CN103573246A - 三轴正交线圈系、三轴正交线圈系调整方法及板状绝缘体 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种测量水平和垂直电导率的三轴正交线圈系，其具有2个在X方向排列的X向线圈、2个在Y方向排列的Y向线圈、2个在Z方向排列的Z向线圈，通过形成在X方向、Y方向的线圈板的柱体插入Z向线圈绝缘体的安装面的孔，从而使得三轴发射线圈阵列和接收线圈阵列的X、Y和Z轴分别正交到一个点上，由此在测井时使X向、Y向、Z向线圈组成独立的三轴线圈，从而确保每一个线圈的9个分量的位置均相同。

Description

三轴正交线圈系、三轴正交线圈系调整方法及板状绝缘体

技术领域

本发明涉及一种三轴正交线圈系，更具体地涉及石油测井仪器中用于裸眼井周围垂直电导率测量的三轴正交线圈系，该线圈系装配在三维感应测井仪器上。

背景技术

阵列感应测井仪是在普通感应仪器的基础之上发展起来的，该仪器具有一定的径向探测能力。该阵列感应测井仪采用一系列不同线圈距的线圈阵列对同一地层进行测量，然后通过硬件或软件进行聚焦处理来获得不同径向探测深度的地层电导率，从而有效地识别油气层。阵列感应测井仪向地层发送电磁场，由各个线圈阵列接收，接收到的信号经井下仪器处理后遥传至地面仪器。整个仪器的线圈系的关键部分由多个单侧布置的三线圈阵列、例如七个三线圈阵列构成，并且工作在多个频率模式下。

单轴的感应测井仪测量的是水平电导率。三维感应测井能探测地层的电各向异性，提供关于地层的水平和垂直电导率以及地层倾角和走向的信息。作为一个例子，三维感应测井仪包括由一个三轴发射线圈阵列，以及5个单轴接收线圈阵列和两个三轴接收线圈阵列构成的线圈系。三轴发射线圈阵列产生X、Y和Z三个方向的磁场。每个三轴接收线圈阵列对应一个定向耦合项和两个在其他方向上与发射线圈阵列交叉耦合的项。这样，在每个测量点上就会产生9个数据项：3×3张量电压矩阵。这9个耦合项是同时测量的。然后利用反演技术从张量电压矩阵中提取电导率各向异性、层界位置和相对倾角。接收线圈阵列的各接收线圈配置在不同的间距位置上，以获得不同的探测深度。当这9个分量的位置均相同时，这个矩阵才可以进行数学旋转求解地层相对倾角。而且从一个坐标系转换到另一个坐标系也被大大简化，因为这样才可以只涉及到简单的变换，并且所有测量都在同一坐标系以及同一深度上进行。这就需要三维感应仪器的三轴发射线圈阵列的X、Y 和Z向，以及三轴接收线圈阵列的X、Y和Z向的三个坐标轴分别正交到一个点上。

进而，线圈系的精度对测量精度起决定性作用。在设计的过程中，需根据现有的工艺能力水平形成合理的线圈系构型。常用的结构是使用导线绕制在某种绝缘基体上，并在该基体上切削加工成形出某些结构从而限定线圈的空间几何位置。该绝缘体的加工精度从而成为了关键技术。常用的绝缘体材料有耐高温玻璃钢，但缺点在于玻璃钢的热膨胀系数比较大，当温度升高时线圈的测量信号会发生温度漂移，若漂移超过许可范围，则需拆下线圈构件重新绕制线圈，重新校准仪器。因为阵列感应线圈较多，所以拆装线圈多有不便，而且，由于耐高温玻璃钢多采用高温树脂和玻璃布缠绕工艺实现，属于复合材料，所以切削加工的精度等级较低，作为线圈绝缘体也不能满足阵列感应线圈系的精度要求。

为了使绝缘体获得较高的切削加工精度和较高的热稳定性，行业已引入工程结构陶瓷作为线圈绝缘体。常用的陶瓷材料一般为氧化铝陶瓷和氮化硅陶瓷，高温烧结成型为空心圆柱体，利用其热膨胀系数小和无磁绝缘的特性。但工程结构陶瓷具有硬脆特性，普遍采用磨削加工，其加工难度大，加工效率低，加工成本高。特别是固定阵列感应线圈凹槽的形状尺寸多在十分之一毫米量级，位置尺寸为毫米量级，其公差多为10微米量级，并且大量重复出现，磨削方法限制了绝缘体的结构形式和生产效率。因此，磨削加工成形阵列感应线圈绝缘体的工艺方法的成本效率较低。

