專利名稱：小口徑微球形聚焦測井儀的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種測井儀，尤其是涉及一種小口徑微球形聚焦測井儀。
背景技術：
煤層氣的勘探和開發(fā)不但可以增加新的潔凈能源，而且對煤礦安全生產(chǎn)和環(huán)境保 護具有重要意義。煤層氣測井是煤層氣勘探和開發(fā)的主要手段，應用先進、合理、有效的測 井方法，可以求取煤儲層的重要參數(shù)，如煤層的深度、厚度和結構、工業(yè)分析指標、含氣量、 滲透率等，可減少參數(shù)井的施工和其他測試項目，提高鉆效，大大降低成本。按中聯(lián)煤層氣 有限責任公司頒發(fā)的煤層氣測井規(guī)范要求，微球形聚焦電阻率是必測的參數(shù)之一。微球形聚焦測井是用來測量鉆井周圍地層沖洗帶的電阻率，其往往同時與雙側 向測井組合測量，可反映地層在徑向方向上電阻率的變化，評價煤巖層的滲透性。目前， 國內(nèi)石油系統(tǒng)微球形聚焦測井儀的外徑和極板都較大(一般儀器直徑為89mm、極板寬為 135mm)，并且重量重，價格高，而煤炭系統(tǒng)由于測井絞車的功率小、電纜細，因而拉不動，儀 器直接配接也存在困難，并且煤田鉆孔直徑一般都在90mm至145mm，現(xiàn)有儀器無法測量此 類鉆井。因此，研究適用的小口徑微球形聚焦測井儀非常必要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題在于針對上述現(xiàn)有技術中的不足，提供一種小口徑微 球形聚焦測井儀，其電路部分設計合理、儀器外徑小、重量輕且使用操作簡便、使用效果好、 安全可靠，能有效解決現(xiàn)有微球形聚焦測井儀存在的電子線路復雜、測井效率低、重量大、 使用效果較差等實際問題以及無法在小口徑鉆井測量的難題。為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是一種小口徑微球形聚焦測井儀， 包括圓柱桿狀外殼、電子線路板、微球極板和驅(qū)動所述微球極板緊貼井壁的極板推靠器，所 述電子線路板安裝在圓柱桿狀外殼內(nèi)，所述微球極板安裝在所述圓柱桿狀外殼下部的極板 推靠器托架上；所述微球極板由矩形橡膠板和鑲嵌在所述矩形橡膠板上的五個電極組成， 五個電極由內(nèi)至外分別為主電極Atl、泥餅校正電極Mtl、屏蔽電極A1、監(jiān)督電極M1和監(jiān)督電極 M2,主電極Atl為矩形電極且泥餅校正電極Mtl、屏蔽電極A1、監(jiān)督電極M1和監(jiān)督電極M2均為環(huán) 狀電極，所述主電極Atl與測井儀的接地電極B相接，其特征在于所述電子線路板上布設有 供電單元、信號測量單元和微處理器以及對監(jiān)督電極M1和監(jiān)督電極M2之間的電位差Vra進 行實時采集的監(jiān)督電極間電位差采樣電路，所述微處理器通過數(shù)據(jù)傳輸端口與布設在地面 上的測井數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相接；所述供電單元包括正弦波發(fā)生器、與正弦波發(fā)生器相接且輸出基準電壓信號Vf的 選頻濾波器一、對基準電壓信號Vf和電位差Vltl進行疊加的加法器、與加法器相接的功率放 大器一以及與所述監(jiān)督電極間電位差采樣電路的輸出端相接的壓控恒流源，所述功率放大 器一的兩個輸出端分別與主電極Atl和屏蔽電極A1相接并相應在主電極Atl和屏蔽電極A1之 間產(chǎn)生屏蔽電流I1 ；所述監(jiān)督電極間電位差采樣電路、加法器和功率放大器一組成根據(jù)電位差Vki的數(shù)值大小對屏蔽電流I1的電流值大小進行相應調(diào)整，并將電位差Vltl逐漸調(diào)整至 