CN201417316Y - 直偶式高频感应电阻率测井仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭示了一种电阻率测井仪，包括：上部电路，上部电路包括发射电路、上部电路骨架、上部承压壳体以及上部转接头；中部电路，中部电路包括线圈系以及线圈系的安装结构，其中，线圈系的安装结构包括线圈安装轴和安装在线圈安装轴上的线圈骨架，线圈安装轴的中心开有通孔，通孔中穿过贯通线，线圈安装轴的中心外侧沿轴向开有线孔，线孔中通过发射/接收信号线；线圈系包括一组发射线圈、一组接收线圈、上部过渡接头和下部过渡接头，线圈系以及线圈系的安装结构放置于承压绝缘壳体中；下部电路，下部电路包括接收电路、下部电路骨架、下部承压壳体、下部转接头。本实用新型提供的电阻率测井仪一实施例结构图，见“摘要附图”，其结构合理、信息利用率高、并能进行井眼补偿。

Description

直偶式高频感应电阻率测井仪

技术领域

本实用新型涉及电阻率测井仪，更具体地说，涉及直偶式高频感应电阻率测井仪。

背景技术

目前国内的电阻率测井仪主要有普通电法测井仪、侧向测井仪、感应测井仪及电阻率成像测井仪，电阻率成像测井仪主要有阵列感应测井仪。其他类型的电阻率测井仪，如微侧向测井仪、微球侧井仪、微电阻率成像测井仪等探测深度浅，不能得到地层深处的电阻率曲线。

常规感应测井仪工作频率较低，一般在20kHz左右，阵列感应的工作频率最高也不过100kHz左右。这类仪器主要测量的是发射线圈发出的交变电磁波在地层中感生出的二次电磁场强度，其有效信号弱，受直偶信号影响大。并且在几十千赫这段频率下，被测介质的电阻率主要与探测信号的幅度相关，而与探测信号的相位影响关系不大，因此这种方法的信息利用率小。

根据电磁波传播特性，当发射线圈的驱动频率在几百千赫到数兆赫时，地层中产生的二次电磁场强度将因损耗加剧而大大减小。但从发射线圈到接收线圈的直偶信号幅度和相位受传播介质影响较大。这一特性给我们提供了另一种测量电阻率的方法。国外利用该方法实现的高频等参数测井仪，由于采用了等参数设计，其电路复杂，在应用上仅使用了相位信息，而其幅度信息却被浪费和丢失。国内模仿阵列感应仪器布置线圈系多发多收的方案，也使设计和电路复杂化，对工程实用化不利。目前这两种仪器都缺乏合理的井眼补偿校正手段。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种结构合理、信息利用率高、并能进行井眼补偿的电阻率测井仪。

根据本实用新型的一方面，提供一种电阻率测井仪，包括：

上部电路，上部电路包括发射电路、上部电路骨架、上部承压壳体以及上部转接头，其中，发射电路安装在上部电路骨架上，上部转接头与上部电路骨架连接，上部承压壳体是包围在上部电路外的壳体；

中部电路，中部电路包括线圈系以及线圈系的安装结构，其中，线圈系的安装结构包括线圈安装轴和安装在线圈安装轴上的线圈骨架，线圈安装轴的中心开有通孔，通孔中穿过贯通线，线圈安装轴的中心外侧沿轴向开有线孔，线孔中通过发射/接收信号线；线圈系包括一组发射线圈、一组接收线圈、上部过渡接头和下部过渡接头，发射线圈和接收线圈安装在线圈骨架上，上部过渡接头安装有电路接插件，与上部电路连接，下部过渡接头安装有电路接插件，与下部电路连接；线圈系以及线圈系的安装结构放置于承压绝缘壳体中；

下部电路，下部电路包括接收电路、下部电路骨架、下部承压壳体、下部转接头，其中，接收电路安装在下部电路骨架上，下部转接头与下部电路骨架连接，下部承压壳体是包围在下部电路外的壳体。

根据本实用新型的一实施例，该线圈系包括5个发射线圈和3个接收线圈，5个发射线圈和3个接收线圈依次排列，之间的间距依次为300mm、300mm、150mm、150mm、300mm、150mm、150mm。

