ОКП 43 1521
УТВЕРЖДАЮ
Генеральный директор
ОАО НПП "ВНИИГИС"
Перелыгин В.Т.
«___»___________2006 г.
АППАРАТУРА
ВОЛНОВОГО АКУСТИЧЕСКОГО КАРОТАЖА
ЗАС-03
Руководство по эксплуатации
АХА 2.817.020 РЭ
Заведующий отделом № 34
_______________Еникеев В.Н.
"" 2006 г.
г. Октябрьский
2006 г.
С О Д Е Р Ж А Н И Е
_____________________________________________________________________________
Наименование тем С.
_____________________________________________________________________________
1. ОПИСАНИЕ И РАБОТА ИЗДЕЛИЯ
1.1. Назначение 4-5
1.2. Характеристики 5
1.3. Состав изделия 6
1.4. Устройство и работа 7
1.5. Описание и работа составных частей аппаратуры 7-10
1.6. Маркировка и пломбирование 10
1.7. Упаковка 10-11
2. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПО НАЗНАЧЕНИЮ
2.1. Подготовка изделия к использованию 12-13
2.2. Меры безопасности 13-14
2.3. Использование изделия 14
3. ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ 15-16
4. ТЕКУЩИЙ РЕМОНТ 17-18
5. ПРАВИЛА ХРАНЕНИЯ И ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ 19
Приложение А. Прибор скважинный. Сборочный
чертеж 20
Приложение Б. Прибор скважинный. Схема
электрическая принципиальная 21
Приложение В. Блок управления. Общий вид 22
Приложение Г. Блок управления. Схема
электрическая принципиальная 23
Приложение Д. Эпюры напряжений и карта режимов.
Прибор скважинный 24
Приложение Е. Эпюры напряжений и карта режимов.
Блок управления 25
Настоящее руководство по эксплуатации предназначено для ознакомления с принципом действия и устройством аппаратуры волнового акустического каротажа ЗАС-03 (в дальнейшем - аппаратура). Оно содержит описание схемы, конструкции, технические характеристики и другие сведения, необходимые для обеспечения полного использования технических возможностей аппаратуры.
К руководству по эксплуатации прилагаются: электрические принципиальные схемы, сборочный чертеж, карты режимов работы прибора скважинного и блока управления.
ОПИСАНИЕ И РАБОТА ИЗДЕЛИЯ
1.1. Назначение
1.1.1. Аппаратура волнового акустического каротажа ЗАС-03 (в дальнейшем - аппаратура) предназначена для измерения кинематических и динамических характеристик упругих волн при исследовании необсаженных скважин, а также обсаженных скважин в режиме акустического цементомера.
1.1.2. Область применения - геофизические исследования скважин глубиной до 6000 м и диаметром от 100 до 300 мм с максимальной температурой в зоне исследования 120 0С и максимальным гидростатическим давлением 80 МПа. Заполнение скважин - любые негазированные буровые растворы.
1.1.3. Допускается доставка прибора скважинного на забой через буровой инструмент с проходным отверстием не менее 90 мм.
1.1.4. Аппаратура рассчитана на работу с трехжильным бронированным кабелем любого типа по ТУ 16.К64-01 длиной до 6000 м, с серийными каротажными станциями по ГОСТ 25785-83, снабженными персональным компьютером типа IBM PC.
1.1.5. Аппаратура рассчитана для работы с каротажным регистратором "ГЕКТОР" ГЕ-1-00-00-00, также с другими каротажными регистраторами, имеющими в своем составе быстродействующие АЦП.
1.1.6. Аппаратура состоит из прибора скважинного и блока управления.
1.1.7. Прибор скважинный
Формула зонда И2 0,5И11,5П
Диаметр, мм 73
Длина, м 3,4
Масса прибора скважинного, кг 45
Центраторы рессорного типа
Излучатели магнитострикционные,
радиальные
Приемник пьезокерамический
Собственная частота, кГц 20
Частота посылок, Гц 12,5
Рабочая температура max, 0С 120
Допустимое давление max, МПа 80
1.1.8. Блок управления
Температура окружающей среды
при работе, 0С от плюс 5 до плюс 45
Температура окружающей среды
при хранении и транспортировке, 0С от минус 50 до плюс 50
Потребляемая мощность не более, В.А 30
Напряжение питания, В 220 ± 22
Габаритные размеры, мм 285 х 235 х1 50
Масса, кг 5
1.2. Характеристики
При акустическом каротаже аппаратура совместно с каротажным регистратором обеспечивает запись полной волновой картины каждого из каналов с шагом квантования 2 или 4 мкс. Максимальная длительность записываемой волновой картины 4196 мкс.
