V8多功能数字电法仪及其应用

文章编号:1004—5716(2006)11—0171—03中图分类号:TM12　文献标识码:B

V8多功能数字电法仪及其应用

吴有信

(安徽煤田地质局物探测量队,安徽宿州234000)

摘　要:近年来煤矿地质灾害频繁发生,国家进一步加大了对煤矿灾害治理的投资力度,同时,随着煤矿开采深度的加大,地质条件的复杂化,在煤矿采区工作面的设计和采掘过程中,迫切要求了解多种条件下的水文物探资料,以指导煤矿布局与生产,防治矿井地质灾害,电法作为重要的水文物探方法,受到多方关注。论述了国内外多功能数字电法仪现状,对最新引进的加拿大凤凰公司V8多功能电法仪及其方法应用与成果做了介绍。关键词:多功能;数字电法仪;应用

1　国内外多功能数字电法仪现状

国内现在生产的电法仪器一般为单一方法。直流电法仪厂家有:如重庆地质仪器厂、重庆奔腾地质仪器厂、渭南地质仪器厂、吉林大学、北京地质仪器厂等,电磁法仪器生产厂家有:长沙(中南大学)(SD —1、2),武汉(中国地质大学)、西安物化探研究所(L C —1、2),地矿部物化探研究院(WDC —1、2),重庆地质仪器厂(A TEM -II )等。

国外生产直流电法仪器的有法国、德国、加拿大等厂家,多功能电法仪生产厂家有加拿大、美国、德国等。目前,在国内这几家国外厂商的仪器均有使用。石油、地矿、冶金、有色系统内广泛使用的加拿大凤凰公司V5、V52000、V6A 等多功能数字电法仪功能全、配套好、稳定性也好,作为一家老牌物探仪器生产厂家,国内不同勘探系统均有其仪器,使用情况良好,其最新产品为V8网络化多功能电法系统。

2　V 8多功能数字电法仪简介

V8是加拿大凤凰公司自1975年以来研制开发的第二代多

功能电法系统,在非常成熟的系统2000基础上,V8更趋向于尽善尽美。V8有3个磁道和5个电道,其通讯方式可以无线也可以有线,所有的记录单元均通过GPS 时间(±0.2

μs )保持同步,发射机也是通过GPS 时间保持同步。新颖的V —8多功能电法仪除了其灵活综合多功能和小巧坚固的野外装置以外,跟以往电法仪相比,有五个突出的优越性能:

(1)每道采用两套A/D 转换器,高频强信号用16位,低频

M T 弱信号采用24位,保持了最高的动态范围和分辨率。

(2)发射和接收位无线连接,始终采用GPS 同步,避免了不

断需要校对时钟同步的麻烦和出错的可能性。

(3)局域网无线和有线通讯并举,利于开展山区工作。

(4)世界上第一家采用50周,60周,400周的发电机通用设

计,可以就地配租发电机,不再需要专配,既大大节省了成本又省去了不必要的麻烦。

(5)在使用可控源工作中,用户可任意添加分辨测量频点,大

大提高了测量分辨率。

3　V 8多功能电法仪的配置

3.1　数据采集站V 8

彩色显示屏、键盘、GPS 同步高精度时钟、GPS 接收器、

512Mb 可拆卸内存,磁道:3个磁道,用于AM T 、M T 、CSAM T 或TEM ,大地电磁通道:2个大地电磁通道用于AM T 、M T ,3个通

道用于CSAM T 、SIP ,包括:GPS 接收天线,外接电源线,背袋。

3.2　MT 法配置

数据采集模块(用于M T );

用于M T 或AM T 系统检测的二道白噪声生成器;磁传感器感应线圈(1/30000～400Hz ,用于M T );

M TC50或AM T —30探头线,20m ;

低噪声不极化电极(一盒6个);

不极化电极接收线,每卷300m ;

数据处理软件:(单用户,没有传输许可);

SSM T 软件,包括时间序列、编辑、打印、传输、标定等(用于M T 和AM T );

接口/数据转换程序,SEG 格式,ASC Ⅱ文件;数据解释软件包(数据库、图形、拟断面图、二维模型等)。

3.3　AMT 法配置

数据采集模块(用于AM T );

磁传感器感应线圈(1Hz ～12k Hz ,用于AM T/CSAM T );

M TC50或AM T —30探头线,20m ;

低噪声不极化电极(一盒6个);不极化电极接收线,每卷300m ;

数据处理软件:(单用户,没有传输许可);

SSM T 软件,包括时间序列、编辑、打印、传输、标定等(用于M T 和AM T );

