Принципы построения аппаратуры для ГИС

В общем случае геофизические исследования в скважине включают измерение, передачу, регистрацию и предварительную обработку информации. Для их осуществ- ления служат наземные лаборатории, глубинные приборы и спуско-подъемное обору- дование. Перед проведением ГИС бурение прекращают и буровой инструмент извле- кают на поверхность. Глубинные приборы в этом случае соединяют со станцией специ-

альным геофизическим кабелем, который служит для их транспортировки по стволу скважины, электропитания и передачи информации.

Спуско-подъемное оборудование включает блок-баланс и лебедку с геофизиче- ским кабелем. Лебедку устанавливают на отдельном автомобиле-подъемнике или на том же автомобиле, что и лаборатория. К блок-балансу подсоединяют датчики глубин, натяжения и меток глубин. Работа лебедки обычно осуществляется с помощью двига- теля автомобиля. При исследовании наклонных скважин, а также скважин, проведен- ных из штолен и горных выработок, можно применять специальные устройства для транспортировки приборов к забою.

В глубинном приборе (зонде) помещают первичные датчики, преобразующие разность потенциалов, напряженность, перемещение частиц среды, энергию или плот- ность потока радиоактивных частиц и т. д. в сигнал, представляющий собой изменяю- щийся по величине электрический ток или напряжение. Зонд содержит также устройст- во для создания соответствующих искусственных физических полей — электрических, электромагнитных, нейтронных, и некоторые специфические элементы: экраны, фильтры, центраторы, коллиматоры. Во многих случаях один глубинный прибор со- держит датчики и устройства для одновременного проведения исследований различ- ными методами.

Как правило, сигнал на выходе первичного датчика непригоден для непосредст-

венной передачи по длинному каротажному кабелю, в связи с чем сигнал преобразуют

— интегрируют, выпрямляют, усиливают по мощности, кодируют. С этой целью в скважинном приборе размещают электронные устройства, требующие специальной за- щиты от высокого гидростатического давления. Поэтому корпуса скважинных прибо- ров герметичны и баростойки. Корпуса приборов, предназначенных для исследования глубоких скважин, выдерживают давление до 100— 120 мПа. Высокая температура, достигающая в таких скважинах 200 °С и более, налагает свои ограничения и на типы применяемых электронных приборов.

Датчики, расположенные вне защитного корпуса (внутри корпуса располагают только датчики радиоактивных излучений), соединяют с электронными преобразовате- лями и жилами геофизического кабеля через специальные баростойкие (в глубоких скважинах — термобаростойкие) электровводы. Кроме того, корпуса приборов, элек- тровводы и их резиновые уплотнительные устройства, а также изоляция геофизическо- го кабеля должны быть стойки к воздействию химически агрессивной внешней среды (растворы солей, кислот, щелочей, нефть, газы).

Поскольку глубины рудных, угольных, инженерно-геологических и гидрогеоло- гических скважин обычно невелики, приборы, предназначенные для их исследования, работают в более благоприятных термобарических условиях. Фактор, усложняющий создание приборов для исследования названных скважин, — их малый диаметр. При- нимая решение о применении того или иного геофизического метода, необходимо учи- тывать реальные возможности геофизической аппаратуры.

Эффективный способ сокращения времени, затрачиваемого на ГИС, — одновре- менное исследование скважин несколькими методами. Реализация такой возможности достигается за счет аппаратурного комплексирования. В настоящее время разработаны многоканальные телеизмерительные системы, позволяющие передавать информацию от нескольких датчиков одновременно. Например, создана аппаратура, позволяющая проводить одновременные измерения методами бокового каротажного зондирования и с фокусировкой тока в скважинах глубиной до 7000 м при температуре до 200°С. Су- ществуют приборы для одновременных исследований акустическими и нейтронными методами, а также различными модификациями ядерно-физических методов.

Наряду с приборами на кабеле в практику геофизических исследований постепен-

но внедряются автономные глубинные приборы, устанавливаемые на буровом инстру- менте над долотом и позволяющие осуществлять исследования в процессе бурения. Информация при этом регистрируется на магнитные носители, помещенные непосред- ственно в глубинные приборы. Применение автономных устройств не только сокраща- ет простои, связанные с проведением ГИС, но и дает возможность изучать коллекторы до образования зоны проникновения.

Геофизические измерительные станции служат для питания скважинной аппара- туры, контроля процесса каротажа, регистрации и предварительной обработки полу- чаемой информации. Как правило, они позволяют проводить измерения всеми геофи- зическими методами.

Наибольшее распространение в настоящее время имеют лаборатории, рассчитан- ные на одновременную запись диаграмм различных методов (например, методов КС, ПС и с фокусировкой тока). Аналого-цифровые лаборатории рассчитаны на одновре- менную запись диаграмм в аналоговой и цифровой форме. Цифровая запись обеспечи- вает надежность, высокое качество материалов и эффективную связь с ЭВМ. В настоя- щее время разработаны и применяются компьютеризированные лаборатории. Автома- тическая компьютеризированная лаборатория представляет собой систему, содержа- щую бортовой компьютер, который выполняет следующие функции: управляет калиб- ровкой аппаратуры; оптимизирует процесс измерения, изменяя режимы работы глу- бинной и наземной аппаратуры и спуско-подъемного оборудования; контролирует ка- чество получаемой информации; осуществляет оперативную интерпретацию получен- ных материалов. Применение этих лабораторий существенно повышает эффективность геофизических исследований скважин.