CN102767365A - 高分辨率方位电阻率双侧向测井仪及电阻率测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高分辨率方位电阻率双侧向测井仪及电阻率测量方法；高分辨率方位电阻率双侧向测井仪含有电极系和测量电路，电极系通过导线与测量电路连接，电极系含有参考电极N、回路电极B和镶嵌在一根竖直设置的绝缘棒上的１7个电极，该１7个电极中间的电极为方位电极；测量电路含有模式1输出模块、模式2输出模块、模式3输出模块、电流测量模块、电压测量模块、压差测量模块和信号发生处理模块；电阻率测量方法为：利用模式1输出模块、模式2输出模块和模式3输出模块采集到的电位差信号和电流信号进行井眼附近地层或井眼内泥浆的视电阻率计算；本发明的测量精度高、测量功能全面。

Description

高分辨率方位电阻率双侧向测井仪及电阻率测量方法

（一）、技术领域：本发明涉及一种测井仪及电阻率测量方法，特别是涉及一种高分辨率方位电阻率双侧向测井仪及电阻率测量方法。

（二）、背景技术：双侧向测井仪推出后，有效地解决了盐水泥浆地层的测井问题，双侧向探测深度相比三侧向得到了很大的提高。但是由于测井原理上两者之间没有进行太大的改变，双侧向探测仍然存在以下的问题：1）纵向分辨率低，2）缺乏定向的信息，没有方位分辨能力。微电阻率扫描成像测井仪以及井周扫描成像测井仪可以很好地对井眼附近介质进行分析，反映井周裂缝以及空洞的信息，但是微电阻率扫描成像仪以及井周扫描成像仪均存在探测深度非常浅的问题，只能提供井眼附近岩石的测井信息，无法探测到过渡带以及原状地层的信息。

（三）、发明内容：

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的缺陷，提供一种测量精度高、测量功能全面的高分辨率方位电阻率双侧向测井仪及电阻率测量方法。

本发明的技术方案：

一种高分辨率方位电阻率双侧向测井仪，含有电极系和测量电路，电极系通过导线与测量电路连接，用于井眼附近不同方位非均匀地层电阻率的测量，电极系含有参考电极N、回路电极B和镶嵌在一根竖直设置的绝缘棒上的17个电极；该17个电极分别为电极Ａ2、电极Ａ1*、电极Ａ1、电极Ｍ2、电极Ｍ1、电极Ａ02、电极Ａ0*、电极Ａ01、电极Ｍ0、电极Ａ01’、电极Ａ0*'、电极Ａ02’、电极Ｍ1’、电极Ｍ2’、电极Ａ1’、电极Ａ1*'、电极Ａ2’，电极Ａ2、电极Ａ1*、电极Ａ1、电极Ｍ2、电极Ｍ1、电极Ａ02、电极Ａ0*、电极Ａ01、电极Ｍ0、电极Ａ01’、电极Ａ0*'、电极Ａ02’、电极Ｍ1’、电极Ｍ2’、电极Ａ1’、电极Ａ1*'、电极Ａ2’由上至下依次排列在绝缘棒上，电极Ａ2和电极Ａ2’、电极Ａ1*和电极Ａ1*’、电极Ａ1和电极Ａ1’、电极Ｍ2和电极Ｍ2’、电极Ｍ1和电极Ｍ1’、电极Ａ02和电极Ａ02’、电极Ａ0*和电极Ａ0*'、电极Ａ01和电极Ａ01’为八对同名电极，每对同名电极以电极Ｍ0为中心对称设置，并且每对同名电极用导线短接在一起，以保持等电位；电极Ｍ0为方位电极；绝缘棒、测量电路通过电缆悬挂在井眼中，参考电极N安装在电缆上，参考电极N的位置靠近电缆悬挂绝缘棒和测量电路的一端，回路电极B置于地面；测量电路含有模式1输出模块、模式2输出模块、模式3输出模块、电流测量模块、电压测量模块、压差测量模块和信号发生处理模块；模式1输出模块的输出信号从电极Ａ1、电极Ａ1’、电极Ａ2和电极Ａ2’流进，从回路电极B回流到模式1输出模块；模式2输出模块的输出信号从电极Ａ1和电极Ａ1’流进，从电极Ａ2和电极Ａ2’回流到模式2输出模块；模式3输出模块的输出信号从电极Ａ01、电极Ａ01’、电极Ａ02和电极Ａ02’流进，从电极Ａ1、电极Ａ1’、电极Ａ2和电极Ａ2’回流到模式3输出模块；电极Ａ01、电极Ａ01’、电极Ａ02和电极Ａ02’用导线短接在一起；电流测量模块的输入端与电极Ａ02连接；电压测量模块的输入端与参考电极N、电极Ｍ1、电极Ｍ1’连接；压差测量模块的输入端与电极Ｍ0、电极Ｍ1、电极Ｍ1’、电极Ａ0*和电极Ａ0*'、电极Ｍ2和电极Ｍ2’连接；电流测量模块、电压测量模块和压差测量模块的输出端与信号发生处理模块的输入端连接，信号发生处理模块的输出端与模式1输出模块、模式2输出模块和模式3输出模块的输入端连接。

