CN201273189Y - 过套管电阻率测井探测器 - Google Patents

Abstract

一种过套管电阻率测井探测器，用于油田开发测井领域，为了高效地测量套管外地层电阻率，设计了这种探测器，它主要由顶部电极，底部电极，三组测量电极和一组参考电极等所组成，测量电极和参考电极为四层金属铜套筒复合活塞结构，在底部电极和参考电极之间设置前放电路板，放大信号来自测量电极，探测器各电极间用绝缘隔离环分开，该探测器主要用于测量油井套管外地层电阻率，具有适用范围宽、探测精度高和可靠性好等特点。

Description

过套管电阻率测井探测器

所属领域

本实用新型涉及石油工业地球物理测井技术领域，具体涉及一种过套管电阻率测井探测器。

背景技术

过套管电阻率测井仪是一种数字化的新型电阻率测量仪器，仪器放置于金属套管内部，测量套管外部地层电阻率，是油田开发测井工程中应用的重要仪器之一。该仪器在油藏动态监测，剩余油分布监测，优化油田开发方面，具有较大的作用。国内少部分油田在用的同类测井仪主要是引进俄罗斯的ECOS型过套管电阻率测井仪，而美国Schlumberger公司的产品如CHFR测井仪只提供技术服务，不对外销售。引进的技术和产品价格昂贵，配件及维护不方便，应用推广受到限制，特别是俄罗斯的ECOS型过套管电阻率测井仪，技术工艺不很完善，橡胶波纹管压力平衡结构，容易漏油，伸缩动态范围小，使用寿命短；Schlumberger公司的过套管电阻率测井仪器，采用推靠臂式结构，操作时刮腊工艺十分复杂。在国内，正在进行该项技术的开发研究。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种过套管电阻率测井探测器，能够满足油田开发测井需求，可靠性能好、伸缩范围大。用该探测器构成的测井仪能更加准确可靠地测量套管外地层电阻率，经计算机校正处理，得到套管外地层电阻率随深度的变化曲线，进而确定油气层在井下的具体位置深度，进行油藏动态监测，剩余油分布监测，便于油层开采，提高油田的开发效率。

本实用新型的功能是这样实现的：本实用新型过套管电阻率测井探测器，包括顶部电极、绝缘隔离环、上部测量电极、中部测量电极、下部测量电极、参考电极、电路板和底部电极，其特征在于：自上而下依次连接有顶部电极、绝缘隔离环、上部测量电极、绝缘隔离环、中部测量电极、绝缘隔离环、下部测量电极、绝缘隔离环、参考电极、电路板、绝缘隔离环和底部电极。各电极之间用绝缘隔离环分开，以减少井筒流体对电极的影响。上部测量电极、中部测量电极、下部测量电极和参考电极采用相对的两个四层金属套筒的复合活塞，两个四层金属套筒的复合活塞之间有圆柱形液压钢筒。

顶部电极和底部电极用于大电流测井发射和仪器刻度发射，大电流测井发射和仪器刻度发射信号源来自探测器以外的电路。三组测量电极和一组参考电极用四层金属套筒复合活塞结构，每组测量电极在探测器轴线的两端对称分布，复合活塞中间为液压油，在液压油动力作用下，驱动活塞体同时反向分开，活塞体上固定的电极作用于套管内壁的液压力不小于150牛顿，将电极探针压在套管内壁上，以形成电极与套管良好电接触，测量来自套管外地层电信号，每组电极包含两个复合活塞，以确保在该位置套管与电极接触良好，接触电阻小于0.5欧姆，电极探针耐磨，伸缩动态范围大，有效地提高了的仪器对套管直径的适应范围和触点可靠性。

所述的四层金属套筒的复合活塞的结构是，在内层套筒的中心孔内固定有锥状电极，锥状电极的顶端高于内层套筒的上平面；内层套筒的外壁上有中一套筒，内层套筒与中一套筒之间有环形液压腔；中一套筒的外壁上有中二套筒，中一套筒与中二套筒之间有环形液压腔；中二套筒的外壁上有外层套筒，中二套筒与外层套筒之间有环形液压腔；三个环形液压腔之间有连通孔，在外层套筒(13)壁上有进出油孔；在内层套筒与中一套筒的滑动面上有密封圈；在中一套筒与中二套筒的滑动面上有密封圈；在中二套筒与外层套筒的滑动面上有密封圈。在液压力的作用下，活塞电极做伸缩运动，伸缩动态范围为112-252毫米之间。

