CN101956549B

CN101956549B - 电磁聚焦套管丝扣测井仪

Info

Publication number: CN101956549B
Application number: CN 201010257721
Authority: CN
Inventors: 詹保平; 张国辉
Original assignee: XI'AN WELL-SUN ELECTRONIC INSTRUMENT Co Ltd
Current assignee: XI'AN WELL-SUN ELECTRONIC INSTRUMENT Co Ltd
Priority date: 2010-08-19
Filing date: 2010-08-19
Publication date: 2013-03-06
Anticipated expiration: 2030-08-19
Also published as: CN101956549A

Abstract

本发明提供一种电磁聚焦套管丝扣测井仪，包括电磁聚焦传感器和电子线路，电磁聚焦传感器包括双发射探头和接收探头，其特征是双发射探头由两只完全相同的发射线圈L1、L2顺向连接，接收探头由两只完全相同的接收线圈L3、L4按差分连接对称放在两发射探头中间，发射线圈到接受线圈距离为所测套管内径的1.5-2.5倍；电子线路部分通过采用高增益放大器、磁化干扰滤波和高Q值带通滤波器，使仪器具有非常高的灵敏度，测量的结果既不受套管磁化影响也不受测速影响。该仪器可以代替原CCL仪器，适用于测量各种套管，不论是有接箍或只有丝扣的套管，都能清晰地测量出接箍的变化。

Description

电磁聚焦套管丝扣测井仪

技术领域

本发明涉及一种井下套管井测井仪，特别是涉及一种井下无接箍套管磁定位测井仪。

背景技术

常规井下套管接箍测井仪(CCL)是利用两块(恒磁)磁钢、一只接收线圈和电子线路组成，如图1-1。当仪器经过套管接箍2时，由于磁场分布发生变化，在接收线圈中产生一个套管接箍信号，如图1-2。测井时，通过检测接收线圈感应电压Ei 随套管接箍的变化(Ei＝-N*dφ/dt)来测量接箍的个数，再通过测井曲线读出所有套管接箍的个数N，计算出井下地层的准确深度(H＝L*N)。

在产气井中，为确保套管连接密封，所用的新型套管不再用套管接箍连接，改为用两支套管的丝扣(API)直接连接。对于新型套管，原先的磁定位仪器已经无法测量出丝扣连接出的变化。从图2看出：当仪器在新型套管1中测量时，由于只有丝扣3没有套管接箍，所以很难从测量曲线上区分出套管丝扣的信号。

目前，在国内外还没有测量这种套管丝扣的测井仪器。怎样通过测量套管丝扣来代替像原来CCL仪器测量的套管接箍对地层进行校深。这就是我们研发本发明专利的(EFCL)目的。

另外，原套管接箍测井仪还存在两个缺点；

1、测量曲线的幅度受仪器测井速度影响很大，目前组合测井速度是根据测井内容来确定的，不同测井组合，测井速度可能相差很多，CCL测量曲线的幅度也会有很大区别；

2、测量曲线受套管磁化影响很大。在油田作业过程中，套管很容易被磁化，套管磁化后，在CCL测井曲线上就会产生与接箍尖峰变化规律完全一样的磁化尖峰。在测量曲线上，我们很难区分出那个尖峰是套管接箍，那个尖峰是磁化造成的，因此原CCL测井时，经常因套管被磁化，给测井解释带来很多麻烦。

为了能够对无套管接箍的套管进行准确的测量，我们根据交变电磁场原理，通过检测套管丝扣连接处磁阻的变化，设计出电磁聚焦套管接箍测井仪。

发明内容

本发明的目的是提供一种电磁聚焦套管丝扣测井仪，采用低频交变电磁场(94HZ)代替原磁定位仪的恒定磁场，不但使仪器具有非常高的灵敏度，还具有不受套管磁化和测井速度的影响。