八对同名电极为八对同名电极环，八对同名电极环的宽度各不相同，各对同名电极环之间的间隔宽度也不同，每对同名电极环中的两个电极环的宽度相同；通过对每对同名电极环的宽度和各对同名电极环之间间隔的宽度的选择，可以使探测时的探测深度为1.0m、分辨率为0.2m。

电极Ｍ0含有一个主电极环和P个相同的线圈，P个相同的线圈均匀地缠绕在主电极环上，P为大于等于2的自然数，各线圈之间采用绝缘材料分隔开，压差测量模块的输入端与电极Ｍ0中的P个线圈连接。

P为12，各线圈之间的间隔的宽度为每个线圈长度的一半（这样可使测井仪的轴向分辨率为60°）。

绝缘棒为橡胶棒或玻璃棒。

一种所述高分辨率方位电阻率双侧向测井仪的电阻率测量方法，具体为：将模式1输出模块输出的频率为35Hz的信号加在电极Ａ1、电极Ａ1’、电极Ａ2、电极Ａ2’和回路电极B上，保持电极Ａ1*和电极Ａ2等电位，测量12个线圈与电极M1之间的电位差，记为

i＝1,...,12，测量12个线圈与电极A0*之间的电位差，记为

i＝1,...,12，测量电极M2与电极M1之间的电位差，记为测量电极M1与参考电极N之间的电位差，记为

将模式2输出模块输出的频率为140Hz的井下电源加在电极Ａ1、电极Ａ1’、电极Ａ2和电极Ａ2’上，测量12个线圈与电极M1之间的电位差，记为

i＝1,...,12，测量12个线圈与电极Ａ0*之间的电位差，记为

i＝1,...,12，测量电极Ａ0*与参考电极N之间的电位差，记为测量电极M2与电极M1之间的电位差，记为测量电极M1与参考电极N之间的电位差，记为

将模式3输出模块输出的频率为280Hz的井下电源加在电极Ａ01、电极Ａ01’、电极Ａ02、电极Ａ02’、电极Ａ1、电极Ａ1’、电极Ａ2和电极Ａ2’上，保持电极Ａ1*和电极A2等电位，测量12个线圈与电极M1之间的电位差，记为

i＝1,...,12，测量12个线圈与电极Ａ0*之间的电位差，记为

i＝1,...,12，测量电极A0*与参考电极N之间的电位差，记为

测量电极M2与电极M1之间的电位差，记为测量电极M1与参考电极N之间的电位差，记为

测量电极A01、电极A01’、电极A02和电极A02’流出的总电流，记为

利用以上3种工作模式下采集到的电位差信号和电流信号即可进行井眼附近地层或井眼内泥浆的视电阻率计算。

测量常规双侧向测井响应曲线时，井眼附近地层的视电阻率计算方法为：

$R_{\mathrm{LLD}}=\frac{K_{\mathrm{LLD}}(\mathrm{\Δ}{u}_{M1N}^3-\mathrm{\Δ}{u}_{M1N}^1*\mathrm{\Δ}{u}_{M2M1}^3/\mathrm{\Δ}{u}_{M2M1}^1)}{I_0^3}$

$R_{\mathrm{LLS}}=\frac{K_{\mathrm{LLS}}(\mathrm{\Δ}{u}_{M1N}^3-\mathrm{\Δ}{u}_{M1N}^2*\mathrm{\Δ}{u}_{M2M1}^3/\mathrm{\Δ}{u}_{M2M1}^2)}{I_0^3}$

其中，K_LLD表示深侧向电极系系数，K_LLS表示浅侧向电极系系数，R_LLD表示深侧向视电阻率，R_LLS表示浅侧向视电阻率。

测量高分辨率双侧向测井响应曲线时，井眼附近地层的视电阻率计算方法为：

$R_{\mathrm{HLLD}}=\frac{K_{\mathrm{HLLD}}(\mathrm{\Δ}{u}_{M1N}^3-\mathrm{\Δ}{u}_{M1N}^1*\underset{i=1}{\overset{12}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\Δ}{u}_{\mathrm{MNaz},i}^3/\underset{i=1}{\overset{12}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\Δ}{u}_{\mathrm{MNaz},i}^1)}{I_0^3}$

$R_{\mathrm{HLLS}}=\frac{K_{\mathrm{HLLS}}(\mathrm{\Δ}{u}_{M1N}^3-\mathrm{\Δ}{u}_{M1N}^2*\underset{i=1}{\overset{12}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\Δ}{u}_{\mathrm{MNaz},i}^3/\underset{i=1}{\overset{12}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\Δ}{u}_{\mathrm{MNaz},i}^2)}{I_0^3}$

