CN112817063B - 一种微电阻率成像测井仪极板电扣信号校准方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种微电阻率成像测井仪极板电扣信号校准方法，包括固定参数校准和实时变化参数校准；通过固定参数校准消除极板电扣信号采集调理电路电性能发生的改变；通过实时变化参数校准消除极板电扣信号采集调理电路的直流偏移。本发明把固定参数校准和实时变化参数校准同时引入，摒弃了微电阻率成像测井仪采用更换硬件电路来确保极板电扣信号一致性的缺点，用计算方法代替硬件方法从而节约仪器维护成本，本发明能够实时的保证电扣信号的一致性。
Description
技术领域
本发明属于石油测井技术领域，涉及一种微电阻率成像测井仪极板电扣信号校准方法，用于仪器日常维护检测和实时测井。
背景技术
微电阻率成像测井能够提供环井眼地层高分辨率图像，用于裂缝孔洞识别、薄层评价、岩性划分、地层各向异性评价、沉积相和构造分析。测井仪极板电扣通过井内泥浆柱和地层回到仪器顶部的回路电极形成交流电信号回路。推靠器、极板金属体起到聚焦作用，使极板中部的电扣电流信号垂直于极板外表面进入地层。通过测量电扣上的电流强度，可以反映出电扣正对着的地层由于结构或电化学上的非均质所引起的电阻率的变化。而随着仪器在高温环境下使用时间的增加以及测井时井中环境温度的变化，极板电扣电流采样电阻和采集信号调理电路的电性能发生变化，导致极板电扣信号的一致性变差，测井资料质量随之降低。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种微电阻率成像测井仪极板电扣信号校准方法，以解决微电阻率成像测井仪极板电扣信号采集调理电路长时间高温工作后电性能发生变化和测井过程中交流微弱小信号采集易受环境温度影响的问题。
本发明采用的技术方案如下：
一种微电阻率成像测井仪极板电扣信号校准方法，包括固定参数校准和实时变化参数校准；
通过固定参数校准消除极板电扣信号采集调理电路电性能发生的改变；
通过实时变化参数校准消除极板电扣信号采集调理电路的直流偏移。
优选的，固定参数校准采用恒流源发射幅值恒定的交流电流至全部极板电扣，通过A/D转换进行一次电扣信号采集，然后进行幅值偏差校准，将得到的校准参数写入微电阻率成像测井仪存储芯片中保存，最后再进行一次电扣信号采集检验校准参数是否准确。
优选的，固定参数校准的过程包括：通过交流恒流源发射电流信号，进行第一次极板电扣信号采集，然后将计算得到的校准参数写入微电阻率成像测井仪，再进行第二次极板电扣信号采集，进行第二次极板电扣信号采集时用第一次极板电扣信号计算得到的校准参数进行校准，对校准参数的准确性进行检验。
优选的，实时变化参数校准是以周期循环进行，校正时，在本周期内通过A/D转换采集的电扣信号进行信号直流偏移量计算，将计算得到的校准参数写入微电阻率成像测井仪主控芯片中，用于下一周期计算结果的校正。
优选的，实时变化参数校准时序图包括校准参数复位时间T0、电扣信号采集时间T1-1和校准参数计算时间T1-2，其中，校准参数复位时间T0用于在实时变化参数校准进行初始化，校准参数复位时间T0在微电阻率成像测井仪开始上电工作的时刻进行，T1-1和T1-2为周期性重复时间。
优选的，按照实时变化参数校准时序图上的时序控制极板电扣接收到电流信号后，依次通过电阻采样、滤波、放大、多路选通和相敏检波后，进行信号采集，采集得到的信号用上一周期计算得到的直流偏移校准参数进行数据校准。
优选的，采集得到的信号用上一周期计算得到的直流偏移校准参数进行数据校准时，将该极板电扣实际测量值减去该极板电扣的直流偏移校准参数。
本发明具有如下有益效果：
本发明微电阻率成像测井仪极板电扣信号校准方法，包括固定参数校准和实时变化参数校准；通过固定参数校准消除高温环境下仪器长时间工作造成的极板电扣信号采集调理电路电性能发生改变，即每个极板电扣信号的总体放大倍数有差异，该校准参数在测井不改变。通过实时变化参数校准消除温度带来的极板电扣信号采集调理电路的直流偏移影响，该校准参数对于每个极板电扣在每个测井周期内进行实时更新。本发明的极板电扣信号校准方法适用于微电阻率成像测井仪，最大特别之处在于把固定参数校准和实时变化参数校准同时引入，摒弃了微电阻率成像测井仪采用更换硬件电路来确保极板电扣信号一致性的缺点，用计算方法代替硬件方法从而节约仪器维护成本，本发明能够实时的保证电扣信号的一致性；本发明通过占用一些仪器日常维护和检验的时间，每过一段时间就需要进行一次校准工作即可，使得微电阻率成像测井仪能够持续进行准确测量，提升了仪器性能。
