CN110967772A - 一种实验室内恒功率聚焦侧向系统装置及其聚焦侧向方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实验室内恒功率聚焦侧向系统装置及侧向方法，包括地面采集控制面板以及与地面采集控制面板电连接的电极系、深度传动装置、模拟测试盒和上位机；其中地面采集控制面板由信号处理电路、测量电路、深功放电路、浅功放电路、辅助监控电路、主监控电路、前放电路、刻度电路和深度电路组成；常规双侧向电极系等比例20：1缩小，将常规五对电极改为四对电极。本发明所公开的实验室内恒功率聚焦侧向系统装置，依据不同地层电阻率，采用软件控制深、浅供电功率，使得电流源的输出功率随所测地层的电阻不同而变化，可以有效的获得实验室内仿真地层的电阻率信息。

Description

一种实验室内恒功率聚焦侧向系统装置及其聚焦侧向方法

技术领域

本发明属于电阻率测井领域，特别涉及该领域中的一种实验室内恒功率聚焦侧向系统装置及其聚焦侧向方法。

背景技术

近年来，裂缝性油气藏成为勘探的热点，利用常规的测井方法可以识别裂缝，但是精度上不高，微电阻率扫描测井可以较好的识别井中的裂缝，能够对裂缝性油气藏进行精细描述及识别出裂缝的位置、形状、产状和密度，但是不能判断裂缝是否具有有效性。裂缝在电阻率曲线上的响应取决于裂缝的产状(倾角与方位)、裂缝的宽度与长度(纵向或横向)、裂缝中的填充物(胶结物、泥浆滤液、地层流体等)以及泥浆侵入深度等因素。根据恒功率双侧向测井仪器所测的电阻率的大小可以判断裂缝状态。但是随着地层条件的变化，测量得到的视电阻率曲线受其影响也较大，在某些情况下，测量曲线出现不符合测井解释家认识的现象，该原因可能是：1、仪器本身测量不满足测量条件，2、地层条件复杂，测井响应受地质参数的影响。利用理论分析各种仪器设备的探测特征，具有测井环境丰富、可模拟不同类型下的测井响应，但是理论与实际地层之间仍然具有一定的差异，建立等比例的实验室内环境测量系统，成为验证理论与实际测井曲线之间的桥梁，研制实验室电阻率测井设备显得尤为必要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是提供一种实验室内恒功率聚焦侧向系统装置及其聚焦侧向方法。

本发明采用如下技术方案：

一种实验室内恒功率聚焦侧向系统装置，其改进之处在于：包括地面采集控制面板以及与地面采集控制面板电连接的电极系、深度传动装置、模拟测试盒和上位机；其中地面采集控制面板由信号处理电路、测量电路、深功放电路、浅功放电路、辅助监控电路、主监控电路、前放电路、刻度电路和深度电路组成；常规双侧向电极系等比例20：1缩小，将常规五对电极改为四对电极，将A1*、A1*’电极环去除，保留A2、A2’，A1、A1’，M2、M2’，M1、M1’四对电极和A0电极，四对电极以A0电极为中心在两侧成对称分布，其中A0为深、浅侧向主电流发射电极、A2、A2’为深侧向屏流发射电极和浅侧向的回流电极、A1、A1’为深、浅侧向屏流发射电极、M1、M2和M1’、M2’为深、浅侧向主监督电极；深度传动装置由电机控制盒、伺服电机、传动模组和滑动轨道组成；测试模拟盒内部由刻度电阻组成。

一种实验室内恒功率聚焦侧向方法，使用上述的系统装置，其改进之处在于：通过计算机和地面采集控制面板进行命令的发送与数据的传输，地面采集控制面板接收命令后发射固定频率的电信号给电极系的主电极环，通过电流聚焦使得沿仪器轴向没有工作电流流动，M2、M1、A0、M1'、M2'可视为等电位，测量M2电极与N电极的电位差U，测量A0电极流出的电流I，依据公式Ra＝k×V/I计算盐水池的电阻率，Ra为测量的地层电阻率，K为仪器常数，由电极系的结构决定，电极系前进和后退的速度可以由计算机来控制，同时也可以检测电极系的位置信息，方法是通过计算机给地面采集控制面板发送前进或者后退的速度命令，地面采集控制面板再通过数据线将命令发给伺服电极控制盒，伺服电极控制盒接收到命令后通过控制电极正转和反转的速度来达到控制深度滑轨装置以达到控制电极系的目的，同时根据机电圈数可以求得电极系的位置信息，将此信息返回计算机。

