專利名稱：過套管電阻率測井探測器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
過套管電阻率測井探測器
所屬領(lǐng)域
本實(shí)用新型涉及石油工業(yè)地球物理測井技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種 過套管電阻率測井探測器。
背景技術(shù)：
過套管電阻率測井儀是一種數(shù)字化的新型電阻率測量儀器，儀器 放置于金屬套管內(nèi)部，測量套管外部地層電阻率，是油田開發(fā)測井工 程中應(yīng)用的重要儀器之一。該儀器在油藏動態(tài)監(jiān)測，剩余油分布監(jiān)測， 優(yōu)化油田開發(fā)方面，具有較大的作用。國內(nèi)少部分油田在用的同類測
井儀主要是引進(jìn)俄羅斯的EC0S型過套管電阻率測井儀，而美國 Schlu油erger公司的產(chǎn)品如CHFR測井儀只提供技術(shù)服務(wù)，不對外銷售。 引進(jìn)的技術(shù)和產(chǎn)品價格昂貴，配件及維護(hù)不方便，應(yīng)用推廣受到限制， 特別是俄羅斯的ECOS型過套管電阻率測井儀，技術(shù)工藝不很完善，橡 膠波紋管壓力平衡結(jié)構(gòu)，容易漏油，伸縮動態(tài)范圍小，使用壽命短； Schlumberger公司的過套管電阻率測井儀器，采用推靠臂式結(jié)構(gòu)，操 作時刮臘工藝十分復(fù)雜。在國內(nèi)，正在進(jìn)行該項技術(shù)的開發(fā)研究。 發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種過套管電阻率測井探測器，能夠滿 足油田開發(fā)測井需求，可靠性能好、伸縮范圍大。用該探測器構(gòu)成的 測井儀能更加準(zhǔn)確可靠地測量套管外地層電阻率，經(jīng)計算機(jī)校正處理， 得到套管外地層電阻率隨深度的變化曲線，進(jìn)而確定油氣層在井下的 具體位置深度，進(jìn)行油藏動態(tài)監(jiān)測，剩余油分布監(jiān)測，便于油層開采， 提高油田的開發(fā)效率。
本實(shí)用新型的功能是這樣實(shí)現(xiàn)的本實(shí)用新型過套管電阻率測井探測器，包括頂部電極、絕緣隔離環(huán)、上部測量電極、中部測量電極、 下部測量電極、參考電極、電路板和底部電極，其特征在于自上而 下依次連接有頂部電極、絕緣隔離環(huán)、上部測量電極、絕緣隔離環(huán)、 中部測量電極、絕緣隔離環(huán)、下部測量電極、絕緣隔離環(huán)、參考電極、 電路板、絕緣隔離環(huán)和底部電極。各電極之間用絕緣隔離環(huán)分開，以 減少井筒流體對電極的影響。上部測量電極、中部測量電極、下部測 量電極和參考電極采用相對的兩個四層金屬套筒的復(fù)合活塞，兩個四 層金屬套筒的復(fù)合活塞之間有圓柱形液壓鋼筒。
頂部電極和底部電極用于大電流測井發(fā)射和儀器刻度發(fā)射，大電 流測井發(fā)射和儀器刻度發(fā)射信號源來自探測器以外的電路。三組測量 電極和一組參考電極用四層金屬套筒復(fù)合活塞結(jié)構(gòu)，每組測量電極在 探測器軸線的兩端對稱分布，復(fù)合活塞中間為液壓油，在液壓油動力 作用下，驅(qū)動活塞體同時反向分開，活塞體上固定的電極作用于套管 內(nèi)壁的液壓力不小于150牛頓，將電極探針壓在套管內(nèi)壁上，以形成 電極與套管良好電接觸，測量來自套管外地層電信號，每組電極包含 兩個復(fù)合活塞，以確保在該位置套管與電極接觸良好，接觸電阻小于 0.5歐姆，電極探針耐磨，伸縮動態(tài)范圍大，有效地提高了的儀器對套 管直徑的適應(yīng)范圍和觸點(diǎn)可靠性。