零的正反饋控制電路；所述壓控恒流源與主電極Atl相接，所述壓控恒流源、主電極Atl和接地 電極B組成主供電回路，所述主供電回路的回路電流為主電流Itl且主電流Itl的電流值大小 由壓控恒流源根據(jù)所述監(jiān)督電極間電位差采樣電路輸出的電壓采樣信號進行控制調(diào)整；所 述選頻濾波器一和監(jiān)督電極間電位差采樣電路分別與加法器的兩個輸入端相接；所述信號測量單元包括對主電流Itl進行實時測量的主電流測量電路和對泥餅校 正電極Mtl與監(jiān)督電極M1之間的電位差Vtl進行實時測量的電位差測量電路，所述主電流測 量電路和電位差測量電路均與所述微處理器相接。上述小口徑微球形聚焦測井儀，其特征是所述選頻濾波器一的輸出端經(jīng)分壓電 阻R1后與加法器的一個輸入端相接，所述監(jiān)督電極間電位差采樣電路的輸出端經(jīng)采樣電阻 R2后與加法器的另一個輸入端相接；所述壓控恒流源的輸出端經(jīng)電阻Rtl后與主電極Atl相 接。上述小口徑微球形聚焦測井儀，其特征是所述主電流測量電路包括變壓器B2、 功率放大器二、選頻濾波器二、整流電路一和A/D轉(zhuǎn)換電路一，所述變壓器B2初級線圈的兩 個接線端分別與電阻Rtl的兩端相接且其次級線圈的兩個接線端分別與功率放大器二的兩 個輸入端相接，所述功率放大器二的輸出端與選頻濾波器二的輸入端相接，選頻濾波器二 的輸出端與所述整流電路一的輸入端相接，所述整流電路一經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換電路一后與所述微 處理器相接。上述小口徑微球形聚焦測井儀，其特征是所述電位差測量電路包括變壓器B3、 功率放大器三、選頻濾波器三、整流電路二和A/D轉(zhuǎn)換電路二，所述變壓器B3初級線圈的 兩個接線端分別與泥餅校正電極M0和監(jiān)督電極M1相接且其次級線圈的兩個接線端分別與 功率放大器三的兩個輸入端相接，所述功率放大器三的輸出端與選頻濾波器三的輸入端相 接，選頻濾波器三的輸出端與所述整流電路二的輸入端相接，所述整流電路二經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換 電路二后與所述微處理器相接。上述小口徑微球形聚焦測井儀，其特征是還包括用于產(chǎn)生同步控制信號Q和0的 控制信號發(fā)生器，所述整流電路一為相敏整流電路一，所述整流電路二為相敏整流電路二， 所述相敏整流電路一和相敏整流電路二的兩個控制端均與控制信號發(fā)生器的兩個控制信 號輸出端相接。上述小口徑微球形聚焦測井儀，其特征是所述監(jiān)督電極間電位差采樣電路包括 變壓器B4、功率放大器四、選頻濾波器四和電阻R3，所述變壓器B4初級線圈的兩個接線端 分別與監(jiān)督電極M1和監(jiān)督電極M2相接且其次級線圈的兩個接線端分別與功率放大器四的 兩個輸入端相接，功率放大器四的輸出端與選頻濾波器四的輸入端相接，所述選頻濾波器 四經(jīng)與其串接的電阻民后輸出。上述小口徑微球形聚焦測井儀，其特征是所述功率放大器一與主電極Atl和泥餅 校正電極Mtl之間接有變壓器Bi，所述功率放大器一的兩個輸出端分別與變壓器Bl初級線 圈的兩個接線端相接，且變壓器Bl次級線圈的兩個接線端分別與主電極Atl和泥餅校正電 極Mtl相接；所述監(jiān)督電極間電位差采樣電路的輸出端與壓控恒流源之間接有變壓器B5，所 述變壓器B5初級線圈的一個接線端接地且其另一個接線端與所述監(jiān)督電極間電位差采樣 電路的輸出端相接，所述變壓器B5次級線圈的兩個接線端分別與主電極Atl和屏蔽電極A1相接。
