается перевозить модули в подъемнике в навал с другими скважинными приборами.

Определение качества измерений. Общая методика проведения измерений аппаратурой ЭКОС-31-7 сводится к проведению избыточных измерений для принятия оператором правильного решения о правильности и достаточности полученной информации. Под избыточностью измерений понимаются повторные измерения на одной точке записи до получения одинакового результата (с учетом погрешности измерений) не менее чем в двух независимых (по прижатию) измерениях, дискретизация измерений по глубине с шагом, меньшим линейного размера базы измерителя (1 м) и повторная запись в интервале глубин, вызывающем наибольший интерес.

Для оперативной оценки качества выполненного измерения разработаны специальные программные средства, представляющие информацию в удобной для восприятия форме – в виде графиков. Контроль с их помощью и имеющимися в скважинной аппаратуре ЭКОС-31-7 измерителями основан на анализе физики процессов, происходящих при подаче на обсадную колонну тока и его распределения.

При выполнении каждого измерения для расчета производятся измерения величин U, dU, d2U от двух токов, поданных на колонну сверху и снизу измерителя - I1 и I2. Из-за очень малого сопротивления стальной колонны относительно сопротивлений горных пород, ток, поданный на колонну, растекается по ней на сотни метров вверх и вниз. Смещение источника тока на небольшие расстояния по колонне почти не влияет на общее истечение тока в породу (потенциал) и на распределение тока по колонне (градиент потенциала), т.е. данные об этих величинах в каждом измерении являются избыточными, что можно использовать для накопления информации и принятия решения о достоверности полученных данных. Практически это позволяет контролировать качество и стабильность контактов измерительных электродов M1, N, M2 со стальной колонной в проведенном замере.

Контроль измерения потенциала. В аппаратуре ЭКОС-31-7 измерения потенциала производятся дважды для каждого тока в каждом измерении, при этом его значения зависят от величины тока, поданного на колонну. При построении графика производится нормировка потенциала относительно тока и шунтирующего сопротивления – суммарного сопротивления всех вмещающих пород, через которые течет ток, поданный на колонну. Это понятие удобно для общей характеристики условий измерений в конкретной скважине.

При работе с регистрирующей программой аппаратуры ЭКОС-31-7 для контроля качества записи необходимо открыть закладку «качество» (Рис. 7).

Рис. 7. Закладка «Качество». Контроль распределения потенциалов и токов по глубине скважины.

Верхний график – распределение потенциала – фактически, является графиком изменения шунтирующего сопротивления от глубины. Вертикальная ось имеет размерность мкОм, горизонтальная – метры. Кривая имеет плавную, медленно меняющуюся с глубиной форму. Резкое изменение (в виде отдельных точек, отличающихся по значению) кривой означает, что во время измерений был плохой контакт с колонной электродов, расположенных на центральной мышце. Так как центральное расположение имеет не только измерительный электрод потенциала, но и измерительный электрод второй разности потенциала, можно считать, что и он не прижат к колонне должным образом. В этом случае оператору следует повторить прижим и сделать новый замер.

Контроль распределения тока по колонне. При выполнении измерения величина dU (от верхнего и нижнего токов) зависит не только от распределения токов по колонне, но и от сопротивления колонны на базе измерителя М1М2, изменений линейного размера базы от прижима к прижиму и от сопротивления контактов измерительных электродов М1 и М2.

При выполнении условия стационарности в процессе измерения и нормировки величин dU по токам строятся графики распределения нормированного тока по колонне (рис.7, нижний график). Распределение тока по колонне медленно меняется с глубиной. Резкое в 2-3 раза отклонение величин, полученных при измерении, от плавной кривой свидетельствует о плохом контакте измерительных электродов в точке М1 или М2. В этом случае оператору следует повторить прижим и измерения.