其中，K_HLLD表示高分辨率深侧向电极系系数，K_HLLS表示高分辨率浅侧向电极系系数，R_HLLD表示高分辨率深侧向视电阻率，R_HLLS表示高分辨率浅侧向视电阻率。

测量方位侧向曲线时，井眼附近地层的视电阻率计算方法为：

${\mathrm{CV}1}_{\mathrm{MA}{0}^{*}\mathrm{az},j}=(\mathrm{\Δ}{u}_{\mathrm{MA}{0}^{*}\mathrm{az},j}^3-\mathrm{\Δ}{u}_{\mathrm{MA}{0}^{*}\mathrm{az},j}^1*\underset{i=1}{\overset{12}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\Δ}{u}_{\mathrm{MNaz},i}^3/\underset{i=1}{\overset{12}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\Δ}{u}_{\mathrm{MNaz},i}^1)$

$R_{\mathrm{dazi}}=\frac{K_{\mathrm{alld}}(\mathrm{\Δ}{u}_{M1N}^3-\mathrm{\Δ}{u}_{M1N}^1*\underset{i=1}{\overset{12}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\Δ}{u}_{\mathrm{MNaz},i}^3/\underset{i=1}{\overset{12}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\Δ}{u}_{\mathrm{MNaz},i}^1)}{I_0^3}*\frac{\underset{j=1}{\overset{12}{\mathrm{\Σ}}}C{V1}_{\mathrm{MA}{0}^{*}\mathrm{az},j}}{{\mathrm{CV}1}_{\mathrm{MA}{0}^{*}\mathrm{az},j}}$

${\mathrm{CV}2}_{\mathrm{MA}{0}^{*}\mathrm{az},j}=(\mathrm{\Δ}{u}_{\mathrm{MA}{0}^{*}\mathrm{az},j}^3-\mathrm{\Δ}{u}_{\mathrm{MA}{0}^{*}\mathrm{az},j}^2*\underset{i=1}{\overset{12}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\Δ}{u}_{\mathrm{MNaz},i}^3/\underset{i=1}{\overset{12}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\Δ}{u}_{\mathrm{MNaz},i}^2)$

$R_{\mathrm{sazi}}=\frac{K_{\mathrm{alls}}(\mathrm{\Δ}{u}_{M1N}^3-\mathrm{\Δ}{u}_{M1N}^2*\underset{i=1}{\overset{12}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\Δ}{u}_{\mathrm{MNaz},i}^3/\underset{i=1}{\overset{12}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\Δ}{u}_{\mathrm{MNaz},i}^2)}{I_0^3}*\frac{\underset{j=1}{\overset{12}{\mathrm{\Σ}}}C{V2}_{\mathrm{MA}{0}^{*}\mathrm{az},j}}{{\mathrm{CV}2}_{\mathrm{MA}{0}^{*}\mathrm{az},j}}$

其中，K_alld表示方位深侧向电极系系数，K_alls表示方位浅侧向电极系系数，R_dazi表示方位深侧向视电阻率，R_sazi表示方位浅侧向视电阻率。

井眼内泥浆的视电阻率计算方法为：

${\mathrm{CV}3}_{\mathrm{MA}{0}^{*}\mathrm{az},j}=(\mathrm{\Δ}{u}_{\mathrm{MA}{0}^{*}\mathrm{az},j}^3-\mathrm{\Δ}{u}_{\mathrm{MA}{0}^{*}\mathrm{az},j}^1*\underset{i=1}{\overset{12}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\Δ}{u}_{\mathrm{MNaz},i}^3/\underset{i=1}{\overset{12}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\Δ}{u}_{\mathrm{MNaz},i}^1)$

$R_m=K_m\frac{\underset{j=1}{\overset{12}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{CV}3}_{\mathrm{MA}{0}^{*}\mathrm{az},j}}{12*I_0^3}$

其中，K_m表示泥浆电阻率刻度系数，R_m表示泥浆视电阻率。

本发明的有益效果：

1、本发明可以同时测量常规分辨率双侧向曲线、高分辨率双侧向曲线以及方位侧向曲线，可以对不同层厚的地层进行分析，为测井评价提供丰富的测井信息；常规双侧向测井曲线可以识别0.4m的地层，高分辨率测井仪可以识别0.2m的薄层与薄互层，为薄层测井提供有效的测井曲线，由于方位侧向测井仪具有测量方位的功能，从而可以有效地识别井周的裂缝与溶洞，并且，本发明的辅助测量泥浆电阻率曲线的功能可以为井眼校正提供帮助。