本发明的有益效果是：

本发明所公开的实验室内恒功率聚焦侧向系统装置，依据不同地层电阻率，采用软件控制深、浅供电功率，使得电流源的输出功率随所测地层的电阻不同而变化，可以有效的获得实验室内仿真地层的电阻率信息。并可以获得尽可能大的测量动态范围和较高的测量精度。该系统测量结果可与石油测井中的其他电阻率测井方法具有可比拟性，可以提供多条具有不同径向探测深度的视电阻率曲线，给出丰富的侵入带和原状带地层信息，可以测量得到不同倾角的裂缝、不同基质背景电阻率响应曲线，进而对地质测井研究开展定量评价。本发明专利通过对深、浅电流聚焦得到不同探测深度的电阻率曲线，可有效的评价地层异常体、裂缝的信息，本系统测量结果准确、适用电阻率范围广，尤其适应在盐水泥浆下的高阻环境测量。

附图说明

图1是本发明实施例1所公开聚焦侧向系统装置的组成框图；

图2是本发明实施例1所公开聚焦侧向系统装置中电极系的结构图；

图3是本发明实施例1所公开聚焦侧向系统装置的连接示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

因现有的双侧向仪器在某些复杂地形无法获得较好的电阻率资料，故需在实验室内建立各种模拟地层进行大量的电阻率测量实验。本发明的目的是建立一套实验室内恒功率聚焦侧向测量系统设备(由地面采集控制面板、电极系、深度系统及模拟测量盒组成)，可以测量不同电阻率、裂缝、异常体的测井响应，该结果可与现场测井仪器相比拟，可以用来分析现场实际仪器出现的响应特征。为电阻率测井方法提供依据。

实施例1，本实施例公开了一种实验室内恒功率聚焦侧向系统装置，该系统主要由地面采集控制面板、电极系、深度传动装置、模拟测试盒及上位机组合而成。系统框图如图1所示。

地面采集控制面板是该系统的主要组成部分:由信号处理电路、测量电路、深功放电路、浅功放电路、辅助监控电路、主监控电路、前放电路、刻度电路和深度电路组成。

信号处理电路将测量电路的信号Ud(深侧向)、Us(浅侧向)、Id(深侧向)、Is(浅侧向)进行采集与处理，同时MCU依据测得的电压、电流信号，采用一定的算法控制深、浅侧向功控电流源的功率输出。通过USB转CAN接收上位机下发命令，完成内刻、测井状态转换、数据传输、仪器复位等功能。刻度电路实现仪器的内刻度标定。

电极系：因受实验室内环境限制，将常规双侧向电极系等比例20：1缩小。因缩短后的电极系尺寸要求，将常规五对电极改为四对电极，将A1*、A1*’电极环去除。保留A2、A2’，A1、A1’，M2、M2’，M1、M1’四对电极和A0电极。四对电极以A0电极为中心在两侧成对称分布。如图2所示：A0为深、浅侧向主电流发射电极。A2、A2’为深侧向屏流发射电极；浅侧向的回流电极。A1、A1’为深、浅侧向屏流发射电极。M1、M2和M1’、M2’为深、浅侧向主监督电极。

深度传动装置：该装置电机控制盒、伺服电机、传动模组、滑动轨道组成，可以进行定点测量以及动态测量，上位机通过CAN与地面采集控制面板里的深度电路板通讯控制电极的转速来获取电极系的速度和位置信息。

