大庆油田测试技术服务分公司

过环空单芯遥测仪

张先华大庆油田测试技术服务分公司

过环空单芯遥测仪总体结构分为遥测短节和阻抗、伞短节两部分，两个短节之间采用五芯滑环连接，共用一根供电线。仪器采用单芯电缆供电，一次下井可同时录取多个参数。该仪器能实现单芯测井的关键在于对电机的控制；为增加仪器的可靠性，防止重要元器件误操作，设计了电压保护电路；所有电路采用低功耗元器件和低功耗设计，大大降低了仪器的功耗。试验结果表明，该仪器具有较高的测量精度，仪器稳定可靠，使用维修方便，适合在产出剖面测井中推广应用。

遥测仪；集流伞；电路传输；电机控制

1 总体结构设计

过环空单芯遥测仪总体结构分为遥测短节和阻抗、伞短节两部分，两个短节之间采用五芯滑环连接，共用一根供电线。仪器直径为28mm，仪器头按分公司标准设计，可方便与测井班组配接。

2 电路传输设计

仪器采用单芯电缆供电，一次下井可同时录取多个参数。该仪器设计一个遥测短节，所有参数都经该短节处理，进行功率放大后上传至地面系统。遥测部分由二个单片机、一个数据选择器、一个A/D转换器组成，可同时采集8道模拟量，4道脉冲量。其中涡轮采用脉冲量传输，进入单片机的计数器道。磁性定位、温度、压力、混相及电机电压则分别由数据选择器选通后，经过A/D转换器进入单片机，通过二个单片机之间的互相通信，将各个参数形成标准曼码，经过功放后传输至地面进行解调。

3 关键技术

3.1 电机的控制

该仪器能实现单芯测井的关键在于对电机的控制，电机控制原理如图1所示。图中Q2为一高压开关管，Z2、D2是用来调节Q2的导通电压。当LX的电压值超过Q2的导通电压时，Q2导通，电机工作，集流伞开启，监测的电机电压值显示为50 V，这时整个仪器的供电电流增大。当电机电压值为零，供电电流降低时，说明集流伞完全开启。设计这一开关电路的优点在于：电机在开启的过程中不影响其他参数的测量，同时可监测电机电压值。在电机工作，集流伞开启过程中，能看到产量逐渐增长的过程。

图1 电机控制原理

3.2 电压保护的实现

为增加仪器的可靠性，防止重要元器件误操作，设计了电压保护电路，见图2。图中R1、R2、D2和Q1组成电压保护电路。当LX点电压小于60V时，Q1不导通，Q2导通，仪器进入工作状态；当LX点电压达到60 V时，Q1导通，Q2因基极电位降低而断路，仪器进入保护状态。通过调节R1或R2的值来改变保护电压值。

图2 电压保护电路原理

3.3 低功耗设计

所有电路采用低功耗元器件和低功耗设计，大大降低了仪器的功耗。例如：遥测短节（包括温度、压力、磁定位处理电路）的供电电流仅为32mA，整个仪器的供电电流为6 5mA，电机工作时电流为120mA。

4 测井实例

应用过环空单芯遥测仪实测1口试验井。该井日产液量24.7m3，含水率90.5%。由电机电压原始曲线可以看到电机电压由零升到50 V时伞开启，直到伞完全张开后电机电压回到零的全过程。根据产量曲线计算出实测的产量为25.15m3，测量相对误差为1.82%，达到了仪器的测量精度（设计仪器的产量测量精度为±5%）。由测得的混相频率值和全水频率值计算出该点的持水率为89.00%，测量相对误差为1.69%，达到了仪器的测量精度（设计仪器的含水测量精度为±5%）。

过环空单芯遥测仪研制成功的关键在于遥传设计和对电机控制。试验结果表明，该仪器具有较高的测量精度，仪器稳定可靠，使用维修方便，适合在产出剖面测井中推广应用。

（栏目主持 樊韶华）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.7.083