CN103726831B - 用于测井仪器的极板电极系 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于测井仪器的极板电极系，包括：绝缘板（2），所述绝缘板（2）的两端设置有一对凹槽；横向地嵌入在所述绝缘板（2）的凹槽内的一对发射电极板（3）；和电扣（7），所述电扣（7）嵌入在所述绝缘板（2）的中部；该对发射电极板（3）相对于所述电扣（7）对称地设置。

Description

用于测井仪器的极板电极系

技术领域

本发明涉及一种石油测井仪器中的极板组件，更具体地涉及这种极板组件的极板电极系。

背景技术

微电阻率成像测井主要用于裂缝识别与评价，高分辨率薄层评价，地层沉积环境分析，地层层内结构及构造解释，以及岩心定位和描述。使用微电阻率成像仪器测井可获得真实的可视化的高质量井壁地质图像。

微电阻率测井仪以精细尺度测量井眼表面电阻率，将此电阻率的测量结果转化成像素强度值，以获得井壁图像。最初开发这样的测井仪是为了用于导电钻井液（诸如水基泥浆）。然而，因为包围测井仪的油基泥浆中的阻抗变化性，所以诸如油基泥浆之类的电阻性钻井液会妨碍此类测量。

油基泥浆和人工合成钻井泥浆通过增强井眼稳定性而可极大地减少钻井风险，同时大大的提高钻井效率。但在这样的环境下，微电阻率成像技术的优势不复存在，常规微电阻率成像仪在这样非导电性泥浆中不能很好的工作。在多数情况下，微电阻率井眼成像图的缺乏代表着对成功开发储层的重要信息的丢失。因此，开发出能用于油基泥浆的微电阻率成像仪器十分迫切。

极板作为微电阻率成像测井仪的传感器，进行扫描、数据处理等工作。极板的好坏直接影响着测井质量。而极板的电极系作为仪器发射和收集信号的装置，它又决定了极板性能的好坏。

发明内容

本发明的目的在于为石油测井仪器，尤其是油基泥浆电阻率成像仪器，提供一种可以180℃、140MPa的工作环境下，绝缘性能好，有密封承压功能，能良好工作的极板电极系结构。

根据本发明的一个实施例，提供了一种用于测井仪器的极板电极系，包括：

绝缘板，所述绝缘板的两端设置有一对凹槽；

横向地嵌入在所述绝缘板的凹槽内的一对发射电极板；和

电扣，所述电扣嵌入在所述绝缘板的中部；

该对发射电极板相对于所述电扣对称地设置。

根据本发明的优选实施例，所述极板电极系还包括多个锥形弹簧和多个发射电极密封塞，所述锥形弹簧安装在绝缘板两端的孔中，位于发射电极板和发射电极密封塞之间，且与发射电极板和发射电极密封塞相接触；所述发射电极密封塞安装在极板基体两端的密封孔中；所述发射电极板、锥形弹簧和发射电极密封塞构成发射电极系。