四层金属内层套筒直径为12.5毫米，外层套筒的外径为69.6毫米。各层间设有密封圈，起密封和减少运动阻力的作用，伸缩动态范围为112-252毫米。在底部电极和参考电极之间设置前放电路板，放大来自测量电极上的微弱信号，电路板的测量输入信号分别来自上部测量电极、中部测量电极、下部测量电极，量级为纳伏级微弱信号经1250倍的低噪差分放大后，经屏蔽电缆向上送入探测器外部的信号调理电路。

所述的绝缘隔离环采用原有技术。绝缘隔离环通过内部丝扣与电极系金属体相连接，把上下金属材料分隔开，以减少井筒流体对测量的影响，绝缘隔离环绝缘电阻大于100兆欧，耐温330摄氏度。

电路板的测量输入信号分别来自上部测量电极、中部测量电极、下部测量电极，通过低噪声差分放大后，经屏蔽电缆向上送入探测器外的信号调理电路。

本实用新型一种过套管电阻率测井探测器，是过套管电阻率测井仪器的关键部件，它由顶部电极，底部电极，三组测量电极和一组参考电极所组成，在底部电极和参考电极之间设有前放电路，三组测量电极和一组参考电极采用四层金属铜套筒复合活塞结构，在液压力的作用下，自由延伸，伸缩动态范围大，有效地提高了仪器对套管直径的适应范围和触点可靠性，克服了国外仪器的不足，与国外现有技术相比，该实用新型的技术构成具有明显的创新特征。

本实用新型的积极效果：本实用新型探测器采用四层金属铜套筒复合活塞结构，活塞液压力大，触点接触电阻小，有利于提高测量精度。活塞电极探针伸缩动态范围大，有效地提高了仪器对油井套管直径的适应范围，提高了仪器的可靠性。金属铜套筒复合活塞电极结构，避免了橡胶波纹管容易发生的易腐易漏现象，提高了电极的耐磨性，延长了部件的使用寿命

附图说明

图1是过套管电阻率测井探测器结构示意图。

图2是过套管电阻率测井探测器活塞电极剖面示意图。

图中，1.顶部电极，2.绝缘隔离环，3.上部测量电极，4.中部测量电极，5.下部测量电极，6.参考电极，7.电路板，8.底部电极，9.锥状电极，10.内层套筒，11.中一套筒，12.中二套筒，13.外层套筒，14.密封圈。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

参阅图1。过套管电阻率测井探测器，包括顶部电极1、绝缘隔离环2、上部测量电极3、中部测量电极4、下部测量电极5、参考电极6、电路板7和底部电极8，其特征在于：自上而下依次连接有顶部电极1、绝缘隔离环2、上部测量电极3、绝缘隔离环2、中部测量电极4、绝缘隔离环2、下部测量电极5、绝缘隔离环2、参考电极6、电路板7、绝缘隔离环2和底部电极8；上部测量电极3、中部测量电极4、下部测量电极5和参考电极6采用相对的两个四层金属套筒的复合活塞，两个四层金属套筒的复合活塞之间有圆柱形液压钢筒。

顶部电极1、底部电极8用于大电流测井发射和仪器刻度发射。大电流测井发射和仪器刻度发射信号源来自探测器外部的电路，测井时，发射电极为顶部电极1或底部电极8，回路电极在地面；刻度时，顶部电极1为发射电极，底部电极8为回路电极。在绝缘隔离环2和参考电极6之间设置前放电路板7，放大来自测量电极上的微弱信号，电路板7的测量输入信号分别来自上部测量电极3、中部测量电极4、下部测量电极5，量级为纳伏级输入信号经1250倍的低噪放大后，经屏蔽电缆向上送入探测器外的信号调理电路处理。