本发明的技术方案是：一种电磁聚焦套管丝扣测井仪，包括电磁聚焦传感器和电子线路，电磁聚焦传感器包括双发射探头和接收探头，其特征是

双发射探头由两只完全相同的发射线圈L1、L2顺向连接，接收探头由两只完全相同的接收线圈L3、L4按差分连接对称放在两发射探头中间，发射线圈到接受线圈距离为所测套管内径的1.5-2.5倍；

电子线路包括前置放大器、高通滤波器、带通滤波器、相敏检波器、压频转换器，驱动放大电路、振荡器和电源，其中双发射线圈发射92HZ的方波，接收线圈将接收到的信号先经过前置放大器放大后，经过高通滤波器滤掉低频变化的套管磁化干扰，再经过带通滤波器消除杂散干扰处理，最后经过相敏检波器和压频转换器处理为可纪录的套管接箍或套管丝扣信号输出。

所述前置放大器K＝400；所述高通滤波器的截止频率为10HZ；所述带通滤波器Q＝10、中心频率f＝92HZ、增益K＝12。

本发明电磁聚焦套管丝扣测井仪采用低频交变电磁场(92HZ)代替原CCL磁定位仪的恒定磁场，采用两只差分相接的接收线圈代替原磁定位仪的单线圈接收，所以仪器可以采用高增益放大来提高测量灵敏度；由于套管磁化干扰信号频率为1-6HZ，与工作频率92HZ相差很多，所以仪器可以通过高通滤波器把磁化干扰信号滤掉，来去掉套管磁化干扰；同样，由于仪器工作信号为92HZ，接收线圈的感应电压不再与仪器测速有关。具有不受套管磁化和测井速度的影响。既能测量原套管的接箍，又能测量无接箍套管的丝扣，是目前较理想的套管接箍测井仪。

附图说明

图1-1是原套管接箍测井仪结构示意图。

图1-2是原套管接箍测井仪测量曲线图。

图2是原磁定位仪测量无接箍套管曲线图。

图3是本发明电磁聚焦传感器结构示意图。

图4是本发明测井仪测量曲线图。

图5是本发明电子线路部分框图。

具体实施方式

本发明包括电磁聚焦传感器和电子线路，电磁聚焦传感器包括双发射探头和接收探头，如图3所示，双发射探头由两只完全相同的发射线圈L1、L2(形状、匝数、电感、电阻等)顺向连接。接收探头由两只完全相同的接收线圈L3、L4(形状、匝数、电感、电阻等)按差分连接对称放在两发射探头中间。发射线圈到接受线圈(线圈中点)距离为所测套管内径的1.5-2.5倍。

下面对本发明内容分别详细进行论述

一、电磁聚焦传感器

电磁聚焦传感器与原CCL传感器相比最大的差别有两点：新传感器采用92HZ交变电磁场，原仪器用恒定磁场；新传感器采用双线圈差分测量，原仪器用单线圈直接测量。这种改变就是要利用交变电磁场的频率(92HZ)与磁化测量的频率(1-6HZ)的区别，通过滤波器把磁化干扰滤掉；采用交变电磁场的另外一个好处就是测量曲线幅度与测井速度无关，因为目前磁场的变化是92HZ，不再取决于测井速度。采用双线圈差分测量，由于线圈具有调平衡功能，所以仪器放大器的增益可以很高(K＝400*12)。

为什么两只接收线圈采用差分连接就可以提高仪器的灵敏度？

接收线圈输出为：Vout＝E1-E2＝(-dφ1/dt)-(-dφ2/dt)

在周围介质均匀(没有接箍)时，两只发射线圈的磁路磁阻是一样的，所以两个接收线圈内的磁通变化相等，接收线圈输出电压Vout＝0，此时为测量曲线的基值。当一只发射线圈(L2)经过套管连接丝扣处时(如图3)，由于该线圈磁路的磁阻增加而使该发射线圈对应的接收线圈接收到信号(E2)减小。两只接收线圈信号差分后，使输出信号Vout增加。同样，当L1经过套管丝扣时，接收线圈输出信号向负值增加。