中国专利“一种测量地层电阻率的阵列感应测井线圈系”（200910235768.6）介绍了一种测量地层电阻率的阵列感应测井线圈系，该线圈系全部由沿轴向缠绕的线圈构成。具体来说，该线圈系由一个发射线圈和7组屏蔽及主接收线圈构成，发射线圈与每组双接收线圈构成一个子阵列，该15个线圈均缠绕在非导电骨架上。该线圈系因为只有轴向线圈，所以只能用来探测水平电阻率，不能实现三轴感应测井。进一步地，该专利介绍了Schlumberger的阵列感应测井仪器AIT，Baker Atlas的阵列感应测井仪器HDIL，以及Halliburton的阵列感应测井仪器HRAI，这三种仪器也都是用来进行水平电阻率测量的。

中国专利“一种三维感应XY线圈系”（申请号：200910092029.6 ）描述了一种三维感应XY线圈系，其骨架体是用陶瓷材料整体烧结而成的圆柱体，在陶瓷骨架体外部对称开有四个绕线槽，分别绕制两组 X线圈与两组Y 线圈。整体烧结工艺导致该线圈系绝缘体的生产周期较长，并且成本较高。更重要的是不易在测井仪器径向的狭小空间实现小尺寸的机械结构，不易对线圈的空间位置进行精确的控制。

美国专利US2010225323A1 给出了一种三轴正交线圈的构思示意，但遗憾的是并未能给出具体的实现方式，其具体的结构的有待考察。

美国专利US2009160449A1 给出了一种三轴复合的线圈形式，专利表明该种线圈或许可以用于三维感应测井仪器上。实际上，该复合线圈的 X向、Y向、Z向并非独立的线圈构造，其三轴方向线圈的电参数相互耦合，这样会给仪器信号的后续处理带来很大影响，不易处理形成有用的地层信息。

美国专利US2005093547A1给出了减少发射线圈和接收线圈直接耦合的方法。测井时，发射线圈产生的电磁场一部分经地层传播形成有用信号，另一部分和接收线圈直接耦合形成无用信号，而且无用信号比有用信号大一个数量级，于是需要设置屏蔽接收线圈来消除主接收线圈的直接耦合信号。为实现此目的，该专利给出了阵列感应线圈和三维阵列感应发射线圈和接收线圈的多种布局形式，但未给出具体实现方法。

综上，三维感应测井仪器需要一种测量垂直电导率的X方向和Y方向的线圈系，使得三轴发射线圈系的X、Y和Z轴，以及接收的三轴线圈系的X、Y和Z轴的三个坐标轴分别正交到一个点上。测井时，组成独立的三轴线圈，从而确保每一个线圈的9个分量的位置均相同。该结构应满足热膨胀系数小和无磁绝缘的要求，同时满足180℃和140Mpa的实际工况要求，并容易成型。

发明的目的

本发明的目的在于为三维感应测井仪器提供一种测量水平和垂直电导率的三轴正交线圈系，使三轴正交线圈系的发射用的线圈阵列的X、Y 和Z轴，以及接收用的三轴线圈阵列的X、Y 和Z轴的三个坐标轴分别正交到一个点上。测井时，X向、Y向、Z向线圈组成独立的三轴线圈，从而确保每一个线圈的9个分量的位置均相同。该结构满足热膨胀系数小和无磁绝缘的要求。同时满足180℃和140Mpa的实际工况要求，并容易成型。