测量电极和参考电极6用相对的两个四层金属套筒复合活塞。参阅图2。图2是过套管电阻率测井探测器活塞电极剖面示意图。在内层套筒10的中心孔内固定有锥状电极9，锥状电极9的顶端高于内层套筒10的上平面；内层套筒10的外壁上有中一套筒11，内层套筒10与中一套筒11之间有环形液压腔；中一套筒11的外壁上有中二套筒12，中一套筒11与中二套筒12之间有环形液压腔；中二套筒12的外壁上有外层套筒13，中二套筒12与外层套筒13之间有环形液压腔；三个环形液压腔之间有连通孔，在外层套筒(13)壁上有一个进出油孔。在图2中，连通孔和进出油孔未表示出来，本领域技术人员能完成。在内层套筒10与中一套筒11的滑动面上有一个密封圈14；在中一套筒11与中二套筒12的滑动面上有一个密封圈14；在中二套筒12与外层套筒13的滑动面上有一个密封圈14。在液压力的作用下，活塞电极做伸缩运动，伸缩动态范围在112-252毫米之间。四层金属内层套筒10直径为12.5毫米，外层套筒13的外径为69.6毫米，采用铜材料制成。密封圈14采用包氟密封圈。在筒内的可控液压油的作用下，控制套筒组内部电极上下活动，将电极探针压在套管内壁上，以实现电极与油井套管内壁的良好电接触，可在155摄氏度高温和100兆帕高压环境下，测量来自套管外地层电信号，电极探针耐磨，伸缩动态范围大，适应多种内径的被测套管，有效地提高了的仪器对套管直径的适应范围和触点可靠性。绝缘隔离环10，耐温330摄氏度，绝缘隔离环2分别通过内部丝扣与金属电极体相连，把上下金属材料隔开，以减少井筒流体对测量的影响，绝缘电阻不小于100兆欧。

过套管电阻率测井探测器样机已经完成试验，在特制的试验装置上，用油井真实套管试验，达到预期的设计效果，该探测器在1-100欧姆米范围内达到测量精度要求，准确地测得介质的电阻率数值。

Claims (4)

1.一种过套管电阻率测井探测器，包括顶部电极(1)、绝缘隔离环(2)、上部测量电极(3)、中部测量电极(4)、下部测量电极(5)、参考电极(6)、电路板(7)和底部电极(8)，其特征在于：自上而下依次连接有顶部电极(1)、绝缘隔离环(2)、上部测量电极(3)、绝缘隔离环(2)、中部测量电极(4)、绝缘隔离环(2)、下部测量电极(5)、绝缘隔离环(2)、参考电极(6)、电路板(7)、绝缘隔离环(2)和底部电极(8)；上部测量电极(3)、中部测量电极(4)、下部测量电极(5)和参考电极(6)采用相对的两个四层金属套筒的复合活塞，两个四层金属套筒的复合活塞之间有圆柱形液压钢筒。

2.根据权利要求1所述的过套管电阻率测井探测器，其特征在于：所述的四层金属套筒的复合活塞的结构是，在内层套筒(10)的中心孔内固定有锥状电极(9)，锥状电极(9)的顶端高于内层套筒(10)的上平面；内层套筒(10)的外壁上有中一套筒(11)，内层套筒(10)与中一套筒(11)之间有环形液压腔；中一套筒(11)的外壁上有中二套筒(12)，中一套筒(11)与中二套筒(12)之间有环形液压腔；中二套筒(12)的外壁上有外层套筒(13)，中二套筒(12)与外层套筒(13)之间有环形液压腔；三个环形液压腔之间有连通孔，在外层套筒(13)壁上有进出油孔；在内层套筒(10)与中一套筒(11)的滑动面上有密封圈(14)；在中一套筒(11)与中二套筒(12)的滑动面上有密封圈(14)；在中二套筒(12)与外层套筒(13)的滑动面上有密封圈(14)，在液压力的作用下，活塞电极做伸缩运动，伸缩动态范围为112-252毫米之间。

3.根据权利要求1或2所述的过套管电阻率测井探测器，其特征在于：四层金属内层套筒(10)直径为12.5毫米，外层套筒(13)的外径为69.6毫米。

4.根据权利要求1或2所述的过套管电阻率测井探测器，其特征在于：电路板(7)的测量输入信号分别来自上部测量电极(3)、中部测量电极(4)、下部测量电极(5)，通过低噪声差分放大后，经屏蔽电缆向上送入探测器外的信号调理电路。

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