上述小口徑微球形聚焦測井儀，其特征是所述微處理器為根據(jù)主電流測量電路和電位差測量電路所測得信號換算得出被測沖洗帶電阻率的單片機，所述主電流測量電路和電位差測量電路的輸出端均與單片機相接，所述單片機與數(shù)據(jù)傳輸端口相接。
上述小口徑微球形聚焦測井儀，其特征是所述圓柱桿狀外殼的長度為2．35m±o．2m且其外徑為45mm一50ram。
上述小口徑微球形聚焦測井儀，其特征是所述正弦波發(fā)生器為輸出頻率為1000HZ的正弦波發(fā)生器，所述圓柱桿狀外殼的長度為2．35m且其外徑為50ram。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有以下優(yōu)點
l、設計合理，結構簡單且使用操作簡便，主要由電極極板、極板推靠器、供電電路、測量電路、控制電路、單片機、信號傳輸端口等組成。
2、口徑小，性能優(yōu)良且適用范圍廣，儀器長度為2．35m，外徑為50ram，測量深度為2000m，工作溫度為。一60℃。
3、重量輕且使用安全、可靠。
4、電子線路部分設計合理且測井效率高，對現(xiàn)有微球形聚焦測井儀的電路進行有效簡化的同時，也使得電子線路部分的性能更加高效，同時也大幅度縮小了探管的長度和外徑。
5、使用效果好且實用價值高，各項性能指標符合測井標準要求，所測得的測井曲線反映良好，完全能夠滿足有關測井規(guī)范的要求，對煤層氣的評價與開發(fā)具有重要的意義，同時也取得了十分可觀的經(jīng)濟效益。
綜上所述，本發(fā)明電路部分設計合理、儀器外徑小、重量輕且使用操作簡便、使用效果好、安全可靠，能有效解決現(xiàn)有微球形聚焦測井儀存在的電子線路復雜、測井效率低、重量大、使用效果較差等實際問題以及因儀器重量大、外徑粗無法在小井眼鉆井測量的難題。
下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術方案做進一步的詳細描述。


圖l為本發(fā)明微球極板上各電極的排列狀態(tài)示意圖。
圖2為本發(fā)明微球極板上各電極的電場分布示意圖。
圖3為本發(fā)明的電路原理框圖。
圖4為本發(fā)明所測得綜合測井曲線的示意圖。
附圖標記說明
卜電極；2一數(shù)據(jù)傳輸端口；3一卜正弦波發(fā)生器；
3—2一選頻濾波器一；3—3一加法器；3—4一功率放大器一；
3—5一壓控恒流源；4一卜功率放大器二； 4—2一選頻濾波器二；
4—3一相敏整流電路一； 4—4一A／D轉(zhuǎn)換電路一；5一卜功率放大器三；
5—2一選頻濾波器三；5—3一相敏整流電路二；5—4一A／D轉(zhuǎn)換電路二；
6一控制信號發(fā)生器；6一卜功率放大器四； 6—2一選頻濾波器四；
7一單片機；8一功率放大器五。
具體實施例方式如圖1、圖2、圖3及圖4所示，本發(fā)明包括圓柱桿狀外殼、電子線路板、微球極板和 驅(qū)動所述微球極板緊貼井壁的極板推靠器，所述電子線路板安裝在圓柱桿狀外殼內(nèi)，所述 微球極板安裝在所述圓柱桿狀外殼下部的極板推靠器托架上。實際使用時，由電機驅(qū)動極 板推靠器，并通過極板推靠器使微球極板緊貼井壁。所述微球極板由矩形橡膠板和鑲嵌在 所述矩形橡膠板上的五個電極1組成，五個電極1由內(nèi)至外分別為主電極Ao、泥餅校正電極 Mtl、屏蔽電極A1、監(jiān)督電極M1和監(jiān)督電極M2,主電極Atl為矩形電極且泥餅校正電極Mtl、屏蔽 電極A1、監(jiān)督電極M1和監(jiān)督電極M2均為環(huán)狀電極，所述主電極A0與測井儀的接地電極B相 接。本實施例中，所采用的微球極板為現(xiàn)有所采用的矩形微球聚焦小極板，所述矩形橡膠板 的寬度為IOcm且其高度為23cm。