專(zhuān)利名稱(chēng):深淺并測(cè)三側(cè)向測(cè)井儀的制作方法
本發(fā)明屬于電測(cè)量?jī)x器。它適用于油田測(cè)井，通過(guò)測(cè)量地層電阻率，快速直觀判斷油(氣)水層;也可用于煤田探井和其它劃分地質(zhì)剖面的地球物理探測(cè)。
目前國(guó)內(nèi)外普遍采用電流聚焦方法測(cè)量地層電阻率。主要儀器分二類(lèi)三側(cè)向和雙側(cè)是向。其中，三側(cè)向方法的縱向分層能力較好，可以劃分出較薄的地層，而且受井眼、圍巖影響較小。但它不能進(jìn)行深淺同時(shí)并測(cè)，需兩次下井，才能分別測(cè)出深淺兩條電阻率曲線(xiàn)，工作效率低。兩次下井不可能使儀器對(duì)應(yīng)同一地層在井眼中處于同心位置。這種不同心造成曲線(xiàn)對(duì)比時(shí)的誤差，給進(jìn)一步定量分析解釋帶來(lái)困難。由于這些原因三側(cè)向測(cè)量方法沒(méi)有進(jìn)一步發(fā)展起來(lái)，它的線(xiàn)路落后，具有操作不便，動(dòng)態(tài)范圍小，測(cè)量時(shí)間長(zhǎng)的缺點(diǎn)。第二類(lèi)儀器采用雙側(cè)向方法，線(xiàn)路復(fù)雜，儀器成本高。又由于雙側(cè)向方法采用的電極系的尺寸比三側(cè)向方法的電極系長(zhǎng)，測(cè)量原理不同，所以分層能力差，不利于薄層的劃分。
已知三側(cè)向測(cè)井儀如中國(guó)西安石油儀器二廠(chǎng)生產(chǎn)的C×74A型三側(cè)向測(cè)井儀(參見(jiàn)，西安石油儀器廠(chǎng)關(guān)于C×74A型三側(cè)向測(cè)井儀的技術(shù)說(shuō)明書(shū))。它不能進(jìn)行深淺同時(shí)并測(cè)，需兩次下井才能分別測(cè)出深淺兩條電阻率曲線(xiàn)，工作效率低。由于兩次下井不可能使儀器對(duì)應(yīng)同一地層在井眼中處于同心位置，這種不同心造成曲線(xiàn)對(duì)比時(shí)的誤差。它的動(dòng)態(tài)范圍小，不能適應(yīng)地層電阻率變化范圍較大的地域。它的系統(tǒng)平衡時(shí)間長(zhǎng)，限制了測(cè)井速度。它的操作和調(diào)整都比較困難。
本發(fā)明的目的在于不改變?cè)瓉?lái)三側(cè)向方法使用的電極系，因此，保留了原三側(cè)向方法的優(yōu)點(diǎn)，且使原三側(cè)向測(cè)井儀用戶(hù)的原始校正圖板和解釋方法繼續(xù)有效。本發(fā)明對(duì)原三側(cè)向線(xiàn)路重新設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)深淺并測(cè)，克服原三側(cè)向方法的缺點(diǎn)。
本發(fā)明使用已知的三側(cè)向電極系，該電極系由遠(yuǎn)電極〔11〕、互相依次由絕緣環(huán)〔17〕絕緣的電極〔12〕、〔13〕、〔14〕、〔15〕〔16〕組成，其中〔13〕和〔15〕在內(nèi)部由短路線(xiàn)相連、〔12〕和〔16〕也由短路線(xiàn)相連，三側(cè)向測(cè)井儀由地面信號(hào)處理裝置〔8〕和井下裝置〔9〕組成，本發(fā)明的特點(diǎn)是井下裝置的振蕩器〔1〕的輸出方波信號(hào)經(jīng)濾波