CN1030959A - 大范围脉冲感应测井仪及其用法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种脉冲感应测井系统。该系统包 括一穿越井孔的测井探头，且具有下井的微处理机/ 控制器电路，与地面上的一独立的主计算机/控制器 相连。主计算机/控制器和两个井孔下面的微处理 机/控制器构成一数字计算机网络，产生一数字脉冲 测井代码，用于周期地使辐射线圈被高峰值功率振荡 电流驱动。一大功率的电磁能原始(初级、一次)脉冲 被间歇地产生以照射相邻地层而进行感应测井。

Description

本发明涉及勘测由钻井穿越的地层构造的方法和装置。更具体地说，本发明涉及一扩大范围、脉冲式感应测井装置，其中，在邻近的地层构造内由二次场所提供的振幅/时间信号（在由一系列强大的电磁能初级脉冲照射以后）能被检测和处理，使得有关的地层构造参数，即传导系数和/或介质常数能够精确地指示出来。

这里使用的术语“脉冲”，意味着虽然感应测井探头可以沿着穿透结构层的钻井（孔）连续地移动，但初级能量由每一测井位上的一个高能瞬时脉冲群组成。

从一个钻井中对地层构造进行感应测井是一种业已成熟的商用方法。在这种作业中，用作传入邻近地层的强度恒定磁场，用一恒定频率和低稳态电平的交流电驱动一源天线产生。通常用一电平衡的接收线圈装置响应邻近地层构造中的感生涡流。然后，用由涡流产生的二次磁场在接收器线圈装置中产生一电压信号。测得的电压信号随邻近地层的构造的导电率不同而变化。通常，只有被检测的信号电压中的与驱动电流同相的分量才被用作振幅-深度曲线来指示传导率和电阻率。

许多技术论文和出版物讨论了上述感应测井的工作原理。假如采取适当的措施，连续检测得的电压信号就会与规范化到通常遇到的地层构造值的范围的测井地层的导电率和电阻率成正比和成线性关系。

然而，某些效应趋向于对用这样的先有技术测井系统所测得的数据的精确性产生有害的影响。其中，一种是非线性效应，它主要由不同部分的涡流的相互作用引起的，这就是所谓的一种“集肤效应”，这种集肤效应随着工作频率、源和接收线圈阵的有效长度和邻近地层构造的导电率的变化而变化。虽然，这些有害的变化可以通过适当挑选操作频率和有效的线圈装置长度大体上加以减小或消除，但这种制约因素限制了系统的应用。例如，为了在横向增加测井系统的范围，就必须增加系统线圈的有效长度。但是，源和接收线圈阵之间的间距较大时，由于集肤效应，测得信号的非线性度就会相应增加。

为了修正前述集肤效应问题，已经提出了几种方法。在一种这样的装置中，用一种函数（功能）电路来根据预定功能修正测得的信号。在另一装置中，消除了90°相位差信号（据说在一给定的导电率和频率值范围内似近地等于同相检测信号的集肤效应分量）。

另一种不利影响也限制了常规感应测井装置的检测结果的精确性。这种不利影响涉及到（ⅰ）邻近地层构造可以是非均质的（也就是除了地层构造的真正导电率以外，还有许多导电区存在于邻近地层构造中），（ⅱ）要测量的地层构造的上面和下面地层有可能影响信号的响应。这些情况在利用已有技术时，就会在累积的数据中产生相当大的误差。

还有另一种不利影响是钻井（孔）里有大量钻探的泥浆，泥浆沿钻井的侧壁形成泥饼，从而有可能使泥浆渗透入构造层。结果，钻井的直径起了变化，在测量数据时，探头由于泥饼的存在而偏移了不同横向距离。因此引入了另一个对数据的正确性不利的因素。

为部分地克服前述的不利影响，在已有技术的系统中设计了不同的天线阵和有关电路，以提供多种各不相同的径向测井设备，但是，这些分开的设备必须设计使它们的操作各自独立，以补偿各种不利的因素。例如各个信号常常用龙卷曲线圈（tornado）或时间范畴计算法，例如加权重因素作为补偿。这些储存的权重因素结合起来使用以消除除了考虑中区域的以外的其它区域的影响。

虽然已有技术的交流电感应测井装置是有效的，但是，它们的实用性受到横向范围（距离）小、垂直分辨率低，地层真正导电率测量精度不够，以及它们不能测定地层的倾角或地层构造不规则的范围和方位。

因此，本发明的基本目的是提供一种新的、改进的感应式测井方法和装置，从而可以获得大大改善的精确度、范围、分辨率和可靠性的测井纪录。

本发明提供一种脉冲感应测井装置，该装置包括一穿越钻井（孔）的测井探头、在井孔下方有一微机/控制器电路与地面一分开的主计算机/控制器相连。主计算机/控制器和钻井（孔）下的微处理机/控制器构成了-数字计算机的网络并产生脉冲测井代码（通-断），用作周期地使发射线圈由具有高峰值功率的电流短脉冲驱动。由此，周期地产生一强大的电磁（EM）能的初级（一次）脉冲，进入邻近地层构造供感应测井之用。当探头在钻井中连续提升时，这些高能的脉冲以周期的时间间隔，在测井位之间的预定距离上发出。

除了用作产生初级脉冲场的功率电路外，钻井探头还包括一检测地层构造中的二次感应场的天线阵。天线阵最好包括一系列沿钻井（孔）轴向隔开的成组、成对的线圈。每组成对线圈各自独立地检测第二场，此后各组成对线圈测得的信号被数字化、格式化而传送到在地面上的主计算机/控制器。串行传输的数字数据是高度精确的和能够在现场进行频率范围的变换，在频率范围加工以后，最终的显示提供地层构造导电率和/或介电值的精确指示，而与地层钻井（孔）的非线性作用和地层构造的方位、倾斜方向无关。

按照本发明的方法，最终的显示来自两个步骤（1）在每一测井位用一系列假设的导电率值和地层厚度建立测井地层构造模型连同脉冲初级场的实际参数），然后（2）将模型的正向的解与用测井装置实际测到的数字场数据相互核对。当收敛（会聚）出现时，操作中止。在步骤（1）和（2）中将用振幅与时间的函数表示的测得信号转换成深度/振幅-频率范围值。对所得到的矩阵可以再进行有关频率分割的处理，也就是获得以某一频率为中心的矩阵的“频率切割”以产生地层构造的导电系数和介电值的精确指示。这样，地层、倾斜和方位分辨率能够摆脱常规测井仪（tool）的范围要求。