2、本发明的高分辨率方位电阻率双侧向测井仪的电极系的设计可以缩短仪器长度，更加适用于大斜度井以及水平井。

3、本发明的高分辨率方位电阻率双侧向测井仪采用数字聚焦模式与硬聚焦模式，相比现有硬聚焦电路采集量增多，测量精度大大提高，测量信息也更加丰富。

4、本发明的高分辨率方位电阻率双侧向测井仪能够定量地把垂向与方位的分辨率结合，增加了地层评价的解释准确度。

（四）、附图说明：

图1为高分辨率方位电阻率双侧向测井仪的电路原理框图；

图2为电极Ｍ0的结构示意图；

图3为模式1输出模块的工作模式示意图；

图4为模式2输出模块的工作模式示意图；

图5为模式3输出模块的工作模式示意图。

（五）、具体实施方式：

参见图1～图5，图中，高分辨率方位电阻率双侧向测井仪含有电极系和测量电路，电极系通过导线与测量电路连接，用于井眼附近不同方位非均匀地层电阻率的测量，电极系含有参考电极N、回路电极B和镶嵌在一根竖直设置的绝缘棒上的17个电极；该17个电极分别为电极Ａ2、电极Ａ1*、电极Ａ1、电极Ｍ2、电极Ｍ1、电极Ａ02、电极Ａ0*、电极Ａ01、电极Ｍ0、电极Ａ01’、电极Ａ0*'、电极Ａ02’、电极Ｍ1’、电极Ｍ2’、电极Ａ1’、电极Ａ1*'、电极Ａ2’，电极Ａ2、电极Ａ1*、电极Ａ1、电极Ｍ2、电极Ｍ1、电极Ａ02、电极Ａ0*、电极Ａ01、电极Ｍ0、电极Ａ01’、电极Ａ0*'、电极Ａ02’、电极Ｍ1’、电极Ｍ2’、电极Ａ1’、电极Ａ1*'、电极Ａ2’由上至下依次排列在绝缘棒上，电极Ａ2和电极Ａ2’、电极Ａ1*和电极Ａ1*'、电极Ａ1和电极Ａ1’、电极Ｍ2和电极Ｍ2’、电极Ｍ1和电极Ｍ1’、电极Ａ02和电极Ａ02’、电极Ａ0*和电极Ａ0*'、电极Ａ01和电极Ａ01’为八对同名电极，每对同名电极以电极Ｍ0为中心对称设置，并且每对同名电极用导线短接在一起，以保持等电位；电极Ｍ0为方位电极；绝缘棒、测量电路通过电缆悬挂在井眼中，参考电极N安装在电缆上，参考电极N的位置靠近电缆悬挂绝缘棒和测量电路的一端，回路电极B置于地面；测量电路含有模式1输出模块、模式2输出模块、模式3输出模块、电流测量模块、电压测量模块、压差测量模块和信号发生处理模块；模式1输出模块的输出信号从电极Ａ1、电极Ａ1’、电极Ａ2和电极Ａ2’流进，从回路电极B回流到模式1输出模块；模式2输出模块的输出信号从电极Ａ1和电极Ａ1’流进，从电极Ａ2和电极Ａ2’回流到模式2输出模块；模式3输出模块的输出信号从电极Ａ01、电极Ａ01’、电极Ａ02和电极Ａ02’流进，从电极Ａ1、电极Ａ1’、电极Ａ2和电极Ａ2’回流到模式3输出模块；电极Ａ01、电极Ａ01’、电极Ａ02和电极Ａ02’用导线短接在一起；电流测量模块的输入端与电极Ａ02连接；电压测量模块的输入端与参考电极N、电极Ｍ1、电极Ｍ1’连接；压差测量模块的输入端与电极Ｍ0、电极Ｍ1、电极Ｍ1’、电极Ａ0*和电极Ａ0*'、电极Ｍ2和电极Ｍ2’连接；电流测量模块、电压测量模块和压差测量模块的输出端与信号发生处理模块的输入端连接，信号发生处理模块的输出端与模式1输出模块、模式2输出模块和模式3输出模块的输入端连接。

八对同名电极为八对同名电极环，八对同名电极环的宽度各不相同，各对同名电极环之间的间隔宽度也不同，每对同名电极环中的两个电极环的宽度相同；通过对每对同名电极环的宽度和各对同名电极环之间间隔的宽度的选择，可以使探测时的探测深度为1.0m、分辨率为0.2m。

电极Ｍ0含有一个主电极环和12个相同的线圈1，12个相同的线圈1均匀地缠绕在主电极环上，各线圈1之间采用绝缘材料分隔开，压差测量模块的输入端与电极Ｍ0中的12个线圈1连接。