发明内容

本发明涉及一种三轴正交线圈系，包括一个三轴正交发射线圈阵列、一个以上的三轴正交屏蔽接收线圈阵列、以及一个以上的三轴正交主接收线圈阵列，所述三轴正交线圈系的特征在于，各个所述三轴正交发射线圈阵列、所述三轴正交屏蔽接收线圈阵列、所述三轴正交主接收线圈阵列分别均具有：2个在X方向排列的X向线圈、2个在Y方向排列的Y向线圈、2个在Z方向排列的Z向线圈，所述Z向线圈通过将导线绕制在Z向线圈绝缘体上的方式而形成，在所述Z向线圈绝缘体中形成有长方体结构，在所述长方体结构的X向、Y向的各个面分别形成有孔，2个所述Z向线圈以与所述Z向线圈绝缘体同轴的方式分别配置在所述长方体结构的两侧，2个所述X向线圈夹着所述长方体结构分别配置在所述长方体结构的X向的2个面，并且2个所述Y向线圈夹着所述长方体结构分别配置在所述长方体结构的Y向的2个面，所述X向线圈和所述Y向线圈通过将导线绕制在板状绝缘体的侧面而形成，在所述板状绝缘体的一个板面形成有柱体，通过使所述X向线圈、所述Y向线圈的所述柱体与形成在所述长方体结构的所述孔嵌合，从而使所述X向、Y向、Z向线圈的三个坐标轴正交于一个点上。

 

此外，本发明涉及一种三轴正交线圈系的调整方法，所述三轴正交线圈系，包括一个三轴正交发射线圈阵列、一个以上的三轴正交屏蔽接收线圈阵列、以及一个以上的三轴正交主接收线圈阵列，

各个所述三轴正交发射线圈阵列、所述三轴正交屏蔽接收线圈阵列、所述三轴正交主接收线圈阵列分别均具有：2个在X方向排列的X向线圈、2个在Y方向排列的Y向线圈、2个在Z方向排列的Z向线圈，

所述Z向线圈通过将导线绕制在Z向线圈绝缘体上的方式而形成，所述X向线圈和所述Y向线圈通过将导线绕制在板状绝缘体的侧面而形成，所述的Z向绝缘体和所述板状绝缘体具有由可加工陶瓷制成的基体，

该三轴正交线圈系的调整方法的特征在于，对每个三轴正交线圈系按照所需要的电感量进行计算，获得要加工的板状绝缘体的尺寸及绕制匝数，将加工后的线圈板安装在三轴正交线圈系中进行实际测量，在没有获得规定的去直耦效果的情况下，更改X向、Y向线圈的匝数，进而更改所述板状绝缘体的面积进行电感量的微调整，在获得规定的去直耦效果后，根据调整的结果对X向、Y向线圈板进行加工绕制。

附图说明

通过下面结合附图的详细说明，本发明的这些和其它目的和优点将变得更清楚。

图1是表示本发明所述的一组三轴发射线圈阵列，三轴屏蔽接收线圈阵列和三轴主接收线圈阵列在井下环境中的示意图。

图2是表示本发明所述的一组三轴发射线圈阵列，三轴屏蔽接收线圈阵列和三轴主接收线圈阵列的装配结构图。

图3是表示本发明所述的用来安装测量地层垂直电导率的X向、Y向线圈板的Z向线圈绝缘体的空间结构的图。

图4是表示本发明的某个三轴正交接收线圈装配体拆开两个X向、Y向线圈板的正等轴测图。

图5A是表示本发明的测量地层垂直电导率的X向、Y向发射线圈板的结构图，包括两个方向的轴测图。

图5B是表示X向、Y向发射线圈板中容纳发射的多芯绞线槽的局部图。

图6A是表示本发明测量地层垂直电导率的X向、Y向接收线圈板的正等轴测图。

图6B是表示本发明测量地层垂直电导率的X向、Y向接收板状绝缘体上容纳线圈导线的半圆型槽的示意图。

图7A是表示本发明测量地层垂直电导率的X向、Y向接收线圈中，X方向的主接收线圈和屏蔽接收线圈的空间结构图。

图7B是表示本发明测量地层垂直电导率的X向、Y向接收线圈中X主接收线圈线圈交叉线的局部视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例通过示例性的方式对本发明做进一步的详细说明。

