高溫高壓小井眼陣列感應(yīng)測井儀的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種高溫高壓小井眼陣列感應(yīng)測井儀，其特征在于，包括：儀器保護帽1、電子線路部件2、前置放大部件3、線圈系探測器部件4、壓力平衡部件5、發(fā)射線路部件6、儀器保護塞7。一次下井可以測得多種地層原始曲線、采集信息量大、測井效率高；儀器使用高性能前置放大電路、實時電路溫漂補償、程控增益、復(fù)合正弦波發(fā)射等一系列高保真測量技術(shù)，確保儀器具有低噪聲、高響應(yīng)、高穩(wěn)定、高可靠性；儀器集成度高，省去了很多不必要的麻煩。
【專利說明】局溫局壓小井眼陣列感應(yīng)測井儀【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及石油勘探領(lǐng)域，特別涉及一種測量小井眼超深、超高溫井徑向剖面的地層電導(dǎo)率的高溫高壓小井眼陣列感應(yīng)測井儀，適用淡水泥漿和油基泥漿的油井測量，其結(jié)果可用于復(fù)雜非均質(zhì)地層的測井綜合解釋的陣列感應(yīng)測井儀。
【背景技術(shù)】
[0002]陣列感應(yīng)測井儀是一種陣列化，數(shù)字化的測井儀器，是石油測井中的主要勘探儀器之一。目前國內(nèi)普通尺寸的陣列感應(yīng)測井儀已經(jīng)應(yīng)用的很普遍，但是隨著鉆井的越來越深，溫度越來越高，壓力越來越大，普通尺寸的儀器已經(jīng)不能滿足市場的需求；因此小井眼儀器開始出現(xiàn)，這種儀器所面臨的環(huán)境更惡劣，溫度、壓力更高。目前國內(nèi)常規(guī)小井眼儀器已經(jīng)很普遍，但目前小井眼陣列感應(yīng)測井儀器還很少見，因此這種新型小井眼陣列感應(yīng)儀器正好填補了國內(nèi)的空缺。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明旨在至少解決上述技術(shù)缺陷之一。為此，本發(fā)明的目的在于提出一種高溫高壓小井眼陣列感應(yīng)測井儀，其特征在于，包括:儀器保護帽1、電子線路部件2、前置放大部件3、線圈系探測器部件4、壓力平衡部件5、發(fā)射線路部件6、儀器保護塞7。[0004]優(yōu)選地，電子線路部件2包括由給儀器各個部件提供電源的變壓器和電源板、數(shù)字處理板、輔助測量板和通訊板。
[0005]優(yōu)選地，前置放大部件3，由前置放大板I和前置放大板2組成，用于對線圈系探測器部件4接收到的地層感應(yīng)信號進行功率放大和濾波，同時對來自線圈系探測器部件4的上下溫度信號進行濾波、放大。
[0006]優(yōu)選地，線圈系探測器部件4包括I個發(fā)射線圈和6組接收線圈構(gòu)成，分別用于激勵空間磁場和獲取地層電磁感應(yīng)信號。
[0007]優(yōu)選地，線圈系探測器部件4為玻璃鋼外殼，內(nèi)腔內(nèi)灌注有硅油；壓力平衡部件5是具有金屬外殼的柔性可收縮皮囊，皮囊內(nèi)充滿硅油，并與線圈系探測器部件4內(nèi)腔連通。
[0008]優(yōu)選地，發(fā)射線路部件6包括發(fā)射驅(qū)動板，用于根據(jù)來自數(shù)字處理板的發(fā)射信號控制命令驅(qū)動線圈系探測器部件4的發(fā)射線圈激勵空間磁場，對地層進行探測。
[0009]優(yōu)選地，所述輔助測量板用于對輔助模擬量數(shù)據(jù)進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，并將模數(shù)轉(zhuǎn)換后的輔助模擬量數(shù)據(jù)發(fā)給數(shù)字處理板；所述數(shù)字處理板用于向發(fā)射線路部件6發(fā)出發(fā)射信號控制命令，以及對線圈系探測器部件4的接收線圈接收到的、并經(jīng)前置放大部件3處理后的地層感應(yīng)信號進行信號采集與數(shù)字處理，并發(fā)送給通訊板；所述通訊板用于與地面計算機進行信息交換。
[0010]優(yōu)選地，所述電子線路部件2、前置放大部件3、壓力平衡部件5以及發(fā)射線路部件6由金屬外殼保護；線圈系探測器部件4由玻璃鋼外殼保護。
