CN102147484B - 一种井中大功率电磁脉冲发射装置 - Google Patents

一种井中大功率电磁脉冲发射装置 Download PDF

Info

Publication number
CN102147484B
CN102147484B CN201110039340A CN201110039340A CN102147484B CN 102147484 B CN102147484 B CN 102147484B CN 201110039340 A CN201110039340 A CN 201110039340A CN 201110039340 A CN201110039340 A CN 201110039340A CN 102147484 B CN102147484 B CN 102147484B
Authority
CN
China
Prior art keywords
module
power
cable
instrument
well
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201110039340A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102147484A (zh
Inventor
胡文宝
王军民
罗明璋
张辉
徐菲
杨旭辉
魏勇
雷鸣
董浩斌
严良俊
熊晓东
胡家华
杨居朋
王林松
付永前
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yangtze University
Original Assignee
Yangtze University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yangtze University filed Critical Yangtze University
Priority to CN201110039340A priority Critical patent/CN102147484B/zh
Priority to PCT/CN2011/076962 priority patent/WO2012109845A1/zh
Priority to EP11817194.1A priority patent/EP2610433A4/en
Priority to US13/178,565 priority patent/US20120212351A1/en
Publication of CN102147484A publication Critical patent/CN102147484A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102147484B publication Critical patent/CN102147484B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B47/00—Survey of boreholes or wells
    • E21B47/06—Measuring temperature or pressure
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B49/00—Testing the nature of borehole walls; Formation testing; Methods or apparatus for obtaining samples of soil or well fluids, specially adapted to earth drilling or wells
    • E21B49/008—Testing the nature of borehole walls; Formation testing; Methods or apparatus for obtaining samples of soil or well fluids, specially adapted to earth drilling or wells by injection test; by analysing pressure variations in an injection or production test, e.g. for estimating the skin factor
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V3/00—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
    • G01V3/18—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation specially adapted for well-logging
    • G01V3/26—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation specially adapted for well-logging operating with magnetic or electric fields produced or modified either by the surrounding earth formation or by the detecting device
    • G01V3/28—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation specially adapted for well-logging operating with magnetic or electric fields produced or modified either by the surrounding earth formation or by the detecting device using induction coils

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Abstract

本发明公开了一种井中大功率电磁脉冲发射装置，包括有地面仪器和井下仪器。地面仪器的核心为工控机，由深度/磁记号/GPS信号记录、曼彻斯特编解码、电缆驱动三个模块组成；深度/磁记号/GPS信号记录、曼彻斯特编解码模块分别通过两个串口与工控机相接；电缆驱动模块利用幻像供电的原理，通过电缆与井下仪器连接；井下仪器中依次设有交流电升压模块、储能电容器、发射线圈、数据采集模块，还设有高压放电开关和计算机操纵的控制器。井下仪器由地面仪器通过电缆供电。它可以在套管井中实现瞬时大功率的脉冲磁场激发，并完成对井中发射波形、接收信号的全时段数据记录，为评价开发油藏储层中剩余油分布状态的井中电磁探测方法提供观测系统。