各线圈1之间的间隔2的宽度为每个线圈1长度的一半（这样可使测井仪的轴向分辨率为60°）。

绝缘棒为橡胶棒。

高分辨率方位电阻率双侧向测井仪的电阻率测量方法具体为：将模式1输出模块输出的频率为35Hz的信号加在电极Ａ1、电极Ａ1’、电极Ａ2、电极Ａ2’和回路电极B上，保持电极Ａ1*和电极Ａ2等电位，测量12个线圈1与电极M1之间的电位差，记为

i＝1,...,12，测量12个线圈1与电极A0*之间的电位差，记为

i＝1,...,12，测量电极M2与电极M1之间的电位差，记为

测量电极M1与参考电极N之间的电位差，记为

将模式2输出模块输出的频率为140Hz的井下电源加在电极Ａ1、电极Ａ1’、电极Ａ2和电极Ａ2’上，测量12个线圈1与电极M1之间的电位差，记为

i＝1,...,12，测量12个线圈1与电极Ａ0*之间的电位差，记为

i＝1,...,12，测量电极Ａ0*与参考电极N之间的电位差，记为

测量电极M2与电极M1之间的电位差，记为

测量电极M1与参考电极N之间的电位差，记为

将模式3输出模块输出的频率为280Hz的井下电源加在电极Ａ01、电极Ａ01’、电极Ａ02、电极Ａ02’、电极Ａ1、电极Ａ1’、电极Ａ2和电极Ａ2’上，保持电极Ａ1*和电极A2等电位，测量12个线圈1与电极M1之间的电位差，记为

i＝1,...,12，测量12个线圈1与电极Ａ0*之间的电位差，记为i＝1,...,12，测量电极A0*与参考电极N之间的电位差，记为

测量电极M2与电极M1之间的电位差，记为测量电极M1与参考电极N之间的电位差，记为

测量电极A01、电极A01’、电极A02和电极A02’流出的总电流，记为

利用以上3种工作模式下采集到的电位差信号和电流信号即可进行井眼附近地层或井眼内泥浆的视电阻率计算。

测量常规双侧向测井响应曲线时，井眼附近地层的视电阻率计算方法为：

$R_{\mathrm{LLD}}=\frac{K_{\mathrm{LLD}}(\mathrm{\Δ}{u}_{M1N}^3-\mathrm{\Δ}{u}_{M1N}^1*\mathrm{\Δ}{u}_{M2M1}^3/\mathrm{\Δ}{u}_{M2M1}^1)}{I_0^3}$

$R_{\mathrm{LLS}}=\frac{K_{\mathrm{LLS}}(\mathrm{\Δ}{u}_{M1N}^3-\mathrm{\Δ}{u}_{M1N}^2*\mathrm{\Δ}{u}_{M2M1}^3/\mathrm{\Δ}{u}_{M2M1}^2)}{I_0^3}$

其中，K_LLD表示深侧向电极系系数，K_LLS表示浅侧向电极系系数，R_LLD表示深侧向视电阻率，R_LLS表示浅侧向视电阻率。

测量高分辨率双侧向测井响应曲线时，井眼附近地层的视电阻率计算方法为：

$R_{\mathrm{HLLD}}=\frac{K_{\mathrm{HLLD}}(\mathrm{\Δ}{u}_{M1N}^3-\mathrm{\Δ}{u}_{M1N}^1*\underset{i=1}{\overset{12}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\Δ}{u}_{\mathrm{MNaz},i}^3/\underset{i=1}{\overset{12}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\Δ}{u}_{\mathrm{MNaz},i}^1)}{I_0^3}$

$R_{\mathrm{HLLS}}=\frac{K_{\mathrm{HLLS}}(\mathrm{\Δ}{u}_{M1N}^3-\mathrm{\Δ}{u}_{M1N}^2*\underset{i=1}{\overset{12}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\Δ}{u}_{\mathrm{MNaz},i}^3/\underset{i=1}{\overset{12}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\Δ}{u}_{\mathrm{MNaz},i}^2)}{I_0^3}$

其中，K_HLLD表示高分辨率深侧向电极系系数，K_HLLS表示高分辨率浅侧向电极系系数，R_HLLD表示高分辨率深侧向视电阻率，R_HLLS表示高分辨率浅侧向视电阻率。

测量方位侧向曲线时，井眼附近地层的视电阻率计算方法为：

${\mathrm{CV}1}_{\mathrm{MA}{0}^{*}\mathrm{az},j}=(\mathrm{\Δ}{u}_{\mathrm{MA}{0}^{*}\mathrm{az},j}^3-\mathrm{\Δ}{u}_{\mathrm{MA}{0}^{*}\mathrm{az},j}^1*\underset{i=1}{\overset{12}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\Δ}{u}_{\mathrm{MNaz},i}^3/\underset{i=1}{\overset{12}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\Δ}{u}_{\mathrm{MNaz},i}^1)$

$R_{\mathrm{dazi}}=\frac{K_{\mathrm{alld}}(\mathrm{\Δ}{u}_{M1N}^3-\mathrm{\Δ}{u}_{M1N}^1*\underset{i=1}{\overset{12}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\Δ}{u}_{\mathrm{MNaz},i}^3/\underset{i=1}{\overset{12}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\Δ}{u}_{\mathrm{MNaz},i}^1)}{I_0^3}*\frac{\underset{j=1}{\overset{12}{\mathrm{\Σ}}}C{V1}_{\mathrm{MA}{0}^{*}\mathrm{az},j}}{{\mathrm{CV}1}_{\mathrm{MA}{0}^{*}\mathrm{az},j}}$