穩(wěn)幅電路〔3〕轉(zhuǎn)變成正弦波后加至淺側(cè)向功放〔6〕，然后接電極〔16〕，振蕩器〔1〕輸出的方波信號(hào)被分頻器〔2〕降低N倍頻后再經(jīng)濾波穩(wěn)幅電路〔4〕轉(zhuǎn)變成正弦波后加至深側(cè)向功放〔5〕然后接遠(yuǎn)電極〔11〕，淺側(cè)向功放〔6〕和深側(cè)向功放〔5〕的公共端接電極〔13〕，電極〔13〕和電極〔14〕之間跨接一個(gè)小于0.01歐姆的采樣電阻〔10〕，檢測(cè)放大器〔7〕的輸入端并接在電阻〔10〕兩端，檢測(cè)放大器〔7〕的輸出由電纜線(xiàn)判定至地面信號(hào)處理裝置〔8〕，深側(cè)向功放電路〔5〕為一定壓源電路，通過(guò)遠(yuǎn)電極〔11〕向地層發(fā)射深側(cè)向電流;該電流一部分穿過(guò)泥漿〔20〕及浸入帶〔19〕水平流入原狀地層〔18〕后返回到主電極〔14〕，再經(jīng)過(guò)電極〔14〕與電極〔13〕間的采樣電阻〔10〕回到電極〔13〕，該電流稱(chēng)為深側(cè)向主電流;另一部份通過(guò)泥漿〔20〕流回到〔13〕，該電流稱(chēng)為深側(cè)向屏蔽電流，由于屏蔽電流的作用，使主電流能夠深入到原狀地層中去，保證了一定的探測(cè)深度，主電流的大小，反映了原狀地層的電阻率變化。
淺側(cè)向功放電路也為一定壓源電路，通過(guò)電極〔16〕向地層發(fā)射淺側(cè)向電流，該電流一部分穿過(guò)泥漿〔20〕和侵入帶〔19〕流回主電極〔14〕，再經(jīng)過(guò)采樣電阻〔10〕回到電極〔13〕，稱(chēng)淺側(cè)向主電流，另一部分通過(guò)泥漿〔20〕回到到電極〔13〕，稱(chēng)為淺側(cè)向屏蔽電流。淺側(cè)向主電流穿過(guò)泥漿〔20〕和浸入帶〔19〕返回、探測(cè)深度較淺，電流的大小主要反映浸入帶的電阻率變化。深側(cè)向主電流和淺側(cè)向主電流均流經(jīng)采樣電阻〔10〕，檢測(cè)放大器〔7〕將混在一起的不同頻率的深側(cè)向主電流信號(hào)與淺側(cè)向主電流信號(hào)進(jìn)行放大并由電纜至地面信號(hào)處理裝置〔8〕。電路框圖如圖1所示。本發(fā)明也可以使用頻率不同的獨(dú)立的兩個(gè)振蕩器〔1〕和振蕩器〔22〕，電路聯(lián)接是振蕩器〔22〕的輸出方波信號(hào)經(jīng)濾波穩(wěn)幅電路〔4〕轉(zhuǎn)變成正弦后加至深側(cè)向功放〔5〕，功放〔5〕的輸出接電極〔13〕，公共端接遠(yuǎn)電極〔11〕，振蕩器〔1〕的輸出方波信號(hào)經(jīng)濾波穩(wěn)幅電路〔3〕轉(zhuǎn)變成正弦波后加至淺側(cè)向功放〔6〕，功放〔6〕的輸出接電極〔13〕，公共端接電極〔16〕，電極〔13〕與電極〔14〕之間仍跨接一個(gè)小于0.01歐姆的采樣電阻〔10〕，檢測(cè)放大器〔7〕的輸入端仍并接在電阻〔10〕兩端，并將混在一起的不同頻率的深側(cè)向主電流信號(hào)與淺側(cè)向主電流信號(hào)進(jìn)行放大并由電纜送至地面信號(hào)處理裝置〔8〕，如圖2所示。
圖中〔1〕-方波振蕩器 〔2〕-分頻器〔3〕-濾波穩(wěn)幅電路 〔4〕-濾波穩(wěn)幅電路