五個電極1的形狀、大小、排列順序和間距都有所不同， 由里向外分別為主電極Atl、泥餅校正電極Mtl、屏蔽電極A1、監(jiān)督電極M1和監(jiān)督電極M2。主電 極Atl呈矩形，其他電極是環(huán)狀矩形。實際使用時，所述微球極板借助極板推靠器使電極與 井壁直接接觸，儀器工作時電場等位面近似球形分布，圖2中帶箭頭的實線是電流線，虛線 是等位面。主電極Atl供出兩部分電流，一部分是主電流Itl，呈放射狀流入沖洗帶回到B電 極(儀器地)，另一部分是屏蔽電流I1，在泥餅中流動，回到屏蔽電極A1,通過調(diào)整屏流I1來 保持兩個監(jiān)督電極M1和M2之間的電位近似相等，使其等位面呈球形。測量泥餅校正電極M0 和監(jiān)督電極M1電極之間的電位差Vtl和主電流Itl，便可計算出地層沖洗帶的電阻率Rxtl Rxo =K*(VI0)，(式中K為電極系數(shù)0. 041)。極板推靠器是由電機、連桿、極板托座、高壓彈簧等幾部分組成。工作時由地面儀 器經(jīng)測井電纜給電機供90V直流電壓，電機轉(zhuǎn)動帶動連桿，使電極極板打開或者收攏。微球 極板(即電極極板)打開后，由高壓彈簧迫使其平行緊貼井壁，測井絞車上提儀器時微球極 板便緊貼井壁向上滑動。本實施例中，以儀器外殼(即所述圓柱桿狀外殼)作為接地電極 B0實際布設時，所述電子線路板上布設有供電單元、信號測量單元和微處理器以及 對監(jiān)督電極M1和監(jiān)督電極M2之間的電位差Vra進行實時采集的監(jiān)督電極間電位差采樣電 路，所述微處理器通過數(shù)據(jù)傳輸端口 2與布設在地面上的測井數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相接。本實施例中，所述供電單元包括正弦波發(fā)生器3-1、與正弦波發(fā)生器3-1相接且輸 出基準電壓信號Vf的選頻濾波器一 3-2、對基準電壓信號Vf和電位差Vki進行疊加的加法 器3-3、與加法器3-3相接的功率放大器一 3-4以及與所述監(jiān)督電極間電位差采樣電路的 輸出端相接的壓控恒流源3-5，所述功率放大器一 3-4的兩個輸出端分別與主電極Atl和屏 蔽電極A1相接并相應在主電極Atl和屏蔽電極A1之間產(chǎn)生屏蔽電流Ip所述監(jiān)督電極間電 位差采樣電路、加法器3-3和功率放大器一 3-4組成根據(jù)電位差Vki的數(shù)值大小對屏蔽電流 I1的電流值大小進行相應調(diào)整，并將電位差Vltl逐漸調(diào)整至零的正反饋控制電路。所述壓控 恒流源3-5與主電極Atl相接，所述壓控恒流源3-5、主電極Atl和接地電極B組成主供電回 路，所述主供電回路的回路電流為主電流Itl且主電流Itl的電流值大小由壓控恒流源3-5根 據(jù)所述監(jiān)督電極間電位差采樣電路輸出的電壓采樣信號進行控制調(diào)整。所述選頻濾波器一 3-2和監(jiān)督電極間電位差采樣電路分別與加法器3-3的兩個輸入端相接。所述壓控恒流源 3-5所輸出的電流隨所述監(jiān)督電極間電位差采樣電路輸出的電壓采樣信號的大小進行相應調(diào)整，且在任一個電壓采樣信號作用下，所述壓控恒流源3-5所輸出電流的電流值恒定。所述信號測量單元包括對主電流Itl進行實時測量的主電流測量電路和對泥餅校 正電極Mtl與監(jiān)督電極M1之間的電位差Vtl進行實時測量的電位差測量電路，所述主電流測 量電路和電位差測量電路均與所述微處理器相接。實際接線時，所述選頻濾波器一 3-2的輸出端經(jīng)分壓電阻R1后與加法器3-3的一 個輸入端相接，所述監(jiān)督電極間電位差采樣電路的輸出端經(jīng)采樣電阻&后與加法器3-3的 另一個輸入端相接。