1.2.1. Диапазон преобразований интервального времени от 120 до 660 мкс/м.
1.2.2. Верхний предел диапазона преобразований коэффициента затухания не менее 30 дБ/м.
1.2.3. Предел допускаемой основной относительной погрешности преобразования интервального времени Δt не более ±3 %.
1.2.4. Предел допускаемой абсолютной погрешности преобразования коэффициента затухания α не более ±5 дБ/м.
1.3. Состав изделия
Состав аппаратуры должен соответствовать таблице 1.
Таблица 1
| Обозначение изделия | Наименование изделия | К-во, шт. | Примечание |
| АХА 3.836.094 АХА 5.139.082 034-040-36 017-021-25 044-050-36 АХА 2.817.020 РЭ АХА 2.817.020 ПС | Изделие Прибор скважинный ЗАС-03 Блок управления Комплекты Кольца уплотнительные ОСТ 41-160-89 Рессоры центрирующие Сетевой кабель Высокочастотный кабель Эксплуатационная документация Руководство по эксплуатации Паспорт |
1.4. Устройство и работа
1.4.1. Прибор скважинный возбуждает в скважине с помощью магнитострикционных излучателей ультразвуковые импульсы, которые распространяются по буровому раствору и породе, воспринимаются пьезокерамическим приемником, преобразуются в электрические сигналы, усиливаются и сопровождаемые сформированными синхроимпульсами передаются в блок управления.
1.4.2. Блок управления выделяет синхроимпульсы каждого из каналов, соответствующие моментам излучения первого или второго излучателя, формирует их по амплитуде и длительности, необходимой для синхронизации каротажного регистратора.
Волновые картины каждого из каналов также выделяются в блоке управления и передаются в каротажный регистратор для оцифровки и записи на жесткий диск компьютера в функции глубины.
1.5. Описание и работа составных частей аппаратуры
1.5.1. Скважинный прибор
В верхней части прибора скважинного (Приложение А) размещен блок электроники 1, помещенный в охранном кожухе 2, на котором установлены центраторы фонарного типа 3, вписывающиеся в размер прибора скважинного в сжатом виде. Охранный кожух имеет головку для стыковки с кабельным наконечником.
Акустический зонд содержит один приемник, выполненный из пьезоэлемента сферической конструкции 4, помещенный в герметичный объем, заполненный диэлектрической жидкостью (типа трансформаторного масла) и два магнитострикционных излучателя 5, сердечники которых выполнены из витого магнитострикционного материала. Приемник и излучатели разделены звукоизоляторами 6, выполняющими функцию задержки и затухания волны по корпусу.
Механическое соединение элементов зонда с охранным кожухом 2 блока электроники 1 осуществляется с помощью моста 7, в котором установлены пробки 8. На мосту 7 установлены две крышки 9.
Электрическое соединение зондовой части с блоком электроники осуществляется при помощи разъемов типа ШР, подтягивается накидной гайкой 10.
Фиксация от самопроизвольного откручивания блока излучателя и звукоизоляторов производится винтами 11.
1.5.2. Принципиальная электрическая схема прибора скважинного показана в Приложении Б, временные диаграммы работы в Приложении Д.
В аппаратуре применен принцип синхронизации "снизу", поэтому синхроимпульсы, сопровождающие усиленные электрические сигналы приемника, формируются в приборе скважинном схемой синхронизации, усиливаются и по второй жиле кабеля передаются в блок управления. По этой же жиле от блока управления поступает в прибор скважинный постоянное регулируемое напряжение 50÷300 В для питания излучателя. По первой и третьей жилам в прибор скважинный поступает переменное напряжение 50 Гц 30 В для питания электрической схемы, а в блок управления передаются усиленные электрические сигналы приемника.