〔5〕-深側(cè)向功放電路 〔6〕-淺側(cè)向功放電路〔7〕-檢測(cè)放大器 〔8〕-地面信號(hào)處理裝置〔9〕-井下電路裝置 〔10〕-采樣電阻〔11〕-遠(yuǎn)電極 〔12〕-電極〔13〕-電極 〔14〕-主電極〔15〕-電極 〔16〕-電極〔17〕-絕緣環(huán) 〔18〕-原狀地層〔19〕-侵入帶地層 〔20〕-泥漿〔21〕-井壁 〔22〕-振蕩器。
本發(fā)明實(shí)施樣機(jī)使用已知的三側(cè)向電極系，該電極系由遠(yuǎn)電極〔11〕、互相依次由絕緣環(huán)〔17〕絕緣的電極〔12〕、〔13〕、〔14〕、〔15〕、〔16〕組成，其中〔13〕和〔15〕在內(nèi)部由短線(xiàn)路相連，〔12〕和〔16〕也由短路線(xiàn)相連。三測(cè)向測(cè)井儀由地面信號(hào)處理裝置〔8〕和井下裝置〔9〕組成，井下裝置包括振蕩器〔1〕，其頻率為fc，濾波穩(wěn)幅電路〔3〕和〔4〕、分頻器〔2〕和深側(cè)向定壓源功放〔5〕以及淺側(cè)向定壓源功放〔6〕，如圖1所示。檢測(cè)放大器〔7〕的輸出電壓包含兩個(gè)分量淺側(cè)向主電流分量，其頻率為fc深側(cè)向主電流分量，其頻率為fc/N，地面信號(hào)處理裝置〔8〕將此電壓進(jìn)行處理，同時(shí)獲得原狀地層電導(dǎo)率和電阻率，侵入帶電導(dǎo)率和電阻率。
實(shí)施樣機(jī)測(cè)井速度8000米/小時(shí)測(cè)量范圍
2.0ΩM～2.0KΩM 誤差±1%本發(fā)明深淺同時(shí)并測(cè)，一次下井，深淺兩條曲線(xiàn)同時(shí)測(cè)出，工作效率比已有三側(cè)向測(cè)井儀高，避免了兩次下井帶來(lái)的測(cè)量誤差。
本發(fā)明采用交流動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，時(shí)間常數(shù)小，響應(yīng)快，測(cè)井速度達(dá)到8000米/小時(shí)，而已知三側(cè)向測(cè)井儀的測(cè)井速度為1200米/小時(shí)。
本發(fā)明中電極〔13〕和電極〔14〕之間的采樣電阻〔10〕其阻值小于0.01歐姆，保證了兩電極的電位近似相等，測(cè)量具有足夠的精度，線(xiàn)路簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性好。而已知三側(cè)向測(cè)井儀為了使電極〔13〕和〔14〕電位近似相等采用了閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，線(xiàn)路復(fù)雜，穩(wěn)定性差，動(dòng)態(tài)范圍小。
本發(fā)明采用已知三側(cè)向測(cè)井儀的電極系，因而保留了原三側(cè)向方法分層能力高的優(yōu)點(diǎn)，并且使原三側(cè)向測(cè)井儀用戶(hù)的原始校正圖版和解釋方法繼續(xù)有效。
本發(fā)明如在油田和煤田推廣應(yīng)用，可降低制造成本，提高工作效率。對(duì)過(guò)去原有的三側(cè)向設(shè)備，可按本發(fā)明對(duì)其進(jìn)行線(xiàn)路改造并實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的一切優(yōu)點(diǎn)，而原有一系列校正圖版及解釋方法可繼續(xù)沿用。對(duì)于那些需要?jiǎng)澐直拥牡貐^(qū)使用本發(fā)明測(cè)井儀更為適當(dāng)。
