[发明专利]井下仪器电测方法和系统

说明书

技术领域

本发明一般涉及测井领域电测量。更具体地，本发明涉及一种井下仪器缆头电压的测量方法和测量系统。

背景技术

井下仪器缆头电压测量是石油测井仪器井下供电系统中一个重要功能，井下仪器串的缆头电压必须控制在仪器工作电压容许的范围内。如果缆头电压超出仪器的工作电压范围，那么仪器就不能正常工作，甚至损坏仪器。因此，在仪器加电时，将仪器的缆头电压控制在目标范围内，在后面的测井过程中实时监测井下仪器串缆头电压，在必要时进行供电电压微调，使得井下仪器缆头电压被始终控制在仪器容许的电压范围内，以确保仪器串正常完成测井作业并且保护仪器。

目前，测井领域对井下仪器缆头电压测量主要采用电缆调谐法。这是一种间接测量方法，电缆调谐过程如下：当测井电缆长度固定后，先将马笼头处连接主电源的两缆芯短路，再启动交流主电源，旋转调压器使电流达到一定的数值，调节面板上的调谐电位器使电压表指示为零，去除短路线，调谐过程结束；此后配接测井仪，电压表将显示仪器的端头电压。

这种方法存在一定的缺陷，它仅仅考虑了测井电缆静态电阻对缆头电压的影响，它忽漏了井下遥传仪器中供电变压器的外特性受负载及温度的影响较大，因而对井下仪器串缆头电压的测量精度影响也较大。

发明内容

本发明的目的是提供一种合理而有效的井下仪器串缆头电压测量方法和系统，其解决了现有的井下仪器串缆头电压测量方法忽略温度及负载电流对井下遥传仪器中供电变压器变比的影响而造成缆头电压不准的缺点。

本发明的技术方案是：在实验室利用测井地面系统、温控箱、测井电缆、井下遥传仪器、 交流电子负载、连接装置（例如三通接头）、电压测量装置（例如数字万用表）组成一套变压器变比特性测试系统，通过对不同温度点与不同负载的测试，得出多组测试数据，利用数据拟合得出变压器的多项式拟合公式；在室温下通过地面交流电源控制箱测量到测井电缆地面电压与电流、利用万用表通过三通接头测量到的井下仪器缆头电压结合变压器的变比公式得到地面电压与井下仪器缆头电压的拟合多项式；将得到室温井下仪器缆头电压拟合多项式通过编程写入地面交流电控制箱的供电软件与地面测井计算机的测井软件；将井下遥传仪器放入温控箱进行加热升温测试；在每一个温度点通过不同的交流电子负载测试其不同负载，记录每一组地面交流电源控制箱测量到的井下仪器缆头电压值与井下遥传仪器下接头利用万用表测量到井下仪器缆头电压真实值，完成50~175度，遥传仪器从空载到带1安培电流的负载之间的测试；记录所有的测试数据，通过数据拟合进行温度修正；然后得到含温度校正的井下仪器缆头电压测量多项式，将这个公式取代常温下的井下仪器缆头电压拟合多项式；然后，再在实验室利用一套大满贯仪器（正如本领域技术人员所公知的，常规测井仪器分为电法测井仪器和放射性测井仪器两大类。由于两类仪器的测量原理不同，测量方法迥异，若组合在一起测井，则存在相互干扰、相互影响的问题。因此在实际操作中通常将一类常规仪器组合在一起称为一个大满贯仪器），特殊成像仪器等仪器串进行验证测试，检查其误差是否在预期的5伏以内；最后，上实验井与商业井进行验证测试。

地面测试系统包括地面测井计算一台，测井计算机运行有最新的测井软件系统、交流电源控制箱PSP（Power Supply Panel）、缆芯切换与射孔取芯箱CSP（Cable Switching and Coring Perforating Panel）、地面遥传箱STP（Surface Telemetry Panel）、程控交流电源、以太网交换机及必须的联接电缆。

温控箱的大小能够足以容纳整只井下遥传仪器，其加热的最大温度能够大于摄氏200度。

测井电缆电阻的阻值参与井下仪器缆头电压计算，不同品牌、不同长度的测井电缆，其阻值不一样，在测试前需测试其静态常温电阻。 

交流电子负载，应该可以根据需要配制成感性。测井仪器串各支仪器含有众多的变压器和感应性测试线圈，因此，其负载阻抗主要呈感性。如果没有交流电子负载，可以使用变压器加电阻组合成模拟电子负载。 

根据本发明的一方面，提供一种井下仪器缆头电压测量方法，包括以下步骤：

（I）在室温下通过改变井下遥传仪器下端的电子负载的值测量地面电压值、地面电流值和井下仪器缆头电压真实值；

（II）使用不同电子负载下测量的地面电压值、地面电流值和井下仪器缆头电压真实值进行拟合，以得到在常温下计算井下仪器缆头电压的拟合多项式；

（III）修改地面电源控制箱的测井软件，使用在步骤（II）中得到的拟合多项式进行井下仪器缆头电压测量；