应该注意的是，集中在低频，例如10～20千赫的“频率切割”可以产生精确的导电率值。实际介电值则在1～10兆赫之间的较高频率指示。

本发明的其它目的、优点和特点将从下述结合附图，所作的详细说明得到清楚的理解。

图1是穿入地层的钻井的部分截面视图，表示根据本发明的脉冲感应测井装置作业时的情况;

图2是图1的测井探头的侧视图;

图2A是一用以产生一极高电平的脉冲初级磁场的发射线圈的侧视详图;

图2B是图2的探头中天线阵的垂直剖面详图;

图3A、3C-3F是一系列波形，说明本发明的各种工作特性，

图4是详细表示脉冲测井作业的时间与深度情况的显示图;

图5是根据本发明用作产生电磁能初级脉冲的控制和产生初级场的电路各元件的方框图;

图6是图5中产生场的电流部件的方框图，图中包括一L-R-C电力电路;

图7是图5和图6的电路方框图的操作流程图;

图8是图6的L-R-C电力电路的电路示意图;

图9是用作产生本发明的脉冲初级场的等离子发生器的侧视图，它作为本发明的另一个实施例;

图10是图9等离子发生器的等效电路，图中画出了充电和放电电路;

图11A和11B是由图10的电路产生的初级波的波形;

图12是一以方框图形式示出的控制和二次电路检测部件图，二次电路检测部件包括用作检测邻近地层构造中的感应二次场成对线圈天线组;

图13A和13B表示图12的成对线圈天线组的变换形式、由三个元件组成一天线组;

图14是用于图12中的一前置放大电路，它是图12中一部分;

图15和图16是用于图12的混合电路的元件，混合电路是图12的一部分;

图17是与探测地层构造中二次感应场有关的步骤流程图;

图18是一流程图，表示向井下面发出和核对指令代码的数字控制步骤;

图19是一A/D（模/数）转换的流程图;

图20和21是用于增强信号以提供良好结果的先前步骤的流程图;

图22是本发明的结果的矩阵显示图;

概括地说，图1所示的本发明包括一用作探测地层11的脉冲（式）感应测井系统10，该系统利用一系列电磁（EM）能的周期脉冲12作为感应测井的初级（一次）磁场。

前面已经指出，术语“脉冲式”一词，意味着发送入地层构造11的初级（一次）磁场脉冲在时间上是不连续的，但是，每脉冲的能（量）基本上是恒定的。另外，虽然探头14沿钻井的运动可以是连续进行的或不连续进行的，但是在初级（一次）能的第二个脉冲12产生时，一定要有移动，即至少要从16的以实线表示的测井的位置移动到至少17处的以虚线表示的另一测井位置。因此，随同探头运动一起的、一个脉冲顺序序列（通-断），其中断（off）的时间（在两个相邻导通（on）脉冲12之间，和位置16～17一致）必须长于脉冲本身的宽度。探头一开始就放到钻井（孔）12下面，然后由地面21的绞盘20通过滑轮把电缆提升。汇流环23把电流电24连接到测井探头14。为了产生供记录器26用的数字脉冲，测井深度由编码器显示。

当探头14相对于钻井15运动时，通过地面上的主计算机/控制器27产生的数字测井代码产生高峰值功率EM脉冲12并由钻井下面探头14的中微处理机/控制器28接收。钻井（孔）下面的微处理机/控制器控制了一电源电路（图中未画出），该电路可选择地启动，以便经放射源绕组（线圈）系统29触发周期脉冲12。每个脉冲在地层11里感应出一个二次场，然后这种感应产生的信号由在探头11内的天线阵30所检测。在经过钻井（孔）下面的第二个微处理机/控制器（图中未画出）数字化和格式化以后，所探测到的信号向上孔传送到主计算机/控制器27。因为探头在系统中极为重要，所以以下结合图2对探头的结构作详细的说明。

如图所示。探头14分为一个指令部分35，该指令部分通过电缆19支持在上端36处，与指令部分下端38相连的是一辐射部分40。辐射部分和指令部分的直径相似，它们由一套环41A机械连接。如图所示，辐射部分40由套环41B连接到分隔部分44，分隔部分44又由套环41C连接到一接收天线部分45，接收天线部分45由套环41d以类似方式和一常规的定向仪器部分46连接，该定向仪器部分46装有成套磁力计和加速计，它们产生向钻井（孔）上方传送的定向输出。上述46部分是、德克萨斯州、奥斯汀的Tenson有限公司的产品。

在制作辐射和天线部分40、45时，要用非磁性材料制作它们，而分隔部分44由足够强度的材料制成的，以便经得住操作时的应力而不使重量过度的增加，例如可以利用玻璃纤维制作。在幅射部分40内有一辐射源电感线圈50。另行在图2A中详细画出。

电感线圈50

图2A中的电感线圈50是接收振幅变化的强大脉冲电流以产生强大初级（一次）电磁能脉冲的。

辐射线圈50中由电流产生的电磁能可以用一磁偶极来描述（其强度等于线圈50中的电流、横截面积和圈数的乘积）。结果可以产生巨大的瞬时脉冲，因为不是大的连续电流，不发生线圈过热的问题。电源是由储存能量的释放所产生，储能可以是电能，也可以是化学能的形式。

因此，线圈50在电磁上要能够经得住大的电流脉冲，以产生本发明所需要的强大的电磁场。为此，绕在心轴52上的线圈15的绕匝51截面必须很大，以为这种需要提供足够的表面积，探头的顶端是头部53、为此，整个探头的机械结构就告完成。图2A是垂直方向极化的辐射天线线圈50，也就是说，产生一沿着测井仪和钻井（孔）的轴线方向的电磁场。如果需要的话，天线线圈50也可以是水平方向的。

在天线阵部分45内的天线54是一系列轴向隔开的接收线圈，在图中总的以编号54表示，其具体结构则如图2B所示。在图2B中，在中间区域55范围内的成对的接收线圈54每一对都构成一单独的天线组A₁、A₂……A₁₂。这些天线组A₁、A₂……A₁₂由两个电感拾波线圈56、57构成，该两电感线圈以相反方向绕在心轴上，以便消去共摸感应信号。来自邻近天线组的信号进行电子混合，以便使数字化的信号表示磁场的二次导数或曲率。天线阵两端的线圈59一起形成一类似的天线组A₁₃。在每组中（相反方向的两个线圈的匝数与组A₁-A₁₃）相对于图2A的源线圈50的中点的距离的立方成反比，使以利于第一（首先）差分化。天线组的数目只受到驱动测井仪电子电路、脉冲电源和电动机可用功率的限制。信号探测的原理。