所述壓控恒流源3-5的輸出端經(jīng)電阻Rtl后與主電極Atl相接。本實施例中，所述主電流測量電路包括變壓器B2、功率放大器二 4-1、選頻濾波器 二 4-2、整流電路一和A/D轉(zhuǎn)換電路一 4-4，所述變壓器B2初級線圈的兩個接線端分別與電 阻Rtl的兩端相接且其次級線圈的兩個接線端分別與功率放大器二 4-1的兩個輸入端相接， 所述功率放大器二 4-1的輸出端與選頻濾波器二 4-2的輸入端相接，選頻濾波器二 4-2的 輸出端與所述整流電路一的輸入端相接，所述整流電路一經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換電路一 4-4后與所述 微處理器相接。所述電位差測量電路包括變壓器B3、功率放大器三5-1、選頻濾波器三5-2、整流 電路二和A/D轉(zhuǎn)換電路二 5-4，所述變壓器B3初級線圈的兩個接線端分別與泥餅校正電極 Mtl和監(jiān)督電極M1相接且其次級線圈的兩個接線端分別與功率放大器三5-1的兩個輸入端相 接，所述功率放大器三5-1的輸出端與選頻濾波器三5-2的輸入端相接，選頻濾波器三5-2 的輸出端與所述整流電路二的輸入端相接，所述整流電路二經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換電路二 5-4后與所 述微處理器相接。同時，本發(fā)明還包括用于產(chǎn)生同步控制信號Q和0的控制信號發(fā)生器6，所述整流 電路一為相敏整流電路一 4-3，所述整流電路二為相敏整流電路二 5-3，所述相敏整流電路 一 4-3和相敏整流電路二 5-3的兩個控制端均與控制信號發(fā)生器6的兩個控制信號輸出端 相接。本實施例中，所述監(jiān)督電極間電位差采樣電路包括變壓器B4、功率放大器四6-1、 選頻濾波器四6-2和電阻民，所述變壓器B4初級線圈的兩個接線端分別與監(jiān)督電極M1和 監(jiān)督電極M2相接且其次級線圈的兩個接線端分別與功率放大器四6-1的兩個輸入端相接， 功率放大器四6-1的輸出端與選頻濾波器四6-2的輸入端相接，所述選頻濾波器四6-2經(jīng) 與其串接的電阻民后輸出。所述功率放大器一 3-4與主電極Atl和泥餅校正電極Mtl之間接有變壓器Bi，所述 功率放大器一 3-4的兩個輸出端分別與變壓器Bl初級線圈的兩個接線端相接，且變壓器Bl 次級線圈的兩個接線端分別與主電極A0和泥餅校正電極Mtl相接。所述監(jiān)督電極間電位差 采樣電路的輸出端與壓控恒流源3-5之間接有變壓器B5，所述變壓器B5初級線圈的一個 接線端接地且其另一個接線端與所述監(jiān)督電極間電位差采樣電路的輸出端相接，所述變壓 器B5次級線圈的兩個接線端分別與主電極Atl和屏蔽電極A1相接。實際接線時，所述監(jiān)督 電極間電位差采樣電路中的選頻濾波器四6-2經(jīng)電阻民后分別與電阻&和變壓器B5初級 線圈的一個接線端相接。本實施例中，所述微處理器為根據(jù)主電流測量電路和電位差測量電路所測得信號 換算得出被測沖洗帶電阻率的單片機7，所述主電流測量電路和電位差測量電路的輸出端 均與單片機7相接，所述單片機7與數(shù)據(jù)傳輸端口 2相接。
