Автоматическая каротажная станция AKC-4

19.01.2017

Автоматическая каротажная станция типа АКС-4 состоит из лаборатории АКС-4 и подъемника. Лаборатория АКС-4 применяется для следующих видов геофизических исследований в скважинах;
1) одновременной и раздельной регистрации кривых электрокаротажа обыкновенными зондами КС и ПС;
2) измерения сопротивления зоны проникновения бурового раствора микрозондами;
3) замера сопротивления бурового раствора резистивиметром;
4) замера температуры бурового раствора электротермометром;
5) измерения диаметра скважины каверномером;
6) измерения искривления скважины инклинометром;
7) радиоактивного каротажа с аппаратурой ДРСТ-2, НГГК-60 и других типов.
В качестве регистрирующего прибора в станции АКС-4 применен четырехканальный светолучевой фоторегистратор ФР-6 с зеркальными гальванометрами, позволяющий использовать лабораторию для работы как на трехжильном, так и на семижильном кабеле. При работе на трехжильном кабеле лаборатория АКС-4 может регистрировать одновременно два параметра, при работе на семижильном кабеле — четыре параметра.
Электрическая схема станции питается от сети переменного тока частотой 50 гц, напряжением 110; 220; 380 в. Для создания знакопеременного тока в линии AB используется электромашинный усилитель, при помощи которого вырабатывается электрический ток частотой 6—8 гц, меняющийся по синусоидальному закону.
Перемещение кабеля по скважине в станции АКС-4 может осуществляться подъемником для трехжильного кабеля любого типа (в основном СКПМ-2000 и СКПМ-3000) или специальными подъемниками для семижильного кабеля.
Лаборатория АКС-4, ввиду повышенной чувствительности фоторегистратора к вибрациям, монтируется на отдельной от подъемника автомашине типа ГАЗ-63Е в кузове ПАЗ-651. Общий вес лаборатории с автомашиной 5000 кг.
1. Принцип измерений с лабораторией АКС-4. Принципы измерений различных параметров с лабораторией АКС-4 во многом идентичны, поэтому для примера рассмотрим одновременную регистрацию кривых КС и ПС на трехжильном кабеле, которая наиболее распространена. Принципы измерений других параметров будут освещены в соответствующих главах данного раздела.
Автоматическая каротажная станция AKC-4

Упрощенная принципиальная электрическая схема лаборатории АКС-4 при одновременной записи кривых КС и ПС показана на рис. 94.
Токовая цепь лаборатории питается синусоидальным током частотой 6—8 гц, поступающим от электромашинного усилителя ЭМУ, работающего в режиме генератора переменного тока с независимым возбуждением. Питание на управляющую обмотку электромашинного усилителя поступает от сопротивления обратной связи Rc через электронный генератор Г. Необходимая сила тока в цепи AB устанавливается при помощи переменного сопротивления R1 и контролируется миллиамперметром тА.
В токовую цепь включаются контрольные шунты R0, предназначенные для установки масштаба записи кривой ρк и других параметров.
Напряжение ΔUкс переменного тока с электродов M и N1 поступает на вход измерительного канала КС и через разделительную емкость С1, делитель напряжения R, мостиковый фильтр Ф1, защищающий канал КС от помех переменного тока промышленной частоты, и выпрямитель подается на гальванометры G1—G3 светолучевого осциллографа.
Разделительная емкость С1 ослабляет силу постоянного или медленно меняющегося при перемещении зонда тока, вызванного разностью потенциалов ΔUпс.
Делитель напряжения R позволяет установить в заданных пределах любое значение постоянной измерительного канала по напряжению.
Выпрямление напряжения ΔUкс переменного тока осуществляется механическим фазочувствительным выпрямителем, собранным на трансформаторе Tp2 и поляризованном реле P1. Подвижный контакт реле P1-1 через каждый полупериод изменения синусоидального тока замыкается поочередно то с правым, то с левым неподвижными контактами а и б, которые соединены с концами вторичной обмотки трансформатора Tp2. Вследствие описанной работы выпрямителя через точки в, а, б схемы в канал КС поступает пульсирующий ток одного направления. Фильтр низкой частоты Ф2 служит для уменьшения величины пульсации выпрямленного тока.
Гальванометры G1-G3 фиксируют величину проходящего через них выпрямленного тока. Так как величина этого тока пропорциональна напряжению ΔUкc на электродах M и N, а ток в цепи AB поддерживается постоянным, то, следовательно, показания гальванометров будут пропорциональны величине ρк пород на участке между электродами M и N. Гальванометры G1—G3 записывают кривые КС в масштабах, соотносящихся между собой соответственно как 1:1, 1:5, 1:25, что позволяет регистрировать малые и большие величины ρк без дополнительных затрат; на перекрытия.
Фазовращающая ячейка Фвр, состоящая из конденсатора C2 и переменного сопротивления R2, служит для согласования фаз переключения реле P1 и измеряемого сигнала. При помощи этой ячейки устанавливаются такие моменты подключения подвижного контакта P1-1 с контактами а и б, в которые меняется знак синусоидального тока, вызванного напряжением ΔUкс. Переменное сопротивление Rф позволяет установить необходимый ток в электромагните реле, т. е. нормальный режим работы подвижного контакта реле.
Постоянная или медленно изменяющаяся разность потенциалов ΔUпс на измерительных электродах M и N2 подается в измерительный канал ПС, где регистрируется гальванометрами G4 и G5осциллографа. Величина переменного тока, вызванного разностью потенциалов ΔUкс, уменьшается фильтрами Ф3—Ф5 и практически не отмечается гальванометрами канала ПС.
Необходимый масштаб записи кривой ПС устанавливается делителем напряжения R'. Гальванометры G4 и G5 записывают кривую ПС в одинаковых масштабах.
2. Устройство фоторегистратора ФР-6. Для непрерывной записи кривых различных параметров в лаборатории АКС-4 применяется фоторегистратор ФР-6.
Чувствительным элементом фоторегистратора являются двенадцать магнитоэлектрических гальванометров, объединенных в четыре канала (по три гальванометра в каждом канале). В каналах I—III первый, второй и третий гальванометры записывают кривые измеряемых параметров в масштабах 1:1, 1:5 и 1:25. В канале IV гальванометры записывают в одинаковых масштабах три кривые, смещенные одна относительно другой. Ширина фотоленты, на которой выполняется запись, равна 200 мм.
По принципу действия гальванометра фоторегистратор ФР-6 аналогичен осциллографу сейсморазведочной станции, описанной в третьем разделе.
Редуктор лентопротяжного механизма приводится во вращение при помощи сельсинной передачи от мерного ролика блок-баланса. Коробка передач редуктора позволяет протягивать ленту в масштабах глубин 1:200, 1:500, 1:1000, 1:2000, 1:5000, 1:10 000.
Гальванометры фоторегистратора ФР-6 объединены в четыре кассеты по три гальванометра, что соответствует четырем измерительным каналам. Кассеты вставляются в магнитный блок таким образом, что обеспечивается их включение в электрическую измерительную схему. Для каждой кассеты гальванометров применяется отдельный осветитель.
Автоматическая каротажная станция AKC-4

Яркость осветителей каналов I и II одинаковая, однако кривые канала II записываются в виде пунктирных линий. Это достигается тем, что специальным кулачком распределительного механизма через каждый метр перемещения зонда по скважине цепь питания осветителя канала II разрывается. Кривые канала III записываются в виде сплошных линий, но отличаются от кривых канала I пo яркости. Последняя может регулироваться полупеременным сопротивлением, включенным в цепь осветителя канала III. Кривые канала IV отличаются от кривых первых трех каналов по характеру записи. При выполнении одновременной записи кривых КС и ПС обыкновенными зондами канал IV записывает кривую ПС, канал I (реже канал II или III) регистрирует кривую КС.