地层构造中有关电阻率的分布的信息包括在磁场的曲率中。在要求高空间分辨率的应用场合，这个信息一般在每组位置测得的峰值磁场的80至120分贝（dB）以下。由于可以购得的电子放大器具有大约100至110分贝（dB）的动态范围，因此信号必须通过反向线圈方法加以差分以避免超过前端放大器的动态范围。

另外要指出的，每个组A₁……A₁₂与相邻的组隔开一个恒定的轴向距离D。在邻近地层构造内，探测感应二次场时，本发明要求用天线阵54对磁场进行高精度的测量，表示地层构造特征的信息，在测得的信号中处在从80至120分贝下面。但是，一旦形成数字的形式，数据就可以精确地处理和向上传送，而质量不会再降低。假如测井仪器中的数据不数字化，那么信号会因传输损失而降低质量，从而信息无可挽回地丢失。

在这方面，在这一应用场合，信号获得的定义是在向上孔传送到主计算机之前，由天线阵54获得信号，对信号进行放大，把信号与其它信号混合、数字化并把它们存储在探头上的存储器里的过程。

数据的获得

如前面所述，脉冲的产生和数据的获得是在探头穿越钻井（孔）时，利用地面上的计算机/控制器和两个探头上的微处理机/控制器一道以系统的方法进行的。同时，它们形成一计算机网络，该网络产生一测井（指令）通-断脉冲代码，代码的一部分如图4中76所示，它系统地控制测井作业。

测井代码

如图所示，相邻测井位1和2最好是交叠的。规范化到轴向长度L₁、L₂的天线组A₁～A₁₃的每一对线圈和辐射线圈50一起，在每一测井位置提供一系列交叠磁场测量值。那样，横向范围要求（是辐射线圈50和天线阵54之间的间隔Le的函数）能够与系统测井要求分隔开来，因为地层构造的增量垂直响应（靠近每一天线组A₂～A₁₃）与每个天线组A₁-A₁₃相对于辐射线圈50的距离直接有关。

对于通常的测井作业中遇到的导电值、假定工作频率为7500赫左右，天线间隔距离1米和平均线圈间隔Le（见图2）为8米，经验表明测井仪或探头的最大横向范围大约是100米，具有大约1米的垂直地层分辨率。对于15千赫的使用频率，8英寸的天线间隔距离和3米的平均线圈间隔距离Le（见图2），经验表明测井仪的最大横向范围大约是15米，具有8英寸的垂直地层分辨率。

如图4所示，同发出脉冲、检测、放大和数字化步骤有关的操作形成了一恒定的测井间距77，这个间距与脉冲间距78相比是比较长的，但远小于空载间距76。脉冲77的脉冲宽度与其它操作要求比较，例如与向钻孔上方传输数据的要求相比是极小的，因此作业的占空因数（系数）很小，即0.0001或更小。另外，利用一个在钻井更下面一点的微处理机/控制机，就有足够时间可以供在测井位之间将所检测到的信号数字化。此外，脉冲间距必须足够短，以便探头的向上运动可以忽略不计。

一次测井运行期间的探头速度约在每秒钟10～30英尺之间，由这样运行所确定的脉冲代码76没有规范化于探头速度，但是取决于测井位深度。深度（或测井位置）通过深度编码器25，由地面21上的主计算机控制器27（图1）不断地和精确地监视。由于沿着整个行程每个测井位的深度可预先确定而且这种数据已存放在主计算机/控制器27的储存器中，所以经测井代码76对探头发出的指令是自动产生的。

波形特征

图3A和3C详细地说明了初级（一次）电磁场的特征。在这些波形图中，水平轴的时间是规范化于感应测井过程中的脉冲间距的时间，而垂直轴则代表不同的电量。

图3A表示源线圈激励电流和电压的一般特性。在时间t₀驱动电压瞬时地从0变化到Vcap（电容），电流波形61开始按照所描绘的阻尼振荡进行变化，落后于所示电压波形62，如图所示。结果产生如图3c中所示的高强度、随时间变化的磁场65。它的相当高的峰值66产生了大大高出环绕噪声电平的相当高的功率的脉冲波形。在它的波形形状中突变陡度也是值得注意的。这种特征对产生全范围的频率成分是有帮助的。最终由天线阵检测到的感应磁场具有类似的频率特征，这种信号能够与有关的地层构造参数相联系（例如导电率、电阻率或介电常数）。

对本技术熟练的人都懂得，图3c的磁场65具有和图3A的电流波形61同样的振幅变化。众所周知，磁场65会产生一磁感应B的初级（一次）磁场，该磁场强度是随时间变化的，它对应于H场的强度。在没有涡流的情况下，唯一的感应磁场是由初级磁场65产生的源感应场。因此，在接收天线阵中感应的电压是该场的强度随时间变化的速率相一致的。

地层（床）响应

图3D、3E和3F表示场65在不同环境中是如何响应的。

在这方面，请注意二次感应场在接收线圈中感应的电压信号是随邻近构造地层的导电率变化的。因为这种分量是与图3A的驱动电流波形是相同的，它随初级感应场的变化是构造地层导电率或电阻率的直接的指示。

如图3D、3E和3F所示，涡流对高，中，低导电率地层构造的测得的信号波形70、71和72的峰值69有较大的影响。由于涡流的流动产生对抗初级电流的二次感应场，高导电率周围环境产生最大的抵抗初级感应场的二次感应场。这样的二次场将作为在每一天线组上并在其中感应一电压分量，该电压分量具有相当于图3A的电压波形62的波形。

源场的产生

图5-11例示了供测井用的、产生高强度初级脉冲磁场的电路。

如图5所示，主计算机/控制器27通过电力/数据总线78连接到井孔下面的控制器/微处理机80和从那里连接到电源/开关网络81。在放电以前，电感-电阻-电容（L-R-C）电路网络已用在控制器网络84的控制下的井孔下面的电源83被低功率连续补充充电。如图所示，电力总线85用来提供经井孔下面的控制器/微处理机80的电力通道，并由此连接到源/开关网络82。控制信号在相同的电路间通过，但使用以编号86表示的数据总线。数据总线86通过微处理机88及存贮器89接受控制器87的控制。反馈回路90，包括围绕在辐射线圈50周围的磁通量测试线圈91，提供了对线圈50上磁场的时一幅波形的识别。介于表面电极（Surface    eletrode）及通常的探头电极之间的电位差由自生电势电路92指示。

