專利名稱：雙側(cè)向與微側(cè)向組合測(cè)井儀器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及石油測(cè)井設(shè)備領(lǐng)域的利用電流聚焦原理測(cè)量井孔周圍介質(zhì) 電阻率的測(cè)井儀器，具體是一種雙側(cè)向與微側(cè)向(八側(cè)向)組合測(cè)井儀器。
背景技術(shù)：
地層電阻率測(cè)井儀器是油田勘探開發(fā)中常用的一種測(cè)量?jī)x器，用于測(cè)量地 層電阻率，研究地層徑向電阻率變化，確定地層的含油飽和度、滲透率、鉆井 液的侵入等，是尋找油氣的重要手段之一。目前使用的常規(guī)儀器主要是采用感
應(yīng)方法和電流聚焦方法，感應(yīng)方法的儀器是70年代的雙感應(yīng)八側(cè)向測(cè)井儀，技 術(shù)落后，測(cè)量精度和探測(cè)深度較差，在高阻巖性中無法使用，感應(yīng)電路部分易 損壞；電流聚焦方法的儀器為雙側(cè)向測(cè)井儀，微球形聚焦測(cè)井儀，微側(cè)向測(cè)井 儀，臨近側(cè)向測(cè)井儀等。常規(guī)雙側(cè)向測(cè)井儀的電極系深側(cè)向是雙層屏蔽聚焦模 式，探測(cè)深度約在1.3米左右，淺側(cè)向?yàn)閱螌悠帘尉劢鼓Ｊ?，淺側(cè)向的探測(cè)深 度為0.457-0.6米，因而其探測(cè)深度不夠深，在大井眼、鹽水泥漿情況下測(cè)井 受井眼影響大，效果不好，特別是淺側(cè)向在大井眼偏心影響下，不能反映地層 的真實(shí)電阻率變化。和雙側(cè)向組合測(cè)井的微球形聚焦、微側(cè)向、臨近側(cè)向等儀 器，主要反映井壁附近沖洗帶電阻率的變化，探測(cè)深 在0.2米左右。這幾種測(cè) 井儀都采用了聚焦極板裝置，把電極嵌在絕緣極板上，依靠彈簧扶正器或推靠 裝置使電極系緊貼在井壁上，克服泥漿對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。但它們均存在一定 的局限性，微側(cè)向探測(cè)深度較淺，受泥餅影響大，臨近側(cè)向雖然可以克服較厚 泥餅的影響，但是由于探測(cè)深度較大， 一定范圍內(nèi)又受原狀地層電阻率的影響， 具備兩者優(yōu)點(diǎn)也能在較大程度上克服兩者缺點(diǎn)的微球形聚焦測(cè)井也往往因?yàn)橥瓶科鳈C(jī)械結(jié)構(gòu)的不可靠性和井況的復(fù)雜性容易造成極板和井壁接觸不良，加上 國(guó)產(chǎn)極板耐用性和絕緣性差，從而影響儀器的測(cè)量精度和穩(wěn)定性。近幾年國(guó)外 開發(fā)的新型陣列感應(yīng)、陣列側(cè)向儀器，雖然性能和技術(shù)水平大幅度提高，但在 應(yīng)用方面受到同樣的局限，而且造價(jià)昂貴，難以在常規(guī)測(cè)井中廣泛應(yīng)用。
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)所存在的缺陷，提出一種測(cè)量精度高、穩(wěn)定 性強(qiáng)、受井眼和圍巖影響小、縱向分辨率高、測(cè)量動(dòng)態(tài)范圍大的雙側(cè)向與微側(cè) 向組合測(cè)井儀器。
