專利名稱：電磁聚焦套管絲扣測井儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種井下套管井測井儀，特別是涉及一種井下無接箍套管磁定位測井 儀。
背景技術(shù)：
常規(guī)井下套管接箍測井儀(CCL)是利用兩塊(恒磁)磁鋼、一只接收線圈和電子 線路組成，如圖1-1。當(dāng)儀器經(jīng)過套管接箍2時，由于磁場分布發(fā)生變化，在接收線圈中產(chǎn)生 一個套管接箍信號，如圖1-2。測井時，通過檢測接收線圈感應(yīng)電壓Ei隨套管接箍的變化 (Ei = -Ν^Φ/dt)來測量接箍的個數(shù)，再通過測井曲線讀出所有套管接箍的個數(shù)N，計(jì)算出 井下地層的準(zhǔn)確深度(H = L*N)。在產(chǎn)氣井中，為確保套管連接密封，所用的新型套管不再用套管接箍連接，改為用 兩支套管的絲扣(API)直接連接。對于新型套管，原先的磁定位儀器已經(jīng)無法測量出絲扣 連接出的變化。從圖2看出當(dāng)儀器在新型套管1中測量時，由于只有絲扣3沒有套管接 箍，所以很難從測量曲線上區(qū)分出套管絲扣的信號。目前，在國內(nèi)外還沒有測量這種套管絲扣的測井儀器。怎樣通過測量套管絲扣 來代替像原來CCL儀器測量的套管接箍對地層進(jìn)行校深。這就是我們研發(fā)本發(fā)明專利的 (EFCL)目的。另外，原套管接箍測井儀還存在兩個缺點(diǎn)；1、測量曲線的幅度受儀器測井速度影響很大，目前組合測井速度是根據(jù)測井內(nèi)容 來確定的，不同測井組合，測井速度可能相差很多，CCL測量曲線的幅度也會有很大區(qū)別；2、測量曲線受套管磁化影響很大。在油田作業(yè)過程中，套管很容易被磁化，套管磁 化后，在CCL測井曲線上就會產(chǎn)生與接箍尖峰變化規(guī)律完全一樣的磁化尖峰。在測量曲線 上，我們很難區(qū)分出那個尖峰是套管接箍，那個尖峰是磁化造成的，因此原CCL測井時，經(jīng) 常因套管被磁化，給測井解釋帶來很多麻煩。為了能夠?qū)o套管接箍的套管進(jìn)行準(zhǔn)確的測量，我們根據(jù)交變電磁場原理，通過 檢測套管絲扣連接處磁阻的變化，設(shè)計(jì)出電磁聚焦套管接箍測井儀。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種電磁聚焦套管絲扣測井儀，采用低頻交變電磁場(94HZ) 代替原磁定位儀的恒定磁場，不但使儀器具有非常高的靈敏度，還具有不受套管磁化和測 井速度的影響。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種電磁聚焦套管絲扣測井儀，包括電磁聚焦傳感器和電 子線路，電磁聚焦傳感器包括雙發(fā)射探頭和接收探頭，其特征是雙發(fā)射探頭由兩只完全相同的發(fā)射線圈Li、L2順向連接，接收探頭由兩只完全相 同的接收線圈L3、L4按差分連接對稱放在兩發(fā)射探頭中間，發(fā)射線圈到接受線圈距離為所 測套管內(nèi)徑的1.5-2. 5倍；
電子線路包括前置放大器、高通濾波器、帶通濾波器、相敏檢波器、壓頻轉(zhuǎn)換器，驅(qū) 動放大電路、振蕩器和電源，其中雙發(fā)射線圈發(fā)射92HZ的方波，接收線圈將接收到的信號 先經(jīng)過前置放大器放大后，經(jīng)過高通濾波器濾掉低頻變化的套管磁化干擾，再經(jīng)過帶通濾 波器消除雜散干擾處理，最后經(jīng)過相敏檢波器和壓頻轉(zhuǎn)換器處理為可紀(jì)錄的套管接箍或套 管絲扣信號輸出。所述前置放大器K = 400 ；所述高通濾波器的截止頻率為IOHZ ；所述帶通濾波器 Q = 10、中心頻率f = 92HZ、增益K = 12。本發(fā)明電磁聚焦套管絲扣測井儀采用低頻交變電磁場(92HZ)代替原CCL磁定位 儀的恒定磁場，采用兩只差分相接的接收線圈代替原磁定位儀的單線圈接收，所以儀器可 以采用高增益放大來提高測量靈敏度；由于套管磁化干擾信號頻率為1-6HZ，與工作頻率 92HZ相差很多，所以儀器可以通過高通濾波器把磁化干擾信號濾掉，來去掉套管磁化干擾； 同樣，由于儀器工作信號為92HZ，接收線圈的感應(yīng)電壓不再與儀器測速有關(guān)。具有不受套管 磁化和測井速度的影響。既能測量原套管的接箍，又能測量無接箍套管的絲扣，是目前較理 想的套管接箍測井儀。


