專利名稱：一種三維陣列感應(yīng)刻度裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及石油測(cè)井領(lǐng)域，尤其涉及一種用于三維陣列感應(yīng)測(cè)井儀器徑向分量刻度的對(duì)環(huán)刻度裝置。
背景技術(shù)：
世界上大約有30%的油氣資源儲(chǔ)存于砂-泥巖薄交互層組中。我國的砂-泥巖薄交互層油氣資源的比例大于30%。砂-泥巖薄交互儲(chǔ)層具有低產(chǎn)、低滲、低阻的特點(diǎn)，各向異性明顯，地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜。傳統(tǒng)的陣列感應(yīng)儀器線圈系與井軸方向平行，只能測(cè)量水平方向的一維電阻率，因此傳統(tǒng)陣列感應(yīng)儀器無法評(píng)估砂-泥巖薄交互層組的電各向異性特性。三維陣列感應(yīng)不僅能得到地層的水平電阻率，而且能夠測(cè)量垂直電阻率。在砂-泥巖薄交互層中，水平和垂直電阻率有明顯差異，垂直電阻率能夠反映高電阻率的油氣層。而傳統(tǒng)感應(yīng)儀器測(cè)量砂-泥巖薄交互層組的結(jié)果是低電阻率儲(chǔ)層，因此容易漏測(cè)儲(chǔ)層。因此，三維陣列感應(yīng)儀器對(duì)砂-泥巖薄交互儲(chǔ)層的開發(fā)有重要的意義。三維陣列感應(yīng)測(cè)井儀器基本單元的線圈系結(jié)構(gòu)由三個(gè)正交垂直的發(fā)射線圈 、Tr、Ts，三個(gè)屏蔽線圈馬、盡、A和三個(gè)正交垂直的接收線圈足d組成。根據(jù)電磁感應(yīng)原理，發(fā)射線圈在交變電流的激勵(lì)下向井眼和地層等周圍空間發(fā)射交變電磁場(chǎng)，發(fā)射的電磁場(chǎng)在地層中又產(chǎn)生了二次電磁場(chǎng)。接收線圈接收到九個(gè)分量二次電磁場(chǎng)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)張量P:其中各分量下標(biāo)的第一個(gè)字符為發(fā)射線圈方向，第二個(gè)字符為接收線圈方向。通過接收來自地層電磁的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，能夠得到地層的水平和垂直電導(dǎo)率，以及地層傾角和方位角，對(duì)薄層砂一泥巖薄交互層組的油氣資源評(píng)估有重要意義?？潭仁歉袘?yīng)測(cè)井儀器的生產(chǎn)和使用的一個(gè)不可缺少的環(huán)節(jié)?？潭鹊淖饔檬墙x器上傳的測(cè)量信號(hào)與視電導(dǎo)率之間的關(guān)系。為了保證刻度的準(zhǔn)確度，儀器各個(gè)分量對(duì)刻度裝置的響應(yīng)信號(hào)需要和儀器對(duì)常用電導(dǎo)率大小的地層響應(yīng)范圍相匹配。如果儀器分量對(duì)刻度裝置的響應(yīng)信號(hào)太小，會(huì)降低刻度的準(zhǔn)確度。因此，三維陣列感應(yīng)測(cè)井儀刻度裝置的設(shè)計(jì)方案需要確保儀器各個(gè)分量對(duì)刻度裝置有盡可能大的響應(yīng)信號(hào)。一般情況下，儀器分量對(duì)刻度裝置的響應(yīng)信號(hào)需要達(dá)到儀器分量對(duì)常用電導(dǎo)率大小的地層的最大響應(yīng)信號(hào)的50%以上。傳統(tǒng)的三維陣列感應(yīng)儀器的刻度裝置，諸如陳濤等人以公布號(hào)CN 102003171A公開的題為“一種三維感應(yīng)測(cè)井儀刻度裝置”的刻度裝置(其全部公開內(nèi)容通過引用結(jié)合到本文)，以及諸如D. M. Homan, R. A. Rosthal 等人的題為“〃Electromagnetic logging toolcalibration system”的美國專利號(hào)US 7414391 B2中描述的刻度裝置(其全部公開內(nèi)容通過引用結(jié)合到本文)，采用單斜環(huán)刻度裝置，通過改變刻度裝置的傾斜角和方位角來模擬不同方向的地層，得到各個(gè)分量對(duì)刻度裝置的最大響應(yīng)信號(hào)，滿足各個(gè)分量的刻度需要。但是，單斜環(huán)刻度裝置對(duì)XX，yy, xy, yx這四個(gè)徑向分量的響應(yīng)信號(hào)較小，影響這四個(gè)分量的刻度準(zhǔn)確度。

