随钻方位电阻率测井仪线圈系设计方法研究

随钻方位电磁波电阻率测井仪器实现地层方位电阻率测量和地层层界面检测的关键在于测井仪线圈系结构的设计,且测井仪器的检测性能主要受电磁波信号发射频率、线圈源距、线圈间距、线圈倾角以及所测地层电阻率的影响。针对随钻方位电磁波电阻率测井仪器的不同检测要求,确定测井仪器的检测方式。根据线圈系结构在不同检测方式的条件下所满足的约束条件,采用仿真实验的手段设计随钻方位电磁波电阻率测井仪的线圈系结构,为实际工程应用中线圈系的结构设计提供参考依据。     

随钻电磁波电阻率测量系统

随钻电磁波电阻率测井是钻井实时进行地层对比和评价最为有效的手段之一,它克服了常规电缆测井不能钻井实时获取测井信息的缺点,实现了对原状地层电阻率的高分辨率测量,是目前国内测井领域研究热点之一。随钻电磁波电阻率测量系统,由4发双收电磁波发射接收天线单元、硬件电路单元和嵌入式信号处理软件3部分组成,其以相位差检测方法为核心技术。其能真实准确的测量地层电阻率数据,能够测量冲洗带、过渡带及原状地层各个区域,为钻井地质导向提供了可靠的技术保障。     

长源距随钻定向电磁波测井仪器频率和源距选择方法

长源距远探测是随钻定向电磁波测井的发展趋势。如何在提高探测深度的同时拓宽地层探测范围是仪器设计需考虑的重要问题。本文基于磁流源并矢格林函数法研究了测井仪器接收线圈感应电动势对地层电阻率的敏感性,提出频率和源距的选择方法。在此基础上研究仪器界面距离和电阻率对比度对接收线圈感应电动势旋转变化特性的影响。搭建长源距定向测井缩比模型实验平台,开展不同电阻率对比度时接收信号旋转变化特性实验研究,验证了频率和源距选择方法的正确性。该方法可为针对不同地层合理选择线圈系参数并拓宽地层电阻率探测范围提供依据。     

基于数值模式匹配法的过套管电阻率测井响应层厚和围岩影响

过套管电阻率测井能够有效测量金属套管外地层电阻率,对国内油气田的剩余油评价和动态监测具有重要意义。采用数值模式匹配法(NMM)对层厚和围岩对过套管电阻率测井响应的影响进行了分析,数值模拟结果表明当目标地层厚度大于电极距时,地层和围岩电阻率的差异对测井影响不明显,视电阻率曲线可以反映真实的地层信息。当目标地层厚度小于电极距时,地层和围岩电阻率的差异越大,测井响应数值和地层真实值差别越显著。在数值计算的基础上建立了层厚和围岩影响校正图版,提出了采用校正图版进行层厚和围岩校正的方法。     

随钻自然伽马测井仪研制

随钻自然伽马测井仪主要用于随钻测井过程中探测地层中的放射性元素发出的伽马射线,从而判断地层信息。该仪器设计采用了双核处理器,主处理器负责通信、存储、控制,协处理器独立完成脉冲计数,有效规避了国内外同类仪器所采用的定时采样计数方式必然存在的伽马脉冲漏计、测量精度偏低等现象。介绍了中海油田服务股份有限公司自主研制的随钻自然伽马测井仪,阐述了仪器的工程指标参数、测量原理、设计方法及现场应用情况。实际应用证明,该仪器探测范围、测量精度已达到国外同类仪器水平。     

高频感应测井相位差与源距近似线性关系

高频阵列感应测井仪器与普通声波时差测井仪器一样,均测量2个不同源距波形的相位差。通常情况下,由于相位在地层水平分界面上突变,所测量的相位差在界面上也有很大的变化,影响实际使用。在不考虑井眼影响的情况下,高频感应测井测量的相位差与源距存在近似线性关系,其斜率与地层电阻率成单值关系。为了去掉地层界面对相位差测量的影响,设计基于该斜率的阵列感应测井仪器,需要研究不同频率、不同地层电阻率条件下的相位差与源距的线性关系。在地层电阻率小于110Ω·m的范围内,给出了3个线性关系,线性关系所产生的误差均小于3％;如果相对误差小于3．5％,则可以用一个线性函数来描述源距与相位差的关系。     

随钻核磁共振井下快速反演算法设计

与传统电缆核磁共振测井技术相比,随钻核磁共振测井技术可以提供实时地层评价及井眼信息,提供更为科学的油气决策信息。由于受到随钻测井仪器上传速率限制,随钻核磁共振测井仪器必须在井下对大量回波数据进行关键T2谱反演,并将实时反演数据通过泥浆脉冲发生器上传至地面。针对随钻核磁共振必须在井下完成反演的特殊需求,提出了一种适用于井下硬件实现的快速T2谱反演方法,并完成了硬件电路实现。结果表明,该反演方法在对NMR回波信号进行有效T2谱反演的同时,能够很好的满足实时性和精确度要求。     