[0011]優(yōu)選地，所述高溫高壓小井眼陣列感應(yīng)測井儀連接方式是:電子線路部件2、前置放大部件3、線圈系探測器部件4、壓力平衡部件5、發(fā)射線路部件6由上至下依次相連。
[0012]根據(jù)本發(fā)明實施例的高溫高壓小井眼陣列感應(yīng)測井儀具有以下優(yōu)點:
[0013]本發(fā)明的小井眼陣列感應(yīng)儀器一次下井可以測得多種地層原始曲線、采集信息量大、測井效率高；儀器使用高性能前置放大電路、實時電路溫漂補償、程控增益、復(fù)合正弦波發(fā)射等一系列高保真測量技術(shù)，確保儀器具有低噪聲、高響應(yīng)、高穩(wěn)定、高可靠性；儀器集成度高，省去了很多不必要的麻煩。小井眼陣列感應(yīng)儀器能克服比普通儀器更加惡劣的測井環(huán)境(230°C、175Mpa)。
[0014]本發(fā)明中的小井眼陣列感應(yīng)測井儀集成度高，能夠?qū)崿F(xiàn)更小的直徑，達到73MM，較常規(guī)儀器89麗的外徑更能適應(yīng)深井鉆探所遇到的較小井眼；二是能在高達230°C的環(huán)境、即超過7000米的深井中作業(yè)；三是針對更小空間、更高環(huán)境要求所做的多項改進，如新的繞制工藝、保溫瓶及吸熱材料的選取、低功耗設(shè)計、溫漂補償、復(fù)合發(fā)射技術(shù)等，保證了儀器在探測深度及測量精度上達到常規(guī)儀器的性能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]附圖1是本發(fā)明小井眼陣列感應(yīng)測井儀的總體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]附圖2是電子線路部件2的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]附圖3是數(shù)字處理板的原理簡圖。
【具體實施方式】
[0018]下面參考說明書附圖描述根據(jù)本發(fā)明實施例的高溫高壓小井眼陣列感應(yīng)測井儀。
[0019]圖1為本發(fā)明一個實施例的高溫高壓小井眼陣列感應(yīng)測井儀的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，高溫高壓小井眼陣列感應(yīng)測井儀包括:儀器保護帽1、電子線路部件2、前置放大部件3、線圈系探測器部件4、壓力平衡部件5、發(fā)射線路部件6、儀器保護塞7。該高溫高壓小井眼陣列感應(yīng)測井儀儀器外徑為073。
[0020]電子線路部件2、前置放大部件3、線圈系探測器部件4、壓力平衡部件5、發(fā)射線路部件6由上至下依次相連，構(gòu)成儀器主體部分，儀器保護帽I和儀器保護塞7則是儀器配屬部分，分別位于儀器的上下兩端，用于平時對儀器進行保護，使用時移除，儀器主體部分上端的電子線路部件2連接在其它儀器(如測井作業(yè)所需的其它測量儀器:聲波儀器、放射性儀器等)下端，實現(xiàn)組合測井，儀器主體部分下端的發(fā)射線路部件6加橡膠扶正器，用以避免儀器直接和地層接觸，起到緩沖作用。儀器保護帽I和儀器保護塞7采用不銹鋼材料。
[0021]儀器主體部分的電子線路部件2由金屬外殼保護；前置放大部件3、線圈系探測器部件4、壓力平衡部件5以及發(fā)射線路部件6共同組成高溫高壓小井眼陣列感應(yīng)測井儀的探頭部分，探頭部分的線圈系探測器部件4由玻璃鋼外殼進行保護，其他部分由各自的獨立金屬外殼保護。電子線路部件2位于探頭部分上部，與探頭部分之間使用螺紋連接，為儀器提供電源；此外，線圈系探測器部件4的玻璃鋼外殼形成的內(nèi)腔中灌注有硅油，該內(nèi)腔與壓力平衡部件5中的注滿硅油的柔性可收縮皮囊連通，起到內(nèi)外壓力平衡的作用。
[0022]電子線路部件2，由數(shù)字處理板、輔助測量板、通訊板及各種電源板和電源變壓器組成。主要用于提供通訊，數(shù)字信號處理和輔助測量信號處理，同時為儀器提供±15V發(fā)射電源、數(shù)字電源+5V、3.3V，模擬電源±5V。[0023]其中，輔助測量板，其功能是實現(xiàn)發(fā)射驅(qū)動電壓、前放板供電電壓、數(shù)字板3.3V電壓、儀器線圈系探測器部件4上、下溫度信號、電子線路溫度部件2的溫度信號等輔助模擬量數(shù)據(jù)的模數(shù)轉(zhuǎn)換，并以串行幀的形式發(fā)給數(shù)字處理板，以便在數(shù)字處理板進行信號采集和數(shù)字處理后，經(jīng)通訊板轉(zhuǎn)發(fā)至地面計算機，進行輔助量的監(jiān)測。
