CN2435747Y - 一种新型方位侧向测井仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型推出一种新型方位侧向测井装置,它主要由方位电极系和测量电子线路等组成,其中方位电极系由驱动系统、单层或双层驱动臂和与之相连的结构相同的极板构成,极板可采用两种结构之一。电流回路电极置于地面,采用极板紧贴井壁方式进行方位电阻率测量,并可同时进行辅助电阻率测量。其径向探测深度为0.7米左右,纵向分辨率达0.05米,主要用于井周围不同方位非均质地层电阻率测量。

Description

一种新型方位侧向测井仪

本实用新型属于地球物理测井领域，特别是指一种用于井周围地层方位电阻率测量的装置。

当今随着油气勘探开发已逐步由简单均质、厚层、富集油气藏向复杂非均质、薄层、贫集油气藏转移，能够精确测量井周不同方位地层非均匀性(如裂缝)和薄层的电阻率测井仪器显得越来越重要。在沿井周不同方位地层非均匀性探测方面，目前的倾角测井仪、微电阻率成象测井仪等虽分层能力好，但探测深度极浅，无法测量较深处地层的变化情况，覆盖率也较低。90年代中期，国外推出了两种方位侧向测井仪，它们在详细探测井周围地层电阻率变化和划分薄层，特别是在认识薄层、不均匀地层方面有了突破，同时也可用于裂缝评价和地层倾角计算。但它们的主要缺点是方位电极不接触井壁，故方位电阻率测量的方位分辨率不高，径向探测深度较浅，并且受井眼影响(如井眼大小、井眼不规则和井眼泥浆)和仪器偏心影响较大。

本实用新型的目的在于提供一种使方位电阻率测量具有较高的纵向垂直分辨率和周向方位分辨率，较深的径向探测深度，且几乎不受井眼和仪器偏心的影响，并能与其他井下仪器组合测井的新型方位侧向测井仪。

本实用新型以如下方式实现。

一种新型方位侧向测井仪，主要由方位电极系和测量电子线路组成，其中方位电极系是由驱动系统、单层或双层驱动臂和与之相连接的极板构成，单层驱动臂的数量为N支(N=1,2,3,4,5,6,7,8)，上下两层驱动臂的数量相等，且每支驱动臂上均连接有一块结构相同的极板。当驱动臂在驱动系统作用下张开时，同一层驱动臂在同一圆周上均匀分布，上层和下层驱动臂相互错开并保持夹角相等，极板紧贴井壁。极板可采用两种结构之一，一种极板结构是以金属基体作为屏蔽电极A₁的一部分，由金属基体四周的外沿向中心依次镶嵌上矩形或环形金属监控电极M、金属主电极A₀、金属监控电极A^* ₀，各电极之间分别用绝缘材料充填以使各电极绝缘分隔，极板上面的待定组合测井仪短节与其下面的电子线路短节的金属外壳作为屏蔽电极A₁的另一部分，并与极板基体短路连接；另一种极板的结构基本上与第一种极板结构相同，但没有监控电极M，且A^* ₀仅作为取样电极。

屏蔽电极A₁与金属主电极A₀的电流回路电极置于地面。

测量电子线路包括：用于方位电阻率测量的35Hz地面电源、用于辅助电阻率测量的4.48KHz井下电源、

电流发生器、

测量电路、监控电路、方位电位测量电路及辅助测量电路。测井工作时，由35Hz地面电源给所有极板的A₁电极供电，所有极板的A₁都保持等电位，在圆周方向上各A₁电极的屏蔽电流相互聚焦，A₀电流处于A₁电流屏蔽下工作。 测量电路测量A₀电极的电流

电位测量电路测量A^* ₀电极相对于鱼雷上参考电位电极的电位 通过计算即可得到某一极板测量的某一方位的电阻率。

虽然贴井壁方位电阻率测量大大减小了井眼影响，但受井眼扩大、井眼不规则及与井壁接触不好等因素的影响仍然存在，为此可同时进行辅助测量校正，该测量在极板上进行，由4.48KHz井下电源供电，辅助测量电路测量辅助电阻率。

本实用新型的优点是采用极板贴井壁测量，其方位电阻率测量具有很高的垂直分辨率和周向分辨率，较深的径向探测深度，其探测深度为0.7米左右，纵向分辨率可达0.05米；采用极板紧贴井壁方式可以大大地减小井眼影响，且几乎不受仪器偏心的影响；并可同时进行辅助电阻率测量，以校正极板贴井壁状态不好、井眼扩大或不规则而造成的误差。本实用新型还可与其它井下仪器一起进行组合测井。