Description

一种井中大功率电磁脉冲发射装置
技术领域
本发明涉及井中地球物理测量的控制技术及硬件实现，特别是一种在套管井中实现瞬时大功率的脉冲磁场激发，并观测感应电动势随时间的变化，为评价开发油藏储层中剩余油分布状态的井中电磁探测方法提供观测系统。 
背景技术
电法勘探要想取得好的地质效果，最好的办法就是增强供电场源。目前野外的工业电流干扰极大，其信噪比是50年代的几十或几百分之一，所以就必须增加几十到几百倍的场源功率，用以压制这种强大的干扰。 
当信噪比很小时，采用多次叠加平均的办法，虽然可使曲线的光滑度得到改善，但是噪声电平在响应值中占的“权”仍然很大，所以有时将异常平均掉了，或平均出了假异常，这在误差理论中已有论述。30年前，前苏联和美国都用过1000安培的大型发电机，同时也用小线框，并取得一定的地质效果。那个年代增加供电功率与增加供电设备的体积重量成正比，例如当时2000安培发电设备需两辆大型汽车拖动，这样使得勘探工作很不方便。 
发明内容
本发明的目的是提供一种井中大功率电磁脉冲发射装置，使其可以在套管井中实现瞬时大功率的脉冲磁场激发，并完成对井中发射波形、接收信号的全时段数据记录，为评价开发油藏储层中剩余油分布状态的井中电磁探测方法提供观测系统。 
本发明的目的由以下技术方案来实现： 
本发明包括地面仪器和井下仪器两部分组成，地面仪器通过电缆对井下仪器进行供电和控制。 
1)地面仪器 
地面仪器以工控机为核心，由深度/磁记号/GPS信号记录、曼彻斯特编解码、电缆驱动三个模块组成。深度/磁记号/GPS信号记录、曼彻斯特编解码模块分别通过两个串口和工控机进行通信。电缆驱动模块利用幻像供电的原理，通过四根电缆给井下仪器供电和通信。 
2)井下仪器 
井下仪器中从前到后依次设有交流电升压模块、整流器、储能电容器、发射线圈、数据采集模块，其内还设有高压放电开关和计算机操纵的控制器；各部件设在插板上再插入外壳中；井下仪器由地面仪器通过电缆供电。 
本发明是通过多个升压模块并联给串联的电解电容器充电，通过计算机控制可控硅的导通角，控制电容器充电的电流大小，同样也可以控制充电电压的高低。 
所述升压模块为交流-直流转换电路，升压采用50Hz工频变压器。高压存储电容器为电解电容器，控制器由计算机控制管理。发射线圈是耐高温的导线分段绕制的同轴螺线管，内嵌有铁芯。 
所述外壳为非磁性材料。 
所述电压为220V频率为50Hz的交流电。升高的电压可通过增加模块的数量来调整，一般为2.0KV--3.5KV。 
所述发射线圈与高压放电开关所形成的大功率脉冲发射源包括： 
脉冲波形为拟高斯脉冲； 
脉冲瞬时电流最大值＞100A； 
脉冲瞬时功率最大值＞100kW； 
脉冲宽度＞20ms。 
所述数据采集模块与高压放电开关的启动相同步，同步精度＜0.1us。 
本发明的有益效果： 
本发明是将220V交流电升高整流后给电容器充电，电容器由功率开关向发射线圈放电。由于电容器的内阻很小且容量很大，因而可输出瞬间高达数百安培脉冲大电流，能量比高、轻便，能提供功率很强的大功率激励磁偶极场源。它可以了解钢套管外电导率的变化，发现更多的油、气资源。工作时无需洗井，探测半径大。在获得很大的瞬时电流的同时，电源的平均功率消耗不大，目前大多数测井仪器无法突破钢套管的束缚，在钢套管井中无法使用。而该仪器装置的发明，可以突破钢套管的束缚。由于平均功率小，测井仪器的电缆无需任何改动都可以连接，降低了使用成本。 
本发明采用特殊技术，将所有的供电与测量设备装在管内，勘探人员可以在地面控制仪器进行勘探工作。这个装置大大地减轻了仪器的重量，同时还节约了能源，且瞬间功率巨大。大功率电磁脉冲的响应值，用电导率来描述井间周围分布，可以看到与地质结构有关的信息，为评价开发油藏储层中剩余油分布状态的井中电磁探测方法提供 了一种有效的观测系统。本发明也可以用于以下场合： 
1、中、深层的矿产勘察。 
2、地热、煤田、地下水等的勘查。 
3、石油、天然气的勘查。 
4、工程及地质灾害等技术领域。 
附图说明
图1为本发明的仪器系统工作示意图； 
图2为本发明的井下仪器工作原理示意图； 
图3为本发明产生的拟高斯脉冲激励电流波形图； 
图4为本发明设计的升压模块电路原理示意图； 
图5为本发明实现的井下大功率电磁脉冲发射装置原理示意图； 
图6为本发明实现的正负电压脉冲波形示意图。 
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述，但实施例不应理解为对本发明的限制。 
参阅图1，本发明的整个系统由地面仪器1和井下仪器2两部分组成。地面仪器1通过电缆对井下仪器2进行供电和控制。 
本发明实现的井下大功率电磁脉冲发射装置原理如图2所示。由地面仪器1提供交流电，经整流器3通过开关4给电容器5充电。当充电完成后，开关4断开整流器3，接通发射线圈6，电解电容器5中储存的电能瞬间(＜100ms)释放完，形成如图3所示的拟高斯脉冲波形7。 
升压模块工作流程(见图4)： 
220V/50Hz交流电通过开关8、升压变压器9，将220V电压升高到400V×2，即V1＝V2＝400V。控制电路14①在交流电的正半周时，通过控制可控硅10的导通角，控制向电解电容器12中充电的电流由小变大，保持电容器两端的电压逐步上升。同理，在交流电的负半周时，控制器14②由可控硅11向电容器13上的电压逐渐上升。当充电到达预定电压时，控制器14自动停止充电，开关8断开切断供电回路。15为降压变压器，为控制器14提供电源。 
发射装置工作流程(见图5、图6)： 
升压装置16、17、18开始工作，分别对电解电容器22、23、24逐步充电，此时升压模块19、20、21是停止工作的。当充电到预定电压时，功率开关28导通，通过发射线圈30瞬间放电(时间＜100ms)形成如图6所示的电压波形31。此后升压模块19、20、21开始工作，分别对电容器25、26、27充电，到达预定电压后，功率开关29导通，形成如图6所示的波形32。上述形成的电磁波可以穿透钢套管。 
在图5中的功率开关28、29工作过程中，触发数据采集。为提高信噪比，该点发射可以为分别发射10-100次。 
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明的基本构思或等同技术的范围，则本发明也应该包含这些改动和变型在内。 
本说明书中若有未作详细描述的内容，则属于本领域专业技术人员公知的技术，此处不再赘述。 