Схема формирования синхроимпульсов и импульсов запуска излучателя (плата А2) (приложение Б) состоит из: триггера Шмидта на элементах DD1.1, DD1.2; двух триггеров делителей на два DD2.1, DD2.2; схемы совпадения DD1.3; формирователя длительности импульсов синхронизации DD1.4, усилителя мощности импульсов синхронизации VT3,VT4 и усилителя-формирователя импульсов запуска излучателей VT1,VT2.
Переменное напряжение частотой 50 Гц и амплитудой 30±5 В поступает по первой и третьей жилам кабеля на согласующий трансформатор TVI. С вывода 5 оно подается на первичную обмотку трансформаторов питания TV2, TV3 и через сглаживающую цепочку R1, R2, C1 на вход триггера Шмидта DD1.1, DD1.2, который преобразует переменное синусоидальное напряжение в импульсное с периодом 20±1 мс, скважностью ≈2 и амплитудой логического уровня 10±3 В. Триггеры DD2.1 и DD2.2 делят эту последовательность на 4. Усилители-формирователи по спаду меандров, получаемых с контактов 12 и 13 DD2.2, вырабатывают короткие импульсы с периодом 80±2 мс, со сдвигом между собой на 40 мс и длительностью 20±5 мкс для запуска схемы генератора токовых импульсов. Генератор токовых импульсов (плата 3 Приложение Б) представляет собой тиристорные ключи VD3 и VD4, через которые поочередно разряжается накопительная емкость C1. Заряд емкости C1 производится через ограничивающее сопротивление RI, R2. Емкость С2 служит для снятия импульсов момента излучения на вход схемы формирования импульсов синхронизации DD1.4. Через емкость С1 импульсы синхронизации поступают во вторую жилу кабеля.
Формирователь импульсов синхронизации DD1.4 вырабатывает импульсы, соответствующие моменту срабатывания излучателя, которые снимаются с генератора токовых импульсов и через амплитудный
ограничитель R13, R5, VDI поступают на контакт 13 DD1.4. Через контакт 12 DD1.4 формируется импульс цикла, который необходим для привязки каналов в блоке управления. Длительность импульсов синхронизации момента излучения ≈50±10 мкс, а импульса цикла ≈100±20 мкс.
На плате А4 (Приложение Б) расположены выпрямитель VD1-VD4 и стабилизаторы постоянного напряжения для питания усилителя +27В и логических схем +15В.
На плате АI (Приложение Б) на операционном усилителе DAI собран малошумящий предварительный усилитель, который подключен ко входу общего усилителя DA2, VT1, VT2. Общий коэффициент усиления равен 200, изменять его можно с помощью резисторов R3 и R9.
1.5.3. Блок управления (Приложение В)
Блок управления (БУ) (Приложение В) аппаратуры представляет собой конструкцию, выполненную на базе унифицированного блочного шасси. На задней стенке БУ расположен разъем ХРI, посредством которого осуществляется электрическое соединение с сетью переменного тока.
На передней панели БУ расположены переключатели SAI "Регулировка интенсивности излучателей", SA2 "Ослабление", SA3 "Сеть", контакты подключения скважинного прибора и разъемы соединения блока управления с каротажным регистратором "Регистратор ВК" и "Регистратор СИНХР". Принципиальная схема блока управления, состоящая из схемы синхронизации, усилителя-фильтра, блока питания прибора скважинного, блока питания микросхем блока управления и сетевого фильтра показана в Приложении Г, эпюры напряжений в Приложении Е.
1.5.4. Схема синхронизации (Приложение Г)
Схема синхронизации блока управления включает в себя пассивный фильтр верхних частот C2, С3, R2, R3, C4, R15, R17, амплитудный ограничитель VDI, VD2, импульсный усилитель VTI, VT2, инверторы DDI.I, DDI.4, одновибратор-расширитель импульсов DDI.2, DDI.3, одновибратор блокировки DD2, схемы совпадения DD3.I, DD3.3, DD3.4, DD5.I, D-триггеры DD4.I, DD4.2, формирователи импульсов синхронизации DD3.2, DD5.3, DD5.4, инвертор DD5.2.