${\mathrm{CV}2}_{\mathrm{MA}{0}^{*}\mathrm{az},j}=(\mathrm{\Δ}{u}_{\mathrm{MA}{0}^{*}\mathrm{az},j}^3-\mathrm{\Δ}{u}_{\mathrm{MA}{0}^{*}\mathrm{az},j}^2*\underset{i=1}{\overset{12}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\Δ}{u}_{\mathrm{MNaz},i}^3/\underset{i=1}{\overset{12}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\Δ}{u}_{\mathrm{MNaz},i}^2)$

$R_{\mathrm{sazi}}=\frac{K_{\mathrm{alls}}(\mathrm{\Δ}{u}_{M1N}^3-\mathrm{\Δ}{u}_{M1N}^2*\underset{i=1}{\overset{12}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\Δ}{u}_{\mathrm{MNaz},i}^3/\underset{i=1}{\overset{12}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\Δ}{u}_{\mathrm{MNaz},i}^2)}{I_0^3}*\frac{\underset{j=1}{\overset{12}{\mathrm{\Σ}}}C{V2}_{\mathrm{MA}{0}^{*}\mathrm{az},j}}{{\mathrm{CV}2}_{\mathrm{MA}{0}^{*}\mathrm{az},j}}$

其中，K_alld表示方位深侧向电极系系数，K_alls表示方位浅侧向电极系系数，R_dazi表示方位深侧向视电阻率，R_sazi表示方位浅侧向视电阻率。

井眼内泥浆的视电阻率计算方法为：

${\mathrm{CV}3}_{\mathrm{MA}{0}^{*}\mathrm{az},j}=(\mathrm{\Δ}{u}_{\mathrm{MA}{0}^{*}\mathrm{az},j}^3-\mathrm{\Δ}{u}_{\mathrm{MA}{0}^{*}\mathrm{az},j}^1*\underset{i=1}{\overset{12}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\Δ}{u}_{\mathrm{MNaz},i}^3/\underset{i=1}{\overset{12}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\Δ}{u}_{\mathrm{MNaz},i}^1)$

$R_m=K_m\frac{\underset{j=1}{\overset{12}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{CV}3}_{\mathrm{MA}{0}^{*}\mathrm{az},j}}{12*I_0^3}$

其中，K_m表示泥浆电阻率刻度系数，R_m表示泥浆视电阻率。

Claims (10)

1.一种高分辨率方位电阻率双侧向测井仪，含有电极系和测量电路，电极系通过导线与测量电路连接，其特征是：电极系含有参考电极N、回路电极B和镶嵌在一根竖直设置的绝缘棒上的17个电极；该17个电极分别为电极Ａ2、电极Ａ1*、电极Ａ1、电极Ｍ2、电极Ｍ1、电极Ａ02、电极Ａ0*、电极Ａ01、电极Ｍ0、电极Ａ01’、电极Ａ0*'、电极Ａ02’、电极Ｍ1’、电极Ｍ2’、电极Ａ1’、电极Ａ1*'、电极Ａ2’，电极Ａ2、电极Ａ1*、电极Ａ1、电极Ｍ2、电极Ｍ1、电极Ａ02、电极Ａ0*、电极Ａ01、电极Ｍ0、电极Ａ01’、电极Ａ0*'、电极Ａ02’、电极Ｍ1’、电极Ｍ2’、电极Ａ1’、电极Ａ1*'、电极Ａ2’由上至下依次排列在绝缘棒上，电极Ａ2和电极Ａ2’、电极Ａ1*和电极Ａ1*'、电极Ａ1和电极Ａ1’、电极Ｍ2和电极Ｍ2’、电极Ｍ1和电极Ｍ1’、电极Ａ02和电极Ａ02’、电极Ａ0*和电极Ａ0*'、电极Ａ01和电极Ａ01’为八对同名电极，每对同名电极以电极Ｍ0为中心对称设置，并且每对同名电极用导线短接在一起；电极Ｍ0为方位电极；绝缘棒、测量电路通过电缆悬挂在井眼中，参考电极N安装在电缆上，参考电极N的位置靠近电缆悬挂绝缘棒和测量电路的一端，回路电极B置于地面；测量电路含有模式1输出模块、模式2输出模块、模式3输出模块、电流测量模块、电压测量模块、压差测量模块和信号发生处理模块；模式1输出模块的输出信号从电极Ａ1、电极Ａ1’、电极Ａ2和电极Ａ2’流进，从回路电极B回流到模式1输出模块；模式2输出模块的输出信号从电极Ａ1和电极Ａ1’流进，从电极Ａ2和电极Ａ2’回流到模式2输出模块；模式3输出模块的输出信号从电极Ａ01、电极Ａ01’、电极Ａ02和电极Ａ02’流进，从电极Ａ1、电极Ａ1’、电极Ａ2和电极Ａ2’回流到模式3输出模块；电极Ａ01、电极Ａ01’、电极Ａ02和电极Ａ02’用导线短接在一起；电流测量模块的输入端与电极Ａ02连接；电压测量模块的输入端与参考电极N、电极Ｍ1、电极Ｍ1’连接；压差测量模块的输入端与电极Ｍ0、电极Ｍ1、电极Ｍ1’、电极Ａ0*和电极Ａ0*'、电极Ｍ2和电极Ｍ2’连接；电流测量模块、电压测量模块和压差测量模块的输出端与信号发生处理模块的输入端连接，信号发生处理模块的输出端与模式1输出模块、模式2输出模块和模式3输出模块的输入端连接。