附图说明：

图1是本实用新型的组合测井装置总体构成示意图。

图2是本实用新型的方位电极系结构示意图。

图3是本实用新型两种极板结构示意图。

图4是本实用新型的第一种极板和测量电子线路实施方案之一的构成示意图。

图5是本实用新型的第一种极板和测量电子线路实施方案之二的构成示意图。

下面结合附图详述本实用新型实施例。

图1给出了一种能测量井15周围地层16特性的组合测井装置。该组合装置由遥测短节7、自然伽玛测井仪短节8、绝缘短节9、待定组合测井仪短节10和方位侧向测井仪等构成，其中方位侧向测井仪由方位电极系11和测量电子线路组成，除35Hz地面电源外，其它电子线路被封装在由不锈钢制成的电子线路短节13内。方位电极系11的极板12在驱动臂张开时紧贴井壁14，上述各部分通过7芯电缆4悬挂于井眼15中，7芯电缆4通过滑轮3卷绕在绞车鼓2上，可使该装置沿井眼15上下移动，绞车鼓2是地面系统1的一部分，电流回路电极5置于地面，在7芯电缆4末端安装有鱼雷6，作为参考电位电极。

参照图2，以双层六臂方位电极系结构为例说明。方位电极系11由驱动系统20、驱动臂21和与之相连的结构相同的极板12构成，其中驱动系统20主要由动力源24、内推动杆22和外推动杆23组成。驱动臂21分为上、下两层，每层有6支，每支驱动臂21上都安装有一块极板12，共12块。上层和下层驱动臂21共用一个动力源24，由内推动杆22和外推动杆23分别推动，每支驱动臂21分动，工作方式为异动式。当驱动臂21张开时，每层的6支驱动臂21按图2的F方向在同一圆周上均匀分布，其间夹角为60°，上、下两层每支驱动臂21相对均匀错开，夹角为30°。驱动臂21推动极板12紧贴井壁14(参照图1)。测井工作时可同时测量12条方位电阻率曲线，也可以用上层6支驱动臂21活动时测量6条井径曲线，下层的井径读数由上层6支驱动臂21推算。

参照图3，测井工作时，极板12可采用两种结构之一，第一种结构的极板12是以金属基体作为屏蔽电极A1的一部分，由金属基体的四周外沿向中心依次镶嵌上矩形或环形金属监控电极M、金属主电极A₀、金属监控电极A^* ₀，各电极之间分别用绝缘材料25充填，使各电极相互绝缘分隔。极板12的第二种结构基本上与第一种结构相同，但没有监控电极M，且A^* ₀仅作为取样电极。

当采用第一种结构的极板12进行测井时，任一极板12及其方位电阻率测量电子线路实施方案之一可参照图4。测量电子线路由用于方位电阻率测量的35Hz地面电源、用于方位电阻率测量的4.48KHz井下电源、

电流发生器、

测量电路、监控电路、方位电位测量电路及辅助测量电路等组成，除35Hz地面电源外的其它电子线路被封装在电子线路短节13内(参照图1)，通过仪器的内部插接件与极板12及方位电极系11的驱动系统20连接。并通过7芯电缆4与待定组合测井仪短节10、自然伽玛测井仪短节8、遥测短节7、鱼雷6、电流回路电极5及地面系统1相连。极板12上面的待定组合测井仪短节10的仪器金属外壳与电子线路短节13的金属外壳作为屏蔽电极A₁的另一部分，并与极板12的金属基体短路连接。在圆周方向上所有极板12的屏蔽电极A₁都保持等电位，各A₁电极上的屏蔽电流相互聚焦，A₁电极与A₀电极的电流返回到地面电流回路电极5。

测井工作时，由35Hz地面电源给井下各极板12的A₁电极供电，它将在监控电极A^* ₀与M之间产生电位差 $\mathrm{\Δ}{V}_{{A_0}^{*}{M}^{\text{'}}}$ 监控电路的一端与

电流发生器相连，另一端与A^* ₀电极与M电极相接，以测量电极A^* ₀与M间的电位差，并控制

电流发生器产生的A₀电极的电流

根据 $\mathrm{\Δ}{V}_{{A_0}^{*}M}$ 的大小不断调节 的输出，最终保证 ${\mathrm{\ΔV}}_{A_0^{*}M}=0,$ 由此使A₀电极的电流处于A₁电极电流屏蔽下工作，属于贴井壁的聚焦侧向。

