综合录井技术基本原理及资料应用

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● 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
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● 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。
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• Sds绝对是假的
么么么么方面
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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:
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● 全烃通道
ａ．最小检测浓度：100ppm ｂ．测量范围： 100%
ｃ．重复性误差：<=3%
综合录井技术
基本原理及资料应用
刘强国
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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
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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。
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
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各组分峰面积及保留数据，FID即为微分型鉴定器。
● 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℃ 0 30 60 90 100 120
电阻Ω 100.0 111.7 127.2 134.7 138.5 143.1
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动作距离：<15cm 输出信号：高低电平
安装位置：转盘/泥浆泵
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● 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。
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输出信号：2*12脉冲/圈 精 度： 0.1/10m
安装位置：滚筒两端两
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● 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。
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。
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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。
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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。
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；
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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；
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下图是烃组份气路工作原理示意图
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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。
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● （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05V的电压值供A/D变换。
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（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。
测量范围：0-2m
精 度：1cm
安装位置：泥浆罐
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● 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。
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， 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。
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
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● 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。
析 器
全 烃 分
验 室
地 质 实
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P1 P2 P3
接 口 电 路
作 站
录 井 工
作 站
监 控 工
图1.SLZ地-2质综录合井处录井仪系统框图
P4
作 站
应 用 工
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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，
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。
实现网络通信和资源共享。
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(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。
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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。
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器传 组感
析 器
组 份 分
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● 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
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ｄ．信号输出: 0～5V；
● 烃组分通道
ａ．最小检测浓度：15ppm ｂ．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： H2:200ppm CO2:2000ppm
● 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
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● 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。
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 ：0.90-2.76 g/cm3 精 度 ：0.01 g/cm3 安装位置 ：泥浆罐及出口管线
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