所述的四層金屬套筒的復(fù)合活塞的結(jié)構(gòu)是，在內(nèi)層套筒的中心孔 內(nèi)固定有錐狀電極，錐狀電極的頂端高于內(nèi)層套筒的上平面；內(nèi)層套 筒的外壁上有中一套筒，內(nèi)層套筒與中一套筒之間有環(huán)形液壓腔；中 一套筒的外壁上有中二套筒，中一套筒與中二套筒之間有環(huán)形液壓腔； 中二套筒的外壁上有外層套筒，中二套筒與外層套筒之間有環(huán)形液壓 腔；三個環(huán)形液壓腔之間有連通孔，在外層套筒(13)壁上有進(jìn)出油孔；
在內(nèi)層套筒與中一套筒的滑動面上有密封圈；在中一套筒與中二套筒 的滑動面上有密封圈；在中二套筒與外層套筒的滑動面上有密封圈。在液壓力的作用下，活塞電極做伸縮運(yùn)動，伸縮動態(tài)范圍為112-252
毫米之間。
四層金屬內(nèi)層套筒直徑為12.5毫米，外層套筒的外徑為69.6毫 米。各層間設(shè)有密封圈，起密封和減少運(yùn)動阻力的作用，伸縮動態(tài)范 圍為112-252毫米。在底部電極和參考電極之間設(shè)置前放電路板，放 大來自測量電極上的微弱信號，電路板的測量輸入信號分別來自上部 測量電極、中部測量電極、下部測量電極，量級為納伏級微弱信號經(jīng) 1250倍的低噪差分放大后，經(jīng)屏蔽電纜向上送入探測器外部的信號調(diào) 理電路。
所述的絕緣隔離環(huán)采用原有技術(shù)。絕緣隔離環(huán)通過內(nèi)部絲扣與電 極系金屬體相連接，把上下金屬材料分隔開，以減少井筒流體對測量 的影響，絕緣隔離環(huán)絕緣電阻大于100兆歐，耐溫330攝氏度。
電路板的測量輸入信號分別來自上部測量電極、中部測量電極、 下部測量電極，通過低噪聲差分放大后，經(jīng)屏蔽電纜向上送入探測器 外的信號調(diào)理電路。
本實(shí)用新型一種過套管電阻率測井探測器，是過套管電阻率測井 儀器的關(guān)鍵部件，它由頂部電極，底部電極，三組測量電極和一組參 考電極所組成，在底部電極和參考電極之間設(shè)有前放電路，三組測量 電極和一組參考電極采用四層金屬銅套筒復(fù)合活塞結(jié)構(gòu)，在液壓力的 作用下，自由延伸，伸縮動態(tài)范圍大，有效地提高了儀器對套管直徑 的適應(yīng)范圍和觸點(diǎn)可靠性，克服了國外儀器的不足，與國外現(xiàn)有技術(shù) 相比，該實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)成具有明顯的創(chuàng)新特征。
本實(shí)用新型的積極效果本實(shí)用新型探測器采用四層金屬銅套筒 復(fù)合活塞結(jié)構(gòu)，活塞液壓力大，觸點(diǎn)接觸電阻小，有利于提高測量精 度。活塞電極探針伸縮動態(tài)范圍大，有效地提高了儀器對油井套管直 徑的適應(yīng)范圍，提高了儀器的可靠性。金屬銅套筒復(fù)合活塞電極結(jié)構(gòu)，
6避免了橡膠波紋管容易發(fā)生的易腐易漏現(xiàn)象，提高了電極的耐磨性， 延長了部件的使用壽命

圖1是過套管電阻率測井探測器結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是過套管電阻率測井探測器活塞電極剖面示意圖。 圖中，l.頂部電極，2.絕緣隔離環(huán)，3.上部測量電極，4.中部測 量電極，5.下部測量電極，6.參考電極，7.電路板，8.底部電極，9.錐 狀電極，10.內(nèi)層套筒，11.中一套筒，12.中二套筒，13.外層套筒， 14.密封圈。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。
