SK-ALS2.2综合录井仪主要用于为海上钻井平台提供现场综合录井服务,是由上海神开公司和法国地质录井公司合作生产、制造组装的具有国际领先水平的综合示井仪。其正压仪器房通过了挪威船级社认证,为海上作业提供了安全保障。
SK-ALS2.2综合录井仪网络系统主要由网络服务器(SVX)、数据工作站(TDC)、数据采集机(DAP)、实时监控机(RTM)、图形监控机(RTG)、多屏显示计算机(DLC)、快速色谱仪(3Q04)等设备组成,各计算机通过双绞线与同一交换机相连,彼此间通过TCP/IP或NetWare协议进行网络通讯和数据传输(如图1)。传感器将直接测量的工程参数、钻井液性能参数转换成4-20mA标准电流信号,由DAP进行数据采集并进行模数转换;而3Q04快速色谱仪则对样气泵抽入样品气进行全烃和组分连续分析,定量计算相应深度气测数据,两组数据都经各自串口连接传输到RTM中。RTM主要负责各项实时数据采集和处理,录井参数以数据形式显示在屏幕上,对超过警报设置范围的参数进行报警,并把实时数据发送至RTG,深度数据发送至服务器。RTG以图形方式显示各参数,并把时间数据记录到服务器中。TDC上可从服务器上读取深度数据进行修改后再存储到服务器上,也可描述井眼、修改泥浆性能参数并发送到RTM上用于相关参数计算,还可以把要打印的数据、图像发送到打印机上。DLC可从服务器上读取数据,一台计算机上可同时在4个屏幕上显示不同类型参数和曲线。服务器SVX主要完成本井所有数据的存储与共享,是数据存储服务中心。
SK-ALS2.2是ALS2的升级版本,在继承了原软件功能完备、硬件系统稳定故障率低等优点基础上,又进一步对仪器进行完善。软件上换用运行更稳定操作更方便管理更安全的WIN2000操作系统,部分应用软件也进行升级,如图形模板编辑软件Xvig32在升级后直接可用鼠标操作,根据甲方或现场监督需要定义图板属性调用不同参数曲线,修改更为快捷,提高了软件利用效率。硬件上更是把一些新技术新设备引用进来,进一步提高仪器整体性能。
CAN总线技术及应用
CAN网络(Controller Aera Networ)是一种架构开放的新一代网络通讯协议,称为控制局域网现场总线。在SK-ALS2.2综合录井仪中,CAN总线系统由CAN适配卡、主干电缆、防爆传感器节点和终端匹配电阻组成(见图2)。CAN适配卡安装在数据采集机DAP内,通过PC总线实现CAN总线与DAP的连接。主干电缆是一根四芯电缆,为传感器节点提供24V直流电压和信号传输通道,通讯速率为125kb/s,长度不超过500米。终端匹配电阻有两个,阻值为125Ω,分别装在CAN总线终端节点和CAN卡上,用于吸引信号线上电脉冲的多余能量,消除信号反射。节点为传感器提供工作电压,同时将传感器信号经节点内的网关处理后转换成CAN总线协议编码实现信息传输。CAN总线系统是直肠子结构,即不同节点串联于一根CAN总线主干电缆之中,每个节点可对应外接一个传感器。
防爆节点是CAN现场总线系统的重要组成部分,传感器直接连接在该节点上。根据连接传感器型号的不同,节点可分为A、B、C三类。A类节点主要处理4-20mA电流信号,连接各种模拟信号输出传感器,如压力、温度、电导传感器;B类节点处理邻近开关脉冲信号,可连接泵冲、转盘转速传感器;而C类节点连接较车传感器,可处理判断方向的编码或脉冲信号。
现场应用中CAN总线具有实时性强、可靠性高、结构简单、操作性好、价格低廉等优点,克服了传统的现场布线和安装缺陷,易于维护。原来为满足录井要求需外接20多个传感器,每个传感器都需一根专用信号电缆且长度一般超过50米,这样就需要引入20余根信号电缆并连接到相应接口面板上,工作量大且接线时很容易出错。CAN总线技术只需一根主干电缆,依次连接钻台、钻井液入口、钻井液出口处节点箱,再用快锁接头把各传感器插在对应节点接口上即可。传感器连接信号电缆一般不会超过5米,而且对传感器也无特殊要求。传感器只要供电电压24V能满足其要求,信号输出4-20mA或标准脉冲信号就可使用。
DAP数据采集机及应用
数据采集机DAP就是一台普通工业计算机,淘汰掉了原来名目繁多功能不一板板件件,彻底改变了数据采集方式,运行也更为稳定。原来数据采集系统主要由安全隔离栅、SCP和DAP三个机柜构成,每个安全隔离栅对应一个传感器,SCP用于信号的规整,DAP负责信号采集。硬件构成繁琐,数据线连接复杂,光板件就有大大小小二十余块,每块更换费用就数万元,部分板件必须从国外原厂进口,一旦维修价格昂贵且费时费力。而DAP数据采集机就是一台普通工业机,通过插在PCI总线槽上的CAN适配卡与CAN总线相连,实现数据命令的传输和节点数据的采集。因此只需一块CAN卡做为备件,其它硬件组成简单,发生故障点少,便于维护和更换。
DAP数据采集机在参数采集设置、刻度上也更为方便灵活。原仪器TDC机器上安装的还是DOS操作系统,操作时要一步步找到需要采集或刻度的参数,设置好板件号和道号,再进行刻度、设置,修改参数单位则又要重新运行单位设置程度。而现在DAP上参数采集程序界面上,可按参数优先顺序,直接设置节点对应的传感器、通道号、单位,并可进行多点标定,操作起来更为容易。
3Q04快速色谱及应用
随着钻井新技术的不断推广应用,机械钻速明显提高,再加上对薄油气层开发的不断重视,常规色谱组分180s的分析周期已不能完全取到每米气测数据,因此已不能满足现场录取资料的要求。而3Q04快速色谱具有当前领先的分析技术,完全能够满足现场需要。
3Q04采取触摸屏操作, 高智能化控制,全自动化工作,液晶屏显示各状态参数、色谱图和浓度值。主要技术指标有:以H2做为载气,鉴定器类型为FID;全烃连续分析,最小检测浓度10ppm;组分分析C1-C5,分析周期30s/90s一键切换可选,最小检测浓度5ppm。 3Q04快速色谱具有快速分析和高灵敏度的特点,在录井过程中对储层样品气全烃和组分做更加连续的分析,更有利于满足钻井新技术的应用要求和薄层油气的准确发现。组分测量值变化趋势和全烃也更为统一对应,曲线更加美观。较常规色谱来说相同时间内得到更多更详细的气测数据,因此更易于对储层产能和性质做出准确评价。
在海上胜利四号和七号钻井平台提供录井服务作业中,SK-ALS2.2综合录井仪已显现出录取信息量大、精度高,资料实时性强、应用灵活,运行稳定操作方便等优点,在油气发现和评价、陏钻地层压力检测、实时工程监测和异常预报等方面作用明显。随着录井技术的不断发展和外部配套设施的不断完善,SK-ALS2.2综合录井仪必将在石油勘探中发挥出更重要的作用。