控制器84

图6更详细地示出了电源/开关网路81的控制器84。

如图所示，控制网络84的作用是提供对高、低压电源93、94的监测，在监测中使用了调节器95，电压监测器96及定时器97连同电压监测器96和磁通量监测器98内的A/D转转换器（图中未画出）。

磁通量监测器98由一个与在监测器96内的A/D转换器相连接（图中未画出）的无源阻容积分电路所组成。这样，与磁通量成比例的电压便得到数字化以供控制之用。调节器95包括一个与运算放大器串联的电压衰减电路。当不平衡状态产生时，运算放大器的输出由A/D转换器转换成数字信号。同样，包括有衰减电路的电压监测器96通过同一A/D转换器监测电源93的输出电压，为如图5所示的微处理器/控制器80提供一个信号。定时电路包含一个控制一个开关的计数器以改善初级（一次）场的波形，对此下文即作出解释。

微处理器相互作用

图5所示的控制器/微处理器80和图6的控制器84的相互作用很有启发，它可由图7的流程图100得到最好的说明。

假定一测井位到来，控制器/微处理器先在101发出复位指令，然后一个负载开关启动时间便如图7的102步所示放入某一寄存器（图中未画出）。接着，如103所示将一个延时间隔放入另一寄存器内。当所需的电压电平如104所示放入另一寄存器中以后，在105步中对直流电源装置通电，然后该电压便在106、107和108步中得到监视和测试，随后在109及110中便分别发出获得命令和复位命令。

为了交叉检查在106、107及108中的测试命令的性质，电压电平如前所述那样由图7的控制器84的调节器95、电压监视器96及定时器97测定，然后将结果向上传送到指令控制器/微处理器80。其目的是在L-R-C电源电路112，通电后控制图5中源线圈50产生的辐射脉冲的形状、幅度和持续时间。

L-R-C电力电路

图8更详细地说明L-R-C电力电路112。

其用途是允许积累低功率电平的电荷，即在一选定的时间间隔内积累到50瓦特，然后在一个很短的时间内通过辐射线圈50将所积累的电荷进行放电，例如在60秒内放电，峰值功率可以达到100兆瓦，一般达到50兆瓦。这就是说，本发明通过运用脉冲放电时间比脉冲充电时间快得多的极低占空比，用中等平均功率提供极其强大的峰值功率电平。

更详细地说，L-R-C电路112由充电电路113组成，其中能量存储电容114充电到预定的电压。电路112还包括放电电路111，通过该电路电容中的能量快速放电，在辐射线圈50中产生一高强度的瞬态电流。起始时，开关115、116及117是开路的。当有数字指令时，充电回路中的开关115闭合，电容114由标准高压充电电源118充电。当电容上达到预定的充电电压，例如达5000V时，开关115开路，脉冲功率源已可以启动。在收到地面主计算机/控制器27发生的启动命令后，开关116闭合，来自电容114的能量通过主放电回路111放电，主放电回路由电容114，电感辐射线圈50和与这些元件相联系的各种寄生电阻及电感组成。

这种放电是如图3A所示的L-R-C电路的典型放电特性。如果寄生电阻很小，电流波形将起振荡并且缓慢衰减。它具有将辐射能量集中在振荡基频周围的优点。这种放电的频谱如图3G所示，其峰值在15KHz处。

放电波形能在任意所需的时刻终止而改变放电电流的频谱。扩展频率可以使分析更方便，因而是人们所需要的。在适当时刻闭合开关117就可以终止放电脉冲。闭合开关117使放电电路114中的电流流经大功率电阻120，电阻快速吸收能量而把电流波形衰减掉。

脉冲等离子磁流体动力源（PPHMD）122

图9至11示出了可以用作图8的L-R-C电力电路的另一种脉冲功率源，即脉冲等离子磁流体动力源112。

脉冲等离子磁流体动力源122的优点是放电电路能量大部分是由炸药筒的化学能得到的。在实用的测井装置中，电力只有几百瓦，其中大多数用来运行各种电力设备和电动机。另一方面，磁流体动力源（MHD）122仅仅需要很小一部分的电能就能够放射出极强大的电磁能，这种电源最适宜用于每次测井所需脉冲数较少、分辨率要求较低的超扩展范围场合。例如，在数十微秒时间内释放10至30千焦耳的能量到辐射圈内，达到5亿至50亿瓦的峰值功率，具体内容可参见美国专利3878409“炸药驱动发电系统”。

使用时，源122由炸药的爆炸激发的。如图9所示，化学爆炸物126与空间127的氩气爆炸。气体电离并以高速度流向通道128，等离子体流经由线圈124产生的磁场并在连接到源线圈（未画出）的电极129上产生电能。

起爆

图10说明起爆过程。

如图所示，一个小的辅助电容充放电电路130产生用于源122的磁场。一个小的能量储存电容被充电，在接到点火命令后，通过围绕在磁流体动力（MHD）源122周围的场线圈132放电。当在这辅助场线圈中的电流达到最大值时，炸药筒123爆炸并驱动高导电的等离子体以先前指出的那种高速度运动。高速运动的等离子体穿越磁场时，经过法拉弟磁流体动力学过程产生强大的电力输出。输出的电流脉冲或者转换成高电压小电流或者直接供给辐射线圈用以产生磁偶极子。

开关133打开时，开关134闭合使小电容131充电。当电容131充电结束，开关134打开。当接到点火命令时，开关133闭合，电容131通过场线圈132放电。当场线圈电流达到最大值时，炸药筒123点火，磁流体动力源开始产生电流。当等离子体脉冲到达浸在外加磁场中的电极时，磁流体动力源导通（产生电力输出）。

它的一个典型的电流脉冲135示于图11A。相应的频谱136见图11B。这种脉冲产生很宽的频谱，由于电流脉冲幅值很大，谱能密度大并且能在几百赫到50千赫的范围内应用。

天线阵的工作

图12至19所示电路利用井孔下面的控制器/微处理器140和井孔上面的主微处理机/控制器27检测感生信号的振幅一时间信号。

图12至19的电路的作用是将图2和2B中的每一天线组A₁……A₁₃的信号响应关联起来，以得到一系列交迭的磁场测量值。那样，对横向范围的要求（已知为源线圈与天线群A₁……A₁₃间距离的函数）能由系统测井要求中去除。应该进一步指出的是，所有操作都由图12的地面主计算机/控制器27和井孔下面的控制器/微处理器140之间相互作用的数字控制信号协调进行的。

