CN107907912A - 高分辨率油基泥浆电成像极板 - Google Patents
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Abstract
本发明属于石油地质勘探仪器配套设备技术领域，尤其涉及高分辨率油基泥浆电成像极板。本发明提供的高分辨率油基泥浆电成像极板，该种油基泥浆电成像极板采用包含两个不同频率分量的复合信号作为测量信号，且在相同宽度的极板上能够布置更多的纽扣电极，能够采用相关算法消除油膜等影响因素的影响，幅提高横向分辨率，获得高清晰井壁图像。高分辨率油基泥浆电成像极板，包括：极板；极板两端对称设置有两个回流电极；两个回流电极间隙位置处还安装有纽扣电极阵列，纽扣电极阵列外围设置有屏流电极；极板内部腔室中安装有电路板总成；电路板总成包括发射电路、幅度比和相位差测量电路以及控制电路；所述发射电路受控于控制电路，用于将包含两个个不同频率分量的复合信号发送至纽扣电极阵列以及屏流电极。
Description
技术领域
本发明属于石油地质勘探仪器配套设备技术领域，尤其涉及油基泥浆电成像极板。
背景技术
目前国内多家测井公司进行了油基泥浆电成像测井仪器的研发，有产品进入了实验阶段，但目前还没有成熟进入商业应用的新闻报道。其中，采用四点法的油基泥浆电成像测井仪，其成像分辨率不高，成像效果较差；国内公司采用电容法设计的电成像测井仪实验样机，与水基泥浆电成像极板电极分布情况相似，且电极数量较少，每个极板纽扣电极的数量在10个以内，回流电极仍然分布在仪器上端，发射电路只能放在专门的电子线路短节里边，发射单频正弦波信号作为测量信号。这样的设计，一方面导致高频测量信号经过长距离的导线传输，高频信号在长距离传输的过程中会引起相位和幅度失真，而相位和幅度时油基泥浆电成像测井时直接测量的物理量，最终会影响测量结果；第二方面上端仪器金属外壳和井壁之间存在大量的油基泥浆，油基泥浆的阻抗和介电常数会引起信号幅度和相位失真，增加了油基泥浆电成像对测量结果的影响；第三方面是每个极板纽扣电极数量在10个以内，分辨率较低，成像效果一般。第四方面，由于只发射单频正弦波信号，没有办法消除油膜等因素的影响；因此对本领域技术人员而言，提供一种高分辨率油基泥浆电成像极板设计方案至关重要。
发明内容
本发明提供了一种高分辨率油基泥浆电成像极板，该种油基泥浆电成像极板采用双频复合信号发射，且在相同宽度的极板上能够布置更多的纽扣电极，可大幅提高油基泥浆电成像测井仪器的横向分辨率。
为解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：
高分辨率油基泥浆电成像极板，包括：
极板；极板两端对称分布设置两个回路电极；两个回路电极之间的极板上安装纽扣电极阵列，纽扣电极阵列外围设置屏流电极；
以及电路板总成；电路板总成包括发射电路、电流采样电阻、幅度比及相位差测量电路、控制电路、模数转换电路；所述发射电路受控于控制电路，用于将包含两个不同频率值分量的信号发送至纽扣电极阵列；纽扣电极阵列中的任意一个纽扣电极均通过电流采样电阻与屏流电极相连。
优选的，包含有发射电路、电流采样电阻、幅度比及相位差测量电路、控制电路、模数转换电路的电路板总成通过嵌入安装的方式设置在极板的内部腔室中。
可选择的，所述纽扣电极阵列由多个长条状电极在极板扇形表面圆周方向等角度排列形成；纽扣电极阵列沿极板轴向呈一行或多行交错排列。
可选择的，所述屏流电极为由导电金属制备形成的椭圆环状电极。
可选择的，所述极板由不导电的绝缘材质制备形成。
优选的，发射电路向纽扣电极阵列发射的两个不同频率值分量的信号具体为包括有两个不同频率值的正弦波分量的复合信号。