其技術(shù)方案是主體結(jié)構(gòu)包括通訊短節(jié)、雙側(cè)向絕緣短節(jié)、雙側(cè)向電子線 路及殼體、雙側(cè)向電極系和微側(cè)向絕緣短節(jié)、微側(cè)向電子線路及殼體、微側(cè)向 電極系，其中雙側(cè)向電子線路包括邏輯和深側(cè)向參考電路、深側(cè)向驅(qū)動(dòng)電路、 淺側(cè)向參考電路、淺側(cè)向驅(qū)動(dòng)電路、電壓前置放大電路、電流前置放大電路、 測(cè)量及控制電路、刻度電路、電壓補(bǔ)償電路、平衡監(jiān)控電路；微側(cè)向電子線路 包括斬波驅(qū)動(dòng)電路、主供電放大和刻度電路、屏流放大電路、信號(hào)檢波放大電 路。所述的雙側(cè)向電極系包括一個(gè)主電極，并以主電極為中心，相互對(duì)稱的監(jiān) 督電極、屏蔽電極、輔助監(jiān)督電極以及回路電極，電子線路安裝在金屬外殼之 中，其外殼作為淺側(cè)向標(biāo)準(zhǔn)模式的回路電極、淺側(cè)向增強(qiáng)模式的屏蔽電極和深 側(cè)向的屏蔽電極；微側(cè)向電極系包括一個(gè)主電極，并以主電極為中心，相互對(duì) 稱的監(jiān)督電極、屏蔽電極以及回路電極，電子線路安裝在金屬外殼之中，其外 殼作為微側(cè)向的回路電極。
所述雙側(cè)向電極系的多組電極環(huán)繞制在同一根絕緣體上，在絕緣體中心是主電極，主電極的兩邊對(duì)稱排列著兩組監(jiān)督電極、 一組屏蔽電極、 一組輔助監(jiān) 督電極、 一組電極I和一個(gè)電極II、 一個(gè)魚雷；電極I活動(dòng)連接雙側(cè)向電子線 路外殼，電子線路外殼通過雙側(cè)向絕緣短節(jié)連接電極II，其中，兩組監(jiān)督電極 之間分別串聯(lián)阻值為1K的電阻；電子線路安裝在金屬外殼之中，其外殼作為淺 側(cè)向標(biāo)準(zhǔn)模式的回路電極、淺側(cè)向增強(qiáng)模式的屏蔽電極和深側(cè)向的屏蔽電極。
所述的微側(cè)向電極系的多組電極環(huán)繞制在同一根絕緣體上，在絕緣體中心 是主電極，主電極的兩邊對(duì)稱排列著兩組監(jiān)督電極、 一組屏蔽電極，電子線路 的金屬外殼作為微側(cè)向回路電極。
本實(shí)用新型的重點(diǎn)設(shè)計(jì)部分是電極系的結(jié)構(gòu)布局，雙側(cè)向和微側(cè)向采用各 自獨(dú)立的全對(duì)稱電極系結(jié)構(gòu)，其縱向分辨率取決于電極距的長(zhǎng)度，而探測(cè)深度 則由電極長(zhǎng)度決定。根據(jù)理論計(jì)算和實(shí)際試驗(yàn)采用合理的電極長(zhǎng)度和電極距長(zhǎng) 度，輔以科學(xué)精確的電路控制，可以獲得不同探測(cè)深度的地層電阻率測(cè)井曲線， 在大井眼、高礦化度泥漿、高電阻率地層情況下，減少井眼影響，更精確地反 映地層電阻率的變化。

附圖1是本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖；附圖2是雙側(cè)向部分的電極系布局 及電流走向圖；附圖3是微側(cè)向電極系的布局及電流走向圖。
具體實(shí)施方式

參照附圖l,主體結(jié)構(gòu)包括通訊短節(jié)11、雙側(cè)向絕緣短節(jié)12、雙側(cè)向電子 線路及殼體13、雙側(cè)向電極系14和微側(cè)向絕緣短節(jié)15、微側(cè)向電子線路及殼 體16、微側(cè)向電極系17依次連接組成。其中雙側(cè)向電子線路包括邏輯和深側(cè)向 參考電路、深側(cè)向驅(qū)動(dòng)電路、淺側(cè)向參考電路、淺側(cè)向驅(qū)動(dòng)電路、電壓前置放大電路、電流前置放大電路、測(cè)量及控制電路、刻度電路、電壓補(bǔ)償電路、平 衡監(jiān)控電路，以及供電電路。微側(cè)向電子線路包括斬波驅(qū)動(dòng)電路、主供電放大 和刻度電路、屏流放大電路、信號(hào)檢波放大電路。其電路構(gòu)成可以借鑒現(xiàn)有的 雙側(cè)向和微側(cè)向電子線路，也可以自行設(shè)計(jì)。