控制器/微处理器140

图12更详细地描述控制器/微处理器140。

如图所示，控制器/微处理器140通过电源数据总线141和主计算机/控制器27相连。它包括一个控制器142。控制器142控制前置放大驱动器网络142，混合网络143，A/D转换电路144和微处理器145，以检测天线阵146的感生信号并对它们进行数字化处理。

图13A、13B说明图2B所示组成单天线组A₁-A₁₃的一对接收线圈如何形成三元阵150，其中组A由三元（三个线圈对）组成，所以每一对都有反应轴线151、152或153与其它两个轴线正交。

前置放大器电路142

图14详细说明前置放大电路142。

如图所示，来自天线群A₁的增量差分信号响应在经过阻塞变压器147和开关148后在放大器146的输出端145检出。经过放大器149的放大，差分信号送至混合电路143。

电路142设计用于低噪声，高共模抑制比并提供很高的增益带宽乘积使温度影响减至最小。放大器146前后的补偿衰减网络150用以调整邻近天线的电平，以得到混合信号的良好区别。

第二级放大器149用以提高信号使进一步的电子放大、衰减或混合不会使信号噪声比（SNR）下降。每一天线的信号噪声比是在第二级放大器149放大前已经建立了的，是可能达到的最高的信噪比。

混合电路143

图15和16详细说明混合电路143。

如图15所示，对来自图2B的末端天线组A₁₃的直接信号首先通过适当改变可变电阻200及可调电容201的值进行增益及相位调零。那样，天线的响应能方便地校准。在放大器204、205的非反相输入端202、203的信号电平控制又扩大了校准的范围。在放大器205输入及输出端的滤波器205和206滤去了的直流电源和L-R-C电路产生的不需要的低频和高频分量信号。

如图16所示，对来自天线组A₁……A₁₂的混合信号通过适当改变可变电阻210和可调电容211的值进行类似的增益和相位调零。经过开关板212之后，由于在放大器214的非反相输入端213出现规范化信号电平，又增加了校准的范围。滤波器215和216抑制了不需要的频率。

经过混合电路143后，信号由图12的A/D转换器数字化。转换器144最好具有至少12位，数字速率最好具有从100KHz至1MHz的动态范围。一旦信号数字化以后就存储起来等待来自主计算机/控制器27的命令把它们传送到地面。

流程图250

图17通过流程图250详细说明检测操作的步骤。假定有一测井位到来。如图中251所指出的，首先进行前置放大，接着，在252步进行混合。此后信号在253、254滤波、放大和进行A/D转换。随后在255有一个条件语句，如果用户不希望数据在井孔下面进行傅立叶变换，则将数据传送到地面。如果傅立叶变换希望在井孔下面进行，则数据经由指令256及257传送到控制器/微处理器80进行。傅立叶变换结果通过指令258和259传送到主计算机。

另外，数字化的二次场信号的获得，必须获得其它三个数据信号。首先是磁通量监测信号要通过图6的磁通量监测器98获得。如前面已提及的，磁通量监测器98的输出信号与传输脉冲的磁偶极矩是成比例的。来自磁通量监测器98的信号在数字化前经过放大和滤波。该信号不混合而是用以检验脉冲电力放电电路的工作是否适当以及使天线信号规范化以纠正脉冲与脉冲的差别。

还对自生电动势和/或伽玛射线进行测量。这是工业标准测量，用以使本测井装置与其它测井仪（tool）相关联。

测井探头的使用

在本发明中，此项操作的实行是由恰当编程的数字测井代码和结合使用地面的主计算机/控制器80与井孔下面的控制器/微处理器140来完成的。

代码特性

目标    代码

辐射    起始    去主    由我

毕特    我方    他方    计算机    来

控制器/微处理机    1    1    2    0    1

80

天线

控制器/微处理机    0    2    1    3    2

140

地址指令译码器的UART控制器    代码

接收缓冲寄存器    A

传送缓冲寄存器    A

控制    B

状态    B

现代控制    C

波特选择    D

数据准备就绪

发送准备就绪

这里，UART是指万用异步接收发送器，相当于并行一串行变换器，同时维持系统格式完整。

操作

1.将测井仪及电缆往下放到井孔里。在这期间，对测井仪的状态和传输系统进行检验。用背景数据获得来检验前置放大器的工作是否正常。

2.测井仪准备向井孔上方拉时，启动测井序列（程序）。电缆操作人员最希望将井下测井仪拉上来时不要发生停顿。当井下测井仪停止时，它十有八九是被卡住在井孔里。脉冲井下测井仪的一个主要优点是数据不受拉起速率的影响，因此，电缆操作人员被从数据质量的因扰中解脱出来。

3.测井仪是调节得在预定的深度产生脉冲的。选择井下测井仪的拉起速率以保证当到达预定深度时，井下测井仪会发射脉冲，准确的深度信息通过电缆被不间断地提供到进行数据处理的主计算机。

4.当主计算机通过脉冲测井代码给出发射命令时，产生下述过程：

-数据获得系统接通;

-放电电路开关闭合以在辐射线圈内发出电流脉冲;

-在发射信号后约2.5毫秒，数据获得终止;

-在指令组件内的微处理机启动储能电容器的再充电;

-在天线组件内的微处理机控制每个天线的随机存取存储器通过下述两途径之一进行输出;（ⅰ）在固件内完成快速傅里叶变换，然后以2400波德数据速率将快速傅里叶变换结果输送至地面上的主计算机，（ⅱ）以19，200波德的速率直接输送到主计算机;

-完成数据至地面的传送;

-存储电容器被充电至规定电压;

-井下测井仪自动对开关位置状态以及和每一根天线的通信联系进行检查;

-当到达规定深度时，井下测井仪准备产生下一个脉冲。

5.井下测井仪在沿着井孔向上拉的过程中按选定间隔发出脉冲后，数据获得工作即告完成。数据现储存在主计算机内。

在这些步骤中，微处理机/控制器80运行如下：

控制：-接通电源充电电路;

-接通放电电路;

-启动开关，使电流脉冲流经衰减电阻;

-收集、输送自发电势和γ射线测井数据（用来与其化类型的测井仪相关联）;

监测：-测井仪电子电路直流电源电压;

-电源的充电电压;

-指令组件电子电路的温度;

-开关的开或关的状态;

在天线组件内的微处理机/控制器140完成下述操作：

控制：-打开数据获得通道;

-设置天线通道的状态（混合或不混合）;

-设定信号波形加工板内的可控增益;

-收集和输送天线数据;

-收集和输送磁通量监测数据;