權(quán)利要求
1.深淺并測(cè)三側(cè)向測(cè)井儀，使用由遠(yuǎn)電極[11]、互相依次由絕緣環(huán)[17]絕緣的電極[12]、[13]、[14]、[15]、[16]組成的三側(cè)向電極系，其中，[13]和[15]在內(nèi)部由短路線(xiàn)相連，[12]和[16]也由短路線(xiàn)相連，三側(cè)向測(cè)井儀由地面信號(hào)處理裝置[8]和井下裝置[9]組成，本發(fā)明的特點(diǎn)是井下裝置的振蕩器[1]的輸出方波信號(hào)經(jīng)濾波穩(wěn)幅電路[3]轉(zhuǎn)變成正弦波后加至淺側(cè)向功放[6]，然后接電極[16]，振蕩器[1]輸出的方波信號(hào)被分頻器[2]降低N倍頻后再經(jīng)濾波穩(wěn)幅電路[4]轉(zhuǎn)變成正弦波后加至深側(cè)向功放[5]然后接遠(yuǎn)電極[11]，淺側(cè)向功放[6]和深側(cè)向功放[5]的公共端接電極[13]，電極[13]與電極[14]之間跨接一個(gè)小于0.01歐姆的電阻[10]，檢測(cè)放大器[7]的輸入端并接在電阻[10]兩端，檢測(cè)放大器[7]的輸出由電纜線(xiàn)送至地面信號(hào)處理裝置[8]，本發(fā)明的淺側(cè)向功放[6]和深側(cè)向功放[5]均是定壓源功放電路。
2.按照權(quán)力要求1，區(qū)別在于使用兩個(gè)頻率不同的獨(dú)立的振蕩器〔1〕和振蕩器〔22〕，振蕩器〔22〕的輸出方波信號(hào)經(jīng)濾波穩(wěn)幅電路〔4〕轉(zhuǎn)變成正弦波后加至深側(cè)向功放〔5〕，功放〔5〕的輸出接電極〔13〕，公共端接遠(yuǎn)電極〔11〕，振蕩器〔1〕的輸出方波信號(hào)經(jīng)濾波穩(wěn)幅電路〔3〕轉(zhuǎn)變成正弦波后加至淺側(cè)向功放〔6〕，功放〔6〕的輸出端接電極〔13〕，公共端接電極〔16〕。功放〔5〕的輸出接電極〔13〕，公共端接遠(yuǎn)電極〔11〕，振蕩器〔1〕的輸出方波信號(hào)經(jīng)濾波穩(wěn)幅電路〔3〕轉(zhuǎn)變成正弦波后加至淺側(cè)向功放〔6〕，功放〔6〕的輸出端接電極〔13〕，公共端接電極〔16〕。
專(zhuān)利摘要
本發(fā)明屬于電測(cè)量?jī)x器。它適用于油田測(cè)井，通過(guò)測(cè)量地層電阻率，快速直觀判斷油(氣)水層，也可用于煤田探井和其它劃分地質(zhì)剖面的地球物理探測(cè)。本發(fā)明使用已知的三側(cè)向電極系，實(shí)現(xiàn)深淺并測(cè)。由井下儀器裝置產(chǎn)生兩種頻率的正弦波，通過(guò)電極系在地下形成相應(yīng)的電場(chǎng)，檢測(cè)到的不同頻率的信號(hào)反映了原狀地層和侵入帶地層電阻率的不同變化。使用本發(fā)明可繼續(xù)沿用傳統(tǒng)的三側(cè)向圖板，對(duì)于那些需要?jiǎng)澐直拥牡貐^(qū)使用本發(fā)明測(cè)井儀更為適當(dāng)。
文檔編號(hào)G01V3/24GK87100047SQ87100047
公開(kāi)日1988年4月13日 申請(qǐng)日期1987年1月6日
發(fā)明者李志平, 鄭庚宇, 蔡惟錚 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan