高溫高壓小井眼陣列感應(yīng)測井儀的制作方法
【專利摘要】本實用新型提出一種高溫高壓小井眼陣列感應(yīng)測井儀，包括：儀器保護(hù)帽1、電子線路部件2、前置放大部件3、線圈系探測器部件4、壓力平衡部件5、發(fā)射線路部件6、儀器保護(hù)塞7。電子線路部件2、前置放大部件3、線圈系探測器部件4、壓力平衡部件5、發(fā)射線路部件6由上至下依次相連，儀器保護(hù)帽1和儀器保護(hù)塞7分別位于所述高溫高壓小井眼陣列感應(yīng)測井儀的上下兩端。一次下井可以測得多種地層原始曲線、采集信息量大、測井效率高；儀器使用高性能前置放大電路、實時電路溫漂補(bǔ)償、程控增益、復(fù)合正弦波發(fā)射等一系列高保真測量技術(shù)，確保儀器具有低噪聲、高響應(yīng)、高穩(wěn)定、高可靠性；儀器集成度高，省去了很多不必要的麻煩。
【專利說明】局溫局壓小井眼陣列感應(yīng)測井儀

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及石油勘探領(lǐng)域，特別涉及一種測量小井眼超深、超高溫井徑向剖 面的地層電導(dǎo)率的高溫高壓小井眼陣列感應(yīng)測井儀，適用淡水泥漿和油基泥漿的油井測 量，其結(jié)果可用于復(fù)雜非均質(zhì)地層的測井綜合解釋的陣列感應(yīng)測井儀。

【背景技術(shù)】
[0002] 陣列感應(yīng)測井儀是一種陣列化，數(shù)字化的測井儀器，是石油測井中的主要勘探儀 器之一。目前國內(nèi)普通尺寸的陣列感應(yīng)測井儀已經(jīng)應(yīng)用的很普遍，但是隨著鉆井的越來越 深，溫度越來越高，壓力越來越大，普通尺寸的儀器已經(jīng)不能滿足市場的需求；因此小井眼 儀器開始出現(xiàn)，這種儀器所面臨的環(huán)境更惡劣，溫度、壓力更高。目前國內(nèi)常規(guī)小井眼儀器 已經(jīng)很普遍，但目前小井眼陣列感應(yīng)測井儀器還很少見，因此這種新型小井眼陣列感應(yīng)儀 器正好填補(bǔ)了國內(nèi)的空缺。 實用新型內(nèi)容
[0003] 本實用新型旨在解決當(dāng)前測井儀器無法適應(yīng)環(huán)境更惡劣，溫度、壓力更高的測井 環(huán)境。為此，本實用新型的目的在于提出一種高溫高壓小井眼陣列感應(yīng)測井儀，其特征在 于，包括：
[0004] 儀器保護(hù)帽（1)、電子線路部件（2)、前置放大部件（3)、線圈系探測器部件（4)、壓 力平衡部件（5)、發(fā)射線路部件（6)、儀器保護(hù)塞（7)，電子線路部件（2)、前置放大部件（3)、 線圈系探測器部件（4)、壓力平衡部件（5)、發(fā)射線路部件（6)由上至下依次相連，儀器保護(hù) 帽（1)和儀器保護(hù)塞（7)分別位于所述高溫高壓小井眼陣列感應(yīng)測井儀的上下兩端。
[0005] 優(yōu)選地，電子線路部件（2)包括數(shù)字處理板、輔助測量板、通訊板以及給通訊板與 數(shù)字處理板提供電源的變壓器和電源板，其中，通訊板與數(shù)字處理板相連，輔助測量板與數(shù) 字處理板相連。
[0006] 優(yōu)選地，前置放大部件（3)，由第一前置放大板和第二前置放大板組成，第一前置 放大板和第二前置放大板同時與電子線路部件（2)的輔助測量板和數(shù)字處理板相連。
[0007] 優(yōu)選地，線圈系探測器部件（4)包括1個發(fā)射線圈和6組接收線圈構(gòu)成，其中發(fā)射 線圈與發(fā)射線路部件￠)的發(fā)射驅(qū)動板相連，接收線圈與前置放大部件的第一前置放大板 或第二前置放大板相連。
[0008] 優(yōu)選地，線圈系探測器部件（4)為玻璃鋼外殼，內(nèi)腔內(nèi)灌注有硅油；壓力平衡部件
[5] 是具有金屬外殼的柔性可收縮皮囊，皮囊內(nèi)充滿硅油，并與線圈系探測器部件（4)內(nèi)腔 連通。
[0009] 優(yōu)選地，發(fā)射線路部件（6)包括發(fā)射驅(qū)動板。
[0010] 優(yōu)選地，所述電子線路部件（2)、前置放大部件（3)、壓力平衡部件（5)以及發(fā)射線 路部件（6)由各自獨(dú)立的金屬外殼保護(hù)；線圈系探測器部件（4)由玻璃鋼外殼保護(hù)。
[0011] 根據(jù)本實用新型實施例的高溫高壓小井眼陣列感應(yīng)測井儀具有以下優(yōu)點：
[0012] 本實用新型的小井眼陣列感應(yīng)測井儀一次下井可以測得多種地層原始曲線、采集 信息量大、測井效率高；儀器使用高性能前置放大電路、實時電路溫漂補(bǔ)償、程控增益、復(fù)合 正弦波發(fā)射等一系列高保真測量技術(shù)，確保儀器具有低噪聲、高響應(yīng)、高穩(wěn)定、高可靠性；儀 器集成度高，省去了很多不必要的麻煩。小井眼陣列感應(yīng)測井儀能克服比普通儀器更加惡 劣的測井環(huán)境（230°C、175Mpa)。
[0013] 本實用新型中的小井眼陣列感應(yīng)測井儀集成度高，能夠?qū)崿F(xiàn)更小的直徑，達(dá)到 73mm，較常規(guī)儀器89mm的外徑更能適應(yīng)深井鉆探所遇到的較小井眼；二是能在高達(dá)230°C 的環(huán)境、即超過7000米的深井中作業(yè)；三是針對更小空間、更高環(huán)境要求所做的多項改進(jìn)， 如新的繞制工藝、保溫瓶及吸熱材料的選取、低功耗設(shè)計、溫漂補(bǔ)償、復(fù)合發(fā)射技術(shù)等，保證 了儀器在探測深度及測量精度上達(dá)到常規(guī)儀器的性能。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014] 附圖1是本實用新型小井眼陣列感應(yīng)測井儀的總體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015] 附圖2是電子線路部件2的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016] 附圖3是數(shù)字處理板的原理簡圖。