测量电路与 测量电路相连接，以测量A₀电极的电流 $\mathrm{\Δ}{V}_{{A_0}^{*}{M}^{\text{'}}}$ 电位测量电路测量A^* ₀电极相对于鱼雷6即参考电位电极的电位 $\mathrm{\Δ}{V}_{{A_0}^{*}{M}^{\text{'}}}$ 通过公式 $R_{\mathrm{az}}=K\frac{V_{A_0^{*}}}{I_{A_0}}$ (式中K为极板电极系的仪器常数)的计算，就可以得到某一极板12测量的某一方位电阻率 $\mathrm{\Δ}{V}_{{A_0}^{*}{M}^{\text{'}}}$ 方位电阻率的垂直分辨率可达0.05米，径向探测深度可达0.7米左右。

虽然采用贴井壁方位电阻率测量大大减小了井眼影响，但其受井眼扩大、井眼不规则及井壁接触不好等因素的影响仍然存在，为此需要同时进行辅助测量校正。参照图4，图5，辅助电阻率测量在极板12上进行，具体实施方案可采用下述两种方案之一。第一种方案(参照图4)是由4.48KHz井下电源的正向端连接A₀电极，负向端连接A₁电极，在A₁和A₀电极间加上4.48KHz测量电压，由辅助测量电路测量A₀电极与A₁电极间的电阻，即测量其间的电流。第二种方案(参照图5)是由4.48KHz井下电源给A₁电极供以频率为4.48KHz的电流，返回到绝缘短节9上面遥测短节7和自然伽玛测井仪短节8的金属外壳，由辅助测量电路测量金属主电极A₀到鱼雷6即参考电位电极间的电位差。

Claims (5)

1．一种新型方位侧向测井仪，主要由方位电极系(11)和测量电子线路组成，其特征是方位电极系(11)是由驱动系统(20)、单层或双层驱动臂(21)和与之相连接的极板(12)构成，单层驱动臂(21)的数量为N支(N=1,2,3,4,5,6,7,8)，上下两层驱动臂(21)的数量相等，且每支驱动臂(21)上均连接有一块结构相同的极板(12)，当驱动臂(21)在驱动系统(20)作用下张开时，同一层驱动臂(21)在同一圆周上均匀分布，上层和下层驱动臂(21)相互错开并保持夹角相等，极板(12)紧贴井壁(14)；测量电子线路由35Hz地面电源、4.48KHz井下电源、 电流发生器、 测量电路、监控电路、方位电位测量电路及辅助测量电路等组成，除35Hz地面电源外，其他电子线路被封装在电子线路短节(13)内，电子线路短节(13)的外壳由不锈钢制成，通过仪器的内部插接件与极板(12)及方位电极系(11)的驱动系统(20)连接，并通过7芯电缆(4)与待定组合测井仪短节(10)、自然伽玛测井仪短节(8)、遥测短节(7)、鱼雷(6)、电流回路电极(5)及地面系统(1)相连。

2．根据权利要求1所述的一种新型方位侧向测井仪，其特征是极板(12)可采用两种结构之一，第一种极板结构是以金属基体作为屏蔽电极(A₁)的一部分，由金属基体四周的外沿向中心依次镶嵌上矩形或环形金属监控电极(M)、金属主电极(A₀)、金属监控电极(A^* ₀)，各电极之间分别用绝缘材料(25)充填，极板(12)上面的待定组合测井仪短节(10)与其下面的电子线路短节(13)的金属外壳作为屏蔽电极(A₁)的另一部分，并与极板(12)基体短路连接；第二种极板结构基本上与第一种结构相同，但没有监控电极(M)，且A^* ₀仅作为取样电极。

3．根据权利要求1或2所述的一种新型方位侧向测井仪，其特征是屏蔽电极(A₁)与金属主电极(A₀)的电流回路电极(5)置于地面。

4．根据权利要求1或2所述的一种新型方位侧向测井仪，其特征是所有极板(12)的屏蔽电极(A₁)都保持等电位，在圆周上各个屏蔽电极(A₁)上的屏蔽电流相互聚焦。

5．根据权利要求1所述的一种新型方位侧向测井仪，其特征是辅助电阻率测量由4.48kHz井下电源和辅助测量电路在极板(12)上进行，可采用两种方式之一，一种是由4.48kHz井下电源在金属主电极(A0)与屏蔽电极(A₁)之间加上频率为4.48kHz的测量电压，测量其间的电流；另一种方式是给屏蔽电极(A₁)供以频率为4.48kHz的电流，返回到绝缘短节(9)上面的遥测短节(7)、自然伽玛测井仪短节(8)的金属外壳，测量金属主电极(A₀)到鱼雷(6)间的电位差。

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