根据本实用新型的一实施例，贯通线包括从上部电路通到下部电路的电源线、通讯线、控制线、参考信号线。

根据本实用新型的一实施例，线圈骨架由绝缘材料制作、线圈安装轴由无磁金属材料制作。

根据本实用新型的一实施例，发射电路包括：电源电路，将来自测井电缆的交流或直流供电转换成电阻率测井仪电路需要的用于数字电路工作的数字电源及用于模拟电路使用的模拟电源；振荡及DDS电路，由振荡电路产生基频方波信号，DDS电路通过设置产生正弦波形式的发射信号及参考信号；发射驱动电路，给相应发射线圈提供驱动功率；发射选通控制电路，控制不同的发射线圈的发射。

根据本实用新型的一实施例，接收电路包括：3个高放电路，分别接收来自3个接收线圈的信号，分别进行放大处理；3个混频电路，分别接收来自3个高放电路的信号，并与来自振荡及DDS电路的参考信号进行混频处理，产生混频后的中频信号；3个中频电路，分别接收来自3个混频电路的中频信号进行滤波、整形及放大处理形成中频信号；3个AD转换电路，分别对对3个中频电路输出的中频信号进行模数转换生成数字信号；采集控制及数据处理电路，生成相位差和幅度差，再拟合形成带有深度信息的电阻率；通讯电路，与地面仪器通讯，接收控制命令和发送测量数据。

本实用新型提供的电阻率测井仪结构合理、信息利用率高、并能进行井眼补偿的电阻率测井仪。

附图说明

本实用新型上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，在附图中，相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：

图1是根据本实用新型的一实施例的直偶式高频感应电阻率测井仪的结构图。

图2是根据本实用新型的一实施例的直偶式高频感应电阻率测井仪的原理图。

具体实施方式

本实用新型旨在提出一种结构合理、信息利用率高、并能进行井眼补偿的电阻率测井仪。

本实用新型的电阻率测井仪采用DDS技术(直接数字频率合成)作为驱动信号和参考信号源。根据预置的逻辑组合，通过控制发射选通控制电路，使5个不同源距的发射线圈依次按两个发射频率交替发射。接收信号经高放电路、混频电路及中频电路处理后，直接送入AD采样，利用高性能DSP器件和被优化的计算方法，计算出被选取的两个接收线圈上的信号幅度差和相位差，实时计算拟和出含有探测深度信息的电阻率数值。这样不仅简化了电路设计，改善了测量速度，也提高了测量精度和电路的稳定度。

在本实用新型的电阻率测井仪中，5个发射线圈T1、T2、T3、T4、T5及3个接收线圈R1、R2、R3从上到下依次排列，其间距分别为300mm、300mm、150mm、150mm、300mm、150mm、150mm。这样，T1、T2、T3、T5，与R1、R3的间距都是300mm，T3、T4、T5、与R1、R2，或者R2、R3的间距都是150mm，采用这种设计，利用线圈空间等间距分布的特点，采用空间校正的方法即可实现井眼补偿。在发射逻辑上，T1、T2、T3、T5采用1MHz的发射频率，对应300mm的接收源距，实现深电阻率探测和矫正。T3、T4、T5采用2MHz的发射频率，对应150mm的接收源距，实现浅电阻率探测和矫正。这样采用7个源距的幅度和相位差测量，可以得到14条不同探测深度的电阻率曲线。

在结构布局上，发射电路与接收电路分别位于线圈系的两端，减小了发射电路产生的噪声影响，改善了接收和处理电路的性能。

参见图1，图1是根据本实用新型的一实施例的直偶式高频感应电阻率测井仪的结构图。

该电阻率测井仪的上端是上部电路。上部电路由发射电路103、上部电路骨架102、上部承压壳体104、上部转接头101组成。其中发射电路103安装在上部电路骨架102上。上部转接头101与上部电路骨架102连接，上部转接头101作为该电阻率测井仪与需要安装在该电阻率测井仪上端的其它测井仪的连接接口。上部承压壳体104是保护上部电路芯体的壳体。

