1. Назначение.

Комплексный программно-управляемый скважинный прибор модульного типа для гидродинамических исследований скважин ГДИ–7С (в дальнейшем – прибор) предназначен для исследования нагнетательных и эксплутационных скважин при контроле за разработкой нефтяных месторождений. Прибор рассчитан на работу в комплексе с геофизической станцией, укомплектованной компьютеризированным каротажным комплексом «Гектор».

В качестве линии связи с наземным прибором используется бронированный геофизический кабель типа КГ по ТУ16.К64.01-88 длиной до 5 000 м. За один подъем к объекту исследования прибор позволяет одновременно измерять температуру, давление, индикацию притока жидкости, локацию муфт, гамма-каротаж интервал обводнения; и в зависимости от присоединённых дополнительных модулей измеряет расход жидкости заколонные перетоки.

Рабочие условия применения:

Температура окружающей среды – от 5 до 120 °С;

Наибольшее гидростатическое давление – 40 МПа.

Пример записи прибора в документации:                                      Комплексный программно-управляемый скважинный прибор модульного типа ГДИ-7С, ТУ 431538-005-00147743-2006, а при его заказе- скважинный прибор ГДИ-7С.

2. Технические характеристики.

Таблица 2.1

3. Комплектность.

Перечень составных частей прибора и эксплутационной документации приведён в таблице 3.1.

Таблица 3.1

4. Устройство и принцип работы.

4.1. Устройство прибора.

Прибор состоит из базового модуля и блоков-модулей, которые присоединяются к базовому модулю в зависимости от решаемых задач.

Базовый модуль состоит из двух частей. Основным несущим элементом базового модуля является корпус датчиков 12. Непосредственно в корпусе установлены датчики термометра, термодебитомера, манометра и влагомера. Через отверстие в ребре корпуса  проходит жгут, который распаивается с двух концов на печатные платы. К нижнему концу корпуса датчиков винтами закреплено корытообразное шасси. На шасси установлена трехконтактноая розетка для подключения дополнительных модулей. Перед стыковкой базового модуля с другими блоками необходимо навернуть охранный кожух. К верхнему концу корпуса датчиков крепится корытообразное шасси. На этом шасси расположены: плата питания МТД 6, плата преобразования и передачи сигналов 7, плата питания 5, детектор ГК 2, платы источника питания ФЭУ 8 и умножителя напряжения 9 с трансформатором 15, плата локатора муфт 10, плата управления СТИ 11. В шасси устанавливается датчик локатора муфт 13, а также выходной трансформатор 14. На корпус датчиков наворачивается охранный кожух. Шасси заканчивается приборной головкой диаметром 36 мм со штатным резьбовым окончанием и разъёмом под трёхжильный или одножильный кабель.

Герметизация всех элементов конструкции осуществляется с помощью резиновых уплотнительных колец за исключением датчика манометра, где герметизация осуществляется прокладкой из электротехнической отожжённой меди.

Базовый модуль соединяется с модулями резистивиметра и расходомера или шумомера при помощи моста 24. Если при проведении работ не требуются дополнительные модули, то к базовому модулю присоединяется заглушка 25. В блоки расходомера, влагомера, шумомера и резистивиметра вворачиваются защитные заглушки.

4.2. Принцип работы прибора.

Прибор совместно с наземным компьютеризованным каротажным комплексом «Гектор» представляет собой многоканальную скважинную телеизмерительную систему с кодоимпульсной модуляцией и временным разделением каналов. Число каналов базового модуля – шесть: канал измерения температуры, канал измерения давления, канал термоиндикации притока жидкости, канал локации муфт, канал ГК, канал влагомера и в зависимости от присоединённых модулей – канал измерения качественного состава жидкости, канал измерения расхода жидкости, или канал измерения заколонных перетоков.

Функциональная схема прибора ГДИ–7С представлена на рис.1.

В состав прибора входят шесть первичных датчиков 1-6 и шесть нормирующих преобразователей 8-13, а также функциональные устройства: аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 18, микроконтроллер 17, усилитель мощности 20, блок питания 19, приборная головка 16. В качестве линии связи прибора с наземной аппаратурой служит бронированный геофизический кабель.