如图1所示，该图给出了三轴发射线圈阵列Tx/Ty/Tz，三轴屏蔽接收线圈阵列Bx/By/Bz和三轴主接收线圈阵列Rx/Ry/Rz在井下环境中的示意图，其中Tz方向指向仪器底部。这三个线圈阵列在Z向同心并沿测井仪器的轴心119配置在测井仪器内部，测井仪器位于由井壁120构成的井筒里。虽然图1表明三个线圈阵列和井筒同心，但在实际测井过程中不必保证同心，另有方法来处理仪器偏心带来的影响。这样的Tx/Ty线圈，Bx/By线圈和Rx/Ry便组成测量垂直电导率的线圈系，这些线圈同Tz/Bz/Rz线圈一起用来提取地层倾角和走向的信息。

如图1所示，测井时，三轴发射线圈阵列产生X、Y 和Z 三个方向的磁场，三轴发射线圈阵列产生的电磁场一部分经地层121传播形成有用信号，另一部分和三轴主接收线圈阵列Rx/Ry/Rz直接耦合形成无用信号，设置三轴屏蔽接收线圈阵列Bx/By/Bz来消除三轴主接收线圈阵列的直接耦合信号。三轴主接收线圈阵列Rx/Ry/Rz距三轴发射线圈阵列远点的距离比三轴屏蔽接收线圈阵列Bx/By/Bz要远，三轴主接收线圈阵列Rx/Ry/Rz的线圈的匝数比三轴屏蔽接收线圈阵列Bx/By/Bz的线圈的匝数要多。

如图1所示，所有的三轴发射线圈阵列Tx/Ty/Tz，三轴屏蔽接收线圈阵列Bx/By/Bz和三轴主接收线圈阵列Rx/Ry/Rz均在各方向包含两个线圈。在三轴发射线圈阵列Tx/Ty/Tz中，线圈101和线圈104组成Z向发射线圈Tz，线圈102和线圈105组成X向发射线圈Tx，线圈103和线圈106组成Y向发射线圈Ty。在三轴屏蔽接收线圈阵列Bx/By/Bz中，线圈107和线圈110组成Z向屏蔽接收线圈Bz，线圈108和线圈111组成X向屏蔽接收线圈Bx，线圈109和线圈112组成Y向屏蔽接收线圈By。在三轴主接收线圈阵列Rx/Ry/Rz中，线圈113和线圈116组成Z向主接收线圈Rz，线圈114和线圈117组成X向主接收线圈Rx，线圈115和线圈118组成Y向主接收线圈Ry。其中Tz和Rz线圈的右手螺旋方向相同，Bz线圈的右手螺旋方向同Tz和Rz线圈相反，Tx和Rx线圈的右手螺旋方向相同，Bx线圈的右手螺旋方向同Tx和Rx线圈相反，Ty和Ry线圈的右手螺旋方向相同，By线圈的右手螺旋方向同Ty和Ry线圈相反。

图2的装配结构图示出了图1中的三轴正交线圈系的具体结构。图2中的发射线圈202对应线圈101,发射线圈204对应线圈104,线圈板203是102/103/105/106中的一例。图2中的屏蔽接收线圈205对应107,屏蔽接收线圈207对应110,线圈板206是108/109/111/112中的一例。图2中的主接收线圈208对应113,主接收线圈210对应116,线圈板209是114/115/117/118中的一例。这些线圈沿着仪器轴心211同轴排列构成一个线圈系，用来测量某种径向探测深度的垂直电导率和水平电导率。非金属材料的仪器外壳201保护线圈不受钻井液的侵害，外壳内部填充硅油平衡钻井液柱的压力。在设三轴屏蔽接收线圈阵列距离三轴发射线圈阵列的距离为A，三轴主接收线圈阵列距离三轴发射线圈阵列的距离为B时，B＞A。这样的2组或3组共用发射线圈阵列的三轴屏蔽接收线圈阵列和三轴主接收线圈阵列交替地依次排列，用来实现不同探测深度的水平和垂直电导率的测定。