[0024]數(shù)字處理板，用于實現(xiàn)儀器發(fā)射信號的控制，可以向發(fā)射線路部件6發(fā)出發(fā)射信號控制命令；并用于對由線圈系探測器部件4的接收線圈接收、再由前置放大部件3功率放大和濾波后的地層感應(yīng)信號進行信號采集與數(shù)字處理，同時還與通訊板進行通信等功能。
[0025]通訊板，用以實現(xiàn)小井眼陣列感應(yīng)測井儀與地面測井系統(tǒng)的信息交換。以數(shù)字通訊將測量值上傳到地面計算機，同時接收地面計算機的控制指令，其中，通訊板和地面計算機之間傳輸介質(zhì)為電纜。
[0026]前置放大部件3，由前置放大板I和前置放大板2組成，用于對儀器經(jīng)線圈系探測器部件4接收到的地層感應(yīng)信號進行功率放大和濾波，增強信號的傳輸能力和質(zhì)量，之后送入電子線路部件2的數(shù)字處理板進行信號采集與數(shù)字處理；同時前置放大部件3對線圈系探測器部件4的上、下溫度信號進行進一步濾波、放大處理，并將處理后的溫度信號發(fā)送至電子線路部件2的輔助測量板。
[0027]線圈系探測器部件4，是由I個發(fā)射線圈和6組接收線圈構(gòu)成，分別用于產(chǎn)生空間磁場和接收地層電磁感應(yīng)信號，通過所述發(fā)射線圈和接收線圈實現(xiàn)對地層電阻率的測量。
[0028]壓力平衡部件5，為一具有金屬外殼的柔性可收縮皮囊，皮囊內(nèi)充滿硅油，并與線圈系探測器部件4內(nèi)腔連通，其主要功能是實現(xiàn)對儀器的保護，因為儀器的線圈系探測器部件4的外殼是高溫玻璃鋼材質(zhì)的，不能耐很高的壓力，基于壓力平衡部件5內(nèi)部與注有硅油的線圈系探測器部件4內(nèi)腔相通，通過可以收縮的皮囊實現(xiàn)儀器內(nèi)外的壓力平衡。
[0029]發(fā)射線路部件6主要包括發(fā)射驅(qū)動板，其功能是根據(jù)來自數(shù)字處理板的發(fā)射信號控制命令驅(qū)動線圈系探測器部件4中的發(fā)射線圈激勵足夠的空間磁場，對地層進行探測。
[0030]本發(fā)明中儀器線圈系探測器部件4的上、下溫度信號、電子線路溫度部件2的溫度信號分別由三個溫度傳感器獲得。
[0031]該高溫高壓小井眼陣列感應(yīng)測井儀的工作方式為:電子線路部件2向發(fā)射線路部件6發(fā)出發(fā)射信號控制命令后，發(fā)射線路部件6驅(qū)動線圈系探測器部件4中的發(fā)射線圈向地層發(fā)射空間磁場，在地層中激發(fā)出地層電磁感應(yīng)信號，此信號經(jīng)線圈系探測器部件4的接收線圈接收，經(jīng)由前置放大部件3進行功率放大和濾波處理后送入電子線路部件2的數(shù)字處理板進行信號采集與數(shù)字處理，并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號由電子線路部件2的通訊板上傳到地面計算機。壓力平衡部件5通過在探頭中充硅油以實現(xiàn)與外界泥漿壓力的平衡。
[0032]附圖3為電子線路部件2中的數(shù)字處理板的原理簡圖，其為信號采集和處理的核心部件，主要包括現(xiàn)場可編程門陣列FPGA和數(shù)字處理器DSP:來自前置放大部件3的功率放大和濾波后的地層感應(yīng)信號通過DSP的自動增益控制，在FPGA控制下進行高速AD采集，采集之后的數(shù)字信號送到DSP處理，包括運算、數(shù)字濾波、溫度校正，處理結(jié)果發(fā)送到電子線路部件2中的通訊板，并通過儀器總線上傳到地面計算機。DSP和FPGA協(xié)調(diào)共同完成發(fā)射信號的產(chǎn)生和測量信號的快速FFT變換，本數(shù)字處理板采用一塊DSP高性能處理器，通過較為復(fù)雜的軟件設(shè)計，完成必要的控制、采集、分析和傳輸?shù)忍幚?