實際加工制作時，所述圓柱桿狀外殼的長度為2. 35m士0. 2m且其外徑為45mm 50mm。本實施例中，所述正弦波發(fā)生器3-1為輸出頻率為1000Hz的正弦波發(fā)生器，所述圓 柱桿狀外殼的長度為2. 35m且其外徑為50mm。本實施例中，所述正弦波發(fā)生器3-1經(jīng)功率放大器五8后與控制信號發(fā)生器6相 接。所述選頻濾波器一 3-2、選頻濾波器二 4-2、選頻濾波器三5-2和選頻濾波器四6-2均 為有源濾波器。實際使用過程中，正弦波發(fā)生器3-1輸出的1000Hz正弦波分兩路一路經(jīng)選頻濾 波器一 3-2進行選頻后產(chǎn)生基準信號Vf并送給加法器3-3，之后通過加法器3-3將基準信 號、與監(jiān)督電極M1和監(jiān)督電極M2之間的電位差VTO(其中，Vra為監(jiān)督控制信號)疊加，基 準信號Vf與電位差Vki之間的差值經(jīng)功率放大器一 3-4放大后在主電極A0和屏蔽電極A1 之間產(chǎn)生屏蔽電流I1 ；另一路經(jīng)功率放大器五8放大后，送至控制信號發(fā)生器6并相應產(chǎn)生 同步控制信號Q和0。與此同時，監(jiān)督電極M1和M2之間所產(chǎn)生的不平衡電位差，依次經(jīng)功率 放大器四6-1放大、選頻濾波器四6-2壓制干擾與噪音，輸出有用信號即電位差Vltl，所輸出 的有用信號分兩路一路送至壓控恒流源3-5后產(chǎn)生主電流Itl ；另一路作為監(jiān)督控制信號 Vltl，與基準信號Vf疊加并相應對屏蔽電流I1的電流值大小進行控制調(diào)整。所述信號測量單 元包括主電流測量電路和電位差測量電路兩個電路相同的測量電路，分別用來測量主電流 I0和泥餅校正電極M0與監(jiān)督電極M1之間的電位差Vtl，且兩個測量電路都是經(jīng)一級放大器放 大、有源濾波器選頻和相敏整流器后輸出直流信號，然后在單片機7和同步控制信號Q和0 的控制下，對主電流Itl和和電位差Vtl進行A/D轉(zhuǎn)換，最后經(jīng)數(shù)據(jù)傳輸端口 2送往地面儀器 即測井數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。實際測井之前，首先選擇符合測量條件(具體是孔徑在IlOmm至300mm且含有鉆 井液)的鉆孔，測井前使用模擬地層電阻網(wǎng)絡進行刻度，檢查本發(fā)明工作是否正常，工作正 常后便可下井。實際測井時，將本發(fā)明下到最深測量處，通電后打開微球極板，待指示燈滅 后，就可啟動測井絞車上提本發(fā)明進行正式測井。由于微球極板是貼壁的，測井時一定要注 意觀察電纜張力變化，預防遇卡或及時停車。所述單片機7采用測井處理軟件對測量數(shù)據(jù) 主電流Itl和電位差Vtl進行糾非點、深度取齊、濾波等預處理，再根據(jù)公式Rxtl = K*(V0/I0)計 算(K為電極系數(shù)0. 041)，便可得到地層沖洗帶電阻率曲線。將本發(fā)明的測井數(shù)據(jù)與雙側向 測井曲線重疊應用，可評價煤巖層的滲透性。曲線幅度差越大，滲透性越好；反之，則滲透性 越差。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明作任何限制，凡是根據(jù)本發(fā)明 技術實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結構變化，均仍屬于本發(fā)明技 術方案的保護范圍內(nèi)。
權利要求
1.一種小口徑微球形聚焦測井儀，包括圓柱桿狀外殼、電子線路板、微球極板和驅(qū)動所 述微球極板緊貼井壁的極板推靠器，所述電子線路板安裝在圓柱桿狀外殼內(nèi)，所述微球極 板安裝在所述圓柱桿狀外殼下部的極板推靠器托架上；所述微球極板由矩形橡膠板和鑲嵌 在所述矩形橡膠板上的五個電極(1)組成，五個電極(1)由內(nèi)至外分別為主電極Atl、泥餅校 正電極Mtl、屏蔽電極A1、監(jiān)督電極M1和監(jiān)督電極M2,主電極Atl為矩形電極且泥餅校正電極 Mtl、屏蔽電極A1、監(jiān)督電極M1和監(jiān)督電極M2均為環(huán)狀電極，所述主電極Atl與測井儀的接地 電極B相接，其特征在于所述電子線路板上布設有供電單元、信號測量單元和微處理器以 及對監(jiān)督電極M1和監(jiān)督電極M2之間的電位差Vra進行實時采集的監(jiān)督電極間電位差采樣電 路，所述微處理器通過數(shù)據(jù)傳輸端口( 與布設在地面上的測井數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相接；所述供電單元包括正弦波發(fā)生器(3-1)、與正弦波發(fā)生器(3-1)相接且輸出基準電壓 信號Vf的選頻濾波器一(3- 、對基準電壓信號Vf和電位差Vra進行疊加的加法器(3-3)、 與加法器(3- 相接的功率放大器一(3-4)以及與所述監(jiān)督電極間電位差采樣電路的輸出 端相接的壓控恒流源(3-5)，所述功率放大器一(3-4)的兩個輸出端分別與主電極Atl和屏 蔽電極A1相接并相應在主電極Atl和屏蔽電極A1之間產(chǎn)生屏蔽電流I1 ；所述監(jiān)督電極間電 位差采樣電路、加法器(3-3)和功率放大器一(3-4)組成根據(jù)電位差Vltl的數(shù)值大小對屏蔽 電流I1的電流值大小進行相應調(diào)整，并將電位差Vltl逐漸調(diào)整至零的正反饋控制電路；所述 壓控恒流源(3- 與主電極Atl相接，所述壓控恒流源(3-5)、主電極Atl和接地電極B組成 主供電回路，所述主供電回路的回路電流為主電流Itl且主電流Ici的電流值大小由壓控恒流 源(3- 根據(jù)所述監(jiān)督電極間電位差采樣電路輸出的電壓采樣信號進行控制調(diào)整；所述選 頻濾波器一(3- 和監(jiān)督電極間電位差采樣電路分別與加法器(3-3)的兩個輸入端相接；所述信號測量單元包括對主電流Itl進行實時測量的主電流測量電路和對泥餅校正電 極Mtl與監(jiān)督電極M1之間的電位差Vtl進行實時測量的電位差測量電路，所述主電流測量電 路和電位差測量電路均與所述微處理器相接。
2.按照權利要求1所述的小口徑微球形聚焦測井儀，其特征在于所述選頻濾波器一 (3-2)的輸出端經(jīng)分壓電阻R1后與加法器(3-3)的一個輸入端相接，所述監(jiān)督電極間電位 差采樣電路的輸出端經(jīng)采樣電阻&后與加法器(3-3)的另一個輸入端相接；所述壓控恒流 源(3-5)的輸出端經(jīng)電阻Rtl后與主電極Atl相接。
3.按照權利要求2所述的小口徑微球形聚焦測井儀，其特征在于所述主電流測量電 路包括變壓器B2、功率放大器二 G-1)、選頻濾波器二 G-2)、整流電路一和A/D轉(zhuǎn)換電路一 G-4)，所述變壓器B2初級線圈的兩個接線端分別與電阻Rtl的兩端相接且其次級線圈的兩 個接線端分別與功率放大器二 的兩個輸入端相接，所述功率放大器二 的輸出 端與選頻濾波器二 G-2)的輸入端相接，選頻濾波器二 G-2)的輸出端與所述整流電路一 的輸入端相接，所述整流電路一經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換電路一(4-4)后與所述微處理器相接。
4.按照權利要求3所述的小口徑微球形聚焦測井儀，其特征在于所述電位差測量電 路包括變壓器B3、功率放大器三(5-1)、選頻濾波器三(5- 、整流電路二和A/D轉(zhuǎn)換電路二 (5-4)，所述變壓器B3初級線圈的兩個接線端分別與泥餅校正電極M0和監(jiān)督電極M1相接且 其次級線圈的兩個接線端分別與功率放大器三(5-1)的兩個輸入端相接，所述功率放大器 三(5-1)的輸出端與選頻濾波器三(5-2)的輸入端相接，選頻濾波器三(5-2)的輸出端與 所述整流電路二的輸入端相接，所述整流電路二經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換電路二(5-4)后與所述微處理器相接。
