不極化探頭及包括該不極化探頭的頻譜激發(fā)極化測井裝置制造方法
【專利摘要】提供了一種不極化探頭以及包括該探頭用于鉆孔的頻譜激發(fā)極化測井裝置。該不極化探頭，包含：一主體，具有一內(nèi)部空間；以及一組電極，設(shè)置在該主體內(nèi)并且相互間隔一預(yù)定距離，該電極組包含一電流電極以及一電位電極，該電流電極提供一電流給一目標物，該電位電極測量自該目標物激發(fā)的電位；每個電極包含：一內(nèi)殼，具有一內(nèi)部空間；一鉛條，纏繞在該內(nèi)殼上；一外殼，覆蓋使用該鉛條纏繞的該內(nèi)殼；以及一填料，填充在該外殼與該內(nèi)殼之間的空間中。
【專利說明】不極化探頭及包括該不極化探頭的頻譜激發(fā)極化測井裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種不極化探頭以及包括該不極化探頭的頻譜激發(fā)極化測井裝置。更具體地，本發(fā)明涉及一種不極化探頭以及包括該不極化探頭用于鉆孔的頻譜激發(fā)極化測井裝置，其中該不極化探頭可被插入鉆孔中并進行頻譜激發(fā)極化測井以實現(xiàn)含硫化礦石的金屬礦體的分布及特征的快速確定。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)激發(fā)極化法為一種通過地面電流的施加來激發(fā)極化現(xiàn)象并測量以勘測地下結(jié)構(gòu)的方法。
[0003]激發(fā)極化法包括兩種方法。(a) —種方法為時間域激發(fā)極化法，在該方法中，施加電流通過地面一預(yù)定時間，并且然后基于電位電極之間的電壓測量荷電狀態(tài)；(b)另一種方法為頻域激發(fā)極化法，在該方法中，利用兩個或兩個以上的頻率范圍(IOHz或更小)測量視電阻率，從而測量頻率效應(yīng)、金屬相關(guān)系數(shù)等。另外，低頻施加電流持續(xù)I秒或I秒以上之后，測量測量的電位與電流相位之間的相位差。
[0004]在頻譜激發(fā)極化法中，測量譜頻率的振幅和相位。該方法可消除傳統(tǒng)激發(fā)極化檢測電磁耦合的缺點，對大量頻率基于激發(fā)極化數(shù)據(jù)允許深層勘探，進行礦物大小、數(shù)量及種類的鑒定，并消除各種人工噪聲、膜極化等。在該方法中，利用用于評估油田反應(yīng)的Cole-Cole模型主要分析該激發(fā)數(shù)據(jù)。
[0005]一般，頻譜激發(fā)極化的勘探是對地表進行的。然而，為了識別礦物礦石及資源存儲，通常通過巖心測井基于目視檢測進行乏味的研究。因此，分析結(jié)構(gòu)因觀察者的經(jīng)驗及知識而不同。通過實驗觀察及組成物的分析，連同目視檢測，最后進行礦體的精確評估。然而，由于該過程耗時長，因此在所屬領(lǐng)域需要一種快速評估礦體及其級別的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供一種不極化探頭以及包括該不極化探頭用于鉆孔的頻譜激發(fā)極化測井裝置，其中該不極化探頭可被插入鉆孔中并進行頻譜激發(fā)極化測井以實現(xiàn)含硫化礦石的金屬礦體的分布及特征的快速確定。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一方面，一種不極化探頭，包含:一主體，具有一內(nèi)部空間；以及一組電極，設(shè)置在該主體內(nèi)并且相互間隔一預(yù)定距離，該電極組包含一電流電極以及一電位電極；每個電極包含:一內(nèi)殼，具有一內(nèi)部空間；一鉛條，纏繞在該內(nèi)殼上；一外殼，覆蓋使用該鉛條纏繞的該內(nèi)殼；以及一填料，填充在該外殼與該內(nèi)殼之間的空間中。
[0008]該主體可由聚氯乙烯(PVC)制成。
[0009]該鉛條可由鉛制成并涂有氯化鉛。
[0010]該鉛條可纏繞該內(nèi)殼的外表面一圈，并且該外殼可被穿孔以形成多個孔。
[0011]藉由將氯化鉛粉末、氯化鈉和石膏混合為一混合物，然后添加蒸餾水攪拌該混合物，并且最后固化該混合物，制備該填料。[0012]氯化鉛粉末、氯化鈉和石膏的混合物具有50至58: 30至38: 10至18的混合t匕，以重量百分比計。
[0013]該電極組包含第一電流電極以及第一電位電極和第二電位電極，該第一電流電極、該第一電位電極以及該第二電位電極以此順序自該主體的下部設(shè)置。
[0014]在該主體的上部和下部分別提供有一電路板和一電池，該電流電極和該電位電極設(shè)置在該電池和該電路板之間，并且該電池、該電路板和該電極組通過電纜相互連接。
[0015]該內(nèi)殼和該外殼由聚氯乙烯(PVC)制成。
[0016]每個電極在其兩側(cè)形成有外螺紋部分并旋入固定至該主體的內(nèi)螺紋部分，并且一O型環(huán)安裝在該電極與該主體之間的每個旋入固定部分。
[0017]該主體在其上部連接用于該主體的一防水墊，并且自該主體暴露的一部分的該電纜由一電纜護套所包覆。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種用于鉆孔的頻譜激發(fā)極化測井裝置，包含:根據(jù)權(quán)利要求I至11中任一項所述的不極化探頭；一絞車，利用電纜將該不極化探頭在一鉆孔內(nèi)升起或降下；一測量儀器，該測量儀器經(jīng)由該電纜連接至該絞車，并傳輸電流且接收測量的電位，用以進行激發(fā)極化檢測；以及一附加電極，安裝于地面之上，用以在該測量儀器的控制下提供電流至地面。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]通過結(jié)合附圖對本發(fā)明的示例性實例進行詳細描述，本發(fā)明的上述和其它特性及優(yōu)點將會變得更加清楚，其中:
[0020]圖1為根據(jù)本發(fā)明一示例性實施例用于鉆孔的頻譜激發(fā)極化測井裝置的視圖；
[0021]圖2為根據(jù)本發(fā)明一示例性實施例的不極化探頭的剖視圖；
[0022]圖3為根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的不極化探頭的組裝電極的側(cè)剖視圖；
[0023]圖4為根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的不極化探頭的電極的側(cè)剖視圖；以及
[0024]圖5為描述通過根據(jù)本發(fā)明一示例性實施例用于鉆孔的頻譜激發(fā)極化測井裝置測量的頻譜激發(fā)極化的測井結(jié)果及測井結(jié)果的電阻率的視圖。
【具體實施方式】
[0025]參見所附附圖，將詳細描述本發(fā)明的示例性實施例。
[0026]參見圖1，根據(jù)本發(fā)明一示例性實施例的頻譜激發(fā)極化測井裝置配置以在鉆孔內(nèi)進行頻譜激發(fā)極化的測井。該測井裝置包括探頭100、絞車200以及測量儀器300，其中探頭100插入鉆孔，絞車200利用電纜升起或降下探頭100，測量儀器300經(jīng)由電纜連接至絞車200并傳輸電流且接收測量的電位。
[0027]測量儀器300包括傳輸器以及接收器，其中該傳輸器傳輸電流，該接收器接收測量的電位。這里，該傳輸器可經(jīng)由恒流電路傳輸100 μ A至IOOmA范圍內(nèi)的電流以及10 μ Hz至32MHz范圍內(nèi)的頻率。該接收器可接收測量的電位，從而測量儀器300可譜測振幅及相位差。
[0028]絞車200纏繞或松開電纜以將探頭100在鉆孔內(nèi)升起或降下，其中該探頭100連接至該電纜。該絞車200可松開電纜至500m的深度，其達到該鉆孔的最低深度，從而在此測量頻譜激發(fā)極化。通過電動機進行該電纜的纏繞或松開，用以在該鉆孔內(nèi)移動探頭100。