Поступающие от прибора скважинного по второй жиле кабеля импульсы синхронизации, которые включают в себя импульс отметки момента срабатывания излучателя при включенном коротком зонде, длинном зонде и импульс цикла сильно искажаются кабелем. Их амплитуда может колебаться от 0,5 до 10 В. Поэтому через разделительный конденсатор C2 они поступают на регулятор амплитуды R2"СИНХР", находящийся на плате, которым выбирается для определенного кабеля их оптимальная амплитуда. Диодным ограничителем VDI,VD2 амплитуда этих импульсов ограничивается на уровне ≈0,7 В для защиты каскадов усилителя VTI, VT2. Усиленные до логического уровня эти импульсы через инвертор DD1.1 поступают на вход расширителя DD1.2, DD1.3. Длительность импульсов, сформированных расширителем, составляет 8±1 мс. Проинвертированные DDI.4 эти импульсы по спаду запускают одновибратор блокировки DD2, который вырабатывает импульсы положительной полярности длительностью 26±2 мс. В схеме одновибратора применена микросхема 155АГ1, которая не позволяет перезапускаться одновибратору до окончания импульса, выработанного при предыдущем запуске. Поэтому при правильной работе схемы одновибратор будет запускаться только от импульсов синхронизации короткого и длинного зондов и не будет срабатывать на импульсы цикла, т.к. они приходят через 20±1 мс после импульса синхронизации короткого зонда.
1.5.5. Сигнал приемника приходит со скважинного зонда по первой и третьей жилам кабеля и выделяется на фантомном трансформаторе TV1. Через регулятор "Ослабление" он поступает на усилитель с частотно-зависимыми обратными связями на микросхеме DA1. Диодный ограничитель VD3 ограничивает амплитуду сигнала на уровне ≈0,7 В. С выхода усилителя сигнал поступает на гнездо XS1 для передачи в каротажный регистратор.
1.5.6. Питание прибора скважинного осуществляется регулируемым постоянным напряжением 50÷300 В и переменным напряжением 30 В частотой 50 Гц. Переменное напряжение 30В вырабатывается трансформатором TV и через фантомный трансформатор поступает в прибор скважинный по первой и третьей жилам. Постоянное напряжение получается после выпрямления на VD5 и сглаженного с помощью емкости С1 переменного напряжения, снятого с трансформатора TV1 через регулятор SA1 "Регулировка интенсивности излучения".
1.5.7. Питание цифровых и аналоговых микросхем осуществляется с помощью стабилизаторов DA2 и DA3, расположенных на плате А (Приложение Г). Микросхема DА2 вырабатывает питающее напряжение ±15 В, а DA3 - +5 В.
1.5.8. На плате А (Приложение Г) собран сетевой фильтр для подавления сетевых и импульсных помех.
1.6. Маркировка и пломбирование
1.6.1. На лицевой панели блока управления нанесено трафаретом условное обозначение аппаратуры, на задней стенке блока управления
нанесено клеймо ударным способом шрифтом 3-Пр3 ГОСТ 26.020-80 следующего содержания:
1) товарный знак или наименование предприятия;
2) порядковый номер аппаратуры;
3) год выпуска.
1.6.2. На корпусе прибора скважинного нанесено клеймо ударным способом шрифтом 3-Пр3 ГОСТ 26.020-80. Клеймо содержит надписи:
1) условное обозначение аппаратуры;
2) порядковый номер аппаратуры;
3) год выпуска.
1.7. Упаковка
1.7.1. Аппаратура поставляется упакованной в двух тарных ящиках: ящик с прибором скважинным; ящик с блоком управления, комплектом запасных частей, и документацией. Тарные ящики повторному использованию не подлежат.
1.7.2. На тарных ящиках нанесена маркировка следующего содержания:
1) основные надписи: получатель, место назначения;
2) дополнительные надписи: отправитель, место отправления;
3) манипуляционные знаки: ОСТОРОЖНО ХРУПКОЕ!
ВЕРХ, НЕ КАНТОВАТЬ!
БОИТСЯ СЫРОСТИ!
4) информационные надписи: условное обозначение аппаратуры,
порядковый номер аппаратуры,
массу брутто и нетто грузового
места в килограммах.