5.按照權利要求4所述的小口徑微球形聚焦測井儀，其特征在于還包括用于產(chǎn)生同 步控制信號Q和0的控制信號發(fā)生器(6)，所述整流電路一為相敏整流電路一 0-3)，所述 整流電路二為相敏整流電路二(5-3)，所述相敏整流電路一(4- 和相敏整流電路二(5-3) 的兩個控制端均與控制信號發(fā)生器(6)的兩個控制信號輸出端相接。
6.按照權利要求1至5中任一權利要求所述的小口徑微球形聚焦測井儀，其特征在于 所述監(jiān)督電極間電位差采樣電路包括變壓器B4、功率放大器四(6-1)、選頻濾波器四(6-2) 和電阻R3，所述變壓器B4初級線圈的兩個接線端分別與監(jiān)督電極M1和監(jiān)督電極M2相接 且其次級線圈的兩個接線端分別與功率放大器四(6-1)的兩個輸入端相接，功率放大器四 (6-1)的輸出端與選頻濾波器四(6- 的輸入端相接，所述選頻濾波器四(6- 經(jīng)與其串接 的電阻R3后輸出。
7.按照權利要求1至5中任一權利要求所述的小口徑微球形聚焦測井儀，其特征在于 所述功率放大器一(3-4)與主電極Atl和泥餅校正電極Mtl之間接有變壓器Bi，所述功率放 大器一(3-4)的兩個輸出端分別與變壓器Bl初級線圈的兩個接線端相接，且變壓器Bl次 級線圈的兩個接線端分別與主電極Atl和泥餅校正電極Mtl相接；所述監(jiān)督電極間電位差采樣 電路的輸出端與壓控恒流源(3- 之間接有變壓器B5，所述變壓器B5初級線圈的一個接線 端接地且其另一個接線端與所述監(jiān)督電極間電位差采樣電路的輸出端相接，所述變壓器B5 次級線圈的兩個接線端分別與主電極A0和屏蔽電極A1相接。
8.按照權利要求1至5中任一權利要求所述的小口徑微球形聚焦測井儀，其特征在于 所述微處理器為根據(jù)主電流測量電路和電位差測量電路所測得信號換算得出被測沖洗帶 電阻率的單片機(7)，所述主電流測量電路和電位差測量電路的輸出端均與單片機(7)相 接，所述單片機(7)與數(shù)據(jù)傳輸端口( 相接。
9.按照權利要求1至5中任一權利要求所述的小口徑微球形聚焦測井儀，其特征在于 所述圓柱桿狀外殼的長度為2. 3 5m±0. 2m且其外徑為4 5mm 5 0mm。
10.按照權利要求9所述的小口徑微球形聚焦測井儀，其特征在于所述正弦波發(fā)生器 (3-1)為輸出頻率為1000Hz的正弦波發(fā)生器，所述圓柱桿狀外殼的長度為2. 35m且其外徑 為 50mmo
全文摘要
本發(fā)明公開了一種小口徑微球形聚焦測井儀，包括外殼、電子線路板、微球極板和極板推靠器，微球極板上的五個電極由內(nèi)至外分別為主電極A0、泥餅校正電極M0、屏蔽電極A1及監(jiān)督電極M1和M2，線路板上布設有供電單元、信號測量單元、微處理器和監(jiān)督電極間電位差采樣電路，供電單元包括正弦波發(fā)生器、選頻濾波器一、加法器、功率放大器一和壓控恒流源；信號測量單元包括主電流測量電路和測量M0與M1間電位差的電位差測量電路。本發(fā)明電路部分設計合理、儀器外徑小、重量輕且操作簡便、使用效果好、安全可靠，能解決現(xiàn)有微球形聚焦測井儀存在的電子線路復雜、測井效率低、使用效果較差及因儀器重量大、外徑粗無法在小井眼鉆井測量等問題。
文檔編號E21B49/00GK102094645SQ201110055299
公開日2011年6月15日 申請日期2011年3月9日 優(yōu)先權日2011年3月9日
發(fā)明者劉付光, 劉承民, 左明星, 平云軒, 王佟 申請人:中國煤炭地質(zhì)總局一二九勘探隊