Claims (4)

1.一种井中大功率电磁脉冲发射装置，包括有地面仪器和井下仪器，地面仪器的核心为工控机，由深度/磁记号/GPS信号记录、曼彻斯特编解码、电缆驱动三个模块组成；深度/磁记号/GPS信号记录、曼彻斯特编解码模块分别通过两个串口与工控机相接；电缆驱动模块利用幻像供电的原理，通过电缆与井下仪器连接；其特征在于：井下仪器中从前到后依次设有交流电升压模块、储能电容器、发射线圈、数据采集模块，其内还设有高压放电开关和计算机操纵的控制器，各部件设在插板上再插入外壳中；井下仪器由地面仪器通过电缆供电；所述升压模块为交流-直流转换电路；所述储能电容器为电解电容器，通过多个升压模块并联给多个相互串联的电解电容器充电，通过计算机控制可控硅的导通角，控制电容器充电的电流大小，以控制充电电压的高低。
2.如权利要求1所述的一种井中大功率电磁脉冲发射装置，其特征在于：所述发射线圈为耐高温的导线分段绕制的同轴螺线管，内嵌有铁芯。
3.如权利要求1所述的一种井中大功率电磁脉冲发射装置，其特征在于：所述外壳为非磁性材料。
4.如权利要求1所述的一种井中大功率电磁脉冲发射装置，其特征在于：所述数据采集模块与高压放电开关的启动相同步，同步精度＜0.1us。
CN201110039340A 2011-02-17 2011-02-17 一种井中大功率电磁脉冲发射装置 Expired - Fee Related CN102147484B (zh)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201110039340A CN102147484B (zh) 2011-02-17 2011-02-17 一种井中大功率电磁脉冲发射装置
PCT/CN2011/076962 WO2012109845A1 (zh) 2011-02-17 2011-07-07 一种井中大功率电磁脉冲发射装置
EP11817194.1A EP2610433A4 (en) 2011-02-17 2011-07-07 Downhole high-power electromagnetic pulse emission apparatus
US13/178,565 US20120212351A1 (en) 2011-02-17 2011-07-08 High-power electromagnetic pulse launcher in well