附图说明
图1(a)是微电阻率成像测井仪现场测井示意图。
图1(b)是图1(a)中的A部放大示意图。
图2是微电阻率成像测井仪极板电扣信号校准框图。
图3是微电阻率成像测井仪固定参数校准框图。
图4是微电阻率成像测井仪实时变化参数校准框图。
图5是微电阻率成像测井仪实时变化参数校准时序图。
图中，1-电极电扣，2-电极，2-推靠器，4-电子短节2,5-电子短节1,6-绝缘短节，7-绝缘外套，8-万向接头，9-遥测短节，10-扶正器，11-防转短节，21-马龙头。
具体实施方式
下面结合附图和实施例来对本发明做进一步的说明。
针对微电阻率成像测井仪极板电扣信号采集调理电路长时间高温工作后电性能发生变化和测井过程中交流微弱小信号采集易受环境温度影响的特性，本发明提供一种微电阻率成像测井仪极板电扣信号校准方法，增加校准系数改善极板电扣信号的一致性，并最终用于测井时自动、实时校准交流微弱信号的幅值和修正测量偏移量，最大程度的保证所有极板电扣的一致性。本发明能够用于所设计仪器的日常维护、检查和实时测井。根据调试结果和测井结果，显示本发明校准方法的实施对于保证微电阻率成像测井仪极板电扣信号的一致性起到关键性作用，也提高了仪器测井工作时的自适应性。
具体的，本发明技术方案如下：
本发明基于微电阻率成像测井仪极板电扣信号校准方法，包括固定参数校准和实时变化参数校准：
具体的，固定参数校准采用恒流源发射幅值恒定的交流电流至全部极板电扣，通过A/D转换进行一次电扣信号采集，然后进行幅值偏差校准，将得到的校准参数写入仪器存储芯片中永久保存，最后再进行一次电扣信号采集检验校准参数是否准确。通过固定参数校准消除高温环境下仪器长时间工作造成的极板电扣信号采集调理电路电性能发生改变，即每个极板电扣信号的总体放大倍数有差异，该校准参数在测井不改变。
实时变化参数校准在本周期内通过A/D转换采集的电扣信号进行信号直流偏移量计算，将得到的校准参数写入仪器主控芯片中，用于下一周期计算结果的校正，如此周期循环进行。通过实时变化参数校准消除温度带来的极板电扣信号采集调理电路的直流偏移影响，该校准参数对于每个极板电扣在每个测井周期内进行实时更新。
在上述方案中，所述固定参数校准用于对极板电扣信号通整个采集调理通路进行放大倍数校准，用于仪修房对仪器极板电扣信号进行校准和检验，校正参数固定写入仪器，在测井过程中保持不变。
在上述方案中，实时变化参数校准用于对极板电扣信号整个采集调理通路的对原信号造成的直流偏移进行补偿校准。用于测井过程中环境温度对极板电扣信号的采集造成的影响进行实时周期校准和检验，校正参数周期性变化。
实施例
对微电阻率成像测井仪系统而言，仪器向地层发射激励信号为交流、幅度可变的电流信号，该信号流经地层后由极板阵列电扣进行接收，由于测井仪器需要在地下几千米的高温环境下工作，长时间使用造成极板电扣信号采集调理电路老化，随之其电性能发生变化，导致各电扣之间的一致性变差。同时温度带来的直流偏移也对电扣间的一致性造成影响。极板电扣信号一致性变差，导致仪器测量信息不能准确反映地层真实情况，测井资料质量明显下降。
如图1(a)和图1(b)所示：微电阻率成像测井仪利用多个极板上的阵列分布的钮扣状电扣接收井壁地层电流，电流幅值的变化反映井壁处的岩石电阻率的变化。连续采集的阵列电扣电流经适当处理可刻度为彩色或灰度等级图像，反映地层微电阻率的变化。由于极板电扣信号采集调理电路的电性能改变和温度影响造成的信号直流偏移影响，各极板电扣间的一致性变差。本发明中极板电扣信号校准方法的设计方案就是为了最大程度的改善极板电扣间的一致性，提高仪器的测井资料质量。
如图2所示：本实施例微电阻率成像测井仪极板电扣信号校准方法包括固定参数校准和实时变化参数校准。固定参数校准采用专门为微电阻率成像测井仪设计的交流恒流源装置，实时变化参数校准嵌套于微电阻率成像测井仪的实时测井周期内。