该电阻率测井仪的中部是线圈系，包括线圈系上部过渡接头106与线圈系下部过渡接头121之间的所有部件。线圈系上部过渡接头106用于跟上部电路连接，在线圈系上部过渡接头106上安装有若干电路接插件105，通过导线122，用于上部电路与线圈系之间的电气连接。5个发射线圈：第一发射线圈109、第二发射线圈110、第三发射线圈111、第四发射线圈112、第五发射线圈113及3个接收线圈：第一接收线圈114、第二接收线圈115、第三接收线圈116从上到下依次排列，其间距依次为：第一发射线圈109和第二发射线圈110的间距为300mm；第二发射线圈110和第三发射线圈111的间距为300mm；第三发射线圈111和第四发射线圈112之间的间距为150mm；第四发射线圈112和第五发射线圈113之间的间距为150mm；第五发射线圈113和第一接收线圈114之间的间距为300mm；第一接收线圈114和第二接收线圈115之间的间距为150mm；第二接收线圈115和第三接收线圈116之间的间距为150mm。5个发射线圈以及3个接收线圈均绕在由绝缘材料制作的线圈骨架119上。所有的线圈骨架119均安装在由无磁金属材料制作的线圈安装轴108上。在线圈安装轴108的中心开有通孔117，用于通过贯通线120。贯通线120由上部电路到下部电路的电源线、通讯线、控制线、参考信号线组成。在线圈安装轴108的中心外侧，沿轴向开有线孔127，用于通过发射/接收信号线118。线圈系外部是一个由绝缘材料制作的承压筒承压绝缘壳体107，用于隔离井液及井液产生的压力，维持线圈系内部的绝缘与正常压力，保护线圈系内部的部件。线圈系的下部是线圈系下部过渡接头121，用于跟下部电路连接。在线圈系下部过渡接头121上安装有若干电路接插件105，并通过导线122，用于下部电路与线圈系之间的电气连接。

该电阻率测井仪的下端是下部电路。下部电路由接收电路124、下部电路骨架125、下部承压壳体123、下部转接头126组成。其中接收电路124安装在下部电路骨架125上。下部转接头126与下部电路骨架125连接，下部转接头126作为该电阻率测井仪与需要安装在该电阻率测井仪下端的其它测井仪的连接接口。下部承压壳体123用于保护下部电路芯体。

参见图2，图2揭示了根据本实用新型的一实施例的直偶式高频感应电阻率测井仪的原理图。该直偶式高频感应电阻率测井仪的电路可以包括：

电源电路202，将来自测井电缆的交流或直流供电转换成电阻率测井仪电路需要的用于数字电路工作的数字电源及用于模拟电路使用的模拟电源，供电阻率测井仪的各个电路使用。

通讯电路204，用于跟地面仪器或其它仪器通讯，接收控制命令和发送测量数据。

振荡及DDS电路206，用于产生发射信号及参考信号，由于DDS可以产生振荡频率以内的任意频率的正弦波，采集控制及数据处理电路只控制其产生1MHz和2MHz的发射频率及其差频信号。

发射驱动电路208，用于给相应发射线圈提供合适的驱动功率，发射选通控制电路用于控制不同的发射线圈的发射。

发射选通控制电路209，在发射驱动电路208的控制下使5个不同源距的发射线圈根据预置的逻辑组合，依次按两个发射频率交替发射，并把这些信息通过控制线传递给接收电路。

T1、T2、T3、T4、T5是5个发射线圈。

R1、R2、R3是3个接收线圈。

来自3个接收线圈R1、R2、R3的信号先由3个高放电路，第一高放电路210a、第二高放电路210b以及第三高放电路210c分别进行放大处理。

3个混频电路，第一混频电路212a、第二混频电路212b以及第三混频电路212c分别接收来自第一高放电路210a、第二高放电路210b以及第三高放电路210c的信号，并与来自振荡及DDS电路206的参考信号进行混频处理，产生混频后的中频信号。

3个中频电路，第一中频电路214a、第二中频电路214b以及第三中频电路214c分别接收来自第一混频电路212a、第二混频电路212b以及第三混频电路212c的混频信号，进行滤波、整形及放大处理后，形成幅度合适的中频信号。