采用交变电磁聚焦传感器测量无接箍套管时还有以下优点：

1.1、具有非常高的灵敏度：

新仪器采用92HZ的交变信号，采用双接收线圈差分连接，利用提高放大器的增益(K＝400*12)来提高仪器的灵敏度；利用高Q(Q＝10)值的带通滤波器来去掉磁化干扰，使仪器测量曲线可以清晰地反映出套管丝扣的变化。

1.2、具有非常宽的测速范围：

测量套管连接丝扣(或接箍)时，测量曲线的幅度只与连接丝扣(或接箍)有关，与测速无关。因为电磁聚焦套管接箍测井仪测速是0-3600米/时。

1.3、具有测量结果不受套管磁化的影响：

套管被磁化是不可避免的，接收线圈通过磁化套管时，和原CCL仪器一样，一定会产生感应电压(如图5)，由于该电压是随磁化套管缓慢变化的信号，按仪器测速从200米/时-3600米/时计算，该频率为1-6HZ，而仪器的工作信号是92HZ，很容易用高通滤波器把低频的磁化信号滤掉。

从图4看出：新仪器测量包括连接丝扣3、磁化部分4和模拟套管接箍2的套管时，测量曲线在丝扣连接处，曲线6A幅度变化明显，其频率为92HZ；测量曲线在套管磁化处，曲线6B幅度变化明显，其频率约为3HZ；测量曲线在模拟套管接箍处曲线6C幅度变化明显，其频率为92HZ。对测量曲线分析后，我们得出以下结论：

1、电磁聚焦套管测量仪测量灵敏度高，可以清晰测量出套管丝扣的变化；

2、电磁聚焦套管测量仪对磁化干扰信号可以用高通滤波器滤掉；

3、电磁聚焦套管测量仪可以代替原CCL仪器测量套管接箍；

4、电磁聚焦套管测量仪测量曲线基值小，变化平稳。

二、电子线路：

2.1、电子线路组成：

电子线路如图5所示，由高增益(K＝400)前置放大器、高通滤波器(截止频率f＝10HZ)、带通滤波器(Q＝10，中心频率f＝92HZ)、相敏检波器、压频转换器和±15伏稳压电源组成。

2.2、电子线路工作原理：

仪器测井时，发射线圈L1、L2提供f＝92HZ、Vp-p＝30V方波信号。接收线圈接收的差分信号先经过前置放大器放大400倍(原单线圈接受CCL仪器只能放大100倍)，放大后的信号包括套管接箍信号和其他干扰信号(如磁化干扰)，再经过截止频率为10HZ的高通滤波器滤掉低频(1-6HZ)的磁化干扰信号，再经过Q＝10、中心频率f＝92HZ、增益K＝12的带通滤波器滤波放大后，去掉其他干扰，把有用信号(92HZ)再放大到10伏，最后经过相敏检波器和压频转换器处理为可纪录的套管接箍(或套管丝扣)信号输出，使测量曲线能够清晰地显示出套管丝扣(或接箍)。

Claims

1.一种电磁聚焦套管丝扣测井仪，包括电磁聚焦传感器和电子线路，电磁聚焦传感器包括双发射探头和接收探头，其特征是双发射探头由两只完全相同的发射线圈L1、L2顺向连接，接收探头由两只完全相同的接收线圈L3、L4按差分连接对称放在两发射探头中间，发射线圈到接收线圈距离为所测套管内径的1.5-2.5倍；电子线路包括前置放大器、高通滤波器、带通滤波器、相敏检波器、压频转换器，驱动放大电路、振荡器和电源，其中双发射线圈发射92HZ的方波，接收线圈将接收到的信号先经过前置放大器放大后，经过高通滤波器滤掉低频变化的套管磁化干扰，再经过带通滤波器消除杂散干扰处理，最后经过相敏检波器和压频转换器处理为可j记录的套管接箍或套管丝扣信号输出。

2.如权利要求1所述的一种电磁聚焦套管丝扣测井仪，其特征是所述前置放大器K＝400；所述高通滤波器的截止频率为10HZ；所述带通滤波器Q＝10、中心频率f＝92HZ、增益K＝12。