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201110039340A CN102147484B (zh) 2011-02-17 2011-02-17 一种井中大功率电磁脉冲发射装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102147484A CN102147484A (zh) 2011-08-10
CN102147484B true CN102147484B (zh) 2012-08-29

Family

ID=44421849

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201110039340A Expired - Fee Related CN102147484B (zh) 2011-02-17 2011-02-17 一种井中大功率电磁脉冲发射装置

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP2610433A4 (zh)
CN (1) CN102147484B (zh)
WO (1) WO2012109845A1 (zh)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8937279B2 (en) 2011-12-08 2015-01-20 Saudi Arabian Oil Company Super-resolution formation fluid imaging with contrast fluids
EP2788796B1 (en) 2011-12-08 2017-06-14 Saudi Arabian Oil Company Super-resolution formation fluid imaging
CN103266882A (zh) * 2013-05-16 2013-08-28 中国船舶重工集团公司第七一〇研究所 用于被动式测深的脉冲磁矩装置
CN107039765B (zh) * 2016-02-04 2024-06-25 中国石油化工集团有限公司 一种井间电磁发射天线
US10416335B2 (en) 2017-03-14 2019-09-17 Saudi Arabian Oil Company EMU impulse antenna with controlled directionality and improved impedance matching
US10317558B2 (en) 2017-03-14 2019-06-11 Saudi Arabian Oil Company EMU impulse antenna
US10330815B2 (en) 2017-03-14 2019-06-25 Saudi Arabian Oil Company EMU impulse antenna for low frequency radio waves using giant dielectric and ferrite materials
CN106886052B (zh) * 2017-04-07 2020-01-31 吉林大学 一种大功率核磁共振探水装置及其野外使用方法
CN107589461B (zh) * 2017-09-04 2019-11-05 长江大学 一种基于双向编码的尖脉冲时域电磁深层探测方法
US10365393B2 (en) 2017-11-07 2019-07-30 Saudi Arabian Oil Company Giant dielectric nanoparticles as high contrast agents for electromagnetic (EM) fluids imaging in an oil reservoir
CN113109878B (zh) * 2021-04-09 2022-08-02 电子科技大学 一种用于井间电磁远探测收发天线的优化系统及方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1030959A (zh) * 1987-06-08 1989-02-08 Mpi股份有限公司 大范围脉冲感应测井仪及其用法
US5065819A (en) * 1990-03-09 1991-11-19 Kai Technologies Electromagnetic apparatus and method for in situ heating and recovery of organic and inorganic materials
CN2449404Y (zh) * 2000-06-22 2001-09-19 张树仁 直流/直流幻象供电电源
CN2595079Y (zh) * 2001-10-22 2003-12-24 中南大学 一种用于瞬变电磁法的组合闪光式场源
CN101529276A (zh) * 2006-09-08 2009-09-09 雪佛龙美国公司 用于监视钻井的遥测装置和方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040257241A1 (en) * 2002-05-10 2004-12-23 Menger Stefan K. Method and apparatus for transporting data
US7258169B2 (en) * 2004-03-23 2007-08-21 Halliburton Energy Services, Inc. Methods of heating energy storage devices that power downhole tools
CN1702297A (zh) * 2005-06-17 2005-11-30 中国石化集团胜利石油管理局测井公司 阵列感应测井仪器
CN2821156Y (zh) * 2005-06-17 2006-09-27 中国石化集团胜利石油管理局测井公司 阵列感应测井仪器
CN101235715A (zh) * 2007-02-02 2008-08-06 邓霞 空气介质中识别油气层的测井方法及仪器
CN101338665B (zh) * 2008-06-25 2012-04-18 中国海洋石油总公司 一种高频电磁波发射机
CN101581214B (zh) * 2009-03-23 2012-07-11 西安石油大学 过套管井中瞬变电磁测井装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1030959A (zh) * 1987-06-08 1989-02-08 Mpi股份有限公司 大范围脉冲感应测井仪及其用法
US5065819A (en) * 1990-03-09 1991-11-19 Kai Technologies Electromagnetic apparatus and method for in situ heating and recovery of organic and inorganic materials
CN2449404Y (zh) * 2000-06-22 2001-09-19 张树仁 直流/直流幻象供电电源
CN2595079Y (zh) * 2001-10-22 2003-12-24 中南大学 一种用于瞬变电磁法的组合闪光式场源
CN101529276A (zh) * 2006-09-08 2009-09-09 雪佛龙美国公司 用于监视钻井的遥测装置和方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
周永亮等.基于CPLD的时间信号精确同步研究.《石油天然气学报》.2011,第33卷(第04期),105-108. *
周霖,宋耀良,谢中元,浩明.新型大功率电磁脉冲形成与发射技术研究.《兵工学报》.2009,第30卷(第12期),1743-1746. *