根据本发明的优选实施例，所述极板电极系还包括多个接收电极密封塞，所述接收电极密封塞安装在极板基体中部的密封孔中，绝缘板、电扣和接收电极密封塞构成接收电极系。

根据本发明的优选实施例，绝缘板是弧形薄板，其宽度与极板基体相等，所述绝缘板采用PEEK树脂材料制成，绝缘板覆盖住极板基体除去前端和尾部以外的表面。

根据本发明的优选实施例，发射电极板与极板基体之间的绝缘板厚度超过5mm。

根据本发明的优选实施例，发射电极板是弧形的金属薄板。

根据本发明的优选实施例，电扣底部有圆形凹槽，排列与接收电极密封塞一致。

根据本发明的优选实施例，发射电极密封塞包括绝缘层、铜芯和底座，所述底座与极板基体的密封孔的台阶接触。

根据本发明的优选实施例，绝缘层使用PEEK树脂材料制成，开有密封槽，头部设置有六方台阶。

根据本发明的优选实施例，铜芯具有T型截面，中部设置有方形齿，底部具有焊杯。

根据本发明的优选实施例，底座上部具有燕尾槽结构，下部设置有外螺纹。

根据本发明的优选实施例，所述接收电极密封塞具有与发射电极密封塞相同的结构。

根据本发明的另一个实施例，提供一种用于测井仪器的极板组件，包括：

极板基体，所述极板基体的上表面设置有凹部；

绝缘板，所述绝缘板安装在所述极板基体的凹部中，所述绝缘板的两端设置有一对凹槽；

横向地嵌入在所述绝缘板的凹槽内的一对发射电极板；和

电扣，所述电扣嵌入在所述绝缘板的中部；

该对发射电极板相对于所述电扣对称地设置。

根据本发明的又一个实施例，提供一种安装用于测井仪器的极板组件的方法，包括以下步骤：

提供极板基体，所述极板基体的上表面设置有凹部；

将绝缘板安装在所述极板基体的凹部中，所述绝缘板的两端设置有一对凹槽；

将一对发射电极板横向地嵌入在所述绝缘板的凹槽内；和

将电扣嵌入在所述绝缘板的中部；

该对发射电极板相对于所述电扣对称地设置。

根据本发明的优选实施例，所述方法还包括以下步骤：

将多个锥形弹簧安装在绝缘板两端的孔中；以及

将多个发射电极密封塞安装在极板基体两端的密封孔中，使得锥形弹簧位于发射电极板和发射电极密封塞之间，且与发射电极板和发射电极密封塞相接触；

所述发射电极板、锥形弹簧和发射电极密封塞构成发射电极系。

根据本发明的优选实施例，所述方法还包括以下步骤：

将多个接收电极密封塞安装在极板基体中部的密封孔中，绝缘板、电扣和接收电极密封塞构成接收电极系。

本发明的有益效果是：发射电极板增大了发射电极系面积，使发射电流信号覆盖面更广。绝缘板覆盖住极板基体，使极板基体表面形成整体绝缘。锥形弹簧与发射电极板和发射电极密封塞之间压力接触，使信号传递良好。发射电极和接收电极通过密封塞安装在极板基体上，保证了密封的可靠性。发射电极密封塞和接收电极密封塞由树脂材料和金属组成，保证了密封塞绝缘性，导通性和承压性。

附图说明

下面结合附图的详细说明，本发明的这些和其他目的和优点将变得更清楚，附图中：

图1是根据本发明的一个实施例的极板组件的立体图。

图2是根据本发明的一个实施例的极板组件的侧向剖视图。

图3A是根据本发明的一个实施例的极板组件的接收电极系的正向剖视图。

图3B是根据本发明的一个实施例的极板组件的发射电极系的正向剖视图。

图4是根据本发明的一个实施例的极板组件的发射电极密封塞的正视图。

图5是根据本发明的一个实施例的极板组件的发射电极密封塞的剖视图。

图6是根据本发明的一个实施例的极板组件的发射电极密封塞的安装形式。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式通过示例性的方式对本发明进行进一步的详细说明。

图1和图2描述了油基泥浆极板电极系的结构和组成，其中，极板组件包括极板基体1、绝缘板2、发射电极板3、锥形弹簧4、发射电极密封塞5、接收电极密封塞6和电扣7。所述极板基体1的上表面设置有凹部。所述绝缘板2安装在所述极板基体1的凹部中，所述绝缘板2的两端设置有一对凹槽。一对发射电极板3横向地嵌入在所述绝缘板2的凹槽内。所述电扣7嵌入在所述绝缘板2的中部。该对发射电极板3相对于所述电扣7对称地设置。接收电极密封塞6安装在极板基体1中部的密封孔中，电扣7嵌入在绝缘板2内，并与接收电极密封塞6头部配合接触。

如图1所示，10个电扣7设置在所述绝缘板2的中部，且布置成两排。应当理解的是，绝缘板2可以设置其它数量和排列的电扣7，而不偏离本发明的范围。

所述极板组件可以包括多个锥形弹簧4和多个发射电极密封塞5，所述锥形弹簧4安装在绝缘板两端的孔中，位于发射电极板3和发射电极密封塞5之间，且与发射电极板3和发射电极密封塞5相接触；所述发射电极密封塞5安装在极板基体1两端的密封孔中。