圖1-1是原套管接箍測井儀結(jié)構(gòu)示意圖。圖1-2是原套管接箍測井儀測量曲線圖。圖2是原磁定位儀測量無接箍套管曲線圖。圖3是本發(fā)明電磁聚焦傳感器結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明測井儀測量曲線圖。圖5是本發(fā)明電子線路部分框圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明包括電磁聚焦傳感器和電子線路，電磁聚焦傳感器包括雙發(fā)射探頭和接收 探頭，如圖3所示，雙發(fā)射探頭由兩只完全相同的發(fā)射線圈Li、L2(形狀、匝數(shù)、電感、電阻 等)順向連接。接收探頭由兩只完全相同的接收線圈L3、L4(形狀、匝數(shù)、電感、電阻等)按 差分連接對稱放在兩發(fā)射探頭中間。發(fā)射線圈到接受線圈(線圈中點(diǎn))距離為所測套管內(nèi) 徑的1. 5-2. 5倍。下面對本發(fā)明內(nèi)容分別詳細(xì)進(jìn)行論述一、電磁聚焦傳感器電磁聚焦傳感器與原CCL傳感器相比最大的差別有兩點(diǎn)新傳感器采用92HZ交變 電磁場，原儀器用恒定磁場；新傳感器采用雙線圈差分測量，原儀器用單線圈直接測量。這 種改變就是要利用交變電磁場的頻率(92HZ)與磁化測量的頻率(1-6HZ)的區(qū)別，通過濾波 器把磁化干擾濾掉；采用交變電磁場的另外一個好處就是測量曲線幅度與測井速度無關(guān)， 因?yàn)槟壳按艌龅淖兓?2HZ，不再取決于測井速度。采用雙線圈差分測量，由于線圈具有調(diào) 平衡功能，所以儀器放大器的增益可以很高(K = 400*12)。為什么兩只接收線圈采用差分連接就可以提高儀器的靈敏度？接收線圈輸出為=Vout= E1-E2 = (_d Φ 1/dt) - (_d Φ 2/dt)
在周圍介質(zhì)均勻(沒有接箍)時，兩只發(fā)射線圈的磁路磁阻是一樣的，所以兩個接 收線圈內(nèi)的磁通變化相等，接收線圈輸出電壓Vout = O,此時為測量曲線的基值。當(dāng)一只發(fā) 射線圈(L2)經(jīng)過套管連接絲扣處時(如圖3)，由于該線圈磁路的磁阻增加而使該發(fā)射線圈 對應(yīng)的接收線圈接收到信號(E2)減小。兩只接收線圈信號差分后，使輸出信號Vout增加。 同樣，當(dāng)Ll經(jīng)過套管絲扣時，接收線圈輸出信號向負(fù)值增加。采用交變電磁聚焦傳感器測量無接箍套管時還有以下優(yōu)點(diǎn)1. 1、具有非常高的靈敏度新儀器采用92HZ的交變信號，采用雙接收線圈差分連接，利用提高放大器的增益 (K = 400*12)來提高儀器的靈敏度；利用高Q(Q = 10)值的帶通濾波器來去掉磁化干擾， 使儀器測量曲線可以清晰地反映出套管絲扣的變化。1. 2、具有非常寬的測速范圍測量套管連接絲扣(或接箍)時，測量曲線的幅度只與連接絲扣(或接箍)有關(guān)， 與測速無關(guān)。因?yàn)殡姶啪劢固坠芙庸繙y井儀測速是0-3600米/時。1. 3、具有測量結(jié)果不受套管磁化的影響套管被磁化是不可避免的，接收線圈通過磁化套管時，和原CCL儀器一樣，一定會 產(chǎn)生感應(yīng)電壓(如圖5)，由于該電壓是隨磁化套管緩慢變化的信號，按儀器測速從200米/ 時-3600米/時計(jì)算，該頻率為1-6HZ，而儀器的工作信號是92HZ，很容易用高通濾波器把 低頻的磁化信號濾掉。