CN104343444A - 一种分时驱动的侧向测井方法及装置 - Google Patents

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Abstract

一种分时驱动的侧向测井方法及装置,其方法是用1个主流工作模式和1个以上的屏流工作模式分时交替循环工作,期间测量各驱动模式下的测量电极M与测量电极N上的信号响应,主流工作模式时的驱动电流值,通过数字合成聚焦处理,可获取1条主流模式下的泥浆电阻率曲线和1条以上的、不同屏流工作模式下的侧向电阻率曲线。该分时驱动的侧向测井装置由仪器电路和电极系组成。与其它侧向电阻率仪器相比,该装置只需要1个信号驱动控制电路、1个信号调理电路和1个信号控制、采集及处理电路即可完成复杂的侧向信号处理功能,提高了仪器的可靠性和一致性。该方法及装置不限制屏蔽电极的数量,易于实现多探测深度,多测量曲线的侧向电阻率测井仪器。

Description

一种分时驱动的侧向测井方法及装置
技术领域
本发明属于石油钻井工程领域,涉及一种侧向电阻率测井方法和装置,具体是一种分时驱动的侧向测井方法及装置。
背景技术
电阻率测井是重要的测井项目,通常用来划分地层岩性、分析储层特性和求含油饱和度,目前主要有侧向电阻率测井和感应电阻率测井。侧向电阻率测井适合于低泥浆电阻率环境,测量范围明显高于感应电阻率测井,并可以测量高阻地层,常用的是双侧向测井仪。双侧向测井仪采用双频同时驱动及硬件聚焦工作模式,一次可获取1条深电阻率曲线和1条浅电阻率曲线。
受传统的双侧向测井仪电极分布尺寸限制,纵向分辨率较差,电阻率测量精度和测量范围也受硬件聚焦工作模式影响,在一些场合难以达到使用着的要求。随着石油技术的发展,地质部门对测井信息要求也越来越高,特别是对薄层和储层特性的精细分析,双侧向测井已经无法适应这种需求。分辨率更高、测量信息更多、适应范围更广、测量更准确的侧向电阻率测井技术与装备一直是测井行业所期待的。如果采用传统侧向测井技术,每增加1条测量曲线就必须要增加1对屏蔽电极、1个驱动信号以及与之对应的处理及控制电路。随着曲线增多,仪器的实现将变得越来越复杂和困难。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术存在的缺陷,提供一种结构简洁合理、可替代现有侧向测井仪器的分时驱动侧向测井方法和装置。
 其技术方案是:用1个主流工作模式和1个以上的屏流工作模式分时交替循环工作,期间测量各驱动模式下的测量电极M与测量电极N上的信号响应,主流工作模式时的驱动电流值,通过数字合成聚焦处理,可获取1条主流模式下的泥浆电阻率曲线和1条以上的、不同屏流模式下的侧向电阻率曲线。
主流工作模式时,信号控制、采集及处理电路控制驱动控制电路的多路开关,把主电极A0作为1个供电电极,把所有的屏蔽电极A1到An短路并联后作为另1个等效的供电电极;驱动信号通过多路开关向这2个电极供电,形成主流工作模式;同时测量供电电流值,测量电极M和测量电极N之间的压差,测量电极M与参考电极之间的压差;利用数字合成聚焦处理,得到泥浆电阻率数值。
屏流工作模式时,根据屏流效果需要,信号控制、采集及处理电路控制驱动控制电路的多路开关,把所有的屏蔽电极分成2组,把每组内的屏蔽电极短路并联后,形成2个等效的供电电极,驱动信号通过多路开关向这2个等效的供电电极供电;根据电极的排列组合,当屏蔽电极数量为n时,屏流工作模式有n-1个,n≥2。
例如任一屏流工作模式m时,信号控制、采集及处理电路控制驱动控制电路的多路开关,把A1到Am短路并联形成1个等效的供电电极,把Am+1到An短路并联形成另1个等效的供电电极,驱动信号通过驱多路开关向这2个等效的供电电极供电;同时测量测量电极M和测量电极N之间的压差,测量电极M与参考电极之间的压差;利用数字合成聚焦处理,得到屏流工作模式m下的侧向电阻率数值。
与目前测井行业中的各类侧向电阻率仪器相比,该方法及装置采用分时驱动工作方式,只需要1个信号驱动控制电路、1个信号调理电路和1个信号控制、采集及处理电路即可完成复杂的侧向信号处理功能,电路简单可靠,各驱动模式下的信号处理一致,提高了仪器的可靠性和一致性。该方法及装置不限制屏蔽电极的数量,易于实现多屏蔽电极,多探测深度,多测量曲线的侧向电阻率测井仪器。
该分时驱动的侧向测井装置由仪器电路和电极系组成。
其仪器电路由电源电路,信号驱动控制电路,信号调理电路,信号控制、采集及处理电路,数据通讯电路组成,安装在仪器仓内。
电源电路用于给仪器电路各部分提供工作电源。
信号驱动控制电路包括驱动信号和多路开关,驱动信号由信号控制、采集及处理电路控制,经多路开关,循环交替进行主流模式驱动和若干个屏流模式驱动,对各电极进行组合操作,输出驱动信号。
信号调理电路由主流检测电路、电压检测电路、误差信号检测电路组成。主流检测电路用于对主流工作模式进行主电极供电电流值。电压检测电路用于检测测量电极M与参考电极之间的电压值。误差信号检测电路用于检测测量电极M与测量电极N之间的压差信号值。
信号控制、采集及处理电路将来自主流检测电路、电压检测电路、误差信号检测电路的各类测量信号,进行信号采集,数字滤波,经数字合成聚焦处理后得到侧向电阻率数值。
数据通讯电路用于将数字合成聚焦处理后形成侧向电阻率数值,按照下井仪串采用的通讯协议,传递给测井地面系统,经测井地面系统处理后形成测井曲线和数据文件。
电极系以主电极A0为中心,延轴向对称排列测量电极和屏蔽电极;在其上部,由下到上排列有测量电极Nu、测量电极Mu,至少2个屏蔽电极A1u到Anu;在其下部,由上到下排列有测量电极Nd、测量电极Md,至少2个屏蔽电极A1d到And。距离主电极A0最远的屏蔽电极Anu做参考电极。