實(shí)用新型內(nèi)容為了解決上述問題中的一個(gè)或多個(gè)，本實(shí)用新型提供一種用于徑向分量刻度的三維陣列感應(yīng)刻度裝置，其特征在于該刻度裝置包括兩個(gè)共軸且有一定距離的刻度環(huán)、轉(zhuǎn)動(dòng)裝置和移動(dòng)裝置，整個(gè)刻度裝置通過移動(dòng)裝置沿著三維陣列感應(yīng)測(cè)井儀軸向移動(dòng)，該轉(zhuǎn)動(dòng)裝置用于調(diào)整刻度裝置的方位角，其中，該刻度裝置對(duì)XX，YY, XY, YX這四個(gè)徑向分量進(jìn)行刻度，且該刻度裝置進(jìn)一步通過滑行軌道來確?？潭冗^程中軸向刻度裝置的方位角不發(fā)生變化。根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，該刻度環(huán)由銅導(dǎo)線組成。根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，刻度裝置的方位角通過旋轉(zhuǎn)裝置改變，所述方位角變化范圍是O到360度。根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，除了所述刻度電阻和刻銅環(huán)外，其他部件為非金屬材料。根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，刻度XX分量時(shí)刻度裝置的方位角為O度。根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，刻度YY分量時(shí)刻度裝置的方位角為90度。根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，刻度XY和YX分量時(shí)刻度裝置的方位角為45度。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于，提供的三維陣列感應(yīng)刻度裝置對(duì)XX，yy, xy, yx這四個(gè)徑向分量的響應(yīng)信號(hào)較大，提高了這四個(gè)分量的刻度準(zhǔn)確度。

通過結(jié)合附圖的以下詳細(xì)描述，可以更容易地理解本實(shí)用新型實(shí)施例的各種特征。貫穿附圖，相同的附圖標(biāo)記表示相同或相似的元素，并且在附圖中圖I依照本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例示出了一種用于徑向分量刻度的三維陣列感應(yīng)刻度裝置。圖2-5依照本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例示出了單發(fā)單收三維陣列感應(yīng)儀器的XX，XY, yx, YY分量對(duì)掛接電阻為0. 01到100歐姆的傾斜環(huán)刻度裝置和共軸對(duì)環(huán)刻度裝置的響
應(yīng)信號(hào)。
具體實(shí)施方式
為了簡單和說明性目的，主要參照實(shí)施例的例子來描述實(shí)施例的原理。在下面的描述中，闡明了許多具體細(xì)節(jié)以便提供對(duì)實(shí)施例的徹底了解。然而，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說顯而易見的是，可以在并不限于這些具體細(xì)節(jié)的情況下實(shí)施這些實(shí)施例。在其它實(shí)例中，沒有詳細(xì)描述公知的方法和結(jié)構(gòu)以免不必要地模糊所述實(shí)施例。[0020]圖I依照本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例示出了一種用于徑向分量刻度的三維陣列感應(yīng)刻度裝置100。圖I中包含器件發(fā)射線圈16，接收線圈17，方位角β，轉(zhuǎn)動(dòng)軸14和滑行軌道15。