数据解释软件包(数据库、图形、拟断面图、二维模型等)。

3.4　CSAMT 法配置

CSAM T 数据采集模块、传感器;

磁探头(1Hz ～12k Hz );

用于M TC —50或AM TC —30的线圈,20m ;低噪声不极化电极(一盒6个);不极化电极接收线,每卷300m ;

总第127期

2006年第11期 西部探矿工程WEST -CHINA EXPLORA TION EN GIN EERIN G

series No.127

Nov.2006

数据处理软件:(单用户,没有传输许可);

数据处理/编辑/成图/打印/近场校正/SU RFER 数据格式转换软件;

一维正演模型程序;

在Windows 系统下的作图和等值线的surfer 软件;

信号源(发射机):TXU30(30kW )或T3发射机均可用于

CSAM T 、SIP 、TDIP 、TEM 的多功能30kW 发射机(最大电流:50A ,最大电压:1000V ,最大功率:40kVA );

发射机电极,每套8块金属板;发射机输出电缆,12号线径,3000m 。

3.5　TEM 法配置

数据采集软硬件模块:

用于TEM 的V8前置电路板(500k Hz 、18位模数转换器、

3—1通道);

TEM

数据采集、传感器(单个或双个);

中等频率传感器,60

μs ～80ms 瞬变窗口(可测深度20～400m );

数据处理软件:(单用户,没有传输许可);

TEM 数据传输/打印/计算电阻率/坡度校正和TEMIX 接

口程序;

TEMIXPlus 软件包(一维反演/绘图/单点形成剖面);

信号源(发射机):

TEM 信号源(最大输出电流40A 、使用24～96V 电池);

T4时钟驱动/控制器,其包括两种通讯方式:A.GPS 时钟同

步B.T4系统内自动时钟计时同步,当GPS 信号不好时,T4系统内自动时钟将开始计时;T —4专用电池包(24～72V );

TEM 发射电缆,100m 。4　V 8多功能电法仪的成果介绍

4.1　V 8多功能电法仪在采空区勘察中的应用

图1　采空区在电性剖面上的对比

图1中Ⅱ号剖面位于Ⅰ号剖面北1000m 处,其地质地貌特征与Ⅰ号剖面完全一致。从视电阻率等值线断面图上可以看出,剖面电阻率等值线圈形态简单,50m 以上的高阻层是第四系高阻电性层的反映,平距125m 处向南第四系覆盖变厚,反映了古地形的变化。下部视电阻率等值线的形态变化舒缓,表明沉积物横向相变不大,物质成分差异小,不存在明显的电性差异。因此,推测该地段下部无采空区存在。

5　结束语

V8多功能电法仪是目前世界上最为先进的多功能电法仪,

由于其轻便及其网络化设计,在复杂地区开展工作较为方便,对地热、煤矿采空区、陷落柱、水文地质和深部构造、油气勘探均取得很好的地质效果。

近年来在煤矿采区工作面的布置和采掘过程中,随着煤矿开采深度加大,地质条件复杂化,煤矿地质灾害频繁发生,迫切要求了解多种条件下的地质与电性资料,以指导煤矿布局与生产,防治矿井地质灾害,V8多功能电法仪将在这方面发挥其独特的优势。

参考文献:

2

71西　部　探　矿　工　程 Nov.2006

No.11

文章编号:1004—5716(2006)11—0173—02中图分类号:TE927+13　文献标识码:B 龙深1井使用VTK工具的钻井液技术

冯圣凌,蒲吉玲,彭　刚

(中石化西南石油局重钻钻井液公司,重庆400042)

摘　要:龙深1井二开钻遇地层为须三推覆体,地层倾角较大,极易发生井斜,井眼尺寸大,裸眼井段长,钻井液密度低,

环空返速低(0.37m/s),这对钻井液的携砂性能和井眼的清洁问题提出了较高的要求,特别是在使用美国贝克休斯的垂

直钻井系统V T K工具,钻进时机械钻速较高,进尺较快,钻井液的携砂性能尤为突出。为了配合V T K工具,钻井液上

采取了相应的处理措施,从而确保了该井二开的顺利结束。

关键词:V T K工具;钻井液;钻井液性能控制;井眼稳定;携砂性能

龙深1井为中石化西南局部署在川西龙门山推覆体构造上的一口深勘探井,该井二开于2005年7月12日开钻,使用 444.5mm钻头钻至井深1490.00m,换用美国贝克休斯的垂直钻井V T K工具,使用 406.4mm钻头,从1490.00～2380m二开完钻,设计本井段钻井液体系为两性离子聚合物钻井液。在二开钻进中,因须家河三段为推覆体,地层倾角较大,裂缝较为发育,钻进中极易打斜。防斜打直是本井段的重点和难点。为了防斜工程上采用了掉打纠斜、塔式钻具、复合钻具和钟摆钻具的方法,但都收效甚微。为了防斜打快、缩短钻井周期,决定引进美国贝克休斯的垂直钻井V T K工具。

