CN201428444Y - 双侧向与微侧向组合测井仪器 - Google Patents

Abstract

一种利用电流聚焦测量井孔周围介质电阻率的双侧向与微侧向组合测井仪器。其技术方案是由双侧向电极系、双侧向电子线路部分、双侧向绝缘短节、微侧向电极系、微侧向电子线路部分和微侧向绝缘短节组成。其中的双侧向电极系包括一个主电极，并以主电极为中心，和相互对称的监督电极、屏蔽电极、辅助监督电极以及回路电极组成。微侧向电极系包括一个主电极，并以主电极为中心，和相互对称的监督电极、屏蔽电极以及回路电极组成。本实用新型的重点设计部分是电极系的结构布局，双侧向和微侧向采用各自独立的全对称电极系结构，用于地层的含油饱和度、渗透率、钻井液侵入、油层厚度的计算，是油田勘探开发中重要的钻井地质导向和测井地质评价测量仪器。

Description

双侧向与微侧向组合测井仪器

技术领域

本实用新型涉及石油测井设备领域的利用电流聚焦原理测量井孔周围介质电阻率的测井仪器，具体是一种双侧向与微侧向(八侧向)组合测井仪器。

背景技术

地层电阻率测井仪器是油田勘探开发中常用的一种测量仪器，用于测量地层电阻率，研究地层径向电阻率变化，确定地层的含油饱和度、渗透率、钻井液的侵入等，是寻找油气的重要手段之一。目前使用的常规仪器主要是采用感应方法和电流聚焦方法，感应方法的仪器是70年代的双感应八侧向测井仪，技术落后，测量精度和探测深度较差，在高阻岩性中无法使用，感应电路部分易损坏；电流聚焦方法的仪器为双侧向测井仪，微球形聚焦测井仪，微侧向测井仪，临近侧向测井仪等。常规双侧向测井仪的电极系深侧向是双层屏蔽聚焦模式，探测深度约在1.3米左右，浅侧向为单层屏蔽聚焦模式，浅侧向的探测深度为0.457-0.6米，因而其探测深度不够深，在大井眼、盐水泥浆情况下测井受井眼影响大，效果不好，特别是浅侧向在大井眼偏心影响下，不能反映地层的真实电阻率变化。和双侧向组合测井的微球形聚焦、微侧向、临近侧向等仪器，主要反映井壁附近冲洗带电阻率的变化，探测深度在0.2米左右。这几种测井仪都采用了聚焦极板装置，把电极嵌在绝缘极板上，依靠弹簧扶正器或推靠装置使电极系紧贴在井壁上，克服泥浆对测量结果的影响。但它们均存在一定的局限性，微侧向探测深度较浅，受泥饼影响大，临近侧向虽然可以克服较厚泥饼的影响，但是由于探测深度较大，一定范围内又受原状地层电阻率的影响，具备两者优点也能在较大程度上克服两者缺点的微球形聚焦测井也往往因为推靠器机械结构的不可靠性和井况的复杂性容易造成极板和井壁接触不良，加上国产极板耐用性和绝缘性差，从而影响仪器的测量精度和稳定性。近几年国外开发的新型阵列感应、阵列侧向仪器，虽然性能和技术水平大幅度提高，但在应用方面受到同样的局限，而且造价昂贵，难以在常规测井中广泛应用。

实用新型内容

本实用新型就是针对现有技术所存在的缺陷，提出一种测量精度高、稳定性强、受井眼和围岩影响小、纵向分辨率高、测量动态范围大的双侧向与微侧向组合测井仪器。

其技术方案是：主体结构包括通讯短节、双侧向绝缘短节、双侧向电子线路及壳体、双侧向电极系和微侧向绝缘短节、微侧向电子线路及壳体、微侧向电极系，其中双侧向电子线路包括逻辑和深侧向参考电路、深侧向驱动电路、浅侧向参考电路、浅侧向驱动电路、电压前置放大电路、电流前置放大电路、测量及控制电路、刻度电路、电压补偿电路、平衡监控电路；微侧向电子线路包括斩波驱动电路、主供电放大和刻度电路、屏流放大电路、信号检波放大电路。所述的双侧向电极系包括一个主电极，并以主电极为中心，相互对称的监督电极、屏蔽电极、辅助监督电极以及回路电极，电子线路安装在金属外壳之中，其外壳作为浅侧向标准模式的回路电极、浅侧向增强模式的屏蔽电极和深侧向的屏蔽电极；微侧向电极系包括一个主电极，并以主电极为中心，相互对称的监督电极、屏蔽电极以及回路电极，电子线路安装在金属外壳之中，其外壳作为微侧向的回路电极。