參閱圖l。過套管電阻率測井探測器，包括頂部電極l、絕緣隔離 環(huán)2、上部測量電極3、中部測量電極4、下部測量電極5、參考電極6、 電路板7和底部電極8，其特征在于自上而下依次連接有頂部電極K 絕緣隔離環(huán)2、上部測量電極3、絕緣隔離環(huán)2、中部測量電極4、絕 緣隔離環(huán)2、下部測量電極5、絕緣隔離環(huán)2、參考電極6、電路板7、 絕緣隔離環(huán)2和底部電極8;上部測量電極3、中部測量電極4、下部 測量電極5和參考電極6采用相對的兩個四層金屬套筒的復(fù)合活塞， 兩個四層金屬套筒的復(fù)合活塞之間有圓柱形液壓鋼筒。
頂部電極1、底部電極8用于大電流測井發(fā)射和儀器刻度發(fā)射。大 電流測井發(fā)射和儀器刻度發(fā)射信號源來自探測器外部的電路，測井時， 發(fā)射電極為頂部電極1或底部電極8，回路電極在地面；刻度時，頂部 電極1為發(fā)射電極，底部電極8為回路電極。在絕緣隔離環(huán)2和參考 電極6之間設(shè)置前放電路板7，放大來自測量電極上的微弱信號，電路 板7的測量輸入信號分別來自上部測量電極3、中部測量電極4、下 部測量電極5，量級為納伏級輸入信號經(jīng)1250倍的低噪放大后，經(jīng)屏
7蔽電纜向上送入探測器外的信號調(diào)理電路處理。
測量電極和參考電極6用相對的兩個四層金屬套筒復(fù)合活塞。參
閱圖2。圖2是過套管電阻率測井探測器活塞電極剖面示意圖。在內(nèi)層 套筒10的中心孔內(nèi)固定有錐狀電極9，錐狀電極9的頂端高于內(nèi)層套
筒10的上平面；內(nèi)層套筒10的外壁上有中一套筒11，內(nèi)層套筒10與
中一套筒11之間有環(huán)形液壓腔；中一套筒11的外壁上有中二套筒12， 中一套筒11與中二套筒12之間有環(huán)形液壓腔；中二套筒12的外壁上 有外層套筒13，中二套筒12與外層套筒13之間有環(huán)形液壓腔；三個 環(huán)形液壓腔之間有連通孔，在外層套筒(13)壁上有一個進(jìn)出油孔。在 圖2中，連通孔和進(jìn)出油孔未表示出來，本領(lǐng)域技術(shù)人員能完成。在 內(nèi)層套筒10與中一套筒11的滑動面上有一個密封圈14;在中一套筒 11與中二套筒12的滑動面上有一個密封圈14;在中二套筒12與外層 套筒13的滑動面上有一個密封圈14。在液壓力的作用下，活塞電極做 伸縮運(yùn)動，伸縮動態(tài)范圍在112-252毫米之間。四層金屬內(nèi)層套筒IO 直徑為12. 5毫米，外層套筒13的外徑為69. 6毫米，采用銅材料制成。 密封圈14采用包氟密封圈。在筒內(nèi)的可控液壓油的作用下，控制套筒 組內(nèi)部電極上下活動，將電極探針壓在套管內(nèi)壁上，以實(shí)現(xiàn)電極與油 井套管內(nèi)壁的良好電接觸，可在155攝氏度高溫和100兆帕高壓環(huán)境 下，測量來自套管外地層電信號，電極探針耐磨，伸縮動態(tài)范圍大， 適應(yīng)多種內(nèi)徑的被測套管，有效地提高了的儀器對套管直徑的適應(yīng)范 圍和觸點(diǎn)可靠性。絕緣隔離環(huán)10，耐溫330攝氏度，絕緣隔離環(huán)2分 別通過內(nèi)部絲扣與金屬電極體相連，把上下金屬材料隔開，以減少井 筒流體對測量的影響，絕緣電阻不小于100兆歐。
過套管電阻率測井探測器樣機(jī)已經(jīng)完成試驗(yàn)，在特制的試驗(yàn)裝置 上，用油井真實(shí)套管試驗(yàn)，達(dá)到預(yù)期的設(shè)計效果，該探測器在卜IOO 歐姆米范圍內(nèi)達(dá)到測量精度要求，準(zhǔn)確地測得介質(zhì)的電阻率數(shù)值。