所述极板组件可以包括多个接收电极密封塞6，所述接收电极密封塞6安装在极板基体1中部的密封孔中。

绝缘板2，发射电极板3，锥形弹簧4，发射电极密封塞5构成了极板电极系的发射电极系。绝缘板2，电扣7，接收电极密封塞6构成了极板电极系的接收电极系。

如图1所示，绝缘板2是弧形薄板，宽度与极板基体1一致，并与极板基体1弧面紧密贴合。绝缘板2采用PEEK树脂材料制成，具有良好的绝缘性。绝缘板2覆盖住极板基体1除去前端和尾部的表面，使极板发射电极系与接收电极系之间形成的电场不会受到极板基体1影响。

如图2与图3A所示，发射电极板3是弧形金属薄板，横向放置嵌入在绝缘板2两端，并相对绝缘板2中部的电扣7成对称。发射电极板3增大了发射电极系面积，使发射电流信号覆盖面更广。

发射电极板3与极板基体1之间的绝缘板2厚度超过5mm，保证了发射电极板3与极板基体1之间的绝缘性。

发射电极板3和发射电极密封塞5之间通过锥形弹簧4连接，锥形弹簧4与上下两边形成了压力接触，使信号传递良好。锥形弹簧4占用空间小，弹性变形大，适合在狭小空间内使用。

发射电极密封塞5安装在极板基体1两端的密封孔中，位置与发射电极板相对应。虽然图2和图3A仅仅示出了每个发射电极板3设置有一个发射电极密封塞5。但是应当理解的是，每个发射电极板3可以设置其它数量的发射电极密封塞5，而不偏离本发明的范围。

如图3B所示，多个接收电极密封塞6安装在极板基体1中部的密封孔中，呈扇形分布，接收电极密封塞6轴线与极板基体1弧面法线方向一致。接收电极密封塞6通过螺纹安装在极板基体1中。

接收电极密封塞6的数量和排列与电扣7一致。电扣7的底部有圆形凹槽，与接收电极密封塞7头部配合。类似地，虽然图2和图3B示出了10个接收电极密封塞6设置在极板基体1中，且布置成两排。但是应当理解的是，极板基体1可以设置其它数量和排列的接收电极密封塞6，而不偏离本发明的范围。

图4是根据本发明的一个实施例的极板组件的发射电极密封塞5的正视图。图5是根据本发明的一个实施例的极板组件的发射电极密封塞5的剖视图。如图4和5所示，发射电极密封塞5由绝缘层8、铜芯9、底座10三部分组成。应当理解的是，图4和5仅仅是本发明的一个优选实施例，发射电极密封塞5可以采用其它的配置。

绝缘层8使用PEEK树脂材料，绝缘性能良好。绝缘层头部设有六方台阶11，配合专用工具可以安装和拆除发射电极密封塞。绝缘层8中部开有密封槽12，配合密封圈安装在极板基体1的密封孔中，密封效果良好。

铜芯9截面成T型，顶部13加大面积方便与锥形弹簧4接触，铜芯中部有方形齿14结构，可以增强与绝缘层8贴合效果，增加密封塞的强度。铜芯底部设有焊杯15，用以引出导线。

发射电极密封塞5底部嵌有钢制的底座10，底座10与极板基体1上的密封孔的台阶18相接触。底座下部有螺纹结构16，用以与密封孔底部的螺纹19连接。钢制底座增加了发射电极密封塞5的承压能力。底座上部有燕尾槽17型结构，用以增强与绝缘层贴合效果，增加密封塞强度。

优选地，接收电极密封塞6的结构与安装方式与发射电极密封塞5相同。

图6图示了极板组件的安装结构，绝缘板2与极板基体1相配合，贴在极板基体1表面，通过螺钉固定在上面；发射电极板3嵌入在绝缘板2中；锥形弹簧4安装在绝缘板2上发射电极板3下面的圆孔中，与发射电极板3和发射电极密封塞5之间相接触；发射电极密封塞5安装在极板基体1两端的密封孔中，位置与发射电极板3相对应。