所述双侧向电极系的多组电极环绕制在同一根绝缘体上，在绝缘体中心是主电极，主电极的两边对称排列着两组监督电极、一组屏蔽电极、一组辅助监督电极、一组电极I和一个电极II、一个鱼雷；电极I活动连接双侧向电子线路外壳，电子线路外壳通过双侧向绝缘短节连接电极II，其中，两组监督电极之间分别串联阻值为1K的电阻；电子线路安装在金属外壳之中，其外壳作为浅侧向标准模式的回路电极、浅侧向增强模式的屏蔽电极和深侧向的屏蔽电极。

所述的微侧向电极系的多组电极环绕制在同一根绝缘体上，在绝缘体中心是主电极，主电极的两边对称排列着两组监督电极、一组屏蔽电极，电子线路的金属外壳作为微侧向回路电极。

本实用新型的重点设计部分是电极系的结构布局，双侧向和微侧向采用各自独立的全对称电极系结构，其纵向分辨率取决于电极距的长度，而探测深度则由电极长度决定。根据理论计算和实际试验采用合理的电极长度和电极距长度，辅以科学精确的电路控制，可以获得不同探测深度的地层电阻率测井曲线，在大井眼、高矿化度泥浆、高电阻率地层情况下，减少井眼影响，更精确地反映地层电阻率的变化。

附图说明

附图1是本实用新型的整体结构简图；附图2是双侧向部分的电极系布局及电流走向图；附图3是微侧向电极系的布局及电流走向图。

具体实施方式

参照附图1，主体结构包括通讯短节11、双侧向绝缘短节12、双侧向电子线路及壳体13、双侧向电极系14和微侧向绝缘短节15、微侧向电子线路及壳体16、微侧向电极系17依次连接组成。其中双侧向电子线路包括逻辑和深侧向参考电路、深侧向驱动电路、浅侧向参考电路、浅侧向驱动电路、电压前置放大电路、电流前置放大电路、测量及控制电路、刻度电路、电压补偿电路、平衡监控电路，以及供电电路。微侧向电子线路包括斩波驱动电路、主供电放大和刻度电路、屏流放大电路、信号检波放大电路。其电路构成可以借鉴现有的双侧向和微侧向电子线路，也可以自行设计。

双侧向绝缘短节和微侧向绝缘短节用来限制双侧向电极系和微侧向电极系的电极长度。异名电极相互绝缘。绝缘体是由与金属芯同轴的橡胶或玻璃钢组成。

参照附图2，双侧向电极系由多组电极环绕制在同一根绝缘体上。在绝缘体中心是主电极1，主电极1的两边对称排列着两组监督电极2和3、屏蔽电极4、辅助监督电极4A以及电极I(即电极5)，电极I活动连接双侧向电子线路外壳，电子线路外壳通过双侧向绝缘短节连接电极II(即电极6)和一个鱼雷电极18。其中，两组监督电极之间分别串联阻值为1K的电阻，两个屏蔽电极用导线连接，两个辅助监督电极用导线连接，两个电极5用导线连接。电子线路安装在金属外壳13(与电极5同位置)之中，其外壳作为浅侧向标准模式的回路电极、浅侧向增强模式的屏蔽电极和深侧向的屏蔽电极。保留了常规双侧向探测深度最浅的标准模式，增加了具有双层屏蔽的浅侧向和三层屏蔽的深侧向强聚焦模式。通过双侧向电子线路中的硬件和多反馈控制技术，根据实际情况有浅标准模式21、浅增强模式20和深标准模式19可供选择，与普通双侧向仪器相比更准确反映了原状地层和侵入带电阻率的变化，浅标准模式和常规双侧向一样为单层屏蔽电极，保证在普通井眼条件下测井，浅增强模式增加一个屏蔽电极为双屏蔽，探测深度大大增强，保证在大井眼、高矿化度的条件下测井，深标准模式增加为三层屏蔽电极聚焦，回路电极为顶部鱼雷18，在复杂井况下也能测得准确的原状地层电阻率。

