Файл: 1 Геофизические измерения и цифровая регистрация данных, компьютеризированные измерительные приборы.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 07.12.2023
Просмотров: 23
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Введение
Современный геологоразведочный процесс представляет собой масштабную индустрию по производству больших объёмов геоинформации, при которой ведется регистрация всех известных видов геологических, геофизических и геохимических полей. В результате образуются огромные массивы данных, требующих от специалистов извлечения полезной информации в связи с решением различных геологических задач, хранение этого информационного материала с возможностью многократного к нему обращения. Таким образом, перед сегодняшней наукой геологией и геофизикой ставится целый спектр актуальных задач:
-
сбор, регистрация и передача геоинформации с использованием современной техники и информационных сетей; -
хранение и многократное использование геоинформации на основе баз данных и систем управления базами данных; -
создание автоматизированных и геоинформационных систем по обработке и интерпретации геоданных с дальнейшим их развитием в экспертные системы; -
интегрированный системный анализ многоуровневой и разнопараметровой геоинформации; -
построение информационно-аналитических систем.
Внедрение современных информационных технологий в геологоразведочный процесс даст возможность оптимально решать стоящие перед современной геологией и геофизикой перечисленные задачи, позволит увеличить производительность и снизить эксплуатационные затраты предприятий, обеспечить оперативное принятие решений в промышленном производстве.
1 Геофизические измерения и цифровая регистрация данных, компьютеризированные измерительные приборы
В настоящее время в геофизических производственных организациях РФ и стран СНГ эксплуатируется большое количество промыслово-геофизических лабораторий и станций, оснащенных оборудованием для цифровой регистрации данных ГИС. Перечисленные лаборатории обладают различными функциональными возможностями и по-разному вписываются в полный цикл компьютерной технологии геофизического предприятия.
Вне зависимости от области применения (геофизические исследования открытого ствола, обсаженной скважины, контроль за эксплуатацией скважины) промыслово-геофизическая лаборатория состоит из ряда подсистем.
Подсистема сбора геофизической информации предназначена для выделения и разделения по регистрирующим каналам измерительной информации, поступающей по кабелю от скважинных приборов.
Подсистема регистрации и визуализации включает в себя средства, необходимые для автоматической регистрации получаемых от подсистемы сбора геофизической информации данных, и их визуализацию с целью контроля качества регистрации.
Подсистема питания и управления осуществляет питание скважинных приборов и управление работой исполнительных механизмов (двигателей постоянной и переменного тока, переключателей и т.п.). При работе с цифровыми связками программно-управляемых скважинных приборов дополнительно вводится блок кабельного интерфейса.
Подсистема силового питания осуществляет питание оборудования лаборатории стабилизированным напряжением промышленной частоты. В случаях работы при больших провалах сетевого питания в состав лаборатории вводится агрегат бесперебойного питания с аккумуляторами.
Подсистема контроля спускоподъемных операций предназначена для обеспечения синхронной работы регистрирующих средств лаборатории с движением прибора в скважине и определения параметров этого движения (глубина, скорость, натяжение кабеля).
Современные геофизические станции включают: комплект наземной измерительной аппаратуры; скважинные приборы; оборудование, обеспечивающее спуск приборов в скважину и подъем их на поверхность; кабель, на котором производят спуско-подъемные операции и который одновременно служит электрическим каналом связи между наземной аппаратурой и скважинным прибором.
Компьютеризированные промыслово-геофизические (каротажные) лаборатории подразделяют на:
1. аналоговые с цифровым или компьютеризированным регистратором, осуществляющие цифровую регистрацию данных от всех типов скважинных приборов через аналоговые (импульсные) выходы наземных панелей этих приборов;
2. программно-управляемые, работающие с цифровыми программно-управляемыми скважинными приборами и комбинированными сборками этих приборов;
3. лаборатории с программно-управляемыми средствами демодуляции и декодирования информационных сигналов скважинных приборов, коммутации жил кабеля, источников питания и управления опросом приборов, работающие с аналоговыми приборами без их наземных панелей.
В последнее десятилетие прошлого века произошло техническое переоснащение отечественной каротажной службы, выразившееся в замене обычных каротажных станций с аналоговыми или цифровыми регистраторами новыми, компьютеризированными каротажными станциями, а обычных скважинных приборов - комплексными скважинными приборами, зачастую с цифровым выходом информации. С датчиков, размещенных в комплексном скважинном приборе СП, информация поступает на блок управления скважинным прибором БУСП. Назначение БУСП - это определение точки записи и совмещение по глубинам диаграмм различных регистрируемых параметров; проверка, настройка и градуировка измерительных каналов. С БУСП предварительно обработанная информация о регистрируемых параметрах в аналоговой форме и преобразованная в цифровую форму на АЦП подается на бортовую ЭВМ, которая обеспечивает: управление работой станции, интерпретацию получаемых результатов, выдачу информации на аналоговый регистратор АР, запись ее в цифровом коде на магнитную ленту цифрового магнитного регистратора ЦМР и передачу информации на экран дисплея.
В понятие "управление работой" включаются: автоматизированная настройка измерительных и регистрирующих каналов, калибровка приборов, градуировка измерительных каналов, выбор и установка масштабов регистрации, диагностика неполадок.
