PSSL全能譜測(cè)井儀匹配測(cè)井電纜調(diào)試方法

張亮，朱明君(中石化華東石油工程有限公司測(cè)井分公司，江蘇 揚(yáng)州 225000)

1 PSSL全能譜測(cè)井儀使用特點(diǎn)

PSSL全能譜測(cè)井儀器是一種多功能組合測(cè)井儀，主要用于油田對(duì)剩余油和殘余油飽和度測(cè)量，儀器由兩大部分構(gòu)成，一部分是地面系統(tǒng)，一部分是井下儀器。PSSL儀器井下部分主要由兩個(gè)短節(jié)構(gòu)成，一是遙測(cè)短節(jié)，二是探測(cè)發(fā)射短節(jié)。最上端還設(shè)計(jì)了兩種轉(zhuǎn)換短接，一種可以轉(zhuǎn)換成外徑38 mm的單芯馬龍頭連接頭，另一種是可轉(zhuǎn)換成配接多芯電纜的馬龍頭連接頭。

PSSL全能譜測(cè)井儀器一次下井可以同時(shí)測(cè)量多種地層參數(shù)C/O、C/H、∑、活化氧等，這些參數(shù)的測(cè)量精度接近該儀器單獨(dú)的CO模式或者NLL模式，多參數(shù)交互解釋?zhuān)喑叨葦?shù)據(jù)融合產(chǎn)生一個(gè)可綜合反映含油飽和度變化的曲線，從而提高剩余油飽和度測(cè)量精度，此外PSSL全能譜測(cè)井儀器采用碳氧原子比法大大提高油水的識(shí)別能力。

2 PSSL全能譜測(cè)井儀通訊原理

PSSL全能譜測(cè)井儀由通訊板卡上傳數(shù)據(jù)解碼電路，下發(fā)指令編碼電路以及DSP和FPGA組成，編碼方式為AHAMI碼，雙半工通訊。上傳的50 K信號(hào)先由電容隔直，然后經(jīng)過(guò)模擬開(kāi)關(guān)分離開(kāi)下發(fā)的指令，通過(guò)軟件調(diào)節(jié)信號(hào)增益sigvn，然后通過(guò)2 級(jí)均衡把經(jīng)過(guò)電纜后變形的信號(hào)還原。均衡后的信號(hào)再通過(guò)比較器，根據(jù)信號(hào)的幅度和反沖的波形的幅度調(diào)節(jié)比較器的門(mén)檻從而得到有效的信號(hào)，經(jīng)過(guò)FPGA邏輯處理后送給DSP做綜合處理。DSP產(chǎn)生的下發(fā)指令經(jīng)過(guò)FPGA 邏輯處理后輸出兩路交替脈沖信號(hào)，信號(hào)經(jīng)運(yùn)算放大器擬合成AHAMI 碼，信號(hào)頻率為5 K，高電平為10 V，低電平為-10 V，基線為0 V。

3 PSSL全能譜測(cè)井儀與電纜配接的影響因素

PSSL全能譜測(cè)井儀地面系統(tǒng)過(guò)電纜與井下儀器配接是整個(gè)測(cè)井環(huán)節(jié)中最重要以及最復(fù)雜的環(huán)節(jié)，配接效果的好壞直接影響到儀器的通訊效果，決定測(cè)井成敗。PSSL全能譜測(cè)井儀地面系統(tǒng)與井下儀器采用雙半工通訊方式，地面系統(tǒng)既要采集井下儀器傳輸上來(lái)的數(shù)據(jù)，同時(shí)還要給井下儀器發(fā)送指令，傳輸數(shù)據(jù)量大，儀器配接區(qū)間范圍較小，問(wèn)題主要在井下儀器的驅(qū)動(dòng)能力、電纜性能、地面儀器接受和辨別信號(hào)的能力三個(gè)方面，以電纜性能的影響最為嚴(yán)重。測(cè)井電纜型號(hào)有多種，既有國(guó)產(chǎn)單芯電纜，也有進(jìn)口單芯電纜和七芯電纜，有高防硫電纜，也有低防硫電纜，其本身傳輸性能、阻抗、分布電容等電纜參數(shù)差別較大，對(duì)信號(hào)的衰減作用也各不相同，同時(shí)電纜中還存在分布電容，外部干擾可通過(guò)其耦合到單芯電纜中，通過(guò)電容越大信號(hào)的要求頻率越低，這樣進(jìn)入電纜的干擾越大，如電纜存在連接點(diǎn)，配接難度更加加大。