工作过程如下：深侧向驱动电路提供出32HZ的深屏流，供电电流通过4号电极，电压补偿电路和浅侧向驱动电路使4号、5号电极电位相等向地层提供屏流，形成三层屏蔽供电，在2号、3号电极的控制下，通过平衡监控电路到1号电极向地层供主电流。在平衡状态下，2号、3号电极的电位差为0，主电流和屏蔽电流通过远电极鱼雷返回。浅侧向驱动电路向5号电极并通过电压补偿电路的作用，使5号电极和4号电极等电位同时向地层提供出128HZ正弦波电流，4号、5号电极的电位始终在4A号电极的监控下通过电压补偿电路保持4号、5号电极电位相等，形成不受围岩和泥浆影响的双层屏蔽供电。在2号、3号电极的控制下，通过平衡监控电路到1号电极向地层供主电流，使2号和3号电极等电位，主电流和双层屏流都是通过6号电极返回。深浅侧向供电在平衡监控电路和电压补偿电路的控制之下，达到动态平衡后通过测量道完成各自的处理，转换成相应的直流信号，提供给数据接口采样。主电流测量是在主电流供电回路中串联一个0.1Ω的取样电阻，将电流转换成电压，经放大选频处理后，通过相应的相敏检波得到深电流的测量信号ID和浅电流的测量信号IS。浅电压测量是测量2号电极到鱼雷间128HZ的电压信号经放大和128HZ选频及128HZ相敏检波得到浅电压信号ES，深电压测量是测量2号电极到地面电极N的电压经放大，32HZ选频经0相角相敏检波得到电压测量信号ED，经90°相角相敏检波得到电压测量信号QED，仪器工作无相移时，QED为0。当存在相移时QED随相移的增加而加大，QED可以对ED信号因相移的偏差进行校正。经测量道得到的所有直流信号，均可应用PCM通信接口将直流转换成数字量传送到地面，地面数控系统按常规双侧向处理方法得到深浅侧向曲线。

参照附图3，微侧向电极系由多组电极环绕制在同一根绝缘体上。在绝缘体中心是主电极7，主电极7的两边对称排列着两组监督电极8和9、一组屏蔽电极10。电子线路金属外壳16作为微侧向回路电极B。微侧向电极系采用比浅侧向更小的电极长度和电极距长度，通过微侧向电子线路部分的硬件控制技术，测得更为精确的冲洗带电阻率。图中23是屏蔽电流，22是主电流。

工作过程如下：主供电放大电路产生一恒定电压信号，通过7号电极进入地层，再从回路电极B(电子线路外壳)返回仪器。不管外界负载如何变化，这个电路通过负反馈过程自动控制使其保持一个恒定电压的输出。屏流放大电路是一个高增益放大器，它产生一个和7号电极相同极性相同幅度的辅助电压供给10号电极，以防止由7号电极发出的电流由井中泥浆向上下分流，这就迫使电流向侧面通过井壁流入地层。辅助电压产生来源于在井内泥浆柱中有一极为微弱的7号电极产生的电流，这一电流在8号、9号电极间产生一电压差，经该电路放大斩波后取得与7号电极相位相同幅度接近的电压信号，并将其送至10号电极。由于7号电极供电电压是恒定的，故随着地层电导率的变化，其供电电流也就相应的变化。这种变化可以从信号检波放大电路中测量电阻两端的电压变化反映出来，这就是微侧向测井信号，此信号经“测井-零-刻度”开关进入信号放大器，最后检波成直流输送到通讯短节或地面进行记录。在供电测井的过程中，斩波驱动电路由发射部分送来的触发同步方波激活，它控制着微侧向电路中的各种斩波器和相敏检波器，给主供电放大和刻度电路、屏流放大电路、信号检波放大电路提供同步驱动信号。

Claims (2)

1、一种双侧向与微侧向组合测井仪器，主体结构包括通讯短节、双侧向绝缘短节、双侧向电子线路及壳体、双侧向电极系和微侧向绝缘短节、微侧向电子线路及壳体、微侧向电极系，其中双侧向电子线路包括逻辑和深侧向参考电路、深侧向驱动电路、浅侧向参考电路、浅侧向驱动电路、电压前置放大电路、电流前置放大电路、测量及控制电路、刻度电路、电压补偿电路、平衡监控电路；微侧向电子线路包括斩波驱动电路、主供电放大和刻度电路、屏流放大电路、信号检波放大电路，其特征是：所述的双侧向电极系包括一个主电极，并以主电极为中心，相互对称的监督电极、屏蔽电极、辅助监督电极以及回路电极，电子线路安装在金属外壳之中，其外壳作为浅侧向标准模式的回路电极、浅侧向增强模式的屏蔽电极和深侧向的屏蔽电极；微侧向电极系包括一个主电极，并以主电极为中心，相互对称的监督电极、屏蔽电极以及回路电极，电子线路安装在金属外壳之中，其外壳作为微侧向的回路电极。

2、根据权利要求1所述的双侧向与微侧向组合测井仪器，其特征是：所述双侧向电极系的多组电极环绕制在同一根绝缘体上，在绝缘体中心是主电极，主电极的两边对称排列着两组监督电极、一组屏蔽电极、一组辅助监督电极、一组电极I和一个电极II、一个鱼雷；电极I活动连接双侧向电子线路外壳，电子线路外壳通过双侧向绝缘短节连接电极II，其中，两组监督电极之间分别串联阻值为1K的电阻；所述微侧向电极系的多组电极环绕制在同一根绝缘体上，在绝缘体中心是主电极，主电极的两边对称排列着两组监督电极、一组屏蔽电极，电子线路的金属外壳作为微侧向回路电极。

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