[0029]探頭100可包括不極化電極組，并且經(jīng)由電纜連接至測量儀器300。該探頭100是測井頻譜激發(fā)極化中最重要的組件之一。將該探頭100插入至鉆孔內(nèi)以執(zhí)行激發(fā)極化測井。該探頭100防水，抗500m或更深的水壓。該探頭100的詳細結(jié)構(gòu)如圖2所示。
[0030]參見圖2，探頭100包括防水主體11，在該防水主體11下部處的電池12，在該主體11上部處的電路板13以及電極組C1、P1、P2。這里，電池12、電路板13以及電極通過電纜而相互連接。
[0031]主體11由圓管形成，其封裝電池12，電路板13以及電極C1、P1、P2。該主體11由不導(dǎo)電材料制成。優(yōu)選地，該主體11由具有大約47mm直徑的聚氯乙烯(PVC)管組成。
[0032]電池12提供充電功率至所述電極。具體地，電池12可提供操作功率至第一和第二電位電極P1、P2，并且為電路板13供電以放大測量的信號。具有高容量的電池12可提供充電功率至第一電流電極Cl以使測量電流繞流鉆孔，提供操作功率至第一和第二電位電極P1、P2，并提供放大功率至電路板13。因此，可利用電池12而不需要單獨應(yīng)用外部電源至探頭100來執(zhí)行頻譜激發(fā)極化測井。
[0033]電路板13可包括放大電路，其放大由第一和第二電位電極P1、P2測量的電位，并將該測量的電位輸出至測量儀器300。
[0034]主體11在其上部連接防水墊14，用于主體11的防水。自主體11暴露的電纜部分由電纜護套15所包覆。
[0035]排列所述電極，使得第一電流電極Cl、第一電位電極Pl以及第二電位電極P2以指定的順序設(shè)置在電池12與電路板13之間。此外，第二電流電極C2(未顯示)可置于地面之上。這里，各個電極可以大約300mm的規(guī)定間隔置于主體11內(nèi)。
[0036]利用所述電極排列，將第一電流電極Cl插入鉆孔并沿著鉆孔移動，同時接收于探頭100。第二電流電極C2被置于地上，從而允許更寬范圍的激發(fā)極化測井。這里，第一和第二電流電極Cl、C2由外部電源經(jīng)由電纜供電，或者由電池12供電，從而所述電極可在鉆孔周圍提供電流。此外，將第一和第二電位電極Pl、P2插入鉆孔并沿著鉆孔移動，同時接收于探頭100。借助金屬礦帶的識別，該電位電極在移動期間可測量激發(fā)極化。
[0037]參見圖3，第一電流電極Cl、第一電位電極Pl以及第二電位電極P2在兩側(cè)可包括外螺紋部分并旋入固定至主體11的內(nèi)螺紋部分。為了電極與主體之間的旋入固定部分的防水，橡膠O型環(huán)16可安裝在每個電極Cl和C2與主體之間的旋入固定部分。
[0038]參見圖4，將詳細描述包括第一電流電極Cl、第一電位電極Pl以及第二電位電極P2的電極的結(jié)構(gòu)。
[0039]所述電極C1、P1、P2為不極化電極，通過所述電極，電流可通過電極和電解液之間的接口上的電荷移動流動。在本領(lǐng)域內(nèi)，然而，極化電極，如銅管，用作一電極。利用該銅管，正常電流被阻礙，因為電解液中的正離子聚集在負電極周圍以及電解液中的負離子聚集在正電極周圍。
[0040]在激發(fā)極化的實際測量中，該電流電極首先向含硫化礦的礦體提供電流持續(xù)一定時間(如一秒)，然后停止電流的供給激發(fā)該礦體極化。然后，該電位電極測量該礦體的激發(fā)極化。然而，由于該銅管用作一電極，在該電極發(fā)生極化，從而在礦體的極化信號中激發(fā)噪聲。[0041]在該實施例中，電極Cl、Pl或P2包括內(nèi)殼21，該內(nèi)殼21具有一內(nèi)部空間。鉛條22纏繞在內(nèi)殼21上。外殼24環(huán)繞使用鉛條22纏繞的內(nèi)殼21。填料23填充在外殼24與內(nèi)殼21之間的空間中。鉛條22連接至電纜。
[0042]內(nèi)殼21可由中空聚氯乙烯(PVC)管形成。
[0043]鉛條22可由拉長的鉛(Pb)條形成，其可涂有氯化鉛(PbCl2)。具體地，鉛條22可經(jīng)由電解涂有氯化鉛(PbCl2)。在鉛條22的制備期間，該鉛條可通過其它涂布法代替電解涂有氯化鉛。
