CN103643950A

CN103643950A - 高温高压小井眼阵列感应测井仪

Info

Publication number: CN103643950A
Application number: CN201310718454.8A
Authority: CN
Inventors: 何明; 李英波; 刘金柱
Original assignee: Beijing Huanding Technology Co Ltd
Current assignee: Beijing Huanding Technology Co Ltd
Priority date: 2013-12-23
Filing date: 2013-12-23
Publication date: 2014-03-19

Abstract

本发明提出一种高温高压小井眼阵列感应测井仪，其特征在于，包括：仪器保护帽1、电子线路部件2、前置放大部件3、线圈系探测器部件4、压力平衡部件5、发射线路部件6、仪器保护塞7。一次下井可以测得多种地层原始曲线、采集信息量大、测井效率高；仪器使用高性能前置放大电路、实时电路温漂补偿、程控增益、复合正弦波发射等一系列高保真测量技术，确保仪器具有低噪声、高响应、高稳定、高可靠性；仪器集成度高，省去了很多不必要的麻烦。

Description

高温高压小井眼阵列感应测井仪

技术领域

本发明涉及石油勘探领域，特别涉及一种测量小井眼超深、超高温井径向剖面的地层电导率的高温高压小井眼阵列感应测井仪，适用淡水泥浆和油基泥浆的油井测量，其结果可用于复杂非均质地层的测井综合解释的阵列感应测井仪。

背景技术

阵列感应测井仪是一种阵列化，数字化的测井仪器，是石油测井中的主要勘探仪器之一。目前国内普通尺寸的阵列感应测井仪已经应用的很普遍，但是随着钻井的越来越深，温度越来越高，压力越来越大，普通尺寸的仪器已经不能满足市场的需求；因此小井眼仪器开始出现，这种仪器所面临的环境更恶劣，温度、压力更高。目前国内常规小井眼仪器已经很普遍，但目前小井眼阵列感应测井仪器还很少见，因此这种新型小井眼阵列感应仪器正好填补了国内的空缺。

发明内容

本发明旨在至少解决上述技术缺陷之一。为此，本发明的目的在于提出一种高温高压小井眼阵列感应测井仪，其特征在于，包括：仪器保护帽1、电子线路部件2、前置放大部件3、线圈系探测器部件4、压力平衡部件5、发射线路部件6、仪器保护塞7。

优选地，电子线路部件2包括由给仪器各个部件提供电源的变压器和电源板、数字处理板、辅助测量板和通讯板。

优选地，前置放大部件3，由前置放大板1和前置放大板2组成，用于对线圈系探测器部件4接收到的地层感应信号进行功率放大和滤波，同时对来自线圈系探测器部件4的上下温度信号进行滤波、放大。

优选地，线圈系探测器部件4包括1个发射线圈和6组接收线圈构成，分别用于激励空间磁场和获取地层电磁感应信号。

优选地，线圈系探测器部件4为玻璃钢外壳，内腔内灌注有硅油；压力平衡部件5是具有金属外壳的柔性可收缩皮囊，皮囊内充满硅油，并与线圈系探测器部件4内腔连通。

优选地，发射线路部件6包括发射驱动板，用于根据来自数字处理板的发射信号控制命令驱动线圈系探测器部件4的发射线圈激励空间磁场，对地层进行探测。

优选地，所述辅助测量板用于对辅助模拟量数据进行模数转换，并将模数转换后的辅助模拟量数据发给数字处理板；所述数字处理板用于向发射线路部件6发出发射信号控制命令，以及对线圈系探测器部件4的接收线圈接收到的、并经前置放大部件3处理后的地层感应信号进行信号采集与数字处理，并发送给通讯板；所述通讯板用于与地面计算机进行信息交换。

优选地，所述电子线路部件2、前置放大部件3、压力平衡部件5以及发射线路部件6由金属外壳保护；线圈系探测器部件4由玻璃钢外壳保护。

优选地，所述高温高压小井眼阵列感应测井仪连接方式是：电子线路部件2、前置放大部件3、线圈系探测器部件4、压力平衡部件5、发射线路部件6由上至下依次相连。

根据本发明实施例的高温高压小井眼阵列感应测井仪具有以下优点：

本发明的小井眼阵列感应仪器一次下井可以测得多种地层原始曲线、采集信息量大、测井效率高；仪器使用高性能前置放大电路、实时电路温漂补偿、程控增益、复合正弦波发射等一系列高保真测量技术，确保仪器具有低噪声、高响应、高稳定、高可靠性；仪器集成度高，省去了很多不必要的麻烦。小井眼阵列感应仪器能克服比普通仪器更加恶劣的测井环境（230℃、175Mpa）。