Маркировка нанесена трафаретом эмалью ПФ-115 (черная) по ГОСТ 6465-76.
1.7.3. Упаковка обеспечивает хранение аппаратуры без переконсервации в течение трех лет со дня отгрузки предприятием-поставщиком.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПО НАЗНАЧЕНИЮ
В руководстве по эксплуатации содержатся сведения, необходимые для правильной эксплуатации аппаратуры и полного использования ее технических возможностей.
В связи с тем, что аппаратура ЗАС-03 эксплуатируется с каротажным регистратором "ГЕКТОР", при работе необходимо также руководствоваться техническим описанием и инструкцией по эксплуатации каротажного регистратора "ГЕКТОР" ГЕ-1-00-00-00.
2.1. Подготовка изделия к использованию
2.1.1. Аппаратура волнового акустического каротажа ЗАС-03 является сложным измерительным прибором, в схеме которой широко применяются микросхемы, транзисторы и другие элементы, чувствительные к электрическим перегрузкам. Поэтому ремонт и все регламентные работы по техническому обслуживанию должны проводиться квалифицированным персоналом в условиях ремонтных мастерских при строгом соблюдении указаний по монтажу и эксплуатации полупроводниковых приборов.
2.1.2. Ввиду наличия заряда на накопительных конденсаторах схема считается полностью обесточенной только через 3 мин. после выключения.
2.1.3. Обращение с узлами, имеющими классные поверхности, используемыми при герметизации, а также с резиновыми оболочками компенсированных объемов должно быть особенно аккуратным, поскольку недопустимы даже малейшие повреждения.
2.1.4. Ремонт и проверку аппаратуры следует производить специально подготовленным персоналом в условиях ремонтных мастерских.
2.1.5. Подключение прибора скважинного
2.1.6.. Поместите, при отсутствии внешних дефектов, прибор скважинный, соединенный с кабельным наконечником, в заполненную отстоявшейся водой стальную трубу, соединенную с контуром заземления, и проверьте аппаратуру на функционирование, последовательно проведя указанные ниже операции при строгом соблюдении мер безопасности, оговоренных в разделе "Указание мер безопасности".
2.1.7. Соедините блок управления соответствующим кабелем с сетью переменного тока 220В.
2.1.8. Вызвоните коллекторные концы: сопротивление первой и третьей жил кабеля по отношению к корпусу должны быть одинаковыми и примерно соответствовать сопротивлению одной жилы на данной длине кабеля. Сопротивление первой жилы по отношению ко второй жиле должно быть равно сопротивлению двух жил кабеля. Сопротивление второй жилы кабеля по отношению к корпусу должно быть порядка 100 МОм. Подключите коллекторные концы к соответствующим гнездам "1", "2", "3" и "┴ " на блоке управления (Приложение В).
2.1.9. Соедините высокочастотными кабелями разъемы "Регистратор ВК" и "Регистратор СИНХР" с разъемами 1 и 2 "Осциллограф"
на панели каротажного регистратора "ГЕКТОР" соответственно.
2.1.10. Соедините входящим в комплект регистратора "ГЕКТОР" кабелем разъем "Компьютер" на каротажном регистраторе и разъем СОМ на ПЭВМ.
2.1.11. На регистраторе "ГЕКТОР" установите переключатель "Вид работ" в положение "0".
2.1.12. Проверка работоспособности прибора скважинного и блока управления
2.1.13. Включите прибор скважинный, нажав кнопку "Сеть". Включите каротажный регистратор "Гектор", нажав кнопку СЕТЬ. Включите персональный компьютер и в каталоге GEKTOR запустите файл start.bat. Выберите соответствующую площадь и скважину или введите новые данные. В разделе каротаж выберите скважинный прибор ЗАС-03. Нажав кнопку F7 и выбрав раздел ТЕСТ выберите шаг квантования по времени 2 мкс, длительность записи от 100 до 2148 мкс и шаг записи по глубине 0 см, т.е. в точке. На дисплее ПЭВМ в нижней части появятся волновые картины первого и второго каналов, а в верхней части фазокорреляционные диаграммы соответствующих каналов. Для более точного рассмотрения волновых картин можно включить режим осциллографа, нажав клавишу F3, для выхода из режима осциллографа нажать снова F3. Инструкция по работе с программой регистрации данных АК вызывается нажатием клавиши F1.