，?yōu)于采用多片DSP處理器的設(shè)計方案，進一步提高儀器整體的穩(wěn)定性和可靠性。[0033]本發(fā)明提供的小井眼陣列感應(yīng)測井儀能夠在油田勘探中克服更惡劣測井環(huán)境(230°C、175Mpa)，測量油井徑向剖面的地層電導(dǎo)率信息，得到各陣列的地層電導(dǎo)率原始曲線，經(jīng)預(yù)處理、趨膚效應(yīng)校正、自適應(yīng)井眼校正和軟件聚焦等數(shù)據(jù)處理，輸出I英寸、2英寸、4英寸3種縱向分辨率，探測深度分別為6英寸、10英寸、20英寸、30英寸、60英寸和90英寸的6種電阻率曲線，應(yīng)用于多種復(fù)雜非均勻地層的測井需要，能有效識別油氣層，確定油氣儲量。
[0034]盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同限定。
【權(quán)利要求】
1.一種高溫高壓小井眼陣列感應(yīng)測井儀，其特征在于，包括:儀器保護帽1、電子線路部件2、前置放大部件3、線圈系探測器部件4、壓力平衡部件5、發(fā)射線路部件6、儀器保護塞7。
2.如權(quán)利要求1所述的高溫高壓小井眼陣列感應(yīng)測井儀，其特征在于，電子線路部件2包括給儀器各個部件提供電源的變壓器和電源板、數(shù)字處理板、輔助測量板和通訊板。
3.如權(quán)利要求1所述的高溫高壓小井眼陣列感應(yīng)測井儀，其特征在于，前置放大部件3，由前置放大板I和前置放大板2組成，用于對線圈系探測器部件4接收到的地層感應(yīng)信號進行功率放大和濾波，同時對來自線圈系探測器部件4的上下溫度信號進行濾波、放大。
4.如權(quán)利要求1所述的高溫高壓小井眼陣列感應(yīng)測井儀，其特征在于，線圈系探測器部件4包括I個發(fā)射線圈和6組接收線圈構(gòu)成，分別用于激勵空間磁場和獲取地層電磁感應(yīng)信號。
5.如權(quán)利要求1所述的高溫高壓小井眼陣列感應(yīng)測井儀，其特征在于，線圈系探測器部件4為玻璃鋼外殼，內(nèi)腔內(nèi)灌注有硅油；壓力平衡部件5是具有金屬外殼的柔性可收縮皮囊，皮囊內(nèi)充滿硅油，并與線圈系探測器部件4內(nèi)腔連通。
6.權(quán)利要求1所述的高溫高壓小井眼陣列感應(yīng)測井儀，其特征在于，發(fā)射線路部件6包括發(fā)射驅(qū)動板，用于根據(jù)來自數(shù)字處理板的發(fā)射信號控制命令驅(qū)動線圈系探測器部件4的發(fā)射線圈激勵空間磁場，對地層進行探測。
7.如權(quán)利要求2所述的高溫高壓小井眼陣列感應(yīng)測井儀，其特征在于:所述輔助測量板用于對輔助模擬量數(shù)據(jù)進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，并將模數(shù)轉(zhuǎn)換后的輔助模擬量數(shù)據(jù)發(fā)給數(shù)字處理板；所述數(shù)字處理板用于向發(fā)射線路部件6發(fā)出發(fā)射信號控制命令，以及對線圈系探測器部件4的接收線圈接收到的、并經(jīng)前置放大部件3處理后的地層感應(yīng)信號進行信號采集與數(shù)字處理，并發(fā)送給通訊板；所述通訊板用于與地面計算機進行信息交換。
8.如權(quán)利要求1所述的高溫高壓小井眼陣列感應(yīng)測井儀，其特征在于，所述電子線路部件2、前置放大部件3、壓力平衡部件5以及發(fā)射線路部件6由金屬外殼保護；線圈系探測器部件4由玻璃鋼外殼保護。
9.如權(quán)利要求1所述的高溫高壓小井眼陣列感應(yīng)測井儀，其特征在于，所述高溫高壓小井眼陣列感應(yīng)測井儀連接方式是:電子線路部件2、前置放大部件3、線圈系探測器部件.4、壓力平衡部件5、發(fā)射線路部件6由上至下依次相連。
【文檔編號】E21B49/00GK103643950SQ201310718454
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年12月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月23日
【發(fā)明者】何明, 李英波, 劉金柱 申請人:北京環(huán)鼎科技有限責(zé)任公司