本发明中的小井眼阵列感应测井仪集成度高，能够实现更小的直径，达到73MM，较常规仪器89MM的外径更能适应深井钻探所遇到的较小井眼；二是能在高达230℃的环境、即超过7000米的深井中作业；三是针对更小空间、更高环境要求所做的多项改进，如新的绕制工艺、保温瓶及吸热材料的选取、低功耗设计、温漂补偿、复合发射技术等，保证了仪器在探测深度及测量精度上达到常规仪器的性能。

附图说明

附图1是本发明小井眼阵列感应测井仪的总体结构示意图。

附图2是电子线路部件2的电路结构示意图。

附图3是数字处理板的原理简图。

具体实施方式

下面参考说明书附图描述根据本发明实施例的高温高压小井眼阵列感应测井仪。

图1为本发明一个实施例的高温高压小井眼阵列感应测井仪的结构示意图。如图1所示，高温高压小井眼阵列感应测井仪包括：仪器保护帽1、电子线路部件2、前置放大部件3、线圈系探测器部件4、压力平衡部件5、发射线路部件6、仪器保护塞7。该高温高压小井眼阵列感应测井仪仪器外径为Φ73。

电子线路部件2、前置放大部件3、线圈系探测器部件4、压力平衡部件5、发射线路部件6由上至下依次相连，构成仪器主体部分，仪器保护帽1和仪器保护塞7则是仪器配属部分，分别位于仪器的上下两端，用于平时对仪器进行保护，使用时移除，仪器主体部分上端的电子线路部件2连接在其它仪器（如测井作业所需的其它测量仪器：声波仪器、放射性仪器等）下端，实现组合测井，仪器主体部分下端的发射线路部件6加橡胶扶正器，用以避免仪器直接和地层接触，起到缓冲作用。仪器保护帽1和仪器保护塞7采用不锈钢材料。

仪器主体部分的电子线路部件2由金属外壳保护；前置放大部件3、线圈系探测器部件4、压力平衡部件5以及发射线路部件6共同组成高温高压小井眼阵列感应测井仪的探头部分，探头部分的线圈系探测器部件4由玻璃钢外壳进行保护，其他部分由各自的独立金属外壳保护。电子线路部件2位于探头部分上部，与探头部分之间使用螺纹连接，为仪器提供电源；此外，线圈系探测器部件4的玻璃钢外壳形成的内腔中灌注有硅油，该内腔与压力平衡部件5中的注满硅油的柔性可收缩皮囊连通，起到内外压力平衡的作用。

电子线路部件2，由数字处理板、辅助测量板、通讯板及各种电源板和电源变压器组成。主要用于提供通讯，数字信号处理和辅助测量信号处理，同时为仪器提供±15V发射电源、数字电源+5V、3.3V，模拟电源±5V。

其中，辅助测量板，其功能是实现发射驱动电压、前放板供电电压、数字板3.3V电压、仪器线圈系探测器部件4上、下温度信号、电子线路温度部件2的温度信号等辅助模拟量数据的模数转换，并以串行帧的形式发给数字处理板，以便在数字处理板进行信号采集和数字处理后，经通讯板转发至地面计算机，进行辅助量的监测。

数字处理板，用于实现仪器发射信号的控制，可以向发射线路部件6发出发射信号控制命令；并用于对由线圈系探测器部件4的接收线圈接收、再由前置放大部件3功率放大和滤波后的地层感应信号进行信号采集与数字处理，同时还与通讯板进行通信等功能。

通讯板，用以实现小井眼阵列感应测井仪与地面测井系统的信息交换。以数字通讯将测量值上传到地面计算机，同时接收地面计算机的控制指令，其中，通讯板和地面计算机之间传输介质为电缆。

前置放大部件3，由前置放大板1和前置放大板2组成，用于对仪器经线圈系探测器部件4接收到的地层感应信号进行功率放大和滤波，增强信号的传输能力和质量，之后送入电子线路部件2的数字处理板进行信号采集与数字处理；同时前置放大部件3对线圈系探测器部件4的上、下温度信号进行进一步滤波、放大处理，并将处理后的温度信号发送至电子线路部件2的辅助测量板。

线圈系探测器部件4，是由1个发射线圈和6组接收线圈构成，分别用于产生空间磁场和接收地层电磁感应信号，通过所述发射线圈和接收线圈实现对地层电阻率的测量。

压力平衡部件5，为一具有金属外壳的柔性可收缩皮囊，皮囊内充满硅油，并与线圈系探测器部件4内腔连通，其主要功能是实现对仪器的保护，因为仪器的线圈系探测器部件4的外壳是高温玻璃钢材质的，不能耐很高的压力，基于压力平衡部件5内部与注有硅油的线圈系探测器部件4内腔相通，通过可以收缩的皮囊实现仪器内外的压力平衡。