Оптическая схема фоторегистратора, кроме записи кривых измеряемых параметров, позволяет наносить на фотобумагу следующие линии:
1) вертикальные линии марок времени через каждые 30 сек;
2) горизонтальные тонкие линии через 5 м и горизонтальные жирные линии через 50 м каротажа;
3) линии кабельных меток глубин.
Указанные линии позволяют обеспечить точную привязку диаграммы к глубине скважины, облегчают камеральную обработку и интерпретацию диаграммы, позволяют судить о скорости каротажа.
Фоторегистратор ФР-6 расположен в верхней части аппаратурного стенда станции и состоит из светонепроницаемого кожуха, внутри которого расположены блок гальванометров, оптическая система и лентопротяжный механизм.
На лицевой панели фоторегистратора (рис. 95) имеются клеммы для подключения к прибору проводов от измерительных электродов и заземляющих проводов, шкала визуального наблюдения за бликами гальванометра, переключатель масштабов глубин, рукоятка для ручной протяжки фотобумаги и три контрольные лампы, показывающие исправность работы осветителей и нанесения горизонтальных и вертикальных линий и меток глубин.
Шкала визуального наблюдения выполнена из красного фотостекла с целью предотвращения засвечивания фотобумаги. Шкала необходима для настройки измерительных каналов станции и контроля за работой фоторегистратора в процессе каротажа. Длина шкалы равна ширине рабочей части фотобумаги, благодаря чему перемещение световых бликов гальванометров по шкале точно соответствует перемещению бликов на фотобумаге.
На левой части верхней крышки кожуха регистратора имеется контрольная шкала, аналогичная шкале визуального наблюдения. Контрольная шкала используется для точного определения положения бликов гальванометров на ленте при настройке и регулировке фоторегистратора.
Внутри кожуха фоторегистратора размещен дополнительный редуктор, передающий вращение от коробки передач сельсинного валика к ведущему валику, протягивающему фотоленту. Этот редуктор может быть установлен в двух положениях: «1:1» и «10:1». Установив дополнительный редуктор в положение «1:1», рукояткой «Масштабы записи» на панели фоторедуктора (см. рис. 95) можно установить масштабы глубин 1:1000, 1:500 и 1:200. При переводе дополнительного редуктора в положение «10:1» указанные масштабы становятся в 10 раз мельче.
При установке рукоятки «Масштабы записи» в положение «0» передача от сельсина к ведущему валику лентопротяжного механизма выключается. Рукоятка для ручной протяжки ленты используется в тех случаях, когда возникает необходимость протянуть фотобумагу. Независимо от направления вращения рукоятки фотобумага протягивается только в одном направлении, перематываясь в приемную кассету.
Показателем исправной работы осветителя для нанесения вертикальных линий является периодическое изменение яркости контрольной лампы. Контрольная лампа «Гориз. линии» при исправной работе осветителя систематически, через 5 м каротажа, вспыхивает. Контрольная лампа «Метка» вспыхивает при прохождении магнитной метки через меткоуловитель (на ролике блок-баланса) или при нажатии на кнопку «Метка» на панели контроля каротажа.
Автоматическая каротажная станция AKC-4

3. Измерительная панель лаборатории АКС-4. На измерительной панели лаборатории АКС-4 (рис. 96) смонтированы элементы управления четырьмя измерительными каналами.
В каждом измерительном канале имеется переключатель П1 для грубого изменения пределов измерения («Пределы измерения; грубо») и реостаты (аттенюаторы) для плавного изменения пределов измерения. При помощи переключателей П1 может быть установлена постоянная по напряжению измерительного канала от 0,75 мв/см (в первой позиции) до 562 мв/см (в позиции «750»). Цифры, нанесенные на панелях переключателей, показывают, во сколько раз увеличивается постоянная по напряжению при переводе переключателя из первой позиции в данную. Это соответствие будет выполняться в том случае, если реостат плавной регулировки постоянной по напряжению канала будет установлен в правое крайнее положение. При повороте аттенюатора влево постоянная по напряжению будет плавно изменяться до величины, определяемой соседней позицией переключателя П1. Таким образом, аттенюатор позволяет плавно изменять постоянную по напряжению канала в диапазоне между значениями, которые определяются двумя соседними позициями переключателя П1.