-设定数据获得或背景噪声获得的天线断电器;

-把天线和磁通量监测数据直接送到地面或送到微处理机内进行数字信号处理。

流程图18和19

在图18中，微处理机/控制器已被启动，且在步骤260、261完成了状态的检查。此后，当逐个依次回答了步骤262、263、264、265和266的条件询问时，各有关器件都进入了运行。询问的目的是决定执行一合适的指令。接着是执行步骤267、268和269。如果不能运行，则执行步骤269A和269B。

在图19中详细地示出了天线微处理机/控制器140的运行。

如图所示，在步骤270的复位信号将地址记数器复位，接着，在步骤271发出获得指令。在272的条件时间指令在步骤273、275控制“1”位或“0”位的输送。然后，地址计数器在步骤274复位。

逆过程

图20和21说明了本发明的数据处理。

数据处理

井孔里的可测数据是磁场;一线圈接收天线产生一与贯穿线圈的单位时间磁通变化率成比例的电压。接收线圈可以垂直或水平安置;对水平地层结构模型来说，使用垂直天线就足够了，如果要测量地层的三维倾角则还要求使用水平天线。

通过直接的数学计算可以证明，为了唯一地确定地层结构电性能，必须从相隔一定距离垂直安置在井孔里的若干接收天线获得磁场的数据。获得空间信息是十分重要的，由于本发明采用的是脉冲，很容易获得不同频率下的测量值，而这种测量可以提供比垂直分层关系更为直接的径向变化数据。本发明的垂直分辨率与接收天线直接有关，垂直间隔越靠近，测井的分辨率越精细。

在天线的制造技术和数据获得电路中存在着一定的实际上的困难和限制，因而限制了可以得到的数据，影响了测井的分辨率及准确性。仅仅建立井孔的磁场数据及地层特性之间的数学关系是不够的，还必须将电子噪音的影响，有限的天线间隔、有限的数字精度和其它实际问题考虑进去。通过直接的数值运算可以证明，地层特性和场数据间的数学关系对噪音或各种形式的数据的差错，不论是属于电子的、机械的、还是属于数字的，都是很敏感的。除了通过新颖的天线和电路设计将噪声源减到最低程度以外，本发明还尽量把噪声的影响减低到最小程度。

在额定的数据处理系统内，从天线组件中获得的数据的量就说明地层模型的数据的量。从数学观点来看，这类系统是很吸引人的。但是在实际运用时，存在着问题。在没有噪声的情况下，额定的数据处理系统精确且独一无二地再现了地层模型的地层特性;如果磁场是从一个假设的高精度分层模型计算出的，那未这些由额定系统进行处理的数据就好像是实验数据一样，由额定的数据处理系统得出的地层参数与实际情况非常吻合。不幸的是，这种系统容不得一点差错。如果由于噪声而使得模拟数据走了样的话，地层特性就会偏离正确值，导致错误的读数。额定的数据处理系统不能为野外使用的感应测井仪提供令人满意的精度。

本发明利用了超过额定量的冗余数据处理系统以将噪声的影响减少到最低值并将测井的精度提高到最大限度。磁场数据由天线组件获得并被数字化，同时，天线的位置尽可能与能使用的数据通道和所希望的垂直分辨率相一致。数字化的、作为时间函数的磁场数据由众所周知的数字傅里叶变换技术进行处理，以根据其频谱产生磁场量。用这种方法获得的频率项可能相当大，有可能高达2048个，具体项数取决于分配的计算资源和电磁辐射源的脉冲的细节。大量不同天线位置处的和大量不同频率的磁场数据的组合构成一数据矩阵，用以供冗余信号处理。这种情况与已有技术的感应测井系统，在已有技术的测井仪中，可用数据是从一根天线接收和一个频率的信号组成的。

在本发明的最佳实施例中，数据分成几个频率区域以便于提供与地层特性中的径向变化有关的信息。在每个频率区域内，比如说从10KHz到15KHz的区域内，来自几个频率和所有天线位置的数据都被收集以形成目标数据矩阵。信号处理的目的是从尽量减少计算数据和目标数据之间的平均误差的意义上，确定与目标数据最吻合的地层特性。

在本发明中，地层特性的确定是通过系统地改变地层模型参数以找到最佳数值，使目标磁场数据和计算所得的模型数据之间的均方误差减小到最低值。根据磁场方程的近似解先估算出模型参数，接着通过迭代的方法改进数值直至确定最佳模型参数。图20是最佳逆过程的流程图。如图所示，得自测井仪的脉冲测井的数字化数数据形成了矩阵的形式。辐射天线和每个接收天线都有从傅里叶变换信号过程中得出的许多频率分量。每个频率分量都是一个复数，代表规范化源的振幅和相位。

地层特性由数值的矩阵表示。例如，在301，产生一个最初的对地层特性的估算值。在最佳实施例中，地层特性由地层厚度、地层位置、和地层导电率表示。这些特性可以增之以倾斜角和方位的变化。地层矩阵的维数（即待确定的参数总数）必须少于或等于在300的接收天线数据矩阵的维数。在最佳实施例中，有13个接收天线位置和两个频率，对应于26个复数，或在接收天线数据矩阵内的52个实数的总维数。一共有16层，每层有一个可变的位置，在地层特性矩阵中这16层有总数为32的实数。对每对频率进行一次逆计算;在不同的频率下的不同的计算值确定了地层是如何从井孔横向变化的。在最佳实施例中，所计算的频率是5.0、5.2、10.0、10.4、20.0和20.8KHz。在上述频率的磁场是在图中302处计算的。然后在303处确定这种计算的结果，这样，最终的地层值可以精确到在百分之五的公差范围内，是否在百分之五以内由步骤304确定。如果最终的地层值不在规定公差以内，那么在305用高斯-牛顿矩阵的变换元素重新估算地层参数，然后在306更新地层参数的估计值。接着，通过循环307重复此过程。如果地层值在304步骤中确定在规定公差范围以内，则在308步将结果储存起来。

电磁方程的正向解用来在测定地层特性的基础上计算天线矩阵。最佳的正向解是电磁方程的新的解析解。或者，用根据赫姆霍兹势能理论的分层技术如W.D.肯尼迪，H.F.摩里逊，S.M.寇里，S.P.吉勒三人的文章中所述的方式进行，这篇题为“偏移井孔内的感应测井频率响应”的文章于1986年6月9-13发表在德克萨斯州休斯顿井测分析家学会井测学术年会刊物第2卷第FFF页上。