过钻具声波仪水平井测井问题分析与解决方案

随着水平井钻完井技术的进步和规模化应用，过钻具存储式测井技术因其作业的高效性、安全性得以迅速发展，已经成为水平井的主体测井技术。测井仪器通过钻具水眼下入井底进行测井的特殊工艺和声波仪器的特殊结构，使得过钻具声波仪器在水平井测井中出现了新问题、新挑战。针对过钻具存储式声波仪器在现场应用中出现时差测量误差的各种现象进行总结，针对这些问题进行正演数值模拟和实验室物理模拟试验，明确了时差测量误差来源于在水平井和大斜度井仪器接收阵列与井壁不平行。提出了相应的仪器设计优化方案和基于杠杆原理的动态平衡施工工艺优化方案，并通过现场试验验证了优化方案的效果。可为过钻具声波测井仪器的研发和测量影响因素分析提供参考，对过钻具系统的推广应用和技术发展有重要的意义。     

多频幅相感应测井仪线圈系设计

本文研究了一种全新的多频幅相测井仪的线圈系设计.文中首先通过研究三线圈系的响应函数,分析测井响应与发射频率和源距的关系,得出探测深度随频率的增加、源距的减小而变浅;分辨力随频率的减小、源距的增大而迅速变差的结论.在此基础上,设计了多频幅相测井仪的线圈系模型,并在典型地层中模拟了幅相测井仪的探测特性.实验结果表明仪器探测深度达到了3 m,分层能力达到了30 cm满足仪器性能指标的设计要求.本文的研究工作为后续测井仪器的设计提供了理论依据.     

三分量阵列感应共面线圈系井眼影响研究

三分量阵列感应测井仪器是测量复杂地层信息的重要工具,消除共面线圈系的井眼影响是仪器设计与应用的关键。应用有限元软件,数值计算分析居中井眼中三分量阵列感应的共面线圈系与共轴线圈系的响应特性,对比共面线圈系实验室建模仿真与现场试验结果。结果表明:除最短子阵列,其余共面子阵列的井眼影响与共轴子阵列显著不同,井眼影响导致测井响应为负值;最长子阵列虽然井眼影响小,但趋肤效应影响严重,地层电导率测量范围比共轴线圈系小得多。通过计算分析共面线圈系在井眼周围不同泥浆和地层电导率时的涡流分布特性,揭示了共面线圈系与共轴线圈系差别较大的原因。提出新的2发1收线圈系结构,从几何因子角度分析了它在减小井眼影响、降低测井负响应等方面的优势。研究成果为三分量阵列感应测井仪器的研制和应用奠定了理论基础。     

Study of influence of buried metallic structures on soilresistivity measurements

A detailed study of the influence of buried metallic structures on soil resistivity measurements has been carried out. Different measurement methods, various soil structures, and different locations of measurement profiles with respect to metallic structures have been analyzed. It is found that the influence of buried metallic structures on soil resistivity measurements can be significant and that this influence varies in a wide range depending on measurement methods, locations of measurement profiles and soil structure characteristics. This study also shows how to choose measurement locations to minimize the influence of buried metallic structures when soil resistivity measurements must be made in the presence of buried metallic structures     

Influence of inductive coupling between leads on resistivitymeasurements in multilayer soils

A detailed study of the influence of inductive coupling between current and potential leads on soil resistivity measurements has been carried out. Two commonly used measurement arrangements, Wenner and Schlumberger, are modeled and analyzed at different frequencies and for different soil structures. The study quantifies the coupling between current and potential leads for typical separation distances between the leads for uniform and multilayer soils. The results show that high operating frequencies or small separation distances between leads result in high inductive coupling levels, as expected. The study also shows that when the resistivity of a uniform soil or the bottom layer resistivity of a multilayer soil is low, the measurement error caused by the inductive coupling is large. Coupling levels presented in this paper can be used as a reference to estimate possible errors in soil resistivity measurements     

磷酸酯抗燃油油质劣化原因分析及治理

磷酸酯抗燃油作为汽轮机调速系统介质,当前存在油质酸值、体积电阻率因油质劣化而超标的情况。通过4个发电企业磷酸酯抗燃油的运行状况,分析了引起抗燃油酸值、体积电阻率超标的原因:水分、氧化和温度,并分析水分、氧化、温度对抗燃油运行的影响,提出了解决磷酸酯抗燃油油质超标问题的建议及其运行过程的注意事项。     

聚四氟乙烯膜硅油复合绝缘优良局放特性探讨

涂有硅油的聚四氟乙烯(PTFE)薄膜复合绝缘是用于制造干式穿墙套管、电流互感器、电缆终端头等高压电器绝缘芯体的一种新型绝缘结构。首先对采用该结构的新产品在1 008 h的热负荷循环试验前后及现场试运行前后的局部放电量进行数据对比,和解剖运行4年后新产品,发现这种组合绝缘结构具有非常好的局部放电特性(特有的放电自衰特性)且耐电晕性好。其次,多个有油、无油小样品在局放起始电压、熄灭电压、自衰现象方面的实验室对比模拟试验,也证实了涂有硅油的聚四氟乙烯(PTFE)薄膜复合绝缘具有较高的局部放电起始电压和熄灭电压,并具有较强的耐电晕性和鲜为人知的局放自衰特性。还对上述特性作了一些机理上的探讨。     

