5700自然电位SP测量解析.doc

5700自然电位SP测量解析姚卫东 邬元军 摘要： 5700成像测井系统中对自然电位信号不同采集传输的方式导致在记录文件中产生多种不同名称的SP信号数据。本文从记录曲线名称、仪器采集传输方式、干扰分析等方面解析了5700系统测量自然电位的原理。关键字：自然电位 信号传输 干扰一、 前言 自然电位与井中岩层的岩性有密切的关系，能以明显的异常差异来显示渗透层。自然电位曲线可以用来判断岩性和划相、确定渗透层、求地层水电阻率、估计地层泥质含量和判断水淹层等。利用自然电位的测量结果可以判断岩性，并确定地层水的含盐浓度，后者直接与地层水电阻率Rw 有关系，而地层水电阻率是计算地层含油气浓度的主要参数。由于测量方法简单，并且能够提供主要的参数，它一直是测井作业中的一项必要的内容。正因如此，为了取得正确而有效的自然电位曲线，我们有必要了解各种不同名称SP的采集通道及传输方式。二、5700自然电位SP测量解析一直以来SP被认为是简单稳定的测井项目，无论在测井理论和处理方法上都很容易理解。但是随着5700成像测井系统里面对它们的不同处理方式，加之对它们的不同命名，原本简单的自然电位测井变的晦涩难懂。1、常见的自然电位名称首先，需要说明的几个自然电位的名字，下面是列举的是在测井中常见的作为自然电位SP测量以及它们来自何种的井下仪器（1） SP 我们在通常状况下记录的曲线，由仪器的自身测量电极测量如1515和1503。（2） SPCH 通常由电极马龙头环测量，在我们通常的服务表中以3069XA出现，由于电极测量环的位置不确定性，所以要求操作工程师在现场要精确计算好其延迟长度。（3） SPBR 由双侧向长橡胶电极测量而得，在57服务表中以3054XA出现，也就是我们说的加长电极。（也可以在服务表中以3997XA出现，即加长硬电极） （4） SPSB 以仪器的绝缘电极上的电极环作为参考环，在57测井服务表中通常以3966ZZ出现，也就是绝缘短接上的电极环。这个“自然电位绝缘短极”通常使用在微测井中，在常规的裸眼井不常使用。2、自然电位信号的传输在5700测井中，有两种方式来对自然电位进行处理：一是它可以作为模拟的测井信号上传到5700的地面系统，经DSP板处理（DSP板就是把接收到的模拟信号转换为数字信号，以数字信号来处理大量信息的器件）；二是它可以直接在井下被数字化后，经由模式2（Mode 2）上传到地面数据采集。模拟的自然电位P是以我们放在地面的“泥浆池”（也可能放在地表的其它地方）电极棒为参考电位的，然而数字化过的自然电位SP是以电缆外壳为参考零，我们通常说的缆芯10作为参考电位的。经过数字化后的曲线通常以SPDH、SPCHDH、SPSBDH和SPBRDH命名的（具体用哪个由下井仪器决定），在这里的DH可以被理解为下井仪器简称。传统意义上的SP 是以地面泥浆池（也就是地表面）为参考电极。在阵列感应1515或1503上的SP测量电极通过总线14上传测量信号到3510/3514。这时远电极有多中可能，这就取决于你在井下运行的仪器，例如你使用的是感应仪器还是双侧向仪器，它们的远电极各不相同。自然电位SP信号由贯通线14上传到3510里，再由地面系统的选择（是仪器的测量环还是软电极上的测量环）来控制井下的继电器开关做选择。在大多情况下，仪器供电后它的默认选择是仪器上的测量电极环。而后它被作为模拟信号由模式5的中心抽头上传，到LCP里面的模式5的中心抽头接受，由DASP板处理成SP曲线数值。同时，自然电位SP在3510里也被处理成数字信号如SPDH，当然它的参考远电极是电缆钢缆外皮而不是地表的“泥浆池”。如果是用3514作为传输信号的话，自然电位可以由缆芯7作为模拟信号上传，像比如感应类的测井仪器，但当测双侧向的时候，自然电位就不得不在井下被数字化，然后由3514通过模式2送到地面采集，这是由于缆芯7作为双侧向的回路信号，而模式5的中心抽头又被其他占用。当然也可以用电极上的电极环来替代仪器上的自然电位测量电极来进行自然电位的测量，这样的测量电极加做在软电极上或硬电极上，它由缆芯8相连。如DLL测井用这个8号电极来进行MLL测井（无此电极环也无法进行正常测井），如果在测井项目中无MLL测井，那么，此时的这个电极可以被用来作为自然电位的测量电极。3、自然电位信号的采集控制自然电位信号来源及测量参考点由不同的继电器控制，如想测得满意的自然电位曲线，必须熟练的了解控制继电器的位置，合理的选择SP信号的通道，才能正确有效的测得自然电位曲线。通常情况下，调用相应的服务表后，在仪器控制窗口下有这样一个选择COMR：SP SOURCE CONTROL。你可以选择自然电位测量环的选择，是TOOL仪器上的测量环，还是来自电极上的测量环BRIDLE。