В каналах I—III имеются реостаты R1, которые служат для подгонки их сопротивлений до расчетного значения: при первой позиции переключателя П1 сопротивление канала должно составлять 1200 ом. Только в этом случае постоянная по напряжению канала будет соответствовать истинному значению. Точно регулировать сопротивление канала ПС нет необходимости, так как работа ведется в основном при постоянной по напряжению, превышающей 1—2 мв/см. Поэтому реостат R1 заменен постоянным сопротивлением.
В каналах I—III установлены переключатели П2 («=; -»), которыми схема записи на переменном токе может быть переключена на запись на постоянном токе. Это делается, если цепь AB питается постоянным, током. В этом случае из схемы измерительного канала выключается фазочувствительный выпрямитель и закорачивается конденсатор C1 (см. рис. 94).
В левой верхней части лицевой части измерительной панели расположены элементы управления градуированным компенсатором поляризации (ГКП): включатель B1, рукоятки ГКП для установки на выходе ГКП стандартных значений разности потенциалов (от 5 до 495 мв с интервалом 5 мв), переключатель П3 полярности, подаваемой от ГКП разности потенциалов и миллиамперметр ИП с реостатом для установки необходимой величины силы тока в цепи ГКП.
В правой верхней части панели установлены включатель B2 и реостат R обычного компенсатора поляризации (КП).
Снимаемые с выходов ГКП и КП разности потенциалов подводятся соответственно к телефонным гнездам ГКП и КП, расположенным в нижней части панели управления.
Телефонные гнезда Tif1 и K2 в каналах I—III служат для подключения в каналы контрольных шунтов. При использовании гнезда K1 из канала выключаются электроды M и N и сопротивление R1, при использовании гнезда K2 контрольный шунт подсоединяется без отключения каких-либо элементов измерительного канала. Посредством телефонных гнезд К2 при работе на постоянном токе в канал может быть включен градуированный или обычный компенсатор поляризации.
Телефонные гнезда K1 и K2 канала ПС используются соответственно для включения в него контрольного шунта и градуированного компенсатора поляризации.
Кнопки 1, 2, 3 в каналах I—III позволяют замкнуть накоротко вход канала и проверить нулевое положение записывающих устройств.
Клеммы M и N панели управления служат для подключения проводов от измерительных электродов, клеммы 3 и ЗП — для подсоединения к лаборатории заземляющего провода. При помощи штепсельного разъема Ш измерительная панель соединяется с измерительными каналами фоторегистратора.
4. Панель управления ЭМУ и реостат. Токовая цепь лаборатории АКС-4 состоит из блока электромашинного усилителя (ЭМУ), панели управления ЭМУ (рис. 97), реостата и батареи сухих элементов.
Блок электромашинного усилителя состоит из трехфазного асинхронного электродвигателя и электромашинного усилителя, который представляет собой двухполюсную машину постоянного тока. Управляющая обмотка машины может питаться переменным или постоянным током, в зависимости от чего в цепь AB будет поступать переменный или постоянный ток. Трехфазный асинхронный электродвигатель, приводящий во вращение ротор ЭМУ, встроен в один корпус с электромашинным усилителем. Трехфазный ток для электродвигателя преобразуется из однофазного тока промышленной сети по специальной схеме.
Электродвигатель ЭМУ запускается переключателем П3 панели управления. Переключатель, устанавливается в положение «Пуск» и, когда ротор ЭМУ будет иметь достаточные обороты, переводится в положение «Работа». В положении «Пуск» переключателя П3 электродвигатель потребляет повышенную мощность, которая необходима для того, чтобы ротор начал вращаться.