最佳解代表了在电特性任意地、连续或不连续、在特定方向上变化的地层中麦克斯韦电磁方程的精确解。在地层不倾斜的情况中，地层特性仅在垂直方向上变化。这种解法适用于垂直源天线和垂直接收天线。

在具有给定的电子参数的地层中，具有下列复数函数，总体来说，这些函数是垂直位置、在地层边界突然变化的间断函数。

$\mathrm{K=}\sqrt{s^2\mathrm{+j\omega \; \mu (6+j\; \omega \; \epsilon )}}$

β＝ln（ (jωμ)/(k) ） （1）

其中：σ-地层导电率

ε-地层介电常数

μ-地层磁导率

s-实积分变量

ω-角频率

这些间断函数沿着垂直轴循环积分以产生三个具有特定初始条件的连续函数：

(dα)/(dz) ＝2k sinh（α-β）

α（+∞）＝β（+∞）    （2）

(dγ)/(dz) ＝-2k sinh（γ-β）

γ（-∞）＝β（-∞）    （3）

(dv)/(dz) ＝-K sinh（β-α）

v（o）＝-ln[1+exp（γ（o）-α（o））]    （4）

在这些方程中，垂直位置Z在偶极源处等于零，并且向位于偶极源下面的接收天线阵正方向增大。

在给定接收位置处的、沿垂直轴的磁场可从下列积分求得：

B＝ 1/(2πjω) ∫ exp（v）s³ds （5）

方程（5）代表了在所有电参数都具有任意连续或间断变化的地层中，相对于偶极源的磁矩规范化的测得磁场的精确解。此解可以扩展到包括倾斜角和方位角变化的地层。

更具体地说，在最佳感应测井系统中，假定地层有一恒定的磁导率和可以忽略的介电效应，且地层参数由地层厚度、地层位置和地层导电率给出。由于假定导电率在地层内是恒定的，对方程1到4进行积分以提供比较简单的逐步循环关系：

${\alpha }_{\mathrm{n\; -1}}\mathrm{=\beta }{}_n\mathrm{+l}{}_n〔\frac{{\mathrm{l\; xp\alpha n+l\; xp\beta n\; tanhkn(Z}}_n{\mathrm{-Z}}_{\mathrm{n-1}})}{{\mathrm{l\; xp\alpha n\; tanhkn(Z}}_n{\mathrm{-Z}}_{\mathrm{n-1}}\mathrm{)+l\; xp\beta n}}{\mathrm{〕\alpha }}_N\mathrm{=\beta }{}_{\mathrm{N\; +1}}\mathrm{(6)}$

方程v_n＝v_n-1-l_n[Cosh K_n（z_n-z_n-1）+

exp（β_n-α_n）sinh K_n（z_n-z_n-1）] …（7）

v₁＝-l_n[1+exp（β₁-α₁）]

在此简化模型中，地层特性在信号源以上被平均，并被处理成仅在通过天线阵探测的区域内变化。在最佳实施例中，有16层地层，该地层可以处于信号源下面的任何地方;逆过程找出地层并确定地层的导电率。

在图21中描述了正向解的程序步骤。一标准的数字正交积分程序，例如拉圭芮（Lagurre）积分，被用来对积分变量S进行场强积分，该积分通过步骤311执行。然后，从步骤311得到的每个S值与步骤311的输入材料混合以在312计算分层函数，其结果被用于在步骤313循环估算等式6和7所确定的辅助函数。当通过执行步骤314和315完成了B一场（等式5）的增量积分后，316的正向解的输出因此是规范化的接收天线信号（即，源的单位磁矩的场强）其数据格式和实验测得数据相同。然后在317作为规范化接收数据矩阵的元素存储起来。

图22详细说明了规范化接收数数据矩阵320的格式。矩阵320包括一原始探测到的次级信号的频率域转换（振幅对时间/深度），该原始探测到的次级信号被规范化到如图所示的测井位1，2，3，……。它包括一系列具有一振幅值A，A′……B，B′……C，C′的元素，排成具有相同的天线深度位置和相同的频率分置的行和列。也就是说，每个元素A，A′……B，B′……C，C′代表一在每个测井位被测得信号的振幅分量并且每一个元素还对应于某一公共频率一天线位置。例如，对于测井位1的公共列（f₀），元素用A₁，f₀;A^′ ₂，f₀;A^″ ₃，f₀，……Aⁿ ₁₃，f₀来表示，假定天线阵包括十三（13）个独立的天线组，其中行的下标1，2，……13表示每一组，而公共列的频率下标是f₀，f₁……f_n。与此类似，对测井位（1）的某一公共天线深度数1，2……或13元素用A₁，f₀;A^′ ₁f₁;A^″ ₂f₂……表示，其中行的下标（“1”）表示公共天线组，列的下标表示每个频率分量f₀，f₁……如图所示。

频率分割可以在每个矩阵320的一列或几列进行，比如f₁-f₃。此外，本发明用此法作勘测之用。

累积误差的极小化

倒转正向解的最佳方法已在前面结合图20讨论过。这种用来从天线数据矩阵确定地层特性矩阵的方法是一种迭代方法，该方法从最小二乘方误差的意义上来说对测得的数据提供了一种最好的拟合。此方法很好地处理了由非理想数据引起的困难，非理想数据中包括非理想地层的附加噪声和扰动。附加噪声来自天线前置放大器电路系统的热效应和模拟-数字转换电路系统内的数字化的有限精度。

注意，地层特性的初始估算是在图21中301步进行的。这种估算可以是一恒定的矩阵或一近似的解析估算，与正向解一起用以产生天线信号数据。然后，将计算所得的天线矩阵与测得的数据比较，并从图22所示的矩阵格式估计一均方误差，这在前面已经描述过。

均方误差是一地层特性矩阵的解析函数，来自式1至5所示的解析正向解，并且可以估算出雅可比行列式导数。雅可比行列式表示在一个系数、一个系数的基础上天线信号矩阵对地层参数矩阵的导数。它可以以式1到7所表示的解析解的形式计算，它可以以数值法估算。在最佳实施例中，雅可比行列式的微分系数是通过确定天线矩阵变化与地层特性小变化（1%）之比用数值法估算的。

在最佳实施例中，用来获得逆解的迭代过程是众所周知的高斯-牛顿方法。该方法简单说来是在一线性矢量T内放置测得天线数据矩阵的内容，在线性矢量C内放置计算所得的天线矩阵的内容，并在线性矢量X内放置地层特性矩阵的内容。在最佳实施例中T和C中包括52个数。