在使用的是3510/3514作为传输信号的情况下，供电后仪器里面继电器的默认选择为TOOL。在大多的情况下，好多人可能并不关心这个参数的设定，这是由于在通常情况下使用的是3510/3514下面的仪器上环来进行测量，在3510/3514上面没有自然电位测量环。在我们测井时会遇到这样的窗口：COMR：MODE 7/SP CONTROL，仅在真模式7中出现（Trueode），这个窗口是让你连接或断开mode7信号以及自然电位信号是否到缆芯7上去。通常情况下，在3514里面的K1继电器已经连接好了。对于一些需要开腿收腿的下井仪器，由于开腿和收腿的需要，这个继电器可能被用来开收，连接到自然电位上的开关可能断开，这就要我们开收完腿后重新连接一下。在我们实际测井中，通常在测阵列感应时如需同时测SP和SPDH则需要人为手动操作这个界面窗口来实现，否则得到的SP可能在测井曲线窗口中只是一条直线，也就是没有数值。当用3514做传输短接来测DLL的时候，会出现这样的窗口COMR：LL REFERENCE CONTROL，这个窗口给操作者一个DLL参考回路的方式，也就是在5756LCP里面的电缆外皮，它是通过3514来控制井下仪器DLL的回路的，也就是当测双侧向的时候，可以采集到一个在井下经过数字化由3514上传的自然电位（SPDH）（而不是模拟信号的自然电位），这个需要在马龙头上有一个电极。在DLL上没有测自然电位的电极环。在你不测MLL的时候，原来给MLL提供回路的8号电极就可以给你当自然电位的测量电极了。这个控制窗口本意是让你连接井下DLL信号和上传至地面5756LCP的回路的。LL RETUREN-SURFACE将通过一个200的电阻值给DLL一个地面的回路连接。在大多的情况下，你无须调整LL RETURE DH 和SURF的默认设定。（现在的双侧向硬电极上有两个电极环，一个作为深侧向回路电极，另一个可以直接作为自然电位环）5700成像系统测井时，在加载了相应的服务表后，各自曲线会在相关的窗口了里。一般情况下，在给仪器供电后，默认状况是仪器里继电器在标准模拟信号位置，也就是采集到的是常规的自然电位。4、测试SP信号通道正常与否的方法41 模拟传输通道测试方法打开地面系统，进入OCT，OCT中必须有1515HDIL仪器。进入测井预备状态，在5756 LCP接线控制面板的“PANEL”一排的7芯和8芯之间加自制模拟盒输出的100 mV一1 350 mV电压，7芯为“+”端，8芯为“一”端。线性调节输入电压，检查地面系统SP信号输出，应该正确对应模拟盒的电压输出。42 数字传输通道测试方法打开地面系统，进入OCT，OCT中必须有SP曲线。打开3514井下仪器，取出保温瓶中的电子线路，在保温瓶外连接电子线路，连接电缆马笼头，地面系统供电后进入测井预备状态。在SP信号处理通道CH13道的“SP+”和“SP-”端加自制模拟盒输出的一1 350 mV +1 350 mV 电压，此时CH13道输出在50 mV一550 mV范围之内。 5、自然电位信号异常的分析及排除在自然电位测井过程中，发现有许多与地层自然电位无关的因素影响自然电位曲线的形状，导致自然电位曲线失真，不能反映地层的真实情况，给处理解释带来错误结果。影响自然电位曲线的因素很多，现场测井过程中，经常遇到的有：工业迷散电流干扰、绞车磁化干扰、电极极化干扰等。5.1 自然电位曲线应平滑无毛刺，工业迷散电流引起的自然电位干扰在自然电位曲线上表现为有大小不等的不规则锯齿状变化，其原因是井场漏电，如直流发电机、电焊机等电力设备在工作时的漏电使自然电位的地面N电极电位无规则变化，造成测量M电极与N电极间电位干扰，从而出现锯齿状曲线。消除或减小这种干扰的措施有：暂停井场附近电力设备工作或将地面N电极远离有可能造成干扰的电力设备放置。5.2 绞车磁化引起的自然电位干扰在自然电位曲线上表现为周期性的正弦波变化，而且变化频率随滚筒快慢而变化。绞车磁化引起干扰的原因是，测井电缆扰在绞车滚筒上相当于一个大线圈，当绞车部件被磁化，滚筒转动电缆切割磁力线，电缆中产生的感应电动势进入自然电位测量道而产生干扰。防止或消除的方法有：尽量避免在测井时通太大直流电，尤其要避免一根缆芯通大直流电防止绞车磁化；发现绞车被磁化要及时消磁或更换相关部件；滚筒要用如不锈钢防磁或剩磁小的滚筒。5.3 电极极化干扰造成自然电位曲线基线漂移或出现台阶、跳尖等现象。自然电位测井时，当地面N电极放在不稳定的泥浆中（如流动泥浆或水渠中），由于扩散吸附电动势的影响，N电极的表面电位变化造成电极电位干扰，从而出现自然电位基线漂移。另外，当测量M电极在井内运动时，测速突然变化会使M电极上电位突变产生电极电位干扰，出现跳尖、台阶等现象。消除干扰的措施是：自然电位电极环和电极棒用不活波金属铅作电极；地面N电极要放在静止泥浆中；测速要均匀。三、结论1、 测井时根据