图3是本发明所述的用来安装测量地层垂直电导率的X向、Y向线圈板的Z向线圈绝缘体的空间结构图，包括用于三轴发射线圈阵列的Z向线圈绝缘体31，用于三轴屏蔽接收线圈阵列的Z向线圈绝缘体32和用于三轴主接收线圈阵列的Z向线圈绝缘体33。在各个Z向线圈绝缘体中间形成有长方体结构，长方体结构的四棱可以施加倒角加工。如图所示，Z向线圈202和204、205和207、208和210分别以与Z向线圈绝缘体同轴的方式配置在长方体结构的两侧，测量地层垂直电导率的各个X向、Y向线圈板203/206/209配置在长方体的X向、Y向的各个面。图3中的31/32/33所指位置为安装X向、Y向线圈板的安装平面，每个X向、Y向线圈板通过一个圆柱孔和两个螺纹孔同Z向线圈绝缘体连接。各线圈阵列的Z向线圈与Z向线圈绝缘体同轴地夹着Z向线圈绝缘体配置，2个X向线圈夹着长方体结构在X向相向配置，并且2个Y向线圈夹着长方体结构在Y向相向配置。

图4是本发明的某个三轴正交接收线圈阵列装配体拆开两个X向、Y向线圈板的正等轴测图。视图中右下方为Tz方向，图中的装配体为三轴主接收线圈阵列装配体。其中Rz接收线圈407对应113，Rz接收线圈403对应116，接收线圈403和接收线圈407的线圈匝数相同。Rx接收线圈板402对应114，Rx接收线圈板410对应117，Ry接收线圈板411对应118，Ry接收线圈板406对应115。

线圈板402安装在Z向线圈绝缘体404的平面404上，通过在线圈板402的一个板面形成的圆柱体59插入Z向线圈绝缘体上的圆孔405来确保线圈板和Z向线圈绝缘体的轴线正交。双绞线401和412分别连接X向、Y向线圈。双绞线408和409引出X向、Y向线圈测出的信号。

图5A是测量地层垂直电导率的X向、Y向发射线圈板的结构图，4个X向、Y向线圈板插装到Z向发射绝缘体中，所有的线圈板具有相同的结构形式。发射线圈板的板状绝缘体203的一个例子是为跑道型板状，跑道外缘的圆弧半径为18mm，跑道直道为15mm，在所述的板状绝缘体58的中心形成有直径12mm，高度3mm的圆柱体59。使用该圆柱体59插入Z向线圈绝缘体的长方体31的各面的圆孔里来实现正交发射线圈的X、Y和Z向装配后共原点。板状绝缘体203同Z向线圈绝缘体用两个M4的螺钉53穿过孔57连接，螺钉53的材料可以是陶瓷或者聚醚醚酮。接线柱55为M2的铜镀银紧钉螺钉，并作为连接发射线圈和连接导线的焊柱。

如图5A所示，发射板状绝缘体203的一个板面有T字型凹槽54，槽54的截面为矩形，在所述凹槽中埋入双绞连接线。槽上装有压板51来固定该连接线。压板材料为双马来酰胺玻璃布层压板或者聚醚醚酮。所述压板使用M2的螺钉52固定在板状绝缘体上。螺钉52的材料可以是陶瓷或者聚醚醚酮。在发射板状绝缘体203的侧面的几何中心贯穿有直径3mm的通孔56，通孔中埋入连接每组X和Y方向的线圈板的连接线。在发射板状绝缘体203的板面中心有孔58，该孔58是缠绕发射线圈的工艺孔。

图5B给出了X向、Y向发射线圈板中容纳发射多芯漆包线槽的局部图。用于发射的多芯漆包线例如是7芯绝缘耐高温漆包线。每股导线的中心是一种具有较低温度膨胀系数的钼材料，钼表面镀铜承载交流的信号电流，最外层镀耐高温漆。作为一个例子所述7芯绝缘耐高温漆包线的外径轮廓为0.5mm。所述7芯绝缘耐高温漆包线沿着E方向绕制在5B视图的凹槽里，绕制方式为螺旋密绕，并且沿着F方向依次绕制三层。发射板状绝缘体203的厚度为D，另外，在发射线圈的Z向线圈中也使用多芯漆包线。