Автоматизированная обработка получаемой информации обеспечивает контроль качества материалов. Кроме того, в процессе каротажа непосредственно на скважине получают сведения о литологии разреза, о наличии и местоположении в нем коллекторов; проводят предварительную оценку пористости и характера насыщения.
Управление бортовой ЭВМ осуществляется из блока накопления НМЛ, где на магнитной ленте сконцентрирована библиотека программ управления процессом измерения и интерпретации. Предусмотрена также возможность ручного управления ЭВМ с терминала ручного управления. Примером компьютеризированных станций могут служить станции "Гектор", "Мега", "Карат-П", "Гранит-Оникс", "Кедр" и др.
Информация записывается на диски в международном формате LAS и выводится на плоттере или в формате привычном для российских заказчиков. Достоинством программного обеспечения является то, что оно позволяет пользователю самостоятельно включать в состав системы любой скважинный прибор. В дальнейшем эта система может развиваться за счет введения в ее состав расширенного комплекса обрабатывающих программ.
2 Передача данных по линям связи, компьютерные сети
В последнее время все больше внимания уделяется автоматизации и повышению надежности процесса каротажа.
Важнейшую роль при этом играет совершенствование наземной регистрирующей аппаратуры и программного обеспечения. В качестве телеметрической линии передачи информации из скважины в наземную регистрирующую систему наибольшее распространение получил каротажный одножильный геофизический кабель, который является одной из разновидностей коаксиального кабеля с концентрическим расположением жилы (прямого провода) внутри брони (обратного провода). В качестве внешней оплетки каротажный кабель имеет броню без поверхностной изоляции. Следовательно, высокочастотный информационный сигнал, проходящий через каротажный кабель, подвергается искажению и ослаблению под действием сопротивления и емкости кабеля. При этом степень искажения зависит как от длины линии связи (каротажного кабеля), так и от частоты информационного сигнала.
Раньше для передачи данных из скважины в наземную аппаратуру использовался в основном аналоговый сигнал, который затем оцифровывался на поверхности. Но передача аналогового сигнала по грузонесущему геофизическому кабелю длиной порядка 5 000 м ввиду его значительной электрической емкости приводит к значительным трудно устранимым амплитудно - и фазочастотным искажениям, что затрудняет интерпретацию зарегистрированного геофизического материала, а также приводит к зашумливанию сигнала, что снижает общий динамический диапазон измерительного комплекса. В настоящее время наиболее распространенным методом передачи данных является цифровая телеметрия. Начиная с 80-х годов прошлого столетия основным методом кодирования сигнала является самосинхронизирующийся код «Манчестер-2», который, в отличие от других методов кодирования, не требует дополнительной линии синхронизации. Передача производится по одной линии, что позволяет использовать его при передаче данных по одножильному кабелю. Кодирование с использованием «манчестерского» кода осуществляется за счет положительных и отрицательных переходов уровня потенциала, осуществляемых посередине битового интервала. Нулю исходных данных соответствует положительный переход, а единице – отрицательный. За счет наличия переходов потенциала «манчестерский» код обладает самосинхронизацией.
Скважинный прибор может иметь различные методы измерения геофизических параметров для самых разных типов нефтегазовых скважин. Также могут использоваться различные устройства телеметрии. Система питания обеспечивает скважинный прибор электроэнергией требуемого вида: постоянным напряжением стабильного тока и напряжения, переменным напряжением частотой 50 и 400 Гц регулируемого уровня тока и напряжения, а также энергоснабжение наземных датчиков (глубины, магнитных меток и натяжения каротажного кабеля) и всех элементов регистратора (блока сопряжения с различными устройствами телеметрии, платы процессора с памятью, схемы интерфейса с ЭВМ). Указанная обобщенная структура компьютеризированной геофизической лаборатории естественным образом вписывается в состав каротажного подъемника, преобразуя его в геофизическую станцию. В таком совмещенном варианте в настоящее время выпускается большинство серийных каротажных подъемников. Именно такая структура современной геофизической станции позволяет в полной мере реализовать основные цифровые технологии ГИС.
Основными техническими задачами при подключении к регистратору скважинных приборов различных производителей являются: – коммутация жил кабеля для энергоснабжения от соответствующих источников питания и для информационной совместимости с сигнальными и управляющими входами регистратора; – преобразование выходных сигналов систем телеметрии с различными видами модуляции в цифровой код на вход процессора.
3 Спутниковые системы связи и навигации
В России имеется огромный потенциал для применения космических технологий в геологоразведке, особенно в нефтегазовом секторе. Разведка из космоса позволяет значительно оптимизировать процессы поиска полезных ископаемых, но она требует крупных инвестиций.
Космические технологии пришли в геологоразведку в виде метода дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ). Суть ДЗЗ состоит в приеме данных со спутников, их регистрации, обработке и архивации. В геологоразведке используются такие направления, как структурный анализ изучаемой поверхности для оценки глубинного залегания пород, изучение свойств полезных ископаемых посредством спектрального анализа, прогнозирование мест залегания пород, подсчет запасов, разработка карт, актуализация и анализ геологических аномалий и изменений, отслеживание состояния экзогенных геологических процессов и т.д.