CN110410067B - 一种感应电场测井仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种感应电场测井仪，属于探测井技术领域。一种感应电场测井仪包括发射系统、采集接收系统和信号处理单元；发射系统用于向地层发射电磁波信号；采集接收系统用于收集通过地层的二次感应场信号；信号处理单元用于接收并处理采集接收系统收集的信号，输出预设深度的地层全方位的电导率；所述地层的预设深度为0‑30m。该感应电场测井仪既能实现的近地层高精度成像，又能实现远地层高精度成像。
Description
技术领域
本发明属于探测井技术领域，特别涉及一种感应电场测井仪。
背景技术
感应测井是利用电磁感应原理求取地层电导率的一种测井方法，是现代石油勘探工业中较成熟的测试手段，感应测井可以实现近井眼地层高精度成像功能，但对大于300mm的深地层无法进行精确测试。对于深地层电导率测试，主要应用远探测电磁波技术，但测试精度和探测深度远满足不了现在测井需求。
感应电场测井是为了弥补上述缺陷而设计的一种全新测井方法，可以实现对0-30m深地层全方位的测试，是探测油气资源的重要手段，兼有感应测井中高精度近探测成像功能和深地层远探测油藏成像功能，实现油气藏精细评价，特别对非均质复杂储层和大斜度井及水平井勘探开发具有重要意义，是识别复杂环境下油气层最有效的测井方法之一。
感应电场测井仪主要由发射系统、近探测采集接收系统、远探测采集接收系统等组成，其中，远、近探测采集接收系统均采用三维线圈阵列形式，实现对地层水平电阻率和垂直电阻率测量，满足近地层精细化测量和远地层油藏描述。可以有效识别近井眼薄层状的砂岩产层，精确量化其含油饱和度，同时又可以对深地层远探测油藏进行成像测量。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种感应电场测井仪。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种感应电场测井仪，包括发射系统、采集接收系统和信号处理单元；
发射系统用于向地层发射电磁波信号；
采集接收系统用于收集通过地层的二次感应场信号；
信号处理单元用于接收并处理采集接收系统收集的信号，输出预设深度的地层全方位的电导率；
所述地层的预设深度为0-30m。
进一步的，采集接收系统包括近接收线圈单元和远接收线圈单元；
近接收线圈单元包括第一外壳，第一外壳内设有串联的第一近接收线圈、第二近接收线圈和第三近接收线圈，第一外壳内充有耐高温苯基改性有机硅油，第一外壳的上下端面分别设有第一上密封接头和第一下密封接头，第一下密封接头外端第一下连接头；
远接收线圈单元由若干个远接收线圈短节首尾相接而成；
远接收线圈单元包括第二外壳，第二外壳内设有远接收线圈，第二外壳内充有耐高温苯基改性有机硅油，第二外壳的上下端面分别设有第二上密封接头和第二下密封接头，第二下密封接头接有平衡系统，平衡系统后接有第二下连接头，第二外壳内的耐高温苯基改性有机硅油通过第二下密封接头的通道与平衡系统相连通；
信号处理单元设在第一上密封接头的外端，第一下连接头用于与第二上密封接头相连接，第一外壳内的耐高温苯基改性有机硅油和第二外壳内的耐高温苯基改性有机硅油能够相流通。
进一步的，第一外壳和第二外壳均由玻璃钢制成。
进一步的，远接收线圈单元由5个远接收线圈短节首尾相接而成。
进一步的，第一近接收线圈、第二近接收线圈和第三近接收线圈均与远接收线圈的结构相同；
远接收线圈包括线圈骨架，线圈骨架的周向设有Z向绕线槽，用于缠绕Z线圈；
线圈骨架上下两端的预设横截面上设有互相垂直的限位槽，线圈骨架柱面的轴向开设有若干线槽，所述线槽与限位槽相交；所限位槽和线槽用于缠绕X线圈和Y线圈，所述X线圈和Y线圈分布在不同方向的限位槽中。
进一步的，线圈骨架由陶瓷材料整体烧结而成。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明的感应电场测井仪，既能实现近地层高精度成像，又能实现远地层高精度成像；其中的，近接收线圈单元用于接收通过0-300mm近井眼地层的信号，实现近地层高精度成像；远接收线圈单元用于接收0-30m深地层感应信号，经过数据聚焦、合成，实现全方位地层油藏描述和地层信息测试；近接收线圈单元中包含三个接收线圈，线圈依次规则排列形成近接收线圈阵列；远接收线圈单元由五个独立的远接收线圈短节组成，每个远接收线圈短节上有一个远接收线圈，五个仪器短节依次规则连接，每个短节中远接收线圈上的绕线匝数大小不同，形成远接收线圈阵列，能够接收不同距离的信号，接收范围广。