Прибор работает следующим образом. Значения параметров физических полей скважины (температура, давление, скорость потока и т.д.) с помощью первичных датчиков 1-6 преобразуются в электрические сигналы. Электрические сигналы с датчиков 2, 3, 4, поступают на входы соответствующих нормирующих преобразователей 9, 10, 11, и далее на входы АЦП 18 и микроконтроллера 17. Электрические сигналы с датчиков 1, 5, 6 поступают на входы нормирующих преобразователей 8, 12, 13 и далее на микроконтроллер 17. В микроконтроллере сигнал преобразуется в кодоимпульсный сигнал, который поступает на усилитель мощности 20. С выхода усилителя мощности сигнал поступает на приборную головку.

Для измерения температуры внутри прибора (контроль работоспособности при предельных температурных условиях) служит цифровой датчик ADT7301 21 (устанавливается опционально).

Расходомер преобразует частоту вращения турбинки в электрические импульсы с помощью постоянного магнита, установленного на турбинке и датчика Холла.

Шумомер преобразует акустический шум в электрический сигнал, разделяет его на 2 составляющие и передает в аналоговом и частотном виде в базовый модуль.

5. Принцип работы составных частей прибора.

Принципиальная электрическая схема представлена в Приложении 2.

КАНАЛ ЛОКАЦИИ МУФТ.

Нормирующий преобразователь смонтирован на плате локатора муфт. Первичным датчиком канала локации муфт G5 служит магнитоэлектрическая система, собранная из кольцевых постоянных магнитов и катушки, намотанной на сердечнике из магнитомягкой стали. При прохождении прибором муфт в катушке наводится электрический сигнал, который поступает на вход пикового детектора. Напряжение заряда хранится в течении времени, необходимого для преобразования сигнала в цифровой код. С выхода пикового детектора сигнал поступает на вход микроконтроллера.

КАНАЛ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ,

 КАНАЛ ТЕРМОИНДИКАЦИИ ПРИТОКА ЖИДКОСТИ

 И КАНАЛ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ.

В канале измерения температуры первичным датчиком G2 служит термодатчик ЭТВ-М6. В канале термоиндикации первичным датчиком G1 является термодатчик ЭТВ-М6. Подогревателем является, собранные в параллель, четыре последовательно соединенных резистора номиналом 80 Ом и мощностью 0,25 Вт. Эти резисторы подключены к управляющей схеме на плате ГДИ-7С-07. В канале измерения давления первичным датчиком G3, преобразующим давление жидкости в электрический сигнал, является тензометрический датчик давления П40.

Источники питания стабилизированным напряжением первичных датчиков температуры, термодебитомера, давления размещены на плате питания МТД. На этой же плате размещены масштабирующие инструментальные усилители. Электрические сигналы с усилителей поступают на АЦП платы преобразования и передачи сигнала.

КАНАЛ ГАММА – КАРОТАЖА (ГК).

Первичным датчиком G6 канала ГК, преобразующим излучение в импульсы напряжения, служит сцинтиляционный детектор, состоящий из фотоумножителя ФЭУ–102 и кристалла NaI. Импульсы напряжения поступают на вход импульсного усилителя, собранного на транзисторе VT1. На плате источника питания и формирователя сигнала ГК размещен формирователь импульсов, собранный на микросхеме DA2. С выхода формирователя импульсов сигнал поступает на вход микроконтроллера.

На плате источника питания и формирователя сигнала ГК смонтированы стабилизатор и высоковольтный преобразователь напряжения питания ФЭУ. Преобразователь напряжения выполнен по двухтактной схеме с внешним возбуждением на транзисторах VT1, VT2, трансформаторе Т1 и микроконтроллере DD1.

С вторичной обмотки трансформатора напряжение прямоугольной формы поступает на плату умножителя напряжения. Умножитель напряжения собран на диодах VD1, VD2 и конденсаторах C1, C2. На выходе умножителя включен RC фильтр. С выхода фильтра высокое напряжение поступает на делитель R1…R13 и катод ФЭУ.

БЛОК ПРЕОБРАЗОВАНИЯ И ПЕРЕДАЧИ СИГНАЛА.