模拟测试盒：测试模拟盒内部由刻度电阻组成，主要对采集控制面板的内部电路进行检测，同时也可以对该面板的电路标定，求得电路的刻度系数。

图3给出了实验室内恒功率聚焦侧向系统装置的连接示意图，通过计算机和地面采集控制面板1进行命令的发送与数据的传输。地面采集控制面板接收命令后发射固定频率的电信号给电极系的主电极环。通过电流聚焦使得沿仪器轴向没有工作电流流动，M2、M1、A0、M1'、M2'可视为等电位，测量M2电极与N电极的电位差U，测量A0电极流出的电流I，依据下面公式(Ra＝k×V/I)计算盐水池6的电阻率。Ra为测量的地层电阻率，K为仪器常数由电极系的结构决定。电极系前进和后退的速度可以由计算机来控制，同时也可以检测电极系的位置信息。原理是通过计算机给地面采集控制面板发送前进或者后退的速度命令，地面采集控制面板再通过数据线将命令发给伺服电极控制盒2，伺服电极控制盒接收到命令后通过控制伺服电机3正转和反转的速度来达到控制深度滑轨装置4以达到控制电极系5的目的，同时根据机电圈数可以求的电极系的位置信息，将此信息返回计算机。

本实施例所公开聚焦侧向系统的有益效果如下：

1实验室内恒功率聚焦侧向系统装置与常规电阻率测量设备相比，电极系长度缩短为原来长度的1/20,因尺寸原因，电极系结构也有所改变。将原来的深侧向辅助监督电极A1*和A1*’去掉。电子线路由传统的安装在钢桶内的金属骨架上改为放置在3U型号的机箱内。采用AC220供电，增加电流、电压监控等功能。该系统装置增强了仪器的可适应性，可以对实际现场仪器测量模型进行对比分析，其结果具有可比拟性，可以与理论分析相结合，精细描述地层裂缝、异常体带来的响应变化，为电阻率测井方法提供新依据。

2实验室内恒功率聚焦侧向系统装置可以作为研究复杂地质条件下的测井响应的仪器支撑，且具有占地面积小，操作方便，安全，低成本，测量精度高、可靠等优点，非常适合用于实验室教学研究。

3实验室内恒功率聚焦侧向系统装置具有可重复性等测量优点，可以对单因素地质条件进行分析，也可对复杂多因素地质条件进行分析。

4实验室内恒功率聚焦侧向系统装置的深度系统采用伺服电机和滑动轨道，可精准控制电极系的前进和后退，也可及时准确的读取电极系的位置信息，具有操作简单、安全、可靠性高。

Claims (2)

1.一种实验室内恒功率聚焦侧向系统装置，其特征在于：包括地面采集控制面板以及与地面采集控制面板电连接的电极系、深度传动装置、模拟测试盒和上位机；其中地面采集控制面板由信号处理电路、测量电路、深功放电路、浅功放电路、辅助监控电路、主监控电路、前放电路、刻度电路和深度电路组成；常规双侧向电极系等比例20：1缩小，将常规五对电极改为四对电极，将A1*、A1*’电极环去除，保留A2、A2’，A1、A1’，M2、M2’，M1、M1’四对电极和A0电极，四对电极以A0电极为中心在两侧成对称分布，其中A0为深、浅侧向主电流发射电极、A2、A2’为深侧向屏流发射电极和浅侧向的回流电极、A1、A1’为深、浅侧向屏流发射电极、M1、M2和M1’、M2’为深、浅侧向主监督电极；深度传动装置由电机控制盒、伺服电机、传动模组和滑动轨道组成；测试模拟盒内部由刻度电阻组成。

2.一种实验室内恒功率聚焦侧向方法，使用权利要求1所述的系统装置，其特征在于：通过计算机和地面采集控制面板进行命令的发送与数据的传输，地面采集控制面板接收命令后发射固定频率的电信号给电极系的主电极环，通过电流聚焦使得沿仪器轴向没有工作电流流动，M2、M1、A0、M1'、M2'可视为等电位，测量M2电极与N电极的电位差U，测量A0电极流出的电流I，依据公式Ra＝k×V/I计算盐水池的电阻率，Ra为测量的地层电阻率，K为仪器常数，由电极系的结构决定，电极系前进和后退的速度可以由计算机来控制，同时也可以检测电极系的位置信息，方法是通过计算机给地面采集控制面板发送前进或者后退的速度命令，地面采集控制面板再通过数据线将命令发给伺服电极控制盒，伺服电极控制盒接收到命令后通过控制电极正转和反转的速度来达到控制深度滑轨装置以达到控制电极系的目的，同时根据机电圈数可以求得电极系的位置信息，将此信息返回计算机。

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