优选的，所述幅度比和相位差测量电路用于测量电压信号幅度比、电流信号幅度比以及两者的相位差。
本发明提供了一种高分辨率油基泥浆电成像极板，其中该高分辨率油基泥浆电成像极板包括有极板、两个回流电极、纽扣电极阵列、屏流电极、电路板总成等结构单元。具有上述结构特征的高分辨率油基泥浆电成像极板，其发射包含两个不同频率的复合信号，且在相同宽度的极板上布置更多的纽扣电极，从而可为提高油基泥浆电成像测井仪器的横向分辨率提供帮助。
附图说明
图1为本发明提供的高分辨率油基泥浆电成像极板的结构示意图；
图2为纽扣电极阵列以及屏流电极的局部放大示意图；
图3为图1的局部放大示意图；
图4为本发明提供的高分辨率油基泥浆电成像极板的等效电路示意图；
图5为使用传统油基泥浆电成像极板的电成像仪器的信号流示意图；
图6为使用本发明提供的油基泥浆电成像极板的电成像仪器的信号流示意图；
图7为使用传统极板的电成像仪器的成像效果图；
具体实施方式
本发明提供了一种高分辨率油基泥浆电成像极板，该种油基泥浆电成像极板采用包含两个不同频率分量的复合信号作为测量信号，且在相同宽度的极板上能够布置更多的纽扣电极，可大幅提高油基泥浆电成像测井仪器的横向分辨率。
如图1所示，本发明提供的高分辨率油基泥浆电成像极板，该油基泥浆电成像极板中包括有极板1、极板1的两端对称分布设置有两个回流电极2，两个回流电极2间隙位置处上还安装有纽扣电极阵列3，纽扣电极阵列3外围设置有屏流电极4。进一步如图2所示，图2为纽扣电极阵列以及屏流电极的局部放大示意图，具体的，屏流电极4优选使用由导电金属制作而成的椭圆环状电极，用于为纽扣电极阵列提供屏流，从而完成压迫纽扣电极阵列流出的电流穿透油基泥浆环境中的高阻油膜流入地层的目的；而纽扣电极阵列优选使用不少于25个个长条状电极在极板表面圆周方向等角度排列形成；排列形成后沿极板轴向呈一行或多行交错设置。每一个长条状电极的宽度范围为1.5mm∼2.5mm，高度范围为5.0mm∼5.5mm；作为一种可选的技术方案，相邻长条状电极之间的间距选择为3.0mm∼4.0mm。
如图3所示，图3为图1的局部放大示意图，其中该极板横向方向上布置有25个长条状电极（用于构成纽扣电极阵列）。因此对于8英寸直径的井眼而言，如果油基泥浆电成像仪器上设置8块极板，则整个圆周上可以布置200个电极，从而可大幅度提高油基泥浆电成像的分辨率。
此外，如图4所示，图4为本发明提供的高分辨率油基泥浆电成像极板的等效电路示意图。其中虚线框内部分为嵌入安装在极板内部的电路板总成。具体的，该电路板总成包括有发射电路5、幅度比测量电路6、相位差测量电路7、控制电路8、电流采样电阻9。其中，发射电路5可由直接数字频率合成电路DDS(英文全称：Direct Digital Synthesizer)、混频电路、功放电路组成。DDS可以由专用数字频率合成芯片、单片机、FPGA或CPLD实现产生两个不同频率的正弦波或者直接产生包含两个不同频率正弦波分量的复合信号；混频电路可以由运放电路组成的加法电路、模拟乘法器或其他混频器件构成；当然，如果DDS部分可直接生成复合信号，则混频电路可以省略不要。发射电路5在控制电路8的控制下产生并发射包含两个不同频率值正弦波分量的复合信号，并将该信号发送至纽扣电极阵列3以及屏流电极4。控制及模数转换电路使用单片机、DSP、FPGA等及A/D转换器件和其他辅助器件设计而成。接收信号由幅度比测量电路6和相位差测量电路7处理并输出幅度比和相位差信号，该信号由控制及模数转换电路8转换成数字信号。幅度比测量电路6和相位差测量电路7可以由一个共同的专用的芯片实现，也可以分别采用其他器件设计而成。值得注意的是，油基泥浆环境下的电极与井壁之间存在有高阻油膜，利用高频信号可通过电容效应产生位移电流穿透油膜。屏蔽电极4迫使纽扣电极阵列3产生的电流穿透油膜进入地层，而后返回到极板1的两端回流电极处，形成完整的电流回路。