雙側(cè)向絕緣短節(jié)和微側(cè)向絕緣短節(jié)用來限制雙側(cè)向電極系和微側(cè)向電極系 的電極長(zhǎng)度。異名電極相互絕緣。絕緣體是由與金屬芯同軸的橡膠或玻璃鋼組 成。
參照附圖2，雙側(cè)向電極系由多組電極環(huán)繞制在同一根絕緣體上。在絕緣體 中心是主電極1，主電極1的兩邊對(duì)稱排列著兩組監(jiān)督電極2和3、屏蔽電極4、 輔助監(jiān)督電極4A以及電極I (即電極5)，電極I活動(dòng)連接雙側(cè)向電子線路外殼， 電子線路外殼通過雙側(cè)向絕緣短節(jié)連接電極II (即電極6)和一個(gè)魚雷電極18。 其中，兩組監(jiān)督電極之間分別串聯(lián)阻值為1K的電阻，兩個(gè)屏蔽電極用導(dǎo)線連接， 兩個(gè)輔助監(jiān)督電極用導(dǎo)線連接，兩個(gè)電極5用導(dǎo)線連接。電子線路安裝在金屬 外殼13 (與電極5同位置)之中，其外殼作為淺側(cè)向標(biāo)準(zhǔn)模式的回路電極、淺 側(cè)向增強(qiáng)模式的屏蔽電極和深側(cè)向的屏蔽電極。保留了常規(guī)雙側(cè)向探測(cè)深度最 淺的標(biāo)準(zhǔn)模式，增加了具有雙層屏蔽的淺側(cè)向和三層屏蔽的深側(cè)向強(qiáng)聚焦模式。 通過雙側(cè)向電子線路中的硬件和多反饋控制技術(shù)，根據(jù)實(shí)際情況有淺標(biāo)準(zhǔn)模式 21、淺增強(qiáng)模式20和深標(biāo)準(zhǔn)模式19可供選擇，與普通雙側(cè)向儀器相比更準(zhǔn)確 反映了原狀地層和侵入帶電阻率的變化，淺標(biāo)準(zhǔn)模式和常規(guī)雙側(cè)向一樣為單層 屏蔽電極，保證在普通井睡條件下測(cè)井，淺增強(qiáng)模式增加一個(gè)屏蔽電極為雙屏 蔽，探測(cè)深度大大增強(qiáng)，保證在大井眼、高礦化度的條件下測(cè)井，深標(biāo)準(zhǔn)模式 增加為三層屏蔽電極聚焦，回路電極為頂部魚雷18，在復(fù)雜井況下 能測(cè)得準(zhǔn)確的原狀地層電阻率。
工作過程如下深側(cè)向驅(qū)動(dòng)電路提供出32HZ的深屏流，供電電流通過4號(hào)
電極，電壓補(bǔ)償電路和淺側(cè)向驅(qū)動(dòng)電路使4號(hào)、5號(hào)電極電位相等向地層提供屏 流，形成三層屏蔽供電，在2號(hào)、3號(hào)電極的控制下，通過平衡監(jiān)控電路到l號(hào) 電極向地層供主電流。在平衡狀態(tài)下，2號(hào)、3號(hào)電極的電位差為0，主電流和 屏蔽電流通過遠(yuǎn)電極魚雷返回。淺側(cè)向驅(qū)動(dòng)電路向5號(hào)電極并通過電壓補(bǔ)償電 路的作用，使5號(hào)電極和4號(hào)電極等電位同時(shí)向地層提供出128HZ正弦波電流， 4號(hào)、5號(hào)電極的電位始終在4A號(hào)電極的監(jiān)控下通過電壓補(bǔ)償電路保持4號(hào)、5 號(hào)電極電位相等，形成不受圍巖和泥漿影響的雙層屏蔽供電。在2號(hào)、3號(hào)電極. 的控制下，通過平衡監(jiān)控電路到1號(hào)電極向地層供主電流，使2號(hào)和3號(hào)電極 等電位，主電流和雙層屏流都是通過6號(hào)電極返回。深淺側(cè)向供電在平衡監(jiān)控 電路和電壓補(bǔ)償電路的控制之下，達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡后通過測(cè)量道完成各自的處理， 轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的直流信號(hào)，提供給數(shù)據(jù)接口采樣。主電流測(cè)量是在主電流供電回 路中串聯(lián)一個(gè)O. 1Q的取樣電阻，將電流轉(zhuǎn)換成電壓，經(jīng)放大選頻處理后，通過 相應(yīng)的相敏檢波得到深電流的測(cè)量信號(hào)ID和淺電流的測(cè)量信號(hào)IS。淺電壓測(cè)量 是測(cè)量2號(hào)電極到魚雷間128HZ的電壓信號(hào)經(jīng)放大和128HZ選頻及128HZ相敏 檢波得到淺電壓信號(hào)ES，深電壓測(cè)量是測(cè)量2號(hào)電極到地面電極N的電壓經(jīng)放 大，32HZ選頻經(jīng)0相角相敏檢波得到電壓測(cè)量信號(hào)ED，經(jīng)90°相角相敏檢波得 到電壓測(cè)量信號(hào)QED，儀器工作無相移時(shí)，QED為O。當(dāng)存在相移時(shí)QED隨相移 的增加而加大，QED可以對(duì)ED信號(hào)因相移的偏差進(jìn)行校正。經(jīng)測(cè)量道得到的所 有直流信號(hào)，均可應(yīng)用PCM通信接口將直流轉(zhuǎn)換成數(shù)字量傳送到地面，地面數(shù) 控系統(tǒng)按常規(guī)雙側(cè)向處理方法得到深淺側(cè)向曲線。參照附圖3，微側(cè)向電極系由多組電極環(huán)繞制在同一根絕緣體上。在絕緣體
中心是主電極7，主電極7的兩邊對(duì)稱排列著兩組監(jiān)督電極8和9、 一組屏蔽電 極10。電子線路金屬外殼16作為微側(cè)向回路電極B。微側(cè)向電極系采用比淺側(cè) 向更小的電極長(zhǎng)度和電極距長(zhǎng)度，通過微側(cè)向電子線路部分的硬件控制技術(shù)， 測(cè)得更為精確的沖洗帶電阻率。圖中23是屏蔽電流，22是主電流。
工作過程如下主供電放大電路產(chǎn)生一恒定電壓信號(hào)，通過7號(hào)電極進(jìn)入 地層，再?gòu)幕芈冯姌OB (電子線路外殼)返回儀器。不管外界負(fù)載如何變化，這 個(gè)電路通過負(fù)反饋過程自動(dòng)控制使其保持一個(gè)恒定電壓的輸出。屏流放大電路 是一個(gè)高增益放大器，它產(chǎn)生一個(gè)和7號(hào)電極相同極性相同幅度的輔助電壓供 給10號(hào)電極，以防止由7號(hào)電極發(fā)出的電流由井中泥漿向上下分流，這就迫使 電流向側(cè)面通過井壁流入地層。輔助電壓產(chǎn)生來源于在井內(nèi)泥漿柱中有一極為 微弱的7號(hào)電極產(chǎn)生的電流，這一電流在8號(hào)、9號(hào)電極間產(chǎn)生一電壓差，經(jīng)該 電路放大斬波后取得與7號(hào)電極相位相同幅度接近的電壓信號(hào)，并將其送至10 號(hào)電極。由于7號(hào)電極供電電壓是恒定的，故隨著地層電導(dǎo)率的變化，其供電 電流也就相應(yīng)的變化。這種變化可以從信號(hào)檢波放大電路中測(cè)量電阻兩端的電 壓變化反映出來，這就是微側(cè)向測(cè)井信號(hào)，此信號(hào)經(jīng)"測(cè)井一零一刻度"開關(guān) 進(jìn)入信號(hào)放大器，最后檢波成直流輸送到通訊短節(jié)或地面進(jìn)行記錄。在供電測(cè) 井的過程中，斬波驅(qū)動(dòng)電路由發(fā)射部分送來的觸發(fā)同步方波激活，它控制著微 側(cè)向電路中的各種斬波器和相敏檢波器，給主供電放大和刻度電路、屏流放大 電路、信號(hào)檢波放大電路提供同步驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
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權(quán)利要求1、一種雙側(cè)向與微側(cè)向組合測(cè)井儀器，主體結(jié)構(gòu)包括通訊短節(jié)、雙側(cè)向絕緣短節(jié)、雙側(cè)向電子線路及殼體、雙側(cè)向電極系和微側(cè)向絕緣短節(jié)、微側(cè)向電子線路及殼體、微側(cè)向電極系，其中雙側(cè)向電子線路包括邏輯和深側(cè)向參考電路、深側(cè)向驅(qū)動(dòng)電路、淺側(cè)向參考電路、淺側(cè)向驅(qū)動(dòng)電路、電壓前置放大電路、電流前置放大電路、測(cè)量及控制電路、刻度電路、電壓補(bǔ)償電路、平衡監(jiān)控電路；微側(cè)向電子線路包括斬波驅(qū)動(dòng)電路、主供電放大和刻度電路、屏流放大電路、信號(hào)檢波放大電路，其特征是所述的雙側(cè)向電極系包括一個(gè)主電極，并以主電極為中心，相互對(duì)稱的監(jiān)督電極、屏蔽電極、輔助監(jiān)督電極以及回路電極，電子線路安裝在金屬外殼之中，其外殼作為淺側(cè)向標(biāo)準(zhǔn)模式的回路電極、淺側(cè)向增強(qiáng)模式的屏蔽電極和深側(cè)向的屏蔽電極；微側(cè)向電極系包括一個(gè)主電極，并以主電極為中心，相互對(duì)稱的監(jiān)督電極、屏蔽電極以及回路電極，電子線路安裝在金屬外殼之中，其外殼作為微側(cè)向的回路電極。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙側(cè)向與微側(cè)向組合測(cè)井儀器，其特征是所述 雙側(cè)向電極系的多組電極環(huán)繞制在同一根絕緣體上，在絕緣體中心是主電極， 主電極的兩邊對(duì)稱排列著兩組監(jiān)督電極、 一組屏蔽電極、 一組輔助監(jiān)督電極、 一組電極I和一個(gè)電極II、 一個(gè)魚雷；電極I活動(dòng)連接雙側(cè)向電子線路外殼， 電子線路外殼通過雙側(cè)向絕緣短節(jié)連接電極II，其中，兩組監(jiān)督電極之間分別 串聯(lián)阻值為1K的電阻;所述微側(cè)向電極系的多組電極環(huán)繞制在同一根絕緣體上， 在絕緣體中心是主電極，主電極的兩邊對(duì)稱排列著兩組監(jiān)督電極、 一組屏蔽電 極，電子線路的金屬外殼作為微側(cè)向回路電極。
專利摘要一種利用電流聚焦測(cè)量井孔周圍介質(zhì)電阻率的雙側(cè)向與微側(cè)向組合測(cè)井儀器。其技術(shù)方案是由雙側(cè)向電極系、雙側(cè)向電子線路部分、雙側(cè)向絕緣短節(jié)、微側(cè)向電極系、微側(cè)向電子線路部分和微側(cè)向絕緣短節(jié)組成。其中的雙側(cè)向電極系包括一個(gè)主電極，并以主電極為中心，和相互對(duì)稱的監(jiān)督電極、屏蔽電極、輔助監(jiān)督電極以及回路電極組成。微側(cè)向電極系包括一個(gè)主電極，并以主電極為中心，和相互對(duì)稱的監(jiān)督電極、屏蔽電極以及回路電極組成。本實(shí)用新型的重點(diǎn)設(shè)計(jì)部分是電極系的結(jié)構(gòu)布局，雙側(cè)向和微側(cè)向采用各自獨(dú)立的全對(duì)稱電極系結(jié)構(gòu)，用于地層的含油飽和度、滲透率、鉆井液侵入、油層厚度的計(jì)算，是油田勘探開發(fā)中重要的鉆井地質(zhì)導(dǎo)向和測(cè)井地質(zhì)評(píng)價(jià)測(cè)量?jī)x器。
文檔編號(hào)E21B49/00GK201428444SQ200920026490
公開日2010年3月24日 申請(qǐng)日期2009年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月31日
發(fā)明者琳 李, 解秋萍, 邵在平, 陳序三 申請(qǐng)人:山東勝利偉業(yè)石油工程技術(shù)服務(wù)有限公司