Разработка автономного комплекса для каротажа в наклонно-горизонтальных скважинах как единой информационно-измерительной системы

• Автор: Петров, Андрей Николаевич
• Шифр специальности: 25.00.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 172 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. ИСТОРИЯ СОЗДАНИЯ ПРИБОРОВ ДЛЯ КАРОТАЖА
СУБГОРИЗОНТАЛЬНЬТХ СКВАЖИН
1.1 Особенности каротажа скважин с горизонтальными участками.
1.2 Аппаратурно-методический автономный комплекс «ГОРИЗОНТ»
1.3 Аппаратурно-методический автономный комплекс «Обь»
1.4 Комплекс автономных скважинных приборов «КАСКАД-ЭА»
Глава 2. АНАЛИЗ РАСПРЕДЕЛЁННЫХ МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ СИСТЕМ И РАЗРАБОТКА СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ КОМПЛЕКСА
2.1 Оптимизация структурной схемы скважинного аппаратурного комплекса как единой информационно-измерительной системы
2.2 Поиск решений построения системы с цифровым ядром и функциональными устройствами, подключаемыми по стандартным интерфейсам
2.2.1 Особенности применение микроконтроллеров в скважинной аппаратуре
2.2.2 Сравнительный анализ различных семейств контроллеров на предмет применимости в скважинной аппаратуре
2.2.3 Выбор интерфейсов для построения системы
2.3 Разработка вариантов структурной схемы скважинного комплекса
2.3.1 Организация системы с использованием интерфейса К8-232.
2.3.2 Структурная схема с использованием интерфейса ЛБ-485
2.3.3 Резервирование системы
2.4 Расчёт электрических параметров шины комплекса
Глава 3. УСТРОЙСТВО АВТОНОМНОЙ АППАРАТУРЫ
3.1 Устройство автономного комплекса «АЛМАЗ-1»
3.2 Устройство автономного комплекса «АЛМАЗ-2»
3.3 Устройство автономного комплекса «СКЛ-А»
3.3.1 Состав, структура и технические характеристики комплекса
3.3.2 Устройство модулей аппаратуры «СКЛ-А»
3.3.3 Пример каротажной диаграммы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Объект исследования - аппаратурное обеспечение комплексного каротажа горизонтальных нефтяных скважин (включая боковые стволы) на предмет разработки автономного комплекса как единой информационно-измерительной системы (ИИС), включающей скважинную часть комплекса и наземную систему привязки глубин.
Известные автономные комплексы являются сборками отдельных скважинных приборов и модулей памяти и питания (МПП). Спуск на забой осуществляется в контейнерах из стеклопластика или дюралюминия. Сборка приборов в единый комплекс осуществляется только механически муфтами с конической резьбой, без введения информационных связей между различными приборами. Технические и схемотехнические решения автономных приборов практически не отличаются от кабельных, несмотря на специфические требования, предъявляемые к автономной аппаратуре.
Важным вопросом является объединение большого числа скважинных приборов, реализующих различные геофизические методы в единую систему, и выбора оптимального числа МПП, которые должны обеспечить работу такой системы, а также выбор интерфейса для межмодульной передачи информации. При этом требуется разработать такую аппаратуру, которая, во-первых, была бы достаточно малогабаритна, во-вторых, выдерживала бы механические нагрузки без применения контейнеров.
Немногочисленные автономные комплексы для работы в горизонтальных скважинах (ГС) не содержат достаточный набор аппаратуры для условий терри-геиных разрезов Западной Сибири, особенно при исследовании скважин малого диаметра (вторых боковых стволов, пробуренных из скважин старого фонда). Однако увеличение числа различных по физической сути параметров влечет за собой увеличение числа измерительных модулей, а при существующем подходе - и к увеличению числа МПП. С учетом того, что длина МПП составляет от 50 до 100% длины измерительного модуля (в зависимости от длины зондов и сложности аппаратуры), то из-за множества МПП общая длина комплекса возрастает на 30-50%,

Глава 2. АНАЛИЗ РАСПРЕДЕЛЁННЫХ МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ СИСТЕМ И РАЗРАБОТКА СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ КОМПЛЕКСА
2Л Оптимизация структурной схемы скважинного аппаратурного комплекса как единой информационно-измерительной системы
С внедрением микроэлектроники, и особенно больших интегральных схем (микропроцессоров, микроконтроллеров, микросхем памяти), скважинная каротажная аппаратура качественно изменяется.
Во-первых, значительно возрастает число измеряемых параметров - резко увеличивается суммарное количество отсчётов, что позволяет говорить о потоках измерительной информации.
Во-вторых, измерения носят комплексный характер: одним каротажным комплексом могут измеряться несколько различных по физической сущности параметров, взаимно дополняющих друг друга.
В-третьих, функциональные узлы скважинной аппаратуры чётко разделяются на иерархические уровни с выделением универсального цифрового ядра.
В-четвёртых, первичная обработка информации проводится непосредственно в скважинном приборе в реальном масштабе времени.
Следует отметить, что если кабельная скважинная аппаратура (в том числе и выпускаемая до настоящего времени) не всегда отражает современный уровень развития микроэлектроники, то построение автономной аппаратуры требует применил передовой элементной базы.
Таким образом, современную скважинную аппаратуру, как отечественную, так и зарубежную, удовлетворяющую перечисленным выше требованиям, можно безоговорочно отнести к информационно-измерительным системам (ИИС). В ГОСТ 8.437 - 81 приведено следующее определение ИИС: "совокупность функционально объединённых измерительных, вычислительных и других вспомогательных технических средств для получения измерительной информации, её преобразования, обработки в целях представления потребителю (в том числе ввода в АСУ) в