另一方面，当回流电流流经采样电阻9后，会在采样电阻9的两端形成微小的电位差；通过幅度比及相位差测量电路的测量，可以分别得到纽扣电极阵列进入地层的电压、电流的幅度比和相位差信息等。选择使用与油基泥浆电成像极板通讯连接的远程数据处理单元，收集相关数据进行数字化处理后，结合地面软件的相应算法，即可求出纽扣电极阵列对应的地层视电阻率，进而描绘出井壁图像。
进一步将本发明提供的油基泥浆电成像极板与现有电成像极板进行性能对比。如图 5、图6所示，图5为使用传统油基泥浆电成像极板的电成像仪器的信号流示意图；使用传统油基泥浆电成像极板的电成像仪器以金属外壳14作为回流电极(金属外壳14之间还设置有绝缘套15)，从极板发射的屏流和纽扣电极发射的主流必须进过油基泥浆16才能回到仪器金属外壳上，形成回路。而图6为使用本发明提供的油基泥浆电成像极板的电成像仪器的信号流示意图。由于纽扣电极、屏流电极以及回流电极均设计在极板上，测井时将极板紧紧地贴在井壁上，信号流不用穿透油基泥浆16，而只需穿透回流电极和井壁之间薄薄的油膜即可，能够大幅度降低油基泥浆引起的幅度和相位失真；再加上采用双频复合信号测量，能够通过相关算法能够进一步去除油膜的影响。图7为使用传统极板的电成像仪器的成像效果 图。
本发明提供了一种高分辨率油基泥浆电成像极板，其中该高分辨率油基泥浆电成像极板包括有极板、两个回流电极、纽扣电极阵列、屏流电极、电路板总成等结构单元。具有上述结构特征的高分辨率油基泥浆电成像极板，采用双频复合信号作为测量信号，且在相同宽度的极板上布置更多的纽扣电极，从而可为提高油基泥浆电成像测井仪器的横向分辨率提供帮助。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (7)
1.高分辨率油基泥浆电成像极板，其特征在于，包括：
极板；极板两端对称分布设置两个回路电极；两个回路电极之间的极板上安装纽扣电极阵列，纽扣电极阵列外围设置屏流电极；
以及电路板总成；电路板总成包括发射电路、电流采样电阻、幅度比及相位差测量电路、控制电路、模数转换电路；所述发射电路受控于控制电路，用于将包含两个不同频率值分量的信号发送至纽扣电极阵列；纽扣电极阵列中的任意一个纽扣电极均通过电流采样电阻与屏流电极相连。
2.根据权利要求1所述的高分辨率油基泥浆电成像极板，其特征在于，包含有发射电路、电流采样电阻、幅度比及相位差测量电路、控制电路、模数转换电路的电路板总成通过嵌入安装的方式设置在极板的内部腔室中。
3.根据权利要求1所述的高分辨率油基泥浆电成像极板，其特征在于，所述纽扣电极阵列由多个长条状电极在极板扇形表面圆周方向等角度排列形成；纽扣电极阵列沿极板轴向呈一行或多行交错排列。
4.根据权利要求1所述的高分辨率油基泥浆电成像极板，其特征在于，所述屏流电极为由导电金属制备形成的椭圆环状电极。
5.根据权利要求1所述的高分辨率油基泥浆电成像极板，其特征在于，所述极板由不导电的绝缘材质制备形成。
6.根据权利要求1所述的高分辨率油基泥浆电成像极板，其特征在于，发射电路向纽扣电极阵列发射的两个不同频率值分量的信号具体为包括有两个不同频率值的正弦波分量的复合信号。
7.根据权利要求1所述的高分辨率油基泥浆电成像极板，其特征在于，所述幅度比和相位差测量电路用于测量电压信号幅度比、电流信号幅度比以及两者的相位差。
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