4 PSSL全能譜測(cè)井儀配接測(cè)井電纜方法

PSSL全能譜測(cè)井儀與電纜的通訊主要依靠專(zhuān)用通訊板卡，測(cè)井時(shí)需將板卡直接插上或者通過(guò)轉(zhuǎn)接板連接，該板可以配接30～120 Ω的單芯電纜和不同阻值的多芯電纜，并且保持很低的誤碼率，有效地保證測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的完整性。板上帶有多個(gè)信號(hào)測(cè)試端，可以方便觀察通訊相關(guān)波形，另外板上有四個(gè)通訊狀態(tài)指示燈，能直觀的反應(yīng)地面系統(tǒng)和井下儀器的通訊狀態(tài)。

由于PSSL全能譜測(cè)井儀單遙傳短節(jié)上傳信號(hào)量較小，所以PSSL全譜測(cè)井儀配接電纜總原則是先配接單遙傳短節(jié)，通過(guò)調(diào)節(jié)參數(shù)，地面系統(tǒng)找到遙傳短節(jié)后，再接采集中子管配接，此時(shí)只需要微調(diào)參數(shù)就可以完成整套儀器配接電纜工作。當(dāng)全能譜測(cè)井地面系統(tǒng)找到井下儀遙傳短節(jié)時(shí)，使用示波器觀察地面系統(tǒng)TP2波形即均衡后的信號(hào)，顯示如圖1所示，此時(shí)波形反沖較小，正負(fù)脈沖信號(hào)大小在15 V左右；通過(guò)地面軟件查找儀器，能夠找到0、1、99號(hào)儀器；此時(shí)通訊板卡上糾錯(cuò)燈、誤碼燈滅，模式燈與下發(fā)命令燈常亮，如圖2所示。

PSSL全譜測(cè)井儀器調(diào)節(jié)電纜匹配的方法有多種。通過(guò)多種方法的組合，基本可以克服測(cè)井電纜有接頭、電纜老舊結(jié)合等不利因素，達(dá)到理想的配接效果。

圖1 理想的信號(hào)波形

圖2 通訊板卡

4.1 通過(guò)測(cè)井軟件調(diào)節(jié)電纜匹配

PSSL全能譜測(cè)井操作軟件提供一輔助界面窗口，通過(guò)調(diào)節(jié)信號(hào)門(mén)檻值sigvn、信號(hào)增益siggain、均衡增益eqgain的值，可以得到較好的波形，保持正常的通訊。信號(hào)增益siggian可調(diào)范圍為0、1、2、3四檔，常規(guī)的5 000 m 11.8 mm電纜，一般選擇1擋。均衡增益eqgain可調(diào)范圍為0～255，該參數(shù)的調(diào)節(jié)需要根據(jù)示波器觀察波形和地面通訊指示燈來(lái)綜合調(diào)節(jié)，5 000 m 11.8 mm電纜通常設(shè)置在100～110。均衡增益可調(diào)范圍為0～255，共256個(gè)檔位，256個(gè)檔位為線性關(guān)系，此參數(shù)主要目的是消除無(wú)用信號(hào)和反沖的影響，保證只接受有用信號(hào)，范圍通常設(shè)置在50～65之間。

調(diào)節(jié)參數(shù)的值是否合適，主要參考的是全能譜測(cè)井地面系統(tǒng)前面板上TP2輸出的波形信號(hào)，該信號(hào)為均衡后的信號(hào)，對(duì)應(yīng)的是地面板卡上面的EQ_SIG 測(cè)試環(huán)，解碼是否正確，有無(wú)誤碼取決于該信號(hào)波形的好壞。使用示波器接入TP2插孔，觀察波形，如果波形整體幅度較大，則降低信號(hào)增益的檔位，如果波形反沖信號(hào)較大，則降低均衡增益值，壓制反沖信號(hào)，直至調(diào)整到理想的波形，使用地面系統(tǒng)查找儀器，能夠找到0、1、99號(hào)儀器[1]。