所有电极的尺寸,包括直径、长度、电极之间的距离决定探测效果,具体数值可根据需要,通过理论计算和实验得到。各电极安装在绝缘棒上,通过导线连接到仪器电路。
为了增加仪器的探测深度,最外部的屏蔽电极An需尽可能远离主电极A0。受电极系物理尺寸限制,通常的做法是在电极系上部加串其它仪器,以延长屏蔽电极An到主电极A0的距离,在仪器串顶端附近加装1个绝缘短节,把绝缘短节上部的壳体作为1个远屏蔽电极。这个远屏蔽电极只需要1个,或者说此时只有屏蔽电极Anu而没有屏蔽电极And。
附图说明
图1是本发明主流工作模式的原理框图。
图2是本发明屏流工作模式的原理框图。
具体实施方式
本发明所述的侧向测井装置由电极系(26)和仪器电路(27)组成。
图1是主流工作模式的原理框图。其所述的电极系包括1个主电极A0(7),以及以主电极A0(7)为中心,上下对称排列的2对测量电极和2对以上的屏蔽电极,他们被安装在绝缘棒上,由导线连接和引出,组成电极系26。
以主电极A0(7)为中心,向上依次排列有测量电极Nu(6)、测量电极Mu(5)、屏蔽电极A1u(4)、任一上部屏蔽电极Amu(3)、任一上部屏蔽电极上部相邻的屏蔽电极A(m+1)u(2)、屏蔽电极Anu(1);以主电极A0(7)为中心,向下依次排列有测量电极Nd(8)、测量电极Md(9)、屏蔽电极A1d(10)、任一下部屏蔽电极Amd(11)、任一下部屏蔽电极下部相邻的屏蔽电极A(m+1)d(12)、屏蔽电极And(13);屏蔽电极数量为n,n≥2;任一屏蔽电极序号m,m≥1并且m<n。
测量电极Nu(6)与测量电极Nd(8)用导线短路并联,形成测量电极N;测量电极Mu(5)与测量电极Md(9)用导线短路并联,形成测量电极M;屏蔽电极A1u(4)与屏蔽电极A1d(10)用导线短路并联,形成屏蔽电极A1;任一上部屏蔽电极Amu(3)与任一下部屏蔽电极Amd(11)用导线短路并联,形成屏蔽电极Am;任一上部屏蔽电极上部相邻的屏蔽电极A(m+1)u(2)与任一下部屏蔽电极下部相邻的屏蔽电极A(m+1)d(12)用导线短路并联,形成任一屏蔽电极相邻的屏蔽电极A(m+1);屏蔽电极Anu(1)与屏蔽电极And(13)用导线短路并联,形成屏蔽电极An;然后与主电极A0(7)一起,用导线将这些电极引出,连接到仪器电路(27);距离A0(7)最远的屏蔽电极Anu(1)做参考电极。
所述的仪器电路的功能是:用1个主流工作模式和1个以上的屏流工作模式分时交替循环工作,期间测量各驱动模式下的测量电极M与测量电极N上的信号响应,主流工作模式时的驱动电流值,通过数字合成聚焦处理,可获取1主流模式下的泥浆电阻率曲线和1条以上的、不同屏流模式下的侧向电阻率曲线,最终达到侧向测井的目的。
所述的仪器电路由电源电路(22)、信号驱动控制电路(21)、调理电路(18)、信号控制、采集及处理电路(23)、数据通讯电路(24)等组成。电源电路(22)向各电路单元提高所需电源。信号驱动控制电路(21)包括驱动信号(19)和多路开关(20)。信号调理电路(18)包括主流检测电路(17)、电压检测电路(16)、误差信号检测电路(15)。这些电路安装在电路仓里,组成仪器电路(27)。仪器电路(27)与电极系(26)连接,组成侧向测井装置。
仪器电路的工作流程:如图1所示,主流工作模式时,信号控制、采集及处理电路(23)控制驱动控制电路(21)内的多路开关(20)把主电极A0(7)作为1个供电电极,把所有的屏蔽电极A1到屏蔽电极An短路并联后作为另1个等效的供电电极;驱动信号(19)通过多路开关(20)向这2个电极供电。
主流采样电阻(14)与主电极A0(7)串联,供电电流经主流采样电阻(14)转换成电压信号,由主流检测电路(17)处理形成代表驱动电流的电压信号Vi,经信号控制、采集及处理电路(23)采集、处理后得到主流工作模式时的驱动电流值。通过误差信号检测电路(15)处理,得到测量测量电极M和测量电极N之间的压差Vmn;通过电压检测电路(16)处理,得到测量电极M与参考电极之间的压差Vm;经信号控制、采集及处理电路(23)进行信号采集、数字滤波、和数字合成聚焦处理后得到泥浆电阻率数值。
如图2所示,屏流工作模式时,根据屏流效果需要,信号控制、采集及处理电路(23)控制驱动控制电路(21)内的多路开关(20)把所有的屏蔽电极分成2组,并把每组内的屏蔽电极短路并联后,形成2个等效的屏蔽电极;驱动信号(19)通过多路开关(20)向这2个等效的屏蔽电极供电。
例如屏流工作模式m,信号控制、采集及处理电路(23)控制驱动控制电路(21)内的多路开关(20)把屏蔽电极A1到屏蔽电极Am短路并联形成1个等效的屏蔽电极,把屏蔽电极A(m+1)到屏蔽电极An短路并联形成另1个等效的屏蔽电极;驱动信号(19)通过多路开关(20)向这2个等效的屏蔽电极供电。
通过误差信号检测电路(15)处理,得到测量测量电极M和测量电极N之间的压差Vmn;通过电压检测电路(16)处理,得到测量电极M与参考电极之间的压差Vm;经信号控制、采集及处理电路(23)进行信号采集、数字滤波、和数字合成聚焦处理后得到屏流工作模式m下的侧向电阻率数值。
当屏蔽电极的数量为n时,屏流工作模式共有n-1个。
通过1个主流工作模式和n-1个屏流工作模式组合循环,可以得到1条泥浆电阻率曲线和n-1条侧向电阻率曲线。经数据通讯电路(24)将这些数值,按照下井仪串采用的通讯协议,发送到测井地面系统(25),并经测井地面系统(25)处理后形成测井曲线和数据文件。