图6A是测量地层垂直电导率的X向、Y向收接线圈板的结构图，4个X向、Y向线圈板插装到Z向接收绝缘体404中的圆孔405里，所有的X向、Y向收接线圈板具有相同的结构形式。接收线圈板的板状绝缘体61为跑道型板状，作为一个例子，例如跑道外缘的圆弧半径为18mm，跑道直道边为15mm，在所述的板状绝缘体61的中心有直径12mm，高度3mm的圆柱体59。使用该圆柱体插入Z向线圈绝缘体的长方体404的各面的圆孔405中来实现正交接收线圈的X、Y和Z向装配后共原点。板状绝缘体61同Z向接收绝缘体404用两个M4的螺钉53穿过孔57连接，螺钉53的材料可以是陶瓷或者聚醚醚酮。板状绝缘体61的板面中靠近一侧直道面的附近的板面上形成有接线柱，例如接线柱55，接线柱55为M2的铜镀银紧钉螺钉，并作为连接接收线圈和连接导线的焊柱。所述板状绝缘体两侧的直道面嵌入圆弧面一定深度，线圈在该面架空在绝缘体上。

如图6A所示，接收板状绝缘体61的一个板面有T字型凹槽54，槽54的截面为矩形，所述凹槽埋入双绞连接线。槽上装有压板51来固定该连接线。压板材料为双马来酰胺玻璃布层压板或者聚醚醚酮。所述压板使用M2的螺钉52固定在板状绝缘体上。螺钉52的材料可以是陶瓷或者聚醚醚酮。接收板状绝缘体61的侧面的中心贯穿有直径3mm的通孔62，通孔中埋入连接每组X和Y方向的线圈板的连接线。接收板状绝缘体61中心有孔58，该孔58是缠绕接收线圈的工艺孔。

图6B给出了X向、Y向接收线圈板中容纳单芯接收线圈的凹槽的局部视图。接收线圈的X,Y向线圈的导线是单芯绝缘耐高温漆包线。导线的中心是一种具有较低温度膨胀系数的钼材料，钼表面镀铜承载交流的信号电流，最外层镀耐高温漆。作为一个例子，所述漆包线圆形截面半径为0.065mm。所述漆包线绕制在绝缘体的外表面的凹槽R里，并沿着绝缘体的轴向平行排列。作为一个例子，凹槽的半径和漆包线的半径相同。为确保线圈在空间的精确尺寸，所述板状绝缘体61的尺寸精度等级为IT7级，另外，在接收线圈的Z向线圈中使用多芯漆包线。

图7A给出了某个位置尺寸的X方向的主接收线圈和屏蔽接收线圈的空间结构图。图中Tz方向的轴线和仪器轴心重合，主接收线圈分为114和117两部分平行排列在仪器轴心的两侧，屏蔽接收线圈108和111也分为两部分平行排列在仪器轴心的两侧。双绞线71是4组线圈的进线和回线，双绞线72连接线圈114和117，线圈114和117的具有相同的电感方向Rx，而且线圈114和117的匝数相同。线圈114/117同线圈111/108之间用双绞线73连接，双绞线73的长度为图2中的B-A。双绞线412连接屏蔽接收线圈108和111。在屏蔽接收线圈108中，线圈导线汇交到单芯信号线74后和双绞线71一起引向仪器的电子线路段。

图7B给出了本发明的X方向主接收线圈117的线圈空间放大图。在双绞线72中电流方向相反，图7B中同时也给出了线圈中的电流方向。所有的线圈采用平行排列的方式附着在线圈板61的凹槽R里，并在线圈板的直道面采用交叉线的方式连接后通过双绞线73引出。

本发明所述的板状绝缘体均采用了可加工陶瓷作为原料。可加工陶瓷本身为微晶玻璃陶瓷，是以合成云母为主晶相的云母微晶玻璃，是一种可以机械切削加工成型的陶瓷材料，同时满足阵列感应线圈绝缘体的电磁性能要求。所述可加工陶瓷的加工精度等级为IT7级，能够满足绝缘体的精度等级要求。为满足绝缘体的精度要求，优选地，所述绝缘体具有由可加工陶瓷制成的基体。正是因为使用了可切削成型的可加工陶瓷作为线圈的基体，从而使线圈基体具备本发明所述的特殊结构，进而实现本发明所述的X向、Y向线圈板固定在Z向管状绝缘体长方体上的特殊结构。于是才可以实现三轴共点的线圈结构。

