CN2043271U - 非线性双侧向侧井仪器控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种双侧向侧井仪器控制装置，特别是深浅并测的非线性双侧向测井仪。该装置主要由交流恒压源、电阻、快速跟随放大器及输入变压器、功率放大器、电极组成。本装置特点，由于采用非线性供电装置使得线路简单，仪器稳定性高，测量范围宽，并解决了信号传输的困难，该仪器可广泛用于油井和煤田地质勘探。

Description

本装置属于油井用的井下侧向测井仪器。

侧向测井仪器用于测量油井内地层电阻率用来判断油水层，在石油钻井完成后，将仪器用铠装电缆吊入井中进行测量。这种测井仪能在井下同时进行两个参数的测量，即侵入带电阻率和地层电阻率的测量。

目前国内、外同类仪器的控制方式有恒流、恒压、恒功率和自由式四种。恒流的仪器是将仪器本身供给地层的电流恒定，测量此电流流经地层产生的电位差，求得地层电阻率，这是因为在电流恒定的情况下，恒定电流在地层中产生的电压与地层电阻成正比。恒电压的仪器测其电流，其电流与地层电导率成正比。这二种控制方式，由于只测量一个量，因而测量范围小，只能测量电阻率变化范围在一、二千倍的地层。在地层电阻率变化几万倍的地层中就无法使用。

为了扩大测量范围，国外采用恒功率和自由式的方案，这二种方案的特点是供给地层的电流和电压都不恒定。前一种控制方式的供电功率不变，即供电电流与电压的乘积恒定，后一种    功率也不恒定。这样，必须测量供给地层的电流IO和此电流流经地层而产生的电压V，其电压V与电流IO之比即 (V)/(IO) ＝R，R代表地层电阻。由于在供电过程中，电压和电流的大小变化相反，即在高阻地层电压升高时，电流减小。而在低阻地层中，电流增加，电压减小。这样，当电压增大一百倍，电流减小一百倍时，其测量范围就可达到一万倍，因而恒功率和自由式的控制方式大大扩大了测量范围，但由于电压和电流都需要测量记录因而井下输入信号要增加一倍，这样又给信号传输带来了麻烦，为了解决信号传输问题，国外测井一般采用以下两种方法：如法国斯伦贝谢测井公司采用调频载波的方法，美国德莱赛测井公司采用脉冲编码方法，解决信号传输问题，这两种方法线路复杂稳定性也较差。

本实用新型目的是要提供一种非线性供电装置，具有恒流和恒压控制的特点，又有恒功率和自由式控制测量范围大的特点，因而既不需要采用调频载波也不需脉冲编码，测量信号可直接经电缆传到地面；这就使得线路简单，从而提高了仪器的稳定性和可靠性。

本实用新型是这样实现的：

图1是深浅并测非线性双侧向控制图。

图2（a）是115周深侧向快速跟随放大器图，（b）是810周浅侧向快速跟随放大器线路图。

图3（a）是115周深侧向主电流供电线路图，（b）是810周浅侧向主电流供电线路图。

图4是测量放大线路原理图。

下面结合附图详细说明：图1

深浅并测非线性双侧向仪井下仪器控制部分包括：深侧向非线性供电线路f1，浅侧向非线性供电线路f2。快速跟随放大器（Ⅰ）、快速跟随放大器（Ⅱ）、测量放大器（Ⅲ）。

该装置的井下仪器图1    包括电子线路和电极系二部分。电极系是由主电极AO，监督电极M1、M2、M1′、M2′，屏蔽电极A1、A1′和A2、A2′组成。电子线路装在金属外壳A2里，A2既是屏蔽电极又是电子线路的壳体。整个井下仪器由十六米的加长电极与电缆相接。加长电极上装有测量电极N和回路电极B，（常用电缆外皮作回路电极）在电极系内部，M1和M1′，M2和M2′，A1和A1′，A2和A2′分别用粗导线短路。