温度对植物绝缘油纸介电响应特性的影响

本文分析了大豆油基植物绝缘油和棕榈油基植物绝缘油的相对介电常数、介质损耗因数、体积电阻率等参数,在不同温度下测试了两种植物油纸绝缘系统的频域介电谱。结果表明:两种不同油基的植物绝缘油相对介电常数不同;黏度低的植物绝缘油极化损耗更强;植物绝缘油的极性越强,体积电阻率越低,电导率越高;温度对植物油纸绝缘的频域介电谱曲线有较大的影响,温度升高使频域介电谱曲线向高频方向平移。     

岩溶病害水库的渗漏通道探测方法——以广西全州县洛潭水库为例

由于岩溶地区的水文地质条件极为复杂,故对岩溶渗漏通道的准确定位一直是令人头疼的问题。经试验验证,利用综合物探可以对岩溶渗漏水库的岩溶渗漏通道进行精确定位,其中大功率充电法、常规充电法、自然电场法等方法可以在平面上对岩溶渗漏通道的位置进行准确定位;高密度电法、跨孔地震声波透视法可以确定岩溶渗漏通道的深度及发育特征,从而可以结合地质情况对其渗漏机理进行分析。通过大功率充电法、常规充电法、自然电场法等方法在洛潭水库测区的探测结果分析,在测区内共存在有3条推测岩溶渗漏通道,其中Ⅱ号推测岩溶渗漏通道为水库渗漏的主要通道,并经过示踪法验证是准确的。根据高密度电法、跨孔地震声波透视法探测结果显示,在洛潭水库的东侧存在一逆冲断层F1,在该断层的上盘岩石比较破碎,并存在一系列平行的张性断层F2~F5,经分析认为洛潭水库的渗漏与断裂破碎带的存在密切相关,导致水库渗漏的Ⅱ号推测岩溶渗漏通道主要沿断层F5发育。     

Relationship between static electrification of transformer oils with turbidity and spectrophotometry measurements

The paper presents the research results on electrostatic charging tendency (ECT) of transformer oil in a spinning disk system. The measurements were performed at different aging severity. Changes in static electrification were related to some classical aging indexes (conductivity, dissipation factor, water content, resistivity, etc.). Fast, inexpensive and reliable laboratory testing procedures developed by ASTM (D 6802 and D 6181) were also used to monitor the decay products as trace impurities. The obtained results show that static electrification currents increase with temperature, oil flow velocity, coating disk material properties and oil’s aging byproducts. The polarity, the amplitude and the time constant of the streaming electrification currents are also affected. This contribution is not only intended to provide a fresh review in this domain of research, but also contains a substantial amount of new material with a view of closing some gaps in the present state of knowledge of transformer oil streaming electrification phenomenon.     

斜阶跃场源瞬变电磁法的全程视电阻率数值计算

推导了斜阶跃场源激励下采样零时刻在发射电流关断处的均匀导电半空间瞬变响应解析式,分析了斜阶跃场源激励下的磁场、感应电压与视电阻率的对应关系,指出用感应电压定义的全程视电阻率可能存在无解或多解的情况。提出了一种全程视电阻率直接计算方法,将发射电流关断时间作为系统参数参与视电阻率的计算,可以方便地计算出中心回线装置下测量目标的全程视电阻率。理论模型的分析与Electromagnetic Model Analysis软件计算数据的比较证明了这种数值算法的可行性。不同于常规数据校正算法,提出的全程视电阻率直接算法具有更小的误差和更快的计算速度,由于斜阶跃场源技术的成熟,该算法具有一定的应用价值。     

Improvement of power transformers by using mixtures of mineral oil with synthetic esters

This paper is aimed at the optimization of power transformer insulation via the improvement of the characteristics of the most commonly used insulating liquid, i.e., mineral oil. For that purpose, mixtures consisting of mineral oil and other insulating liquids (namely silicon and synthetic ester oils) are investigated. The main properties such as the heat transfer, breakdown voltage (BDV), aging stability and electrostatic charging tendency (ECT) of different mixtures as well as the liquids alone are compared. The heat transfer is studied by means of kinematic viscosity. The measurements of breakdown voltage are analyzed by means of Gaussian probabilities. The results of aging tests at controlled temperature and in contact with atmosphere are presented, as well as the ECT effect versus the oil humidity and resistivity. It is shown that the best mixture enabling optimization of the power transformer insulation, (i.e. improving the dielectric properties and the aging stability of mineral oil without degrading its viscosity and ECT), is that of mineral oil with 20% by volume of synthetic ester oil.