Управляющая обмотка ЭМУ при работе на переменном токе питается от лампового генератора синусоидальных колебаний частотой 6—8 гц. Частота генератора в указанных пределах (а следовательно, и частота синусоидального тока питания цепи AB) регулируется при помощи переменного сопротивления «Частота». Ламповый генератор включается тумблером В («Генератор»). При этом переключатель П2 должен находиться в положении «-», а переключатель П1 — в положении «Выкл.». Питание лампового генератора производится обычно через выпрямитель и стабилизатор от промышленной сети. Если напряжение сети нестабильное, то аноды лампового генератора могут питаться от батарей. При этом переключатель П2 устанавливается в положение «Бат.», а переключатель П1 — в положение «Аноды».
Автоматическая каротажная станция AKC-4

На выходе электромашинного усилителя установлен повышающий трансформатор, который позволяет получить при сопротивлении нагрузки 200—300 ом ток 1—1,5 а напряжением 300—380 в. Переменный ток для питания электродов AB стабилизируется. Режим стабилизации тока устанавливается переключателем «Режим стаб.».
В цепи питания электродов А и В на переменном токе включены миллиамперметр ИП1, переключатель П6, контрольные шунты 0,1—25 ом и нагрузочный реостат Rт (см. рис. 94), служащий для регулировки силы тока.
В положении «Зонд.; 1,5А» переключателя П6 нагрузочный реостат Rт включается последовательно в цепь AB, а предел измерения прибора ИП1 равен 1,5 а. При установке переключателя П6 в положение «Микрозонд; 15 ма» нагрузочный реостат Rт подключается параллельно вторичной обмотке повышающего трансформатора; цепь AB подключается параллельно нагрузочному реостату, а сила тока регулируется изменением части напряжения, снимаемой с этого реостата. В указанном положении переключателя П6 предел измерения прибора ИП1 составляет 15 ма. Переменный ток для питания электродов А и В снимается с гнезд А; ~; В
Если измерения ведутся на постоянном токе, то переключатель П2 устанавливается в положение «=». В этом случае электромашинный усилитель работает в режиме самовозбуждения: управляющая обмотка отключается от лампового генератора и подключается к выходным щеткам ЭМУ. Сила постоянного тока в цепи AB регулируется реостатом «Больше» и контролируется прибором ИП2. Переключателем П5 устанавливаются пределы измерения прибором ИП2 в ма. В положении «РК» переключателя выполняется радиоактивный каротаж.
При работе ЭМУ в режиме постоянного тока переключатель П6 должен быть установлен в положении «Зонд; 1,5А». Переключателем П4 изменяется полярность постоянного тока в цепи AB. Токовая цепь лаборатории может питаться постоянным током от батарей. В этом случае генератор выключается, а переключатель П2 устанавливается в положение «Ват.», переключатель П1 — в положение «А—В». Постоянный ток для питания цепи AB снимается с клемм А; =; В. Переключатель П7 служит для отключения токовой цепи от электродов AB и замыкания ее накоротко, что бывает необходимым при регулировании сопротивления измерительного канала.
Контрольные шунты величиной 0; 0,01; 0,02; 0,1; 0,2; 0,5; 1; 2; 5; 25 ом включены последовательно в токовую цепь и выведены к телефонным гнездам соответствующего обозначения. В нерабочем положении каждый шунт замкнут накоротко в своем гнезде. Включение того или иного шунта в измерительный канал производится при помощи телефонного штекера, соединяющего гнездо К2 измерительного канала с гнездом, к которому подведен шунт.
5. Другие узлы лаборатории АКС-4. К другим узлам лаборатории относятся общая панель, панель радиоактивного каротажа, силовой блок и панель контроля каротажа.
Общая панель содержит переговорное устройство, приборы для измерения напряжения и частоты промышленного тока; устройство для управления скважинным переключателем зондов и другие приборы. Панель радиоактивного каротажа, в качестве которой могут быть использованы панели НГГК-60, ДРСТ-2 и других типов, служит для выполнения станцией радиоактивного каротажа.
По назначению и устройству силовой блок и панель контроля каротажа аналогичны таким же узлам станции АЭКС-900 (1500).