现在描述安装用于测井仪器的极板组件的方法，包括以下步骤：

提供极板基体1，所述极板基体1的上表面设置有凹部；

将绝缘板2安装在所述极板基体1的凹部中，所述绝缘板2的两端设置有一对凹槽；

将一对发射电极板3横向地嵌入在所述绝缘板2的凹槽内；和

将电扣7嵌入在所述绝缘板2的中部；

该对发射电极板3相对于所述电扣7对称地设置。

所述方法还可以包括以下步骤：

将多个锥形弹簧4安装在绝缘板两端的孔中；以及

将多个发射电极密封塞5安装在极板基体1两端的密封孔中，使得锥形弹簧4位于发射电极板3和发射电极密封塞5之间，且与发射电极板3和发射电极密封塞5相接触；

所述发射电极板3、锥形弹簧4和发射电极密封塞5构成发射电极系。

所述方法还可以包括以下步骤：

将多个接收电极密封塞6安装在极板基体1中部的密封孔中，绝缘板2、电扣7和接收电极密封塞6构成接收电极系。

发射电极板3增大了发射电极系面积，使发射电流信号覆盖面更广。绝缘板2覆盖住极板基体1，使极板基体1表面形成整体绝缘。锥形弹簧4与发射电极板3和发射电极密封塞5之间压力接触，使信号传递良好。发射电极和接收电极通过密封塞安装在极板基体1上，保证了密封的可靠性。发射电极密封塞5和接收电极密封塞6由树脂材料和金属组成，保证了密封塞5和6的绝缘性，导通性和承压性。

应该理解的是，以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案。尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，但是本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围，而所附权利要求意在涵盖落入本发明精神和范围中的这些修改或者等同替换。

Claims (27)

1.一种用于测井仪器的极板电极系，包括：

绝缘板（2），所述绝缘板（2）的两端设置有一对凹槽；

横向地嵌入在所述绝缘板（2）的凹槽内的一对发射电极板（3）；和

电扣（7），所述电扣（7）嵌入在所述绝缘板（2）的中部，用来设置接收电极；

该对发射电极板（3）相对于所述电扣（7）对称地设置。

2.根据权利要求1所述的极板电极系，其特征在于，所述极板电极系还包括多个锥形弹簧（4）和多个发射电极密封塞（5），所述锥形弹簧（4）安装在绝缘板两端的孔中，位于发射电极板（3）和发射电极密封塞（5）之间，且与发射电极板（3）和发射电极密封塞（5）相接触；所述发射电极密封塞（5）安装在极板基体（1）两端的密封孔中；所述发射电极板（3）、锥形弹簧（4）和发射电极密封塞（5）构成发射电极系。

3.根据权利要求2所述的极板电极系，其特征在于，所述极板电极系还包括多个接收电极密封塞（6），所述接收电极密封塞（6）安装在极板基体（1）中部的密封孔中，绝缘板（2）、电扣（7）和接收电极密封塞（6）构成接收电极系。

4.根据权利要求1所述的极板电极系，其特征在于，绝缘板（2）是弧形薄板，其宽度与极板基体（1）相等，所述绝缘板（2）采用PEEK树脂材料制成，绝缘板（2）覆盖住极板基体（1）除去前端和尾部以外的表面。

5.根据权利要求1所述的极板电极系，其特征在于，发射电极板（3）与极板基体（1）之间的绝缘板（2）厚度超过5mm。

6.根据权利要求1所述的极板电极系，其特征在于，发射电极板（3）是弧形的金属薄板。

7.根据权利要求3所述的极板电极系，其特征在于，电扣（7）底部有圆形凹槽，排列与接收电极密封塞（6）一致。

8.根据权利要求3所述的极板电极系，其特征在于，发射电极密封塞（5）包括绝缘层（8）、铜芯（9）和底座（10），所述底座（10）与极板基体（1）的密封孔的台阶（18）接触。