如图3和图4所示，分别为固定参数校准和实时变化参数校准的流程展开框图。微电阻率成像测井仪正常测井过程为：极板上1—n号电扣接收交流电流信号，电流信号通过采样电阻变为电压信号，电压信号经过滤波和放大后，再经过多路选通电路和相敏检波电路，然后被ADC按照既定的时序进行采集。其中固定参数校准通过专用的交流恒流源发射电流信号，进行第一次极板电扣信号采集后将计算得到的校准参数写入仪器，第二次极板电扣信号采集用该参数进行校准，由此对校准参数的准确性进行检验。实时变化参数校准通过仪器测井时接收地层电流信号，按照预定的时序，周期进行信号采集、校准参数计算和校准参数更新。
如图5所示，微电阻率成像测井仪实时变化参数校准时序图包括校准参数复位时间T0、电扣信号采集时间T1-1、校准参数计算时间T1-2，其中只有T0在实时变化参数校准中起初始化作用，仅在仪器开始上电工作的时刻进行，T1-1和T1-2为周期性重复时间。
实时变化参数校准的周期性重复过程如下：按照图5所示时序控制极板1—n电扣接收到电流信号后，依次通过电阻采样、滤波、放大、多路选通和相敏检波后，控制ADC进行信号采集，采集得到的信号用上一周期计算得到的直流偏移校准参数进行数据校准，即该电扣实际测量值减去该电扣的直流偏移校准参数，这样确保每个极板电扣信号值不受直流偏移带来的影响，使各电扣间一致性良好。处理方法能够很大程度减小环境温度带来的影响，极大的提高了仪器的自适应性。
从测井实施结果看，本发明可保证微电阻率成像测井仪在工频噪声、变压器噪声、井下测井仪系统其它噪声无法避免的情况下，仪器所有极板电扣信号能够保持良好的一致性。本发明既有利于微电阻率成像测井仪日常维护和测量，又修正了测井过程中温度带来的信号偏移影响，提高了微电阻率成像测井仪的测井资料质量和自适应性。
以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术实现方法，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的微电阻率成像测井仪极板电扣信号校准方法，在技术实现方法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)
1.一种微电阻率成像测井仪极板电扣信号校准方法，其特征在于，包括固定参数校准和实时变化参数校准；
通过固定参数校准消除极板电扣信号采集调理电路电性能发生的改变；
通过实时变化参数校准消除极板电扣信号采集调理电路的直流偏移；
固定参数校准采用恒流源发射幅值恒定的交流电流至全部极板电扣，通过A/D转换进行一次电扣信号采集，然后进行幅值偏差校准，将得到的校准参数写入微电阻率成像测井仪存储芯片中保存，最后再进行一次电扣信号采集检验校准参数是否准确；
实时变化参数校准是以周期循环进行，校正时，在本周期内通过A/D转换采集的电扣信号进行信号直流偏移量计算，将计算得到的校准参数写入微电阻率成像测井仪主控芯片中，用于下一周期计算结果的校正。
2.根据权利要求1所述的一种微电阻率成像测井仪极板电扣信号校准方法，其特征在于，固定参数校准的过程包括：通过交流恒流源发射电流信号，进行第一次极板电扣信号采集，然后将计算得到的校准参数写入微电阻率成像测井仪，再进行第二次极板电扣信号采集，进行第二次极板电扣信号采集时用第一次极板电扣信号计算得到的校准参数进行校准，对校准参数的准确性进行检验。
3.根据权利要求1所述的一种微电阻率成像测井仪极板电扣信号校准方法，其特征在于，实时变化参数校准时序图包括校准参数复位时间T0、电扣信号采集时间T1-1和校准参数计算时间T1-2，其中，校准参数复位时间T0用于在实时变化参数校准进行初始化，校准参数复位时间T0在微电阻率成像测井仪开始上电工作的时刻进行，T1-1和T1-2为周期性重复时间。
4.根据权利要求3所述的一种微电阻率成像测井仪极板电扣信号校准方法，其特征在于，按照实时变化参数校准时序图上的时序控制极板电扣接收到电流信号后，依次通过电阻采样、滤波、放大、多路选通和相敏检波后，进行信号采集，采集得到的信号用上一周期计算得到的直流偏移校准参数进行数据校准。
5.根据权利要求4所述的一种微电阻率成像测井仪极板电扣信号校准方法，其特征在于，采集得到的信号用上一周期计算得到的直流偏移校准参数进行数据校准时，将该极板电扣实际测量值减去该极板电扣的直流偏移校准参数。
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