2.根据权利要求1所述的高分辨率方位电阻率双侧向测井仪，其特征是：所述八对同名电极为八对同名电极环，八对同名电极环的宽度各不相同，各对同名电极环之间的间隔宽度也不同，每对同名电极环中的两个电极环的宽度相同。

3.根据权利要求1所述的高分辨率方位电阻率双侧向测井仪，其特征是：所述电极Ｍ0含有一个主电极环和P个相同的线圈，P个相同的线圈均匀地缠绕在主电极环上，P为大于等于2的自然数，各线圈之间采用绝缘材料分隔开，压差测量模块的输入端与电极Ｍ0中的P个线圈连接。

4.根据权利要求3所述的高分辨率方位电阻率双侧向测井仪，其特征是：所述P为12，各线圈之间的间隔的宽度为每个线圈长度的一半。

5.根据权利要求1所述的高分辨率方位电阻率双侧向测井仪，其特征是：所述绝缘棒为橡胶棒或玻璃棒。

6.一种权利要求4所述的高分辨率方位电阻率双侧向测井仪的电阻率测量方法，其特征是：将模式1输出模块输出的频率为35Hz的信号加在电极Ａ1、电极Ａ1’、电极Ａ2、电极Ａ2’和回路电极B上，保持电极Ａ1*和电极Ａ2等电位，测量12个线圈与电极M1之间的电位差，记为

i=1,...,12，测量12个线圈与电极A0*之间的电位差，记为

i＝1,...,12，测量电极M2与电极M1之间的电位差，记为

测量电极M1与参考电极N之间的电位差，记为

将模式2输出模块输出的频率为140Hz的井下电源加在电极Ａ1、电极Ａ1’、电极Ａ2和电极Ａ2’上，测量12个线圈与电极M1之间的电位差，记为

i＝1,...,12，测量12个线圈与电极Ａ0*之间的电位差，记为i＝1,...,12，测量电极Ａ0*与参考电极N之间的电位差，记为测量电极M2与电极M1之间的电位差，记为

测量电极M1与参考电极N之间的电位差，记为

将模式3输出模块输出的频率为280Hz的井下电源加在电极Ａ01、电极Ａ

01’、电极Ａ02、电极Ａ02’、电极Ａ1、电极Ａ1’、电极Ａ2和电极Ａ2’上，保持电极Ａ1*和电极A2等电位，测量12个线圈与电极M1之间的电位差，记为

i＝1,...,12，测量12个线圈与电极Ａ0*之间的电位差，记为

i＝1,...,12，测量电极A0*与参考电极N之间的电位差，记为

测量电极M2与电极M1之间的电位差，记为

测量电极M1与参考电极N之间的电位差，记为测量电极A01、电极A01’、电极A02和电极A02’流出的总电流，记为

利用以上3种工作模式下采集到的电位差信号和电流信号即可进行井眼附近地层或井眼内泥浆的视电阻率计算。

7.根据权利要求6所述的电阻率测量方法，其特征是：测量常规双侧向测井响应曲线时，井眼附近地层的视电阻率计算方法为：

$R_{\mathrm{LLD}}=\frac{K_{\mathrm{LLD}}(\mathrm{\Δ}{u}_{M1N}^3-\mathrm{\Δ}{u}_{M1N}^1*\mathrm{\Δ}{u}_{M2M1}^3/\mathrm{\Δ}{u}_{M2M1}^1)}{I_0^3}$

$R_{\mathrm{LLS}}=\frac{K_{\mathrm{LLS}}(\mathrm{\Δ}{u}_{M1N}^3-\mathrm{\Δ}{u}_{M1N}^2*\mathrm{\Δ}{u}_{M2M1}^3/\mathrm{\Δ}{u}_{M2M1}^2)}{I_0^3}$