雅可比行列式被定义为计算值C相对于参数值X微分的矩阵：

（8）

从n到n+1的迭代为：

X_n+1＝X_n+（J^TJ）^-1J^T（T-C_n） （9）

迭代继续进行直到前后相继值的变化的差值在预定的误差值范围之内（一般为1%）。

对本发明涉及的那些懂行者来说，本发明可以有许多结构上的变化、也可以有种种不同的实施例以及种种不同的应用，所有这些变化不同的实施例以及应用都在本发明的精神实质和范围之内。此处的揭示和描述仅属于举例说明本发明的性质，本发明绝不限于这些用以举例说明的范围。

Claims (34)

1、一种利用测井探头在地层深处产生一原始(初级、一次)磁场，然后检测指示地层电参数的感应二次磁场，从而对井孔周围地层进行井测地层的方法，该方法包括下述步骤：

(ⅰ)在沿井孔的一系列位置处，产生一系列时间间隔的高峰值功率原始(初级、一次)磁场脉冲；

(ⅱ)检测每个所述原始磁场脉冲在所述的地层内感应产生的二次磁场提供的响应数据；和

(ⅲ)处理所述的响应数据以提供环绕井孔周围的地层的电参数的读数。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过有选择地用一脉冲电流驱动辐射线圈产生脉冲原始（初级场）场。

3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的原始场脉冲的峰值功率至少为1兆瓦。

4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的原始场脉冲的峰值功率为50兆瓦左右。

5、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的原始场脉冲的峰值功率在1～1000兆瓦范围内。

6、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的辐射线圈的选择驱动由数字测井代码控制。

7、根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述的数字测井代码由一在地面上的主计算机/控制器产生，该机至少与一个置于测井探头上的微处理机/控制器相联系。

8、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，探测二次磁场的步骤（ⅱ）包括分步骤（a）：使用一系列天线，每根天线独立探测不同地层区域的所述的二次场的分量和（b）：将每个测得的分量分别数字化。

9、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（ⅲ）还有步骤（a）：用一系列假设的导电率和地层厚度值连同脉冲原始场的实际参数作出相邻地层的响应模型;（b）：将从步骤（a）的模型得出的正向解与在深处测得的二次磁场的分量交叉对照校核。

10、根据权利要求9所述的方法，其特征在于，正向解和在深处测得的二次磁场的分量的交叉对照校核是在频率域内进行的。

11、根据权利要求10所述的方法，其特征在于，探测二次磁场的步骤包括在采用探头内的一系列天线，并且脉冲发射期间与所述天线即时天线深度有关的频率转换被用于正向解和交叉校核步骤之中。

12、根据权利要求11所述的方法，其特征在于，频率转换可以进行频率分割以便把响应集中在范围频率R左右。

13、根据权利要求12所述的方法，其特征在于，R大约为1-40千赫，由此提供准确的导电率值。

14、根据权利要求12所述的方法，其特征在于，R大约1-30兆赫，由此提供精确的介电常数。

15、根据权利要求11所述的方法，其特征在于，频率转换以矩阵的格式，其中行与列的分别是天线深度和频率。

16、一种利用一测井探头在地层深处产生一原始磁场并检测含有地层电参数指示的感应产生的二次场来系统地探测井孔周围地层的装置包括：

（ⅰ）用来在沿井孔的一系列位置处产生一系列时间间隔的高峰值功率原始磁场脉冲的装置;（ⅱ）用来探测每个所述的原始磁场脉冲在所述的地层内感生的二次磁场提供的响应数据的装置，和（ⅲ）用来处理所述的响应数据以提供环绕井孔的地层的至少一个电参数的读数的装置。

17、根据权利要求16所述的装置，其特征在于，用来产生所述的高峰值功率的原始脉冲的装置包括一辐射线圈以及和辐射线圈有选择地连接（接触）的电力源网络。

18、根据权利要求17所述的装置，其特征在于，所述的电力源网络包括一容性充放电电路和一开关网络。

19、根据权利要求17所述的装置，其特征在于，所述的电力源网络包括一磁流体动力源和一开关网络。

20、根据权利要求18所述的装置，其特征在于，所述的容性充放电电路通过有选择地用脉冲电流驱动辐射线圈而产生所述的脉冲原始场，其中，每测井周期的原始场能量基本上是恒定的。

21、根据权利要求20所述的装置，其特征在于，所述的原始场的峰值功率至少为1兆瓦。

22、根据权利要求20所述的装置，其特征在于，所述的原始场的峰值功率为50兆瓦左右。

23、根据权利要求20所述的装置，其特征在于，所述的原始场的峰值功率的范围为1～100兆瓦。

24、根据权利要求19所述的装置，其特征在于，磁流体动力源通过有选择地用脉冲振荡电流驱动辐射线圈产生所述的脉冲原始场，其中，每测井周期的原始场的能量基本上是恒定的。

25、根据权利要求24所述的装置，其特征在于，所述的原始场的峰值功率范围为10～1000兆瓦。

26、根据权利要求17所述的装置，其特征在于，所述的电力源网络由数字测井代码选择性地控制。

27、根据权利要求26所述的装置，其特征在于，所述的数字测井代码由一在地面上的主计算机/控制器产生，该主计算机/控制器至少与一个设置在测井探头上的微处理机/控制器相联。

28、根据权利要求16所述的装置，其特征在于，探测二次磁场的装置包括（ⅰ）一系列天线，每根天线独立探测不同的地层区域的所述的二次场的分量，和（ⅱ）与所述的系列天线相连接的装置，用来将每个测得分量分别数字化。

29、根据权利要求16所述的装置，其特征在于，所述的处理装置包括（a）：用一系列假定的导电率和地层厚度值连同脉冲原始场的实际参数建立相邻地层的响应模型的装置，和（b）：将（a）的正向解和测得的二次磁场的分量进行交叉校核的装置。

30、根据权利要求29所述的装置，其特征在于，提供（a）的正向解的所述建立模型的装置和（b）的所述的交叉校核装置在频率域内执行操作。

31、根据权利要求30所述的装置，其特征在于，所述的处理装置提供频率转换，频率转换可以进行频率分割以便把响应集中在R范围内。

32、根据权利要求31所述的装置，其特征在于，R大约为1-40千赫，由此提供导电率值。

33、根据权利要求31所述的装置，其特征在于，R大约为1-10兆赫，由此提供介电常数值。

34、根据权利要求31所述的装置，其特征在于，频率-深度转换以矩阵格式，其中行与列分别是天线深度和频率。

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