1　使用VTK垂直钻井工具简介及对泥浆性能要求

(1)Verti Trak是贝克休斯最先进的垂直钻井系统,它综合了AU TO TRA K(闭环旋转导向系统)、高性能X-TREM E马达、可靠的MWD三种技术开发出来的一种闭环自动垂直钻井系统。可以钻出象枪管一样笔直的井眼。钻进时当MWD重力传感器(距离钻头10m)检测到有井斜趋势时,即可启动液压部件,通过一至两个肋板向井壁施加3t的作用力以对抗这一趋势,同时MWD传送实时井斜数据到地面系统以方便跟踪和监测。当井眼完全垂直时,三个肋板全部伸出,并对井壁施加相同的力,将钻头居中,保持井眼按垂直方向钻进。这一过程自动完成,不需要任何人为干预。

(2)V T K工具使用中对钻井液的要求是:在大尺寸井眼中对钻井液的携砂能力提出了较高的要求,钻井液要具备高屈服值,低塑粘,在较低的环空返速下有较好的携砂性能。同时流阻较低,建议屈服值大于15Pa,动塑比尽可能高,含砂低于0.5%。

2　VTK垂直钻井与泥浆性能维护

(1)V T K工具第一次入井时间为2005年10月20～22日,井段1490.00～1571.77m,使用时间26.66h,进尺81.77m,平均机械钻速为3.06m/h。

V T K工具入井前钻井液性能为:密度1.23g/cm3;粘度43～47s;失水6.8mL;泥饼0.5mm;p H9;初切5.5Pa;终切8.5Pa;动切力11Pa;塑粘16MPa?s;固含15%;坂含48g/L;含砂0.2%。

为了配合和V T K工具的正常使用。在下入V T K工具前,将振动筛筛网由60目换成80目;尽量长时间使用固控设备,使钻井液含砂为0.2%;同时保证固控设备的正常运转。

钻进中为了满足V T K工具的正常使用,全天使用除砂除泥器,间断使用离心机。钻井液维护以FA-367、N H4HPAN、KPAN、CMC、FT-342为主。钻进中粘切有所下降,为了保持粘切,间断补充高坂含基浆。保证钻井液粘切的稳定。针对接单根上提下放有遇阻卡现象,阻卡力60～120kN,定期向井浆中补充润滑封堵剂(D HD)。钻井液性能:密度1.23g/cm3;粘度43～44s;失水6.5mL;泥饼0.5mm;p H值为9;初切3Pa;终切9Pa;动切力12Pa;塑粘15MPa?s;固含17%;坂含50g/L;含砂0.2%。

钻井中发现方钻杆下的过滤器中岩屑较多,使滤网堵塞,起钻后全面清掏循环罐,保证下次钻进中滤网中岩屑有所减少。

(2)V T K工具第二次入井时间2005年10月22～24日,井段为1571.77～1686.16m,使用时间31.3h,进尺114.46m,平均机械钻速为3.66m/h。

正常钻进中,钻井液性能变化最大的是粘切呈下降趋势,虽然不断补充高坂含基浆(10%)和加处理剂(HV-CMC和KPAN),但提高的粘度切力不能稳定。处理仍以FA-367、N H4 HPAN、KPAN、CMC、F T-342为主。遇阻卡现象比上一次有所好转,最大阻力达100kN。定期向井浆中加入润滑封堵剂(D HD)和改性沥青(JD-4),减小起下钻和接单根的摩阻,增加钻井液的防塌性能。振动筛返砂基本正常。本次钻井液性能为:密度1.23～1.24g/cm3;粘度38～45s;失水6.3～6.5mL;泥饼0.5mm;p H值为9;初切5.5Pa;终切8.5Pa;动切力8～12Pa;塑粘15～17MPa?s;固含15%;坂含50g/L;含砂0.2%。

针对钻杆滤网中岩屑较多的现象,采取了以下措施:第一、全

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[5]　V8多功能电法仪使用说明[S].

总第127期2006年第11期

西部探矿工程

WEST-CHINA EXPLORA TION EN GIN EERIN G

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Nov.2006