該刻度裝置100包括兩個(gè)刻度環(huán)11、13,轉(zhuǎn)動(dòng)裝置和移動(dòng)裝置。該兩個(gè)刻度環(huán)11、13共軸且有一定距離。整個(gè)刻度裝置通過移動(dòng)裝置沿著三維陣列感應(yīng)測(cè)井儀軸向移動(dòng)，而該轉(zhuǎn)動(dòng)裝置用于調(diào)整刻度裝置的方位角。優(yōu)選地，所述刻度環(huán)11、13通過轉(zhuǎn)動(dòng)軸14形成整體連接且可繞所述轉(zhuǎn)動(dòng)軸14而旋轉(zhuǎn)。根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，各個(gè)刻度環(huán)的半徑相等?？潭入娮枧c刻度環(huán)耦接以形成閉合環(huán)路。其中，該刻度裝置100進(jìn)一步通過滑行軌道15來確?？潭冗^程中軸向刻度裝置的方位角不發(fā)生變化。圖2-5是單發(fā)單收三維陣列感應(yīng)儀器的XX，乂￥，￥乂，￥￥分量對(duì)掛接電阻為0.01到100歐姆的傾斜環(huán)刻度裝置和共軸對(duì)環(huán)刻度裝置的響應(yīng)信號(hào)。模擬結(jié)果通過矩量法獲得。儀器發(fā)射頻率是20kHz，源距是lm。傾斜環(huán)和共軸對(duì)環(huán)刻度裝置中心位于發(fā)射接收線圈的中點(diǎn)，刻度環(huán)的半徑都是O. 5m，刻度環(huán)線徑是0.01m。對(duì)稱共軸刻度環(huán)中點(diǎn)距離為lm。傾斜刻度裝置中心位于發(fā)射接收線圈的中點(diǎn)，環(huán)半徑為O. 5m，刻度環(huán)線徑是O. Olm0采用歐拉角(α，β)描述刻度環(huán)或線圈系法向，即方位角用α表示，傾角用β表示。傾斜環(huán)和對(duì)環(huán)共軸刻度裝置的傾斜角定義為刻度環(huán)法向和ζ軸的夾角，O度定義為刻度環(huán)法向平行ζ軸，90度定義為刻度環(huán)法向在xy平面上。刻度環(huán)方位角定義為刻度環(huán)法向和Xz平面的夾角，O度定義為刻度環(huán)法向位于Xz平面上，90度定義為刻度環(huán)法向在yz平面上。兩種刻度裝置的刻度XX，YY, XY, YX分量時(shí)使用的同樣的方位角，單斜環(huán)和共軸對(duì)稱刻度裝置的傾斜角分別為80度和90度。如圖2-5所示，在其他參數(shù)相同的情況下，對(duì)環(huán)共軸刻度裝置最大響應(yīng)信號(hào)的實(shí)部(Real)和虛部(Imag)是單斜環(huán)刻度裝置的2倍以上。圖2_5中，R表示刻度器的掛接電阻；表示電阻單位歐姆。Ve表示接收線圈的電壓實(shí)部和虛部值；V表示電壓單位伏特。S表示單斜環(huán)對(duì)應(yīng)的結(jié)果，D表示共軸對(duì)稱刻度裝置的結(jié)果。圖2示出了在外接電阻為O. 01到100歐姆的條件下，儀器xx分量對(duì)傾斜環(huán)刻度裝置和共軸對(duì)環(huán)刻度裝置的信號(hào)響應(yīng)范圍。傾斜環(huán)刻度裝置和共軸對(duì)環(huán)刻度裝置的位置和刻度環(huán)半徑相同。由于儀器本身具有一定大小的半徑，傾斜刻度裝置的傾斜角不可能達(dá)到90度。本算例中傾斜環(huán)刻度裝置的傾斜角設(shè)為80度，方位角為O度。共軸對(duì)環(huán)刻度裝置的傾斜角為90度，方位角為O度。在本實(shí)用新型的案例中，當(dāng)對(duì)環(huán)共軸刻度裝置的方位角變?yōu)?0度，對(duì)應(yīng)的傾斜環(huán)刻度裝置的方位角也改為90度，其他條件不變的情況下，yy分量對(duì)這兩種刻度裝置的響應(yīng)和XX分量一致。圖3示出了在外接電阻為O. 01到100歐姆的條件下，儀器xy分量對(duì)傾斜環(huán)刻度裝置和共軸對(duì)環(huán)刻度裝置的信號(hào)響應(yīng)范圍。傾斜環(huán)刻度裝置和共軸對(duì)環(huán)刻度裝置的位置和刻度環(huán)的半徑相同。由于儀器本身具有一定大小的半徑，傾斜刻度裝置的傾斜角不可能達(dá)到90度。本算例中傾斜環(huán)刻度裝置的傾斜角設(shè)為80度，方位角為O度。