Also Published As

Publication number Publication date
EP2610433A4 (en) 2017-11-22
CN102147484A (zh) 2011-08-10
EP2610433A1 (en) 2013-07-03
WO2012109845A1 (zh) 2012-08-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102147484B (zh) 一种井中大功率电磁脉冲发射装置
CN102768369B (zh) 巷道掘进钻孔激发极化超前探水预报方法、装置及探头
CN105298486B (zh) 井下可控的随钻核磁共振测井装置
CN105626059B (zh) 一种利用瞬变电磁模拟信号进行测井的系统及其方法
CN104360399B (zh) 长导线接地源地下瞬变电磁探测方法及装置
CN105840185B (zh) 一种稳定电场水平井压裂裂缝监测方法
CN102062877A (zh) 对前方水体超前探测的核磁共振探测装置及探测方法
CN103603650A (zh) 一种瞬变电磁测井仪器
CN102966349A (zh) 一种井间电磁瞬变监测系统及其监测方法
CN103064120A (zh) 煤矿井下磁电综合探测仪及磁电综合探测方法
CN212083694U (zh) 井下时间域电磁多分量远探测仪器及基于其的探测系统
CN102536204B (zh) 多绝缘短节提高电磁波无线随钻测量系统发射效率的方法
CN105114066B (zh) 井间电磁测井发射系统
CN107102367A (zh) 一种直升机预极化场磁共振油气探测装置及探测方法
CN104614779A (zh) 一种多参数电磁法动态监测系统及其方法
CN104375194B (zh) 深部开采矿井富水区电性源瞬变电磁探查方法
CN106907145A (zh) 一种随钻超前预报的视电阻率测量系统及方法
CN104407392A (zh) 一发三收式对充水采空区的探测装置及探测方法
CN105874163B (zh) 钻井辅助系统
US20120212351A1 (en) High-power electromagnetic pulse launcher in well
CN103344995B (zh) 引入人工磁场的核磁共振定向探测装置的探测方法
CN113655533A (zh) 一种砂岩型铀矿钻孔瞬变电磁测井装置及其测井方法
CN111337988A (zh) 井下时间域电磁多分量远探测仪器
CN203130079U (zh) 一种随钻电阻率近钻头测量装置
CN106089192B (zh) 一种随钻激发极化测井仪、系统及方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20120829

Termination date: 20150217

EXPY Termination of patent right or utility model