3个独立的AD转换电路，第一AD转换电路216a、第二AD转换电路216b以及第三AD转换电路216c对幅度合适的中频信号进行模数转换生成数字信号。

采集控制及数据处理电路218进行计算生成相位差和幅度差，再经过计算与拟合形成带有深度信息的电阻率。测量结果由通讯电路，通过测井电缆发送给地面设备显示和记录。

其中，3个高放电路分别放大来自线圈系的两个接收线圈的接收信号。3个独立的混频电路分别将来自3个高放电路的信号与来自振荡及DDS电路的参考信号进行混频处理，产生两路差频信号，再由各自独立的3个中频电路对该信号进行滤波、整形及放大处理，之后供3个独立的AD转换电路进行模数转换。AD采样受采集控制及数据处理电路控制，采样间隔由中频信号的频率决定，通常以高于中频信号频率2倍以上的频率进行采样。采集控制及数据处理电路用于计算两个被选取的接收线圈上的信号幅度差和相位差，根据控制线上的状态确定发射线圈的位置和发射频率。通过计算、拟合及校正处理，最终得出所探测的地层电阻率和探测深度。

利用空间校正法实现井眼补偿，需要在测量过程中同时获取深度信息，这种矫正可以在地面采集系统上或是在曲线后期处理时实现。本实用新型提供的发射-接收源距设计，为实现这种较为科学的矫正提供了必要的条件和依据。

本实用新型提供的电阻率测井仪结构合理、信息利用率高、并能进行井眼补偿。

Claims (6)

1.一种电阻率测井仪，其特征在于，包括：

上部电路，所述上部电路包括发射电路、上部电路骨架、上部承压壳体以及上部转接头，其中，发射电路安装在上部电路骨架上，上部转接头与上部电路骨架连接，上部承压壳体是包围在上部电路外的壳体；

中部电路，所述中部电路包括线圈系以及线圈系的安装结构，其中，所述线圈系的安装结构包括线圈安装轴和安装在线圈安装轴上的线圈骨架，所述线圈安装轴的中心开有通孔，通孔中穿过贯通线，线圈安装轴的中心外侧沿轴向开有线孔，线孔中通过发射/接收信号线；所述线圈系包括一组发射线圈、一组接收线圈、上部过渡接头和下部过渡接头，所述发射线圈和接收线圈安装在线圈骨架上，所述上部过渡接头安装有电路接插件，与上部电路连接，所述下部过渡接头安装有电路接插件，与下部电路连接；所述线圈系以及线圈系的安装结构放置于承压绝缘壳体中；

下部电路，所述下部电路包括接收电路、下部电路骨架、下部承压壳体、下部转接头，其中，接收电路安装在下部电路骨架上，下部转接头与下部电路骨架连接，下部承压壳体是包围在下部电路外的壳体。

2.如权利要求1所述的电阻率测井仪，其特征在于，所述线圈系包括5个发射线圈和3个接收线圈，所述5个发射线圈和3个接收线圈依次排列，之间的间距依次为300mm、300mm、150mm、150mm、300mm、150mm、150mm。

3.如权利要求1所述的电阻率测井仪，其特征在于，所述贯通线包括从上部电路通到下部电路的电源线、通讯线、控制线、参考信号线。

4.如权利要求1所述的电阻率测井仪，其特征在于，

所述线圈骨架由绝缘材料制作；

所述线圈安装轴由无磁金属材料制作。

5.如权利要求1所述的电阻率测井仪，其特征在于，所述发射电路包括：

电源电路，将来自测井电缆的交流或直流供电转换成电阻率测井仪电路需要的用于数字电路工作的数字电源及用于模拟电路使用的模拟电源；

振荡及DDS电路，由振荡电路产生基频方波信号，DDS电路通过设置产生正弦波形式的发射信号及参考信号；

发射驱动电路，给相应发射线圈提供驱动功率；

发射选通控制电路，控制不同的发射线圈的发射。

6.如权利要求5所述的电阻率测井仪，其特征在于，所述接收电路包括：

3个高放电路，分别接收来自3个接收线圈的信号，分别进行放大处理；

3个混频电路，分别接收来自3个高放电路的信号，并与来自振荡及DDS电路的参考信号进行混频处理，产生混频后的中频信号；

3个中频电路，分别接收来自3个混频电路的混频信号，进行滤波、整形及放大处理后形成中频信号；

3个AD转换电路，分别对所述的3个中频电路输出的中频信号进行模数转换生成数字信号；

采集控制及数据处理电路，生成相位差和幅度差，再拟合形成带有深度信息的电阻率；

通讯电路，与地面仪器通讯，接收控制命令和发送测量数据。

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