Измерения вторых разностей потенциала. При выполнении измерений аппаратурой ЭКОС-31-7 следует всегда помнить, что d2U – наименьший из измеряемых параметров, получаемый как разность двух больших амплитуд, его точность измерения зависит от качественного прижатия к колонне всех трех измерительных электродов. Амплитуда второй разности потенциала обратно пропорциональна сопротивлению горных пород, поэтому соотношение сигнал/помеха уменьшается в более высокоомных пластах. Исходя из этого, с целью получения достоверной информации рекомендуется выбирать следующие режимы измерений. В водоносных пластах, глинах и обводненных коллекторах достаточно выполнить по одному измерению на точке с минимальным перекрытием измерений по глубине. В плотных пластах, на границах и в коллекторах с нефтью и газом следует выполнять повторные измерения на одной точке записи до получения одинакового результата (с учетом погрешности измерений) не менее чем в двух независимых по прижатию измерениях, уменьшать шаг по глубине до 0,2-0,4 м, делать повторные записи интересующих участков.

Оценка погрешности измерений.

Приводится по данным исследования скважины № 141К и 158К Мамонтовской площади.

Скважина 141К. Оценка погрешности измерений при многократных измерениях на одной и той же глубине. Выполнена исходя из предположения о нормальном законе распределения погрешностей при статистических измерениях

а). Глубина 2166,8 м.

Полученные значения сопротивлений : 69,39; 85,41; 165,30; 33,81; 60,09; 58,63 Омм.

_ср = 78,77 Омм.

Находим  по формуле:

,

где - количество измерений.

= 16,99 Омм.

_2166,8 = 78,77  16,99 Омм.

Исключив значения величин 165,30 и 33,81 Омм с отклонением от среднего более  2 (доверительная вероятность 0,95), находим новое среднее значение: _ср = 68,38 Омм.

В диапазон _2166,8 = 68,38  16,99 попадают три значения: 69,39; 60,09 и 58,63 Омм, по которым могут быть уточнены новые  и _ср, а так же вычислена относительная погрешность:

.

б). Глубина 2164,1 м.

Значения сопротивлений : 3,48; 3,53; 3,69; 3,45; 3,54; 3,70 Омм.

_ср = 3,57 Омм.,  =0.04, _2164,1 = 3,57  0,04 Омм.

Фильтруем значения по 2 (3,45 и 3,70 Омм).

Находим новое среднее значение: _ср = 3,56 Омм.

В диапазон _2164,1 = 3,56  0,04 попадает два значения: 3,53 и 3,54 Омм, по которым может быть уточнено _ср. и относительная ошибка:

.

И далее, против разных по удельному электрическому сопротивлению пластов от 1 до 70 Омм на разных глубинах скв. 141К Мамонтовской были выполнены измерения и произведены аналогичные расчеты _ср и . Установлена зависимость относительной погрешности измерения в виде:

, (3)

и предельное значение коэффициента

Для скважины № 158К аналогично получено предельное значение коэффициента в диапазоне сопротивлений пластов 1 – 11 Омм и относительная погрешность:

.

Оценка погрешности измерений сравнением повторных измерений в заданном интервале глубин.

На скважине 158К в интервале глубин 2210-2262м измерения аппаратурой ЭКОС проводились дважды, с интервалом в одни сутки. Результаты выполненных работ представлены на диаграмме «скв.№158К Мамонтовская» (рис. 8). В левой колонке голубая и синяя кривые – УЭСгп ЭКОС, а в правой колонке кривые тех же цветов – измеренное электрическое сопротивление обсадной колонны. В данном примере сопротивление стальной колонны менялось в пределах 2,5мкОм.

Как видно, резко выделяются интервалы глубин, где кривые основного и повторного измерения ЭКОС не совпадают: на интервале глубин 2218-2220м расхождение составляет до 12Омм (измеренные значения 23,2 и 35,2Омм); на интервале глубин 2226,6-2227,4м расхождение – до 4,1Омм ( 10,6 и 14,7Омм); на интервале глубин 2230,6-2231,8м расхождение – до 19,7Омм ( 5,2 и 24,9Омм) и так далее. Часть из таких расхождений можно объяснить и скорректировать, используя данные об электрическом сопротивлении колонны. Так, например, расхождение кривых УЭСгп ЭКОС на глубинах 2227м и 2231м связаны явно с несовпадением точек измерения при повторном перемещении прибора в процессе каротажа, а не с погрешностью собственно измерений. При смещении точки повтора на глубине 2227м на 0,4м вверх, а на глубине 2230,6м – на 0,8м вниз расхождение исчезает или отвечает формуле (3).

Рис. 8. Скважина 158 Мамонтовская. Сравнение повторных измерений ЭКОС.