附图说明
图1为本发明的感应电场测井仪示意图；
图2为采集接收系统示意图；
图3为近接收线圈单元示意图；
图4为远接收线圈短节示意图；
图5为远接收线圈结构图，其中，5(a)为横截面图，5(b)为主视图。
其中：1-发射系统；2-采集接收系统；3-信号处理单元；4-近接收线圈单元；5-远接收线圈单元；6-第一上密封接头；7-第一近接收线圈；8-第二近接收线圈；9-第三近接收线圈；10-第一下密封接头；11-第一下连接头；12-第二上密封接头；13-远接收线圈；14-第二下密封接头；15-平衡系统；16-第二下连接头；17-X线圈；18-Y线圈；19-Z线圈；20-线圈骨架。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参见图1，图1为本发明的感应电场测井仪示意图；感应电场测井仪包括发射系统1、采集接收系统2和信号处理单元3，发射系统1用于向地层发射电磁波信号，采集接收系统2用于收集通过地层的二次感应场信号，经过信号处理单元3进行信息合成，得到地层全方位的电导率信息，实现对地层高精度成像和油藏特性的测试。
参见图2，图2为采集接收系统示意图；本发明的感应电场采集接收系统2包括近接收线圈单元4和远接收线圈单元5，近接收线圈单元4用于接收通过0-300mm的近井眼地层的感应信号，实现近地层高精度成像；远接收线圈单元5用于接收0-30m深范围地层感应信号，经过数据聚焦、合成，实现全方位地层油藏描述和地层信息测试。信号处理单元3用于采集处理近、远线圈单元上的所有感应信号，形成测井系统可以识别的信息。
参见图3，图3为近接收线圈单元示意图；近接收线圈单元包括上密封接头6、第一近接收线圈7、第二近接收线圈8、第三近接收线圈9、第一下密封接头10和第一下连接头11；第一上密封接头6和第一下密封接头10将第一近接收线圈7、第二近接收线圈8及第三近接收线圈9与信号处理单元3和第一下连接头11分隔开，信号处理单元3在最上端，处于第一外壳保护中，第一下连接头11处于最下端，用于连接下端部件，近接收线圈单元4中各线圈处于仪器中间部位，外面有第一外壳保护，玻璃钢外壳中充满耐高温苯基改性有机硅油，与下端的远接收线圈单元相连通，通过远接收线圈单元的平衡系统与外界压力平衡，可以承受井下140MPa、175℃高温高压环境；第一近接收线圈7、第二近接收线圈8及第三近接收线圈9均为三维线圈结构形式，线圈上同时绕有X、Y、Z三组线圈，可以接收来自地层X、Y、Z三个方位的电磁信号，进行近地层三方位电导率测量，近接收线圈与远接收线圈13结构相同，只是长度较远接收线圈13更短，绕线匝数更少。
参见图4，图4为远接收线圈短节示意图；远接收线圈短节包括由第二上密封接头12、远接收线圈13、第二下密封接头14、平衡系统15和第二下连接头16；第二上密封接头12和第二下密封接头14将远接收线圈13与仪器上、下端分隔开，远接收线圈13外面有第二外壳，第二外壳中充满耐高温苯基改性有机硅油，通过第二下密封接头14与平衡系统15连接，使远接收线圈13始终处于与外界压力平衡中，确保仪器在井下高温高压环境中能正常使用；远接收线圈13为三维线圈结构形式，绕有X、Y、Z三组线圈，线圈长度和绕线匝数则远远多于近接收线圈，五个远接收线圈短节组成远接收线圈单元阵列，在测量时，可以接收0-30m深地层范围内X、Y、Z三方位信息，进行深地层三维电导率测量，通过信号处理单元数据聚集和叠加，形成远地层信息描述。
参见图5，图5为远接收线圈结构图，其中，5(a)为横截面图，5(b)为主视图；远接收线圈包括X线圈17、Y线圈18、Z线圈19和线圈骨架20，线圈骨架20采用陶瓷材料整体烧结而成，可以承受较高的温度和压力、热膨胀系数小、耐酸碱腐蚀，而且无磁性、绝缘性能好，在线圈骨架20外圆上，沿轴向刻有Z向绕线槽，用于绕制Z线圈19，在Z向绕线槽中间留有多个圆柱形支撑柱面，支撑柱面上沿轴向均匀开有4组过线槽，分别为X,Y线圈限位槽，使X线圈17、Y线圈18在轴向位置固定，在线圈骨架20上下端面刻有4组绕线限位槽，分别用于X线圈17、Y线圈18在端面的限位，X线圈17、Y线圈18均为两组绕线，分别在端面成上下和左右对称分布，X线圈17、Y线圈18两组绕线分别串接在一起，形成完整的X、Y线圈；各远接收线圈单元结构相同，但每个短节中远接收线圈13上的绕线匝数有差别，距离发射线圈越远的远接收线圈13上X、Y、Z绕线匝数越多，接收地层信息深度越深。