井下仪器工作时，首先由AO发出主电流IO，主电流分二种频率，115周交变主电流和810周主电流，它们同时从AO发出，分别以B和A2为回路。其中115周主电流为深侧向主电流，810周主电流为浅侧向主电流，由AO发出后并在M1与M2，M1′与M2′之间产生监督电位差△UM1M2，监督电位经1：15升压变压器与115周和810周快速跟随放大器耦合（如图2所示），115周快速跟随放大器和810周快速跟随放大器的电路程式，均由一级双T选频放大器和一级带功率扩展的电压跟随器组成115周的监督信号经115周快速跟随放大器放大后，产生深侧向的屏蔽电流并经变压器T2到A2，再经变压器T3次级到A1，这样A1和A2同时发出115周屏蔽电流，使△UM1M2电位差趋于减小，直到动态平衡。115周屏蔽电流使△UM1M2减小的目的，是为了阻止主电流IO流经M1M2和M1′M2′，在该电极电场屏蔽下使主电流聚焦成束状电流流向地层。115周深侧向主电流由AO发出，以B为回路，其屏蔽电流由A1和A2发出，也是以B为回路，B离主电极较远，又由于A1和A2同时发出屏蔽电流，所以电流的屏蔽效果好，因而主电流进入地层较深。克服了邻近地层对电流的影响，810周浅侧向主电流也是由AO发出，以A2为回路；如图2所示由于A2和A1距离近，故电流屏蔽效果差，浅侧向主电流进入地层较浅，这样测量M1与N之间电位（图2），就获得二条反映电阻率曲线。图2中T1为303变压器，T2初级线圈用φ0.41漆包线绕300圈，次级用φ0.8漆包线绕40圈。变压器T3初级用φ0.41漆包线绕270圈，次级用φ1漆包线绕20圈。

本装置由于采用非线性供电装置，线路简单，测量电压变化范围小，精度高，使之电阻测量范围大，代表的地层电阻率范围广，并解决了信号传输困难。

本装置的具体结构结合附图由以下实施例给出：

深浅侧向主电流供电方式依图3（a）中给出，电阻R17、R18、R19、R21，电容C7、C8和FC54运算放大器组成电压反馈文氏电桥振荡器。振荡频率由R17、R18、C7、C8确定。调试R19，使振荡波形近于方波并经R21与R22分压后接到有源滤波，有源滤波由R23、R24、R25、C9、C10和一块F007运算放大器组成，其中心频率为115周。输出变压器初级T4用φ0.1漆包线绕3000圈次级用0.35漆包线绕200圈。由于次级绕组圈数少，漆包线也较粗，加上串联R26电阻故当AO与B之间短路或开路时，输入变压器次级电压基本不变，从而满足本线路所需要的恒压源。图3（b）为810周浅侧向主电流供电线路，调整R27和R28、C11、C12，使振荡频率为810周。输出变压器T5初级用φ0.1漆包线绕3000圈，次级用φ0.35毫米漆包线绕200圈。T5次级由于串联R36电阻，当AO与A2开路（电阻无穷大）或短路（电阻很小）时，T5次级电压基本不变，达到恒压目的。

测量放大器线路如图4所示，由输入变压器（T），和一级带有功率扩展的放大器FC54组成，由电阻R38、R39决定其信号放大倍数在20倍左右。FC54经功率扩展经C15、C16反向联接后构成无极性电容再与电缆芯相接，并经电缆芯将地层信号传输至地面。

图3（a）中T4变压器次级电压构成恒压源，经电阻R26与AO相接。T4变压器次级的另一接头与B相接，这就构成深侧向供电电流主动非线性供电。（R26与仪器K值有关故称其为K值电阻），同理T5变压器次级一端接AO，另一端经R36与AO相接，构成了浅侧向主电流主动非线性供电，R36为K值电阻。

本装置已小批量生产，应用于油井测量，目前已下井40余口证明性能稳定，所录取的资料可靠，该仪器可广泛用于煤田、石油勘探。

Claims (2)

1、一种双侧向测井仪器控制装置，包括电子线路和电极系；其特征在于：

a电子线路中的供电系统采用主电流主动的非线性供电，即由二个交流恒压源串连二个电阻组成供电系统；

b电子线路中的屏蔽电流线路装置是由快速跟随放大器即由一级双T选频放大器，一级带功率扩展的电压跟随器组成；

c电子线路中的测量放大线路由输入变压器T和一级功率放大器FC54组成。

2、如权利要求1所述的控制装置，其特征在于：

变压器：T1：为303变压器

T2初级线圈为：300圈；次级线圈40圈

T3    ″    270圈；    ″    20圈

T4    ″    3000圈    ″    200圈

T5    ″    3000圈    ″    200圈

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