權(quán)利要求1. 一種過套管電阻率測井探測器，包括頂部電極(1)、絕緣隔離環(huán)(2)、上部測量電極(3)、中部測量電極(4)、下部測量電極(5)、參考電極(6)、電路板(7)和底部電極(8)，其特征在于自上而下依次連接有頂部電極(1)、絕緣隔離環(huán)(2)、上部測量電極(3)、絕緣隔離環(huán)(2)、中部測量電極(4)、絕緣隔離環(huán)(2)、下部測量電極(5)、絕緣隔離環(huán)(2)、參考電極(6)、電路板(7)、絕緣隔離環(huán)(2)和底部電極(8)；上部測量電極(3)、中部測量電極(4)、下部測量電極(5)和參考電極(6)采用相對的兩個四層金屬套筒的復(fù)合活塞，兩個四層金屬套筒的復(fù)合活塞之間有圓柱形液壓鋼筒。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的過套管電阻率測井探測器，其特征在于所述的四層金屬套筒的復(fù)合活塞的結(jié)構(gòu)是，在內(nèi)層套筒(10)的中心孔內(nèi)固定有錐狀電極(9)，錐狀電極(9)的頂端高于內(nèi)層套筒(10)的上平面；內(nèi)層套筒(10)的外壁上有中一套筒(11)，內(nèi)層套筒(10)與中一套筒(ll)之間有環(huán)形液壓腔；中一套筒(ll)的外壁上有中二套筒(12)，中一套筒(11)與中二套筒(12)之間有環(huán)形液壓腔；中二套筒(12)的外壁上有外層套筒(13)，中二套筒(12)與外層套筒(13)之間有環(huán)形液壓腔；三個環(huán)形液壓腔之間有連通孔，在外層套筒(13)壁上有進(jìn)出油孔；在內(nèi)層套筒(10)與中一套筒(11)的滑動面上有密封圈(14);在中一套筒(11)與中二套筒(12)的滑動面上有密封圈(14);在中二套筒(12)與外層套筒(13)的滑動面上有密封圈(14),在液壓力的作用下，活塞電極做伸縮運(yùn)動，伸縮動態(tài)范圍為112-252毫米之間。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的過套管電阻率測井探測器，其特征在于四層金屬內(nèi)層套筒(10)直徑為12.5毫米，外層套筒(13)的外徑為69.6毫米。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的過套管電阻率測井探測器，其特征在于電路板(7)的測量輸入信號分別來自上部測量電極(3)、中部測量電極(4)、下部測量電極(5)，通過低噪聲差分放大后，經(jīng)屏蔽電纜向上送入探測器外的信號調(diào)理電路。
專利摘要一種過套管電阻率測井探測器，用于油田開發(fā)測井領(lǐng)域，為了高效地測量套管外地層電阻率，設(shè)計了這種探測器，它主要由頂部電極，底部電極，三組測量電極和一組參考電極等所組成，測量電極和參考電極為四層金屬銅套筒復(fù)合活塞結(jié)構(gòu)，在底部電極和參考電極之間設(shè)置前放電路板，放大信號來自測量電極，探測器各電極間用絕緣隔離環(huán)分開，該探測器主要用于測量油井套管外地層電阻率，具有適用范圍寬、探測精度高和可靠性好等特點(diǎn)。
文檔編號E21B49/00GK201273189SQ20082012291
公開日2009年7月15日 申請日期2008年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月27日
發(fā)明者杰 劉, 包德洲, 吳金云, 彭慧琴, 李妙俠, 希 程 申請人:中國石油天然氣集團(tuán)公司;中國石油集團(tuán)測井有限公司