На печатной плате преобразования и передачи сигнала размещены цепи преобразования емкости датчика влагомера в импульсный сигнал, АЦП, микроконтроллер, усилитель мощности. Электрические сигналы от первичных датчиков и нормирующих усилителей поступают на АЦП и микроконтроллер. Микроконтроллер формирует кодоимпульсный сигнал, который поступает на входы усилителя мощности. Алгоритм функционирования прибора можно охарактеризовать как линейно-циклический. Работу прибора можно разбить на два периода: калибровка и непосредственно работа.

Калибровка нужна как для снижения погрешности аналого-цифрового преобразования, так и для визуального контроля оператором наличия неисправностей. Во время калибровки проверяется цифровой интерфейс АЦП.

Значение локатора муфт передается  без изменений. Значение внутреннего влагомера интегрируется в течении 4-х кадров. Напряжение от датчика температуры вводится в АЦП AD7714 по выводу 10. Напряжение от датчика СТИ вводится в АЦП AD7714 по выводу 9. Сигнал канала манометра вводится в АЦП AD7714 по выводу 7. Сигнал разности температур основного и концевого термометров вводится в АЦП AD7714 по выводу 8. Значения каналов АЦП AD7714 подвергаются скользящему интегрированию в течении 8-и кадров для давления и температуры, для других- в течении 4-х кадров. Значение гамма-фона подвергается скользящему интегрированию в течении 24-и кадров и выходной код умножается на 25 (передаточный коэффициент).

Алгоритм обработки сигнала зависит от присоединённого блока. Присоединённый блок определяет программа. Работа программы прекращается после выключения питания.

КАНАЛ ВЛАГОМЕРА.

Первичным датчиком влагомера G4 служит латунный стержень, который покрыт фторопластовой плёнкой. На плате МТД смонтирован генератор прямоугольных колебаний и схема сравнения опорной и измеряемой емкости.  Питание схемы осуществляется напряжением +5 В.

БЛОК ПИТАНИЯ.

Плата питания состоит из стабилизатора постоянного напряжения +27В и преобразователей напряжения +15В и +5В.

КАНАЛ РАСХОДОМЕРА.

Чувствительным элементом расходомера является ИМС с интегрированным датчиком Холла. На выходе микросхемы выдается ТТЛ- сигнал, совпадающий с знаком напряженности магнитного поля постоянного магнита, закрепленного на турбинке расходомера. Соответственно, выдается один импульс на оборот турбинки. Напряжение питания +5 В формируется цепочкой R1 VD1.

КАНАЛ ШУМОМЕРА.

Чувствительным элементом шумомера является пьезокерамическое кольцо. Сигнал от него усиливается входным усилителем DA1. Для выделения высокочастотной составляющей предназначен фильтр на элементе DA2:1. Затем он преобразуется в сигнал постоянного напряжения детектором DA2:2 и подается на аналоговый вход базового модуля. Для выделения низкочастотной составляющей предназначен фильтр на элементе DA2:4. Затем он преобразуется в сигнал постоянного напряжения детектором DA2:3, преобразуется в частоту микросхемой 564ГГ1 и подается на частотный вход базового модуля. Напряжение питания +9В вырабатывается цепочкой R26 VD5. Напряжение питания -9В вырабатывается микросхемой DA3.

КАНАЛ РЕЗИСТИВИМЕТРА.

Резистивиметр состоит из индукционного преобразователя (L1 и L2), на выходе которого образуется высокочастотный сигнал с амплитудой, пропорциональной проводимости измеряемой среды. Фазовый детектор  на микросхеме 590КН2 преобразует высокочастотный сигнал в постоянное напряжение, которое усиливается масштабирующим усилителем AD620 и подается затем на аналоговый вход базового модуля.

Питание возбуждающей катушки (L1) индукционного преобразователя и синхронизация работы фазового детектора вырабатывается высокочастотным генератором прямоугольных импульсов на микросхеме 564ЛН2. Питание схемы резистивиметра осуществляется стабилизированным напряжением +9В и -9В, вырабатываемыми микросхемами 7809 и ICL7660 из напряжения +27В от базового модуля.