其中，K_LLD表示深侧向电极系系数，K_LLS表示浅侧向电极系系数，R_LLD表示深侧向视电阻率，R_LLS表示浅侧向视电阻率。

8.根据权利要求6所述的电阻率测量方法，其特征是：测量高分辨率双侧向测井响应曲线时，井眼附近地层的视电阻率计算方法为：

$R_{\mathrm{HLLD}}=\frac{K_{\mathrm{HLLD}}(\mathrm{\Δ}{u}_{M1N}^3-\mathrm{\Δ}{u}_{M1N}^1*\underset{i=1}{\overset{12}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\Δ}{u}_{\mathrm{MNaz},i}^3/\underset{i=1}{\overset{12}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\Δ}{u}_{\mathrm{MNaz},i}^1)}{I_0^3}$

$R_{\mathrm{HLLS}}=\frac{K_{\mathrm{HLLS}}(\mathrm{\Δ}{u}_{M1N}^3-\mathrm{\Δ}{u}_{M1N}^2*\underset{i=1}{\overset{12}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\Δ}{u}_{\mathrm{MNaz},i}^3/\underset{i=1}{\overset{12}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\Δ}{u}_{\mathrm{MNaz},i}^2)}{I_0^3}$

其中，K_HLLD表示高分辨率深侧向电极系系数，K_HLLS表示高分辨率浅侧向电极系系数，R_HLLD表示高分辨率深侧向视电阻率，R_HLLS表示高分辨率浅侧向视电阻率。

9.根据权利要求6所述的电阻率测量方法，其特征是：测量方位侧向曲线时，井眼附近地层的视电阻率计算方法为：

${\mathrm{CV}1}_{\mathrm{MA}{0}^{*}\mathrm{az},j}=(\mathrm{\Δ}{u}_{\mathrm{MA}{0}^{*}\mathrm{az},j}^3-\mathrm{\Δ}{u}_{\mathrm{MA}{0}^{*}\mathrm{az},j}^1*\underset{i=1}{\overset{12}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\Δ}{u}_{\mathrm{MNaz},i}^3/\underset{i=1}{\overset{12}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\Δ}{u}_{\mathrm{MNaz},i}^1)$

$R_{\mathrm{dazi}}=\frac{K_{\mathrm{alld}}(\mathrm{\Δ}{u}_{M1N}^3-\mathrm{\Δ}{u}_{M1N}^1*\underset{i=1}{\overset{12}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\Δ}{u}_{\mathrm{MNaz},i}^3/\underset{i=1}{\overset{12}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\Δ}{u}_{\mathrm{MNaz},i}^1)}{I_0^3}*\frac{\underset{j=1}{\overset{12}{\mathrm{\Σ}}}C{V1}_{\mathrm{MA}{0}^{*}\mathrm{az},j}}{{\mathrm{CV}1}_{\mathrm{MA}{0}^{*}\mathrm{az},j}}$

${\mathrm{CV}2}_{\mathrm{MA}{0}^{*}\mathrm{az},j}=(\mathrm{\Δ}{u}_{\mathrm{MA}{0}^{*}\mathrm{az},j}^3-\mathrm{\Δ}{u}_{\mathrm{MA}{0}^{*}\mathrm{az},j}^2*\underset{i=1}{\overset{12}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\Δ}{u}_{\mathrm{MNaz},i}^3/\underset{i=1}{\overset{12}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\Δ}{u}_{\mathrm{MNaz},i}^2)$

$R_{\mathrm{sazi}}=\frac{K_{\mathrm{alls}}(\mathrm{\Δ}{u}_{M1N}^3-\mathrm{\Δ}{u}_{M1N}^2*\underset{i=1}{\overset{12}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\Δ}{u}_{\mathrm{MNaz},i}^3/\underset{i=1}{\overset{12}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\Δ}{u}_{\mathrm{MNaz},i}^2)}{I_0^3}*\frac{\underset{j=1}{\overset{12}{\mathrm{\Σ}}}C{V2}_{\mathrm{MA}{0}^{*}\mathrm{az},j}}{{\mathrm{CV}2}_{\mathrm{MA}{0}^{*}\mathrm{az},j}}$

其中，K_alld表示方位深侧向电极系系数，K_alls表示方位浅侧向电极系系数，R_dazi表示方位深侧向视电阻率，R_sazi表示方位浅侧向视电阻率。

10.根据权利要求6所述的电阻率测量方法，其特征是：井眼内泥浆的视电阻率计算方法为：

${\mathrm{CV}3}_{\mathrm{MA}{0}^{*}\mathrm{az},j}=(\mathrm{\Δ}{u}_{\mathrm{MA}{0}^{*}\mathrm{az},j}^3-\mathrm{\Δ}{u}_{\mathrm{MA}{0}^{*}\mathrm{az},j}^1*\underset{i=1}{\overset{12}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\Δ}{u}_{\mathrm{MNaz},i}^3/\underset{i=1}{\overset{12}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\Δ}{u}_{\mathrm{MNaz},i}^1)$

$R_m=K_m\frac{\underset{j=1}{\overset{12}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{CV}3}_{\mathrm{MA}{0}^{*}\mathrm{az},j}}{12*I_0^3}$

其中，K_m表示泥浆电阻率刻度系数，R_m表示泥浆视电阻率。

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