共軸對(duì)環(huán)刻度裝置的傾斜角設(shè)為90度，方位角為45度。圖4示出了在外接電阻為O. 01到100歐姆的條件下，儀器yx分量對(duì)傾斜環(huán)刻度裝置和共軸對(duì)環(huán)刻度裝置的信號(hào)響應(yīng)范圍。傾斜環(huán)刻度裝置和共軸對(duì)環(huán)刻度裝置的位置和刻度環(huán)的半徑相同。由于儀器本身具有一定大小的半徑，傾斜刻度裝置的傾斜角不可能達(dá)到90度。本算例中傾斜環(huán)刻度裝置的傾斜角設(shè)為80度，方位角為O度。共軸對(duì)環(huán)刻度裝置的傾斜角設(shè)為90度，方位角為45度。[0025]由此，很明顯，根據(jù)本實(shí)用新型，提供了這樣的系統(tǒng)，其完全、或者至少部分滿足優(yōu)于上文所述的現(xiàn)有技術(shù)的意圖、目的和優(yōu)點(diǎn)。因此，盡管已經(jīng)描述了本實(shí)用新型的特定實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)理解本領(lǐng)域技術(shù)人員可以提出其替換方案、修改和變化，并且意圖使本說明書包括所有這些落入所附的權(quán)利要求范圍內(nèi)的替換方案、修改和變化。另外，為清楚起見并且除非另有說明，當(dāng)在本實(shí)用新型的說明書以及權(quán)利要求書中使用詞“包括”和其變形時(shí)，目的不是排除其它添加物、部件、整數(shù)或步驟。
權(quán)利要求1.一種三維陣列感應(yīng)刻度裝置，其特征在于該刻度裝置包括兩個(gè)共軸且有一定距離的刻度環(huán)、轉(zhuǎn)動(dòng)裝置和移動(dòng)裝置，整個(gè)刻度裝置通過移動(dòng)裝置沿著三維陣列感應(yīng)測(cè)井儀軸向移動(dòng)，該轉(zhuǎn)動(dòng)裝置用于調(diào)整刻度裝置的方位角，其中，該刻度裝置對(duì)XX，YY, XY, YX這四個(gè)徑向分量進(jìn)行刻度，且該刻度裝置進(jìn)一步通過滑行軌道來確保刻度過程中軸向刻度裝置的方位角不發(fā)生變化。
2.如權(quán)利要求I所述的三維陣列感應(yīng)刻度裝置，其特征在于，該刻度環(huán)由銅導(dǎo)線組成。
3.如權(quán)利要求I所述的三維陣列感應(yīng)刻度裝置，其特征在于，刻度裝置的方位角通過旋轉(zhuǎn)裝置改變，所述方位角變化范圍是O到360度。
4.如權(quán)利要求廣3中的任何一項(xiàng)所述的三維陣列感應(yīng)刻度裝置，其特征在于，除了所述刻度電阻和刻銅環(huán)外，其他部件為非金屬材料。
5.如權(quán)利要求廣3中的任何一項(xiàng)所述的三維陣列感應(yīng)刻度裝置，其特征在于，刻度XX分量時(shí)刻度裝置的方位角為O度。
6.如權(quán)利要求廣3中的任何一項(xiàng)所述的三維陣列感應(yīng)刻度裝置，其特征在于，刻度YY分量時(shí)刻度裝置的方位角為90度。
7.如權(quán)利要求廣3中的任何一項(xiàng)所述的三維陣列感應(yīng)刻度裝置，其特征在于，刻度XY和YX分量時(shí)刻度裝置的方位角為45度。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種三維陣列感應(yīng)刻度裝置，其特征在于該刻度裝置包括兩個(gè)共軸且有一定距離的刻度環(huán)、轉(zhuǎn)動(dòng)裝置和移動(dòng)裝置，整個(gè)刻度裝置通過移動(dòng)裝置沿著三維陣列感應(yīng)測(cè)井儀軸向移動(dòng)，該轉(zhuǎn)動(dòng)裝置用于調(diào)整刻度裝置的方位角，其中，該刻度裝置進(jìn)一步通過滑行軌道來確?？潭冗^程中軸向刻度裝置的方位角不發(fā)生變化。
文檔編號(hào)E21B47/00GK202767968SQ201220075390
公開日2013年3月6日 申請(qǐng)日期2012年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月2日
發(fā)明者肖加奇, 俞燕明, 梁小兵, 趙彥偉, 徐曉偉 申請(qǐng)人:中國石油集團(tuán)長城鉆探工程有限公司