为了消除X向、Y向线圈系的直耦信号，需要使屏蔽接收X向、Y向线圈的匝数少于主接收X向、Y向线圈的匝数，也可以使屏蔽接收线圈的板状绝缘体的跑道圆弧半径尺寸小于主接收线圈的板状绝缘体的跑道圆弧半径尺寸，从而使屏蔽接收线圈的面积小于主接收线圈的面积。各个线圈板均具有相同的连接方式，通过调整匝数或面积，从而改变其电感量。调整仪器时，通过有效地计算，得到所需的线圈板尺寸，工厂可以快速响应。因为板状绝缘体容易切削加工，所以可以通过调整板状绝缘体的跑道圆弧半径尺寸或直道长度从而改变线圈板的面积，工厂的响应时间在1至3天。

具体而言，由于加工误差的累积和数值计算的误差，实际需要安装的主接收X向、Y向线圈和屏蔽接收X向、Y向线圈的匝数和面积同设计计算得到的匝数和尺寸有所差别。实际安装时，若发现去直耦效果不佳，可考虑更换主接收X向、Y向线圈板和屏蔽接收X向、Y向线圈板。首先可以考虑改变绕线的匝数，但因为匝数为整数，无法实现线圈电感量细小的调整，进而可以改变板状绝缘体的几何尺寸实现更细小的电感量调整，可以调整板状绝缘体跑道的半径，也可以调整跑道直道边的长度。具体对每一只仪器，为了实现去除直耦信号的最佳效果，经过对仪器实际测得信号的计算，得到最优化的板状绝缘体的几何尺寸，经过工厂加工后绕制成线圈板，再安装到仪器上。

为了消除传输线对线圈信号的干扰，上述全部的双绞线为成型的双绞护套线。

本发明实现了三维感应测井仪器所需的测量垂直电导率的X方向和Y方向的线圈系，使得三轴发射线圈系的X、Y 和Z轴，以及接收的三轴线圈系的X、Y 和Z轴的三个坐标轴分别正交到一个点上。测井时，X向、Y向、Z向线圈组成独立的三轴线圈，从而确保每一个线圈的9个分量的位置均相同。该结构满足热膨胀系数小和无磁绝缘的要求。同时满足180℃和140Mpa的实际工况要求，并容易成型。

虽然已经参考具体实施例描述了本发明，但是应当理解，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，本领域技术人员还能够想到本发明的多种其他变型。

Claims (12)

1.一种三轴正交线圈系，包括一个三轴正交发射线圈阵列、一个以上的三轴正交屏蔽接收线圈阵列、以及一个以上的三轴正交主接收线圈阵列，所述三轴正交线圈系的特征在于，

各个所述三轴正交发射线圈阵列、所述三轴正交屏蔽接收线圈阵列、所述三轴正交主接收线圈阵列分别均具有：2个在X方向排列的X向线圈、2个在Y方向排列的Y向线圈、2个在Z方向排列的Z向线圈，

所述Z向线圈通过将导线绕制在Z向线圈绝缘体上的方式而形成，在所述Z向线圈绝缘体中形成有长方体结构，在所述长方体结构的X向、Y向的各个面分别形成有孔，2个所述Z向线圈以与所述Z向线圈绝缘体同轴的方式分别配置在所述长方体结构的两侧，2个所述X向线圈夹着所述长方体结构分别配置在所述长方体结构的X向的2个面，并且2个所述Y向线圈夹着所述长方体结构分别配置在所述长方体结构的Y向的2个面，

所述X向线圈和所述Y向线圈通过将导线绕制在板状绝缘体的侧面而形成，在所述板状绝缘体的一个板面形成有柱体，通过使所述X向线圈、所述Y向线圈的所述柱体与形成在所述长方体结构的所述孔嵌合，从而使所述X向、Y向、Z向线圈的三个坐标轴正交于一个点上。

2.根据权利要求1所述的三轴正交线圈系，其特征在于，在所述板状绝缘体的一个板面形成有凹槽，在所述凹槽内埋入连接各组X和Y方向的所述线圈的连接线，在所述板状绝缘体的一个侧面的附近的板面上形成有接线柱，在所述板状绝缘体的侧面的中心有通孔，在通孔中埋入连接各组X向、Y向线圈板的连接线。

3.根据权利要求1所述的三轴正交线圈系，其特征在于，在所述三轴正交发射线圈阵列的X向线圈和Y向线圈的各个板状绝缘体的侧面形成有凹槽，所述导线通过以螺旋密绕方式卷绕在所述凹槽中，