9.根据权利要求8所述的极板电极系，其特征在于，绝缘层（8）使用PEEK树脂材料制成，开有密封槽（12），头部设置有六方台阶（11）。

10.根据权利要求8所述的极板电极系，其特征在于，铜芯（9）具有T型截面，中部设置有方形齿（14），底部具有焊杯（15）。

11.根据权利要求8所述的极板电极系，其特征在于，底座（10）上部具有燕尾槽（17），下部设置有外螺纹（19）。

12.根据权利要求8至11中任一项所述的极板电极系：其特征在于，所述接收电极密封塞（6）具有与发射电极密封塞（5）相同的结构。

13.一种用于测井仪器的极板组件，包括：

极板基体（1），所述极板基体（1）的上表面设置有凹部；

绝缘板（2），所述绝缘板（2）安装在所述极板基体（1）的凹部中，所述绝缘板（2）的两端设置有一对凹槽；

横向地嵌入在所述绝缘板（2）的凹槽内的一对发射电极板（3）；和

电扣（7），所述电扣（7）嵌入在所述绝缘板（2）的中部，用来设置接收电极；

该对发射电极板（3）相对于所述电扣（7）对称地设置。

14.根据权利要求13所述的极板组件，其特征在于，所述极板组件还包括多个锥形弹簧（4）和多个发射电极密封塞（5），所述锥形弹簧（4）安装在绝缘板两端的孔中，位于发射电极板（3）和发射电极密封塞（5）之间，且与发射电极板（3）和发射电极密封塞（5）相接触；所述发射电极密封塞（5）安装在极板基体（1）两端的密封孔中；所述发射电极板（3）、锥形弹簧（4）和发射电极密封塞（5）构成发射电极系。

15.根据权利要求14所述的极板组件，其特征在于，所述极板组件还包括多个接收电极密封塞（6），所述接收电极密封塞（6）安装在极板基体（1）中部的密封孔中，绝缘板（2）、电扣（7）和接收电极密封塞（6）构成接收电极系。

16.根据权利要求13所述的极板组件，其特征在于，绝缘板（2）是弧形薄板，其宽度与极板基体（1）相等，所述绝缘板（2）采用PEEK树脂材料制成，绝缘板（2）覆盖住极板基体（1）除去前端和尾部以外的表面。

17.根据权利要求13所述的极板组件，其特征在于，发射电极板（3）与极板基体（1）之间的绝缘板（2）厚度超过5mm。

18.根据权利要求13所述的极板组件，其特征在于，发射电极板（3）是弧形的金属薄板。

19.根据权利要求15所述的极板组件，其特征在于，电扣（7）底部有圆形凹槽，排列与接收电极密封塞（6）一致。

20.根据权利要求15所述的极板组件，其特征在于，发射电极密封塞（5）包括绝缘层（8）、铜芯（9）和底座（10），所述底座（10）与极板基体（1）的密封孔的台阶（18）接触。

21.根据权利要求20所述的极板组件，其特征在于，绝缘层（8）使用PEEK树脂材料制成，开有密封槽（12），头部设置有六方台阶（11）。

22.根据权利要求20所述的极板组件，其特征在于，铜芯（9）具有T型截面，中部设置有方形齿（14），底部具有焊杯（15）。

23.根据权利要求20所述的极板组件，其特征在于，底座（10）上部具有燕尾槽（17），下部设置有外螺纹（19）。

24.根据权利要求20至23中任一项所述的极板组件：其特征在于，所述接收电极密封塞（6）具有与发射电极密封塞（5）相同的结构。

25.一种安装用于测井仪器的极板组件的方法，包括以下步骤：

提供极板基体（1），所述极板基体（1）的上表面设置有凹部；

将绝缘板（2）安装在所述极板基体（1）的凹部中，所述绝缘板（2）的两端设置有一对凹槽；

将一对发射电极板（3）横向地嵌入在所述绝缘板（2）的凹槽内；和

将电扣（7）嵌入在所述绝缘板（2）的中部；

该对发射电极板（3）相对于所述电扣（7）对称地设置。

26.根据权利要求25所述的方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：

将多个锥形弹簧（4）安装在绝缘板两端的孔中；以及

将多个发射电极密封塞（5）安装在极板基体（1）两端的密封孔中，使得锥形弹簧（4）位于发射电极板（3）和发射电极密封塞（5）之间，且与发射电极板（3）和发射电极密封塞（5）相接触；

所述发射电极板（3）、锥形弹簧（4）和发射电极密封塞（5）构成发射电极系。

27.根据权利要求26所述的方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：

将多个接收电极密封塞（6）安装在极板基体（1）中部的密封孔中，绝缘板（2）、电扣（7）和接收电极密封塞（6）构成接收电极系。