4.2 調(diào)節(jié)通訊板卡電位器

通訊板卡內(nèi)部設(shè)計(jì)有一電位器旋鈕，相當(dāng)于粗調(diào)電阻旋鈕。當(dāng)調(diào)節(jié)軟件參數(shù)至極限狀態(tài)，示波器顯示波形依然有大反沖波形導(dǎo)致井下儀器通訊失敗時(shí)，此時(shí)信號(hào)波形如圖3所示，可以手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)該旋鈕，調(diào)節(jié)該旋鈕可以較明顯壓制反沖波形，使波形達(dá)到理想狀態(tài)，如圖4所示。

在實(shí)際操作中，使用通訊板卡軟連接線，將通訊板卡移出地面系統(tǒng)，手動(dòng)使用小平口起子，轉(zhuǎn)動(dòng)電位器，調(diào)節(jié)波形。

4.3 使用電纜模擬盒改變電纜屬性

圖3 反沖信號(hào)較大的波形

圖4 調(diào)節(jié)電位器后的波形

如果電纜接頭較多，電纜新舊混雜，此時(shí)配接PSSL全能譜測(cè)井儀器會(huì)出現(xiàn)波形雜亂、不規(guī)則的情況。此時(shí)可以在地面系統(tǒng)與電纜之間連接電纜模擬盒，通過(guò)調(diào)節(jié)電纜模擬盒的檔位間接改變電纜的長(zhǎng)度、屬性，再通過(guò)調(diào)節(jié)軟件增益可以調(diào)整出較理想的波形。這種方法尤其適用于一些有接頭的電纜或是長(zhǎng)度較短的電纜，在實(shí)際操作中，可以先在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)使用電纜模擬盒的長(zhǎng)電纜檔即模擬120 Ω阻值檔位完成與PSSL全能譜測(cè)井儀的配接工作，而一盤(pán)新電纜的阻值約100 Ω，配接電纜時(shí)，將電纜模擬盒串入電纜，根據(jù)電纜的實(shí)際阻值，選擇電纜模擬盒不同的阻值檔位，可以方便完成配接工作。通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，將電纜模擬盒串入電纜方法可以大幅度提高PSSL全能譜測(cè)井儀與電纜匹配的選值范圍，具有較好的效果。

4.4 更換纜芯

理論上配接PSSL全能譜測(cè)井儀應(yīng)該使用電纜中間的第7根芯，其他周?chē)?芯接地，避免電纜的拉伸造成影響，但是在實(shí)際操作中，遇到有接頭的電纜，也發(fā)生了第7根芯配接不上，其他纜芯通過(guò)調(diào)節(jié)配接成功的情況，所以在實(shí)際配接中，如果第7根纜芯配接失敗，則需要更換其他纜芯進(jìn)行嘗試。

5 結(jié)語(yǔ)

PSSL全能譜測(cè)井儀配接電纜工作是測(cè)井過(guò)程中最關(guān)鍵的一環(huán)，該儀器在電纜中傳輸數(shù)據(jù)量大，因此與電纜配接難度較大，尤其受電纜參數(shù)、馬龍頭影響比較嚴(yán)重，往往最后配接成功后，可用增益值就1～2組，因此，選擇配接的電纜最好是一盤(pán)完整電纜，使用中間的7芯，盡量省去中間馬龍頭轉(zhuǎn)換接頭，如果所配測(cè)井車(chē)電纜實(shí)在無(wú)法達(dá)到要求，則需要現(xiàn)場(chǎng)操作員充分了解電纜的使用情況，采用多種方法組合，調(diào)試到理想波形，極端困難的情況下可以更換測(cè)井車(chē)對(duì)比查找原因。