在所述三轴正交接收屏蔽线圈阵列和所述三轴正交主接收线圈阵列的X向线圈和Y向线圈的各个板状绝缘体的侧面形成有在所述线圈板的轴向上平行地排列的半圆槽，通过将所述导线固定在所述半圆槽里，从而使所述线圈板的线圈都与Z向平行。

4.根据权利要求2所述的三轴正交线圈系，其特征在于，在所述三轴正交发射线圈阵列的X向线圈和Y相线圈的各个板状绝缘体的侧面形成有凹槽，所述导线通过以螺旋密绕方式卷绕在所述凹槽中，

在所述三轴正交接收屏蔽线圈阵列和所述三轴正交主接收线圈阵列的X向线圈和Y向线圈的各个板状绝缘体的侧面形成有在所述线圈板的轴向上平行地排列的半圆槽，通过将所述导线固定在所述半圆槽里，从而使所述线圈板的线圈都与Z向平行。

5.根据权利要求3所述的三轴正交线圈系，其特征在于，在所述三轴正交发射线圈阵列中使用的所述导线是多芯合金漆包线，在所述三轴正交接收屏蔽线圈阵列和所述三轴正交主接收线圈阵列中的Z向线圈中使用的所述导线是多芯合金漆包线，在所述三轴正交接收屏蔽线圈阵列和所述三轴正交主接收线圈阵列中的X向、Y向线圈中使用的所述导线是单芯合金漆包线。

6.根据权利要求4所述的三轴正交线圈系，其特征在于，在所述三轴正交发射线圈阵列中使用的所述导线是多芯合金漆包线，在所述三轴正交接收屏蔽线圈阵列和所述三轴正交主接收线圈阵列中的Z向线圈中使用的所述导线是多芯合金漆包线，在所述三轴正交接收屏蔽线圈阵列和所述三轴正交主接收线圈阵列中的X向、Y向线圈中使用的所述导线是单芯合金漆包线。

7.根据权利要求1~6的任一项所述的三轴正交线圈系，其特征在于，所述三轴正交屏蔽接收线圈阵列中的X向线圈、Y向线圈的匝数少于三轴主接收线圈阵列中的X向线圈、Y向线圈的匝数。

8.根据权利要求1~6的任一项所述的三轴正交线圈系，其特征在于，所述三轴接收屏蔽线圈的板状绝缘体是跑道型板状，其跑道圆弧半径尺寸小于所述三轴主接收线圈的板状绝缘体的跑道圆弧半径尺寸。

9.根据权利要求1~6的任一项所述的三轴正交线圈系，其特征在于，所述的Z向绝缘体和板状绝缘体具有由可加工陶瓷制成的基体。

10.根据权利要求1~6的任一项所述的三轴正交线圈系，其特征在于，所述连接线为双绞护套线。

11.一种三轴正交线圈系的调整方法，所述三轴正交线圈系，包括一个三轴正交发射线圈阵列、一个以上的三轴正交屏蔽接收线圈阵列、以及一个以上的三轴正交主接收线圈阵列，

各个所述三轴正交发射线圈阵列、所述三轴正交屏蔽接收线圈阵列、所述三轴正交主接收线圈阵列分别均具有：2个在X方向排列的X向线圈、2个在Y方向排列的Y向线圈、2个在Z方向排列的Z向线圈，

所述Z向线圈通过将导线绕制在Z向线圈绝缘体上的方式而形成，所述X向线圈和所述Y向线圈通过将导线绕制在板状绝缘体的侧面而形成，所述的Z向绝缘体和所述板状绝缘体具有由可加工陶瓷制成的基体，

该三轴正交线圈系的调整方法的特征在于，对每个三轴正交线圈系按照所需要的电感量进行计算，获得要加工的板状绝缘体的尺寸及绕制匝数，将加工后的线圈板安装在三轴正交线圈系中进行实际测量，在去直耦效果不佳的情况下，更改X向、Y向线圈的匝数，进而更改所述板状绝缘体的面积进行电感量的微调整，然后对X向、Y向线圈板进行加工绕制。

12.一种在权利要求1~10的任一项所述的三轴正交线圈系中使用的板状绝缘体。

Images