[0044]鉛條22纏繞內(nèi)殼21的外表面一圈。利用鉛條22的纏繞結(jié)構(gòu)，當沿著鉆孔向上或向下移動時，所述電極(C1、P1、P2)可在所有水平方向上(360° )進行激發(fā)極化測井。
[0045]藉由使用蒸餾水混合石膏(CaSO4.2Η20)、氯化鉛(PbCl2)粉末及氯化鈉(NaCl)以形成填料漿，制備填充在外殼24與使用鉛條22纏繞的內(nèi)殼21之間的空間中的填料23。將該制備的漿倒入外殼24內(nèi)的空間中并接著固化。
[0046]藉由以50至58重量百分比:30至38重量百分比:10至18重量百分比的混合比混合氯化鉛(PbCl2)粉末、氯化鈉(NaCl)以及石膏(CaS042H20)，制備填充外殼24的填料漿。優(yōu)選混合比為54重量百分比:34重量百分比:12重量百分比，并當添加蒸餾水及固化該混合物時，可攪拌該混合物。
[0047]外殼24被全部穿孔以形成多個孔25。當所述電極沿著鉆孔向上或向下移動時，所述穿孔25允許所述電極Cl、Pl和P2在環(huán)繞鉆孔的每個方向上，如在該鉆孔內(nèi)所有水平方向上(360° )，進行激發(fā)極化測井。
[0048]接著，描述制造該不極化電極的方法。首先，制造內(nèi)殼21，涂有氯化鉛的鉛條22，所有表面上形成有孔的外殼24，以及填料。該鉛條22纏繞內(nèi)殼21的外表面一圈(360° )并固定。然后，將外殼24環(huán)繞該內(nèi)殼。將以上述混合比的氯化鉛(PbCl2)粉末、氯化鈉(NaCl)以及石膏(CaS042H20)的混合物填充在外殼24的內(nèi)部。緩慢添加蒸餾水，利用蒸餾水將該混合物混合為一漿，從而完全填充該外殼24的內(nèi)部空間。然后將該漿置于陰暗處干燥3天。
[0049]實例
[0050]利用頻譜激發(fā)極化測井裝置，在韓國Samchuck的Gagok礦的隧道中進行激發(fā)極化測井。本發(fā)明用于檢測礦體的評估特性的可能性。
[0051]Gagok礦具有下述地質(zhì)特征，花崗質(zhì)片麻巖分布為母巖。Jangsan石英巖層、Myobong板巖層、Pungchon石灰?guī)r層、Hwajeol層、Dongjum石英巖層相互匹配分布以相互匹配于該母巖之上。Gagok礦內(nèi)的礦石通常包括方鉛礦和閃鋅礦，其中Punchon石灰?guī)r及Myobong板巖層內(nèi)的石灰?guī)r形成為接觸交代礦床。
[0052]目標物鉆孔為Gagok礦隧道中的鉆孔第11_2號，用以進行頻譜激發(fā)極化檢測。
[0053]鉆孔第11-2號的深度為400m。作為激發(fā)極化檢測的結(jié)果，在330至340m處發(fā)現(xiàn)礦化帶；在其它部分發(fā)現(xiàn)板巖層。圖5顯示了頻譜激發(fā)極化及電阻率的測井結(jié)果。在0.125至16HZ的頻率范圍內(nèi)測量頻譜激發(fā)極化測井，并為了證明該測量結(jié)果，將該測量結(jié)果與電阻率測試結(jié)果對比。
[0054]如圖5的電阻率測試結(jié)果所示，礦石分布部分處的電阻率低于板巖層的其它部分處的電阻率，因為該礦石分布部分包含硫化礦石，相對于板巖層，硫化礦石具有高電導(dǎo)率?？梢园l(fā)現(xiàn)的是，具有低電阻率的區(qū)域意味著一礦化帶，從而在該區(qū)域發(fā)生激發(fā)極化大相位差。因此，作為激發(fā)極化檢測的結(jié)果，在礦化帶中相變顯著，這有助于含硫化礦石的金屬礦床的位置的確定。
[0055]將配置以在含硫化礦石的金屬礦體的檢測中有效的本發(fā)明的不極化探頭插入鉆孔中，然后進行頻譜激發(fā)極化測井，從而實現(xiàn)含硫化礦石的金屬礦體的分布及特征的快速確定。
[0056]此外，極化發(fā)生在探頭的電極之間，用以防止自礦體激發(fā)的極化信號變?yōu)樵肼?。結(jié)果，所述電位電極能精確測量自含硫化礦石的礦體激發(fā)的極化。
[0057]此外，該探頭包括纏繞該電極的鉛條以及穿孔外PVC殼，從而在該鉆孔內(nèi)任何方向上實現(xiàn)激發(fā)極化的測量。
[0058]盡管參見所附附圖已公開部分示例性實施例，應(yīng)理解的是，上述實施例僅為說明之目的，并不只在限制所附權(quán)利要求闡述的本發(fā)明的范圍。因此，對于熟悉本領(lǐng)域的人員顯而易見的是，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)可進行各種修飾、變更及選擇。本發(fā)明的范圍應(yīng)僅由所附權(quán)利要求及其等量所限制。
【權(quán)利要求】
1.一種不極化探頭，其特征在于，包含: 一主體,具有一內(nèi)部空間；以及 一組電極，設(shè)置在該主體內(nèi)并且相互間隔一預(yù)定距離，該電極組包含一電流電極以及一電位電極； 每個電極包含: 一內(nèi)殼，具有一內(nèi)部空間； 一鉛條，纏繞在該內(nèi)殼上； 一外殼，覆蓋使用該鉛條纏繞的該內(nèi)殼；以及 一填料，填充在該外殼與該內(nèi)殼之間的空間中。
2.如權(quán)利要求1所述的不極化探頭，其特征在于，該主體由聚氯乙烯(PVC)制成。
3.如權(quán)利要求1所述的不極化探頭，其特征在于，該鉛條由鉛制成并涂有氯化鉛。
4.如權(quán)利要求1所述的不極化探頭，其特征在于，該鉛條纏繞該內(nèi)殼的一外表面一圈，并且該外殼被穿孔以形成多個孔。
5.如權(quán)利要求1所述的不極化探頭，其特征在于，藉由將氯化鉛粉末、氯化鈉和石膏混合為一混合物，然后添加蒸餾水攪拌該混合物，并且最后固化該混合物，制備該填料。
6.如權(quán)利要求5所述的不極化探頭，其特征在于，氯化鉛粉末、氯化鈉和石膏的混合物具有50至58: 30至38: 10至18的混合比，以重量百分比計。
7.如權(quán)利要求1所述的不極化探頭，其特征在于，該電極組包含一第一電流電極以及一第一電位電極和一第二電位電極，該第一電流電極、該第一電位電極以及該第二電位電極以此順序自該主體的一下部設(shè)置。
8.如權(quán)利要求1所述的不極化探頭，其特征在于，在該主體的一上部和一下部分別提供有一電路板和一電池，該電流電極和該電位電極設(shè)置在該電池和該電路板之間，并且該電池、該電路板和該電極組通過一電纜相互連接。
9.如權(quán)利要求1所述的不極化探頭，其特征在于，該內(nèi)殼和該外殼由聚氯乙烯(PVC)制成。
10.如權(quán)利要求1所述的不極化探頭，其特征在于，每個電極在其兩側(cè)形成有外螺紋部分并旋入固定至該主體的內(nèi)螺紋部分，并且一 O型環(huán)安裝在該電極與該主體之間的每個旋入固定部分。
11.如權(quán)利要求1所述的不極化探頭，其特征在于，該主體在其一上部連接用于該主體的一防水墊，并且自該主體暴露的一部分的該電纜由一電纜護套所包覆。
12.一種用于鉆孔的頻譜激發(fā)極化測井裝置，其特征在于，包含: 根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項所述的不極化探頭； 一絞車，利用一電纜將該不極化探頭在一鉆孔內(nèi)升起或降下； 一測量儀器，該測量儀器經(jīng)由該電纜連接至該絞車，并傳輸電流且接收一測量的電位，用以進行激發(fā)極化檢測；以及 一附加電極，安裝于地面之上，用以在該測量儀器的控制下提供電流至地面。
【文檔編號】G01V3/18GK103576207SQ201210442509
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2012年11月8日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月27日
【發(fā)明者】成樂勛, 樸三奎 申請人:韓國地質(zhì)資源研究院