6. Указание мер безопасности.

6.1. К работе с прибором допускаются лица, прошедшие инструктаж о мерах безопасности при работе с геофизической аппаратурой и изучившие настоящее техническое описание и инструктаж по эксплуатации.

6.2. При эксплуатации прибора необходимо выполнять требования, изложенные в документах:

  - «Правила техники безопасности в нефтяной и газовой промышленности», утверждённые Постановлением Госгортехнадзора России №24 от 09.04.98г.;

  - «Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей», утвержденные Госэнергонадзором от 31.03.92 г.;

  - «Компьютеризированный каротажный комплекс «Гектор». Техническое описание и инструкция по эксплуатации»;

  - «Источник питания Б5-50. Техническое описание и инструкция по эксплуатации».

6.3. При ремонте и профилактическом осмотре вскрывать прибор разрешается только в предназначенных для этой цели помещениях, обеспеченных необходимым оборудованием и инструментом.

6.4. Замену деталей при ремонте необходимо производить только при отключенном питании. Пайку производить заземлённым паяльником с рабочим напряжением не более 36 В.

6.5. Перед включением прибора клемма «^» соединяется с шиной заземления. При выключении прибора, клемма «^» отсоединяется в последнюю очередь.

6.6. Во время градуировки и проверки прибора, подача давления на прибор от системы, создающей давление, должна осуществляться, обеспечивая надежное и герметичное соединение. Повышение и снижение давления в системе нужно производить плавно, не допуская гидравлических ударов. В случае самопроизвольного снижения давления в системе необходимо полностью снять давление и устранить дефекты, вызвавшие снижение давления.

6.7. При градуировке и проверке преобразователей давления запрещается:

      -   создавать в системе давление, превышающее 40 МПа;

- отсоединять преобразователь давления от системы при наличии в ней избыточного давления;

- устранять дефекты и подтягивать крепёжные соединения в системе при наличии в ней избыточного давления.

6.8. Во время градуировки и проверки преобразователей температуры запрещается:

        - повышать температуру жидкости в термостате выше +120 °С;

- создавать условия для возникновения термического удара (резкое изменение температуры окружающей среды более чем на 10 °С);

  - извлекать преобразователь температуры из термостата без предварительного охлаждения жидкости до температуры не более +30 °С.

6.9. Прибор не содержит пожаро- и взрывоопасных элементов и не оказывает вредного воздействия на окружающую среду.

7. Подготовка к работе.

7.1. Перед вводом прибора эксплуатацию необходимо изучить техническое описание и инструкцию «Паспорт ПС 431538-005-00147743-2006».

7.2. Внешним осмотром убедиться в отсутствии механических повреждений прибора. Проверить исправность турбинки расходомера.

7.3. Установить тумблер «Сеть» блока питания в положение «Выкл.», установить выходное напряжение 0 В.

7.4. Установить «Гектор» в аппаратурную стойку каротажной станции.

7.5. Установить тумблер «Сеть» прибора «Гектор» в положение «Выкл.», тумблеры «+» и «-» в – положение «+», тумблеры «50Гц» и «400Гц» – в положение «Выкл.», переключатель «Род работы» – в положение «Выкл.».

7.6. Соединить клемму «^» прибора «Гектор» с шиной заземления станции.

7.7. Подготовить к работе каротажную станцию в соответствии с эксплуатационной документацией на данную станцию.

7.8. Разместить компьютер на рабочем столе каротажной станции, подключить компьютер к прибору «Гектор», подключить компьютер к сети питания согласно «Техническому описанию и инструкции по эксплуатации» на компьютеризированный каротажный комплекс «Гектор».

7.9. Подсоединить прибор ГДИ–7С к кабельному наконечнику, отмаркировать жилы кабеля с помощью омметра на клеммах «Каб.» прибора «Гектор» относительно клеммы «^».

7.10. Отмаркированную клемму «Каб.» соединить перемычкой с клеммой «Вх-1».

Внимание! Необходимо строго соблюдать последовательность включения и выключения прибора.

7.11. Включить питание компьютера и питание прибора «Гектор». После включения питания прибора «Гектор» должен прозвучать сигнал готовности.