Claims (5)

1.一种分时驱动的侧向测井方法及装置由仪器电路和电极系组成,其特征是:仪器电路由电源电路,信号驱动控制电路,信号调理电路,信号控制、采集及处理电路,数据通讯电路组成,安装在仪器仓内。
2.根据权利要求1所述的一种分时驱动的侧向测井方法及装置,其特征是:电极系以主电极A0为中心,延轴向对称排列测量电极和屏蔽电极;在其上部,由下到上排列有测量电极Nu,测量电极Mu,至少2个屏蔽电极A1u到Anu;在其下部,由上到下排列有测量电极Nd,测量电极Md,至少2个屏蔽电极A1d到And;屏蔽电极Anu做参考电极;屏蔽电极数量n≥2。
3.根据权利要求1所述的一种分时驱动的侧向测井方法及装置,其特征是:用1个主流工作模式和1个以上的屏流工作模式分时交替循环工作,期间测量各驱动模式下的测量电极M与测量电极N上的信号响应,主流工作模式时的驱动电流值,通过数字合成聚焦处理,可获取1条主流工作模式下的泥浆电阻率曲线和1条以上的、不同屏流工作模式下的侧向电阻率曲线。
4.根据权利要求1所述的一种分时驱动的侧向测井方法及装置,其特征是:主流工作模式只有1个;信号控制、采集及处理电路控制驱动控制电路的多路开关,把主电极A0作为1个供电电极,把所有的屏蔽电极A1到An短路并联后作为1个等效的供电电极;驱动信号通过多路开关向这2个供电电极供电;同时测量供电电流值,测量电极M和测量电极N之间的压差,测量电极M与参考电极之间的压差;经过数字合成聚焦处理,得到泥浆电阻率数值。
5.根据权利要求1所述的一种分时驱动的侧向测井方法及装置,其特征是:屏流工作模式至少有1个;根据屏流效果需要,信号控制、采集及处理电路控制驱动控制电路的多路开关,把所有的屏蔽电极分成2组,把每组内的屏蔽电极短路并联后,形成2个等效的供电电极;驱动信号通过多路开关向这2个等效的供电电极供电;同时测量测量电极M和测量电极N之间的压差,测量电极M与参考电极之间的压差;经过数字合成聚焦处理,得到屏流工作模式下的侧向电阻率数值;根据电极的排列组合,当屏蔽电极数量为n时,屏流工作模式有n-1个,n≥2。
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