從圖4看出新儀器測量包括連接絲扣3、磁化部分4和模擬套管接箍2的套管時， 測量曲線在絲扣連接處，曲線6A幅度變化明顯，其頻率為92HZ ；測量曲線在套管磁化處，曲 線6B幅度變化明顯，其頻率約為3HZ ；測量曲線在模擬套管接箍處曲線6C幅度變化明顯， 其頻率為92HZ。對測量曲線分析后，我們得出以下結(jié)論1、電磁聚焦套管測量儀測量靈敏度高，可以清晰測量出套管絲扣的變化；2、電磁聚焦套管測量儀對磁化干擾信號可以用高通濾波器濾掉；3、電磁聚焦套管測量儀可以代替原CCL儀器測量套管接箍；4、電磁聚焦套管測量儀測量曲線基值小，變化平穩(wěn)。二、電子線路2.1、電子線路組成電子線路如圖5所示，由高增益(K = 400)前置放大器、高通濾波器(截止頻率f =10HZ)、帶通濾波器(Q = 10，中心頻率f = 92HZ)、相敏檢波器、壓頻轉(zhuǎn)換器和士 15伏穩(wěn) 壓電源組成。2. 2、電子線路工作原理儀器測井時，發(fā)射線圈L1、L2提供f = 92HZ、Vp_p = 30V方波信號。接收線圈接 收的差分信號先經(jīng)過前置放大器放大400倍(原單線圈接受CCL儀器只能放大100倍)，放 大后的信號包括套管接箍信號和其他干擾信號(如磁化干擾)，再經(jīng)過截止頻率為IOHZ的 高通濾波器濾掉低頻(1-6HZ)的磁化干擾信號，再經(jīng)過Q= 10、中心頻率f = 92HZ、增益K =12的帶通濾波器濾波放大后，去掉其他干擾，把有用信號(92HZ)再放大到10伏，最后經(jīng) 過相敏檢波器和壓頻轉(zhuǎn)換器處理為可紀(jì)錄的套管接箍(或套管絲扣)信號輸出，使測量曲 線能夠清晰地顯示出套管絲扣(或接箍)。
權(quán)利要求
一種電磁聚焦套管絲扣測井儀，包括電磁聚焦傳感器和電子線路，電磁聚焦傳感器包括雙發(fā)射探頭和接收探頭，其特征是雙發(fā)射探頭由兩只完全相同的發(fā)射線圈L1、L2順向連接，接收探頭由兩只完全相同的接收線圈L3、L4按差分連接對稱放在兩發(fā)射探頭中間，發(fā)射線圈到接受線圈距離為所測套管內(nèi)徑的1.5 2.5倍；電子線路包括前置放大器、高通濾波器、帶通濾波器、相敏檢波器、壓頻轉(zhuǎn)換器，驅(qū)動放大電路、振蕩器和電源，其中雙發(fā)射線圈發(fā)射92HZ的方波，接收線圈將接收到的信號先經(jīng)過前置放大器放大后，經(jīng)過高通濾波器濾掉低頻變化的套管磁化干擾，再經(jīng)過帶通濾波器消除雜散干擾處理，最后經(jīng)過相敏檢波器和壓頻轉(zhuǎn)換器處理為可紀(jì)錄的套管接箍或套管絲扣信號輸出。
2.如權(quán)利要求1所述的一種電磁聚焦套管絲扣測井儀，其特征是所述前置放大器K= 400 ；所述高通濾波器的截止頻率為IOHZ ；所述帶通濾波器Q = 10、中心頻率f = 92HZ、增 益K = 12。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電磁聚焦套管絲扣測井儀，包括電磁聚焦傳感器和電子線路，電磁聚焦傳感器包括雙發(fā)射探頭和接收探頭，其特征是雙發(fā)射探頭由兩只完全相同的發(fā)射線圈L1、L2順向連接，接收探頭由兩只完全相同的接收線圈L3、L4按差分連接對稱放在兩發(fā)射探頭中間，發(fā)射線圈到接受線圈距離為所測套管內(nèi)徑的1.5-2.5倍；電子線路部分通過采用高增益放大器、磁化干擾濾波和高Q值帶通濾波器，使儀器具有非常高的靈敏度，測量的結(jié)果既不受套管磁化影響也不受測速影響。該儀器可以代替原CCL儀器，適用于測量各種套管，不論是有接箍或只有絲扣的套管，都能清晰地測量出接箍的變化。
文檔編號G01V3/28GK101956549SQ20101025772
公開日2011年1月26日 申請日期2010年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月19日
發(fā)明者張國輝, 詹保平 申請人:西安威盛電子儀器有限公司