7.12. Перевести тумблер «Стаб.» прибора «Гектор» в положение «Вкл.», включить тумблер «Сеть» блока питания.

7.13. Установить значение тока блока питания, необходимое для стабильной работы прибора ГДИ–7С.

7.14. Проверить по осциллографу работу прибора ГДИ–7С. На экране должна наблюдаться периодическая последовательность пачек двухполярных импульсов амплитудой не менее 1,5 В.

7.15. На клавиатуре компьютера набрать программу для работы с прибором ГДИ–7С в соответствии с «Техническим описанием и инструкцией по эксплуатации на каротажный компьютеризированный комплекс «Гектор»».

8. Порядок работы на скважине.

 8.1. Промыслово-геофизические исследования на скважинах необходимо производить в соответствии с «Руководством по применению промыслово-геофизических методов для контроля за разработкой нефтяных месторождений», утверждённым Управлением промысловой и полевой геофизики Министерства нефтяной промышленности и другими нормативно-техническими документами, действующими на предприятии.

8.2. Спуско-подъёмные операции выполнять при скорости не более       3000 м/ч.

8.3. Выполнять подготовительные операции, изложенные в разделе 7 настоящего паспорта.

8.4. Опустить прибор ГДИ–7С в скважину на 20-30 м ниже исследуемого интервала. При спуске прибора в скважину необходимо контролировать работу аппаратуры.

8.5. Производить запись диаграмм по стволу скважины при скорости подъёма скважинного прибора 500 м/ч.

8.7. При детальных исследованиях скважины скорость записи прибора   ГДИ–7С должна быть 100-150 м/ч.

8.8. Для получения более точных результатов исследования скважины, измерения расхода жидкости в заданных точках производить при неподвижном приборе. Запись прибора на точке производить согласно «Технического описания и инструкции по эксплуатации прибора «Гектор»».

8.9. После окончания работ по исследованию скважины выключение прибора производится согласно следующей последовательности:

-  выключить тумблер «Сеть» блока питания,

-  выключить тумблер «Стаб.» Прибора «Гектор»,

-  выключить питание прибора «Гектор»,

-  выключить питание компьютера.

8.10. Произвести подъём прибора ГДИ–7С на поверхность, отсоединить прибор от кабельного наконечника, навернуть на приборную головку защитный колпак, протереть прибор ветошью.

9. Техническое обслуживание.

9.1. Техническое обслуживание производится с целью обеспечения нормальной работы прибора в течении его эксплуатации.

9.2. Техническое обслуживание прибора сводится к соблюдению правил эксплуатации, хранения, транспортирования, изложенных в настоящем паспорте, к проведению профилактических работ, устранению мелких неисправностей и к проведению периодических проверок.

9.3. Разборку прибора производить с использованием стандартного инструмента.

9.4. При пользовании трубным ключом не устанавливать его в местах расположения резьб. Это может привести к «задиру» резьб при отворачивании.

9.5. Виды профилактических работ и рекомендуемая их периодичность:

1. визуальный осмотр – один раз в месяц;
2. внешняя и внутренняя чистка – один раз в три месяца;
3. проверка прибора – один раз в шесть месяцев.

9.6. Пыль с наружных поверхностей при чистке прибора следует удалять ветошью, а пыль внутри прибора – сухим воздухом. Особое внимание следует обратить на высоковольтный преобразователь и выпрямитель в модуле ГК прибора. Скопление пыли в этих узлах может привести в электрическому пробою и выходу прибора из строя.

9.7. Разборку прибора следует производить согласно следующей последовательности (рисунок 9.1):

-  зажать трубным ключом кожух 2, примерно, в средней его части;

-  рожковым ключом отвернуть приборную головку 1;

-  отвернуть кожух 2, снять его;

-  зажать трубным ключом кожух 4, примерно, в средней его части;

-  рожковым ключом отвернуть присоединительный блок или заглушку 5;

-  отвернуть кожух 4 от блока датчиков 3, снять его.

Рисунок 9.1

9.8. При осмотре разобранного прибора проверить крепление деталей и узлов на шасси, надёжность паек и контактных соединений, качество уплотнительных колец.