发射线路部件6主要包括发射驱动板，其功能是根据来自数字处理板的发射信号控制命令驱动线圈系探测器部件4中的发射线圈激励足够的空间磁场，对地层进行探测。

本发明中仪器线圈系探测器部件4的上、下温度信号、电子线路温度部件2的温度信号分别由三个温度传感器获得。

该高温高压小井眼阵列感应测井仪的工作方式为：电子线路部件2向发射线路部件6发出发射信号控制命令后，发射线路部件6驱动线圈系探测器部件4中的发射线圈向地层发射空间磁场，在地层中激发出地层电磁感应信号，此信号经线圈系探测器部件4的接收线圈接收，经由前置放大部件3进行功率放大和滤波处理后送入电子线路部件2的数字处理板进行信号采集与数字处理，并转换为数字信号由电子线路部件2的通讯板上传到地面计算机。压力平衡部件5通过在探头中充硅油以实现与外界泥浆压力的平衡。

附图3为电子线路部件2中的数字处理板的原理简图，其为信号采集和处理的核心部件，主要包括现场可编程门阵列FPGA和数字处理器DSP：来自前置放大部件3的功率放大和滤波后的地层感应信号通过DSP的自动增益控制，在FPGA控制下进行高速AD采集，采集之后的数字信号送到DSP处理，包括运算、数字滤波、温度校正，处理结果发送到电子线路部件2中的通讯板，并通过仪器总线上传到地面计算机。DSP和FPGA协调共同完成发射信号的产生和测量信号的快速FFT变换，本数字处理板采用一块DSP高性能处理器，通过较为复杂的软件设计，完成必要的控制、采集、分析和传输等处理，优于采用多片DSP处理器的设计方案，进一步提高仪器整体的稳定性和可靠性。

本发明提供的小井眼阵列感应测井仪能够在油田勘探中克服更恶劣测井环境（230℃、175Mpa），测量油井径向剖面的地层电导率信息，得到各阵列的地层电导率原始曲线，经预处理、趋肤效应校正、自适应井眼校正和软件聚焦等数据处理，输出1英寸、2英寸、4英寸3种纵向分辨率，探测深度分别为6英寸、10英寸、20英寸、30英寸、60英寸和90英寸的6种电阻率曲线，应用于多种复杂非均匀地层的测井需要，能有效识别油气层，确定油气储量。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims

1.一种高温高压小井眼阵列感应测井仪，其特征在于，包括：仪器保护帽1、电子线路部件2、前置放大部件3、线圈系探测器部件4、压力平衡部件5、发射线路部件6、仪器保护塞7。

2.如权利要求1所述的高温高压小井眼阵列感应测井仪，其特征在于，电子线路部件2包括给仪器各个部件提供电源的变压器和电源板、数字处理板、辅助测量板和通讯板。

3.如权利要求1所述的高温高压小井眼阵列感应测井仪，其特征在于，前置放大部件3，由前置放大板1和前置放大板2组成，用于对线圈系探测器部件4接收到的地层感应信号进行功率放大和滤波，同时对来自线圈系探测器部件4的上下温度信号进行滤波、放大。

4.如权利要求1所述的高温高压小井眼阵列感应测井仪，其特征在于，线圈系探测器部件4包括1个发射线圈和6组接收线圈构成，分别用于激励空间磁场和获取地层电磁感应信号。

5.如权利要求1所述的高温高压小井眼阵列感应测井仪，其特征在于，线圈系探测器部件4为玻璃钢外壳，内腔内灌注有硅油；压力平衡部件5是具有金属外壳的柔性可收缩皮囊，皮囊内充满硅油，并与线圈系探测器部件4内腔连通。

6.权利要求1所述的高温高压小井眼阵列感应测井仪，其特征在于，发射线路部件6包括发射驱动板，用于根据来自数字处理板的发射信号控制命令驱动线圈系探测器部件4的发射线圈激励空间磁场，对地层进行探测。

7.如权利要求2所述的高温高压小井眼阵列感应测井仪，其特征在于：所述辅助测量板用于对辅助模拟量数据进行模数转换，并将模数转换后的辅助模拟量数据发给数字处理板；所述数字处理板用于向发射线路部件6发出发射信号控制命令，以及对线圈系探测器部件4的接收线圈接收到的、并经前置放大部件3处理后的地层感应信号进行信号采集与数字处理，并发送给通讯板；所述通讯板用于与地面计算机进行信息交换。

8.如权利要求1所述的高温高压小井眼阵列感应测井仪，其特征在于，所述电子线路部件2、前置放大部件3、压力平衡部件5以及发射线路部件6由金属外壳保护；线圈系探测器部件4由玻璃钢外壳保护。

9.如权利要求1所述的高温高压小井眼阵列感应测井仪，其特征在于，所述高温高压小井眼阵列感应测井仪连接方式是：电子线路部件2、前置放大部件3、线圈系探测器部件4、压力平衡部件5、发射线路部件6由上至下依次相连。