本发明的感应电场测井仪中的近接收线圈单元用于接收通过0-300mm近井眼地层的信号，实现近地层高精度成像；远接收线圈单元用于接收0-30m深地层感应信号，经过数据聚焦、合成，实现全方位地层油藏描述和地层信息测试；近接收线圈单元中包含三个接收线圈，线圈依次规则排列形成近接收线圈阵列；远接收线圈单元由五个独立的远接收线圈短节组成，每个远接收线圈短节上有一个远接收线圈，五个仪器短节依次规则连接，形成远接收线圈阵列，每个短节中远接收线圈上的绕线匝数大小不同，距离发射线圈越远，远接收线圈上X、Y、Z绕线匝数越多；远接收线圈为三维线圈结构形式，线圈骨架20采用陶瓷材料整体烧结而成，可以承受较高的温度和压力、热膨胀系数小、耐酸碱腐蚀，而且无磁性、绝缘性能好；在线圈骨架外圆上，沿轴向刻有Z向绕线槽，用于绕制Z线圈，在Z向绕线槽中间留有多个圆柱形支撑柱面，支撑柱面上沿轴向均匀开有4组过线槽，分别为X,Y线圈限位槽，使X线圈17、Y线圈在轴向位置固定，在线圈骨架上下端面刻有4组绕线限位槽，分别用于X线圈17、Y线圈在端面的限位，X线圈17、Y线圈均为两组绕线，分别在端面成上下和左右对称分布，X线圈、Y线圈两组绕线分别串接在一起，形成完整的X、Y线圈。
本发明的感应电场测井仪的使用方法：
将各个远接收线圈短节首尾相连，形成远接收线圈阵列；
将远接收线圈阵列与近接收线圈单元及信号处理单元3连接，形成感应电场采集接收系统；
下井前，对每个远接收线圈短节注满高温硅脂，最上端远接收线圈短节与近接收线圈单元通过第一下密封接头10、第一下连接头11及第二上密封接头12与近接收线圈单元的通道相连通，并在第一外壳内注满硅脂，确保各线圈短节内外压力平衡，使仪器能够在井下高温高压环境中可靠工作；
最后，在上部结构与发射系统1连接，形成完整的感应电场测井仪，实现对地层0-30m深度全方位测试，满足对近地层高精度成像和和远地层油藏特性的测试。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种感应电场测井仪，其特征在于，包括发射系统(1)、采集接收系统(2)和信号处理单元(3)；
发射系统(1)用于向地层发射电磁波信号；
采集接收系统(2)用于收集通过地层的二次感应场信号；
信号处理单元(3)用于接收并处理采集接收系统(2)收集的信号，输出预设深度的地层全方位的电导率；
所述地层的预设深度为0-30m；
采集接收系统(2)包括近接收线圈单元(4)和远接收线圈单元(5)；
近接收线圈单元(4)包括第一外壳，第一外壳内设有串联的第一近接收线圈(7)、第二近接收线圈(8)和第三近接收线圈(9)，第一外壳内充有耐高温苯基改性有机硅油，第一外壳的上下端面分别设有第一上密封接头(6)和第一下密封接头(10)，第一下密封接头(10)外端第一下连接头(11)；
远接收线圈单元(5)由若干个远接收线圈短节首尾相接而成；
远接收线圈单元(5)包括第二外壳，第二外壳内设有远接收线圈(13)，第二外壳内充有耐高温苯基改性有机硅油，第二外壳的上下端面分别设有第二上密封接头(12)和第二下密封接头(14)，第二下密封接头(14)接有平衡系统(15)，平衡系统(15)后接有第二下连接头(16)，第二外壳内的耐高温苯基改性有机硅油通过第二下密封接头(14)的通道与平衡系统(15)相连通；
信号处理单元(3)设在第一上密封接头(6)的外端，第一下连接头(11)用于与第二上密封接头(12)相连接，第一外壳内的耐高温苯基改性有机硅油和第二外壳内的耐高温苯基改性有机硅油能够相流通。
2.根据权利要求1所述的感应电场测井仪，其特征在于，第一外壳和第二外壳均由玻璃钢制成。
3.根据权利要求1所述的感应电场测井仪，其特征在于，远接收线圈单元(5)由5个远接收线圈短节首尾相接而成。
4.根据权利要求1所述的感应电场测井仪，其特征在于，第一近接收线圈(7)、第二近接收线圈(8)和第三近接收线圈(9)均与远接收线圈(13)的结构相同；
远接收线圈(13)包括线圈骨架(20)，线圈骨架(20)的周向设有Z向绕线槽，用于缠绕Z线圈(19)；
线圈骨架(20)上下两端的预设横截面上设有互相垂直的限位槽，线圈骨架(20)柱面的轴向开设有若干线槽，所述线槽与限位槽相交；所限位槽和线槽用于缠绕X线圈(17)和Y线圈(18)，所述X线圈(17)和Y线圈(18)分布在不同方向的限位槽中。
5.根据权利要求4所述的感应电场测井仪，其特征在于，线圈骨架(20)由陶瓷材料整体烧结而成。
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