2.1.14. Выдержите работающую аппаратуру в течение часа, затем, выполняя все операции в обратном порядке, приведите ее в исходное состояние.
2.2. Меры безопасности
ВНИМАНИЕ! К работе c aппapaтуpoй дoпуcкaeтcя пepcoнaл, cдaвший зaчeт пo тexникe бeзoпacнocти пpи paбoтe c выcoким нaпpяжeниeм.
2.2.1. Зaпpeщaeтcя включaть aппapaтуpу, ecли oнa нe зaзeмлeнa и нe зaзeмлeны coeдинeнныe c нeй пpибopы.
2.2.2. Учитывaя выcoкoe нaпpяжeниe, кoтopoe мoжeт быть нa гнездах блока управления, соединение коллекторных проводов дoлжнo выпoлнятьcя oднoпoлюcными вилкaми, иcключaющими кacaниe oбcлуживaющим пepcoнaлoм тoкoвeдущиx элeмeнтoв.
В тeчeниe вceй paбoты aппapaтуpы пoлoжeниe вилoк в гнездах дoлжнo кoнтpoлироваться визуaльнo.
2.2.3. Зaпpeщaeтcя пpикаcaниe к пpибopу cквaжиннoму и кapотaжнoму кaбeлю, ecли нa пpибop cквaжинный пoдaнo нaпpяжeниe питaния.
2.2.4. Пpи paбoтe c открытым блoкoм упpaвлeния и c pacкpытым пpибopoм cквaжинным нeoбxoдимo быть ocoбeннo ocтopoжным, так как ряд точек сxeмы, нaxoдящиxcя пoд выcoким нaпpяжeниeм, имeют xopoший дocтуп и пpeдcтaвляют oпacнocть пpи cлучaйнoм пpикocнoвeнии к ним, пpичeм, нeoбxoдимo учecть, чтo на рaзpяднoй eмкocти тиpиcтopнoгo ключa выcoкoe нaпpяжeниe может ocтaвaтьcя в тeчeниe нeкoтopoгo вpeмeни пocлe выключeния питaния.
2.2.5. Извлечение отдельных блоков и проведение операций, связанных с ремонтом и зaмeнoй элeмeнтoв, paзpeшaeтcя тoлькo пpи пoлнocтью oбecтoчeннoй aппapaтуpe. Вce peгулиpoвки и нacтpoйки внутpи блoкoв cлeдуeт пpoизвoдить тoлькo нaдeжнo изoлиpoвaнным инcтpумeнтoм.
2.3. Использование изделия
2.3.1. Нaчать cпуcк подготовленного пpибopa cквaжиннoгo по пп. 2.1-2.2. Мaкcимaльнaя cкopocть cпуcкa дoлжнa быть нe бoлee 5000 м/ч. Спуcк дoлжeн ocущecтвлятьcя пpи нeпpepывнoм кoнтpoлe зa движeниeм пpибopa cквaжиннoгo пo ocциллогpафу или дисплею ПЭВМ. При ухудшении пpoxoждeния пpибopa cквaжиннoгo cкopocть cпуcкa дoлжнa быть умeньшeнa.
2.3.2. При спуске прибора скважинного необходимо выбрать уровень сигнала с помощью переключателя "Регулировка интенсивности излучения" на блоке управления. Регистрируемые фазы продольной волны не должны быть ограничены. Допустимая амплитуда, не ограничиваемая АЦП регистратора ±5 В.
2.3.3. Перед началом регистрации выбрать шаг квантования по глубине 10 или 20 см, шаг оцифровки волновой картины 2 или 4 мкс и необходимую длительность записи.
2.3.4. Опустить прибор скважинный в исследуемый интервал и начать запись, нажав клавишу К. Скорость каротажа 600 м/час. По окончании данных нажать клавишу 0.
2.3.5. Пpoизвести пoвтopную зaпиcь в интepвaлe 50-100 м.
2.3.6. Нeпocpeдcтвeннo пepeд выxoдoм пpибopa из cквaжины выключить питaниe пpибopa cквaжиннoгo, нажав кнопку СКВ.ПРИБ.