【具體實施方式】
[0017] 下面參考說明書附圖描述根據(jù)本實用新型實施例的高溫高壓小井眼陣列感應(yīng)測 井儀。
[0018] 圖1為本實用新型一個實施例的高溫高壓小井眼陣列感應(yīng)測井儀的結(jié)構(gòu)示意圖。 如圖1所示，高溫高壓小井眼陣列感應(yīng)測井儀包括：儀器保護(hù)帽1、電子線路部件2、前置放 大部件3、線圈系探測器部件4、壓力平衡部件5、發(fā)射線路部件6、儀器保護(hù)塞7。該高溫高 壓小井眼陣列感應(yīng)測井儀儀器外徑為Φ73。
[0019] 電子線路部件2、前置放大部件3、線圈系探測器部件4、壓力平衡部件5、發(fā)射線路 部件6由上至下依次相連，構(gòu)成儀器主體部分，儀器保護(hù)帽1和儀器保護(hù)塞7則是儀器配屬 部分，分別位于儀器的上下兩端，用于平時對儀器進(jìn)行保護(hù)，使用時移除，儀器主體部分上 端的電子線路部件2連接在其它儀器（如測井作業(yè)所需的其它測量儀器：聲波儀器、放射性 儀器等）下端，實現(xiàn)組合測井，儀器主體部分下端的發(fā)射線路部件6加橡膠扶正器，用以避 免儀器直接和地層接觸，起到緩沖作用。儀器保護(hù)帽1和儀器保護(hù)塞7采用不銹鋼材料。
[0020] 儀器主體部分的電子線路部件2由金屬外殼保護(hù)；前置放大部件3、線圈系探測 器部件4、壓力平衡部件5以及發(fā)射線路部件6共同組成高溫高壓小井眼陣列感應(yīng)測井儀的 探頭部分，探頭部分的線圈系探測器部件4由玻璃鋼外殼進(jìn)行保護(hù)，其他部分由各自的獨(dú) 立金屬外殼保護(hù)。電子線路部件2位于探頭部分上部，與探頭部分之間使用螺紋連接，為儀 器提供電源；此外，線圈系探測器部件4的玻璃鋼外殼形成的內(nèi)腔中灌注有硅油，該內(nèi)腔與 壓力平衡部件5中的注滿硅油的柔性可收縮皮囊連通，起到內(nèi)外壓力平衡的作用。
[0021] 電子線路部件2,由數(shù)字處理板、輔助測量板、通訊板及各種電源板和電源變壓器 組成。主要用于提供通訊，數(shù)字信號處理和輔助測量信號處理，同時為儀器提供±15V發(fā)射 電源、數(shù)字電源+5V、3. 3V，模擬電源±5V。
[0022] 其中，輔助測量板，其功能是實現(xiàn)發(fā)射驅(qū)動電壓、前放板供電電壓、數(shù)字板3. 3V電 壓、儀器線圈系探測器部件4上、下溫度信號、電子線路溫度部件2的溫度信號等輔助模擬 量數(shù)據(jù)的模數(shù)轉(zhuǎn)換，并以串行幀的形式發(fā)給數(shù)字處理板，以便在數(shù)字處理板進(jìn)行信號采集 和數(shù)字處理后，經(jīng)通訊板轉(zhuǎn)發(fā)至地面計算機(jī)，進(jìn)行輔助量的監(jiān)測。
[0023] 數(shù)字處理板，用于實現(xiàn)儀器發(fā)射信號的控制，可以向發(fā)射線路部件6發(fā)出發(fā)射信 號控制命令；并用于對由線圈系探測器部件4的接收線圈接收、再由前置放大部件3功率放 大和濾波后的地層感應(yīng)信號進(jìn)行信號采集與數(shù)字處理，同時還與通訊板進(jìn)行通信等功能。
[0024] 通訊板，用以實現(xiàn)小井眼陣列感應(yīng)測井儀與地面測井系統(tǒng)的信息交換。以數(shù)字通 訊將測量值上傳到地面計算機(jī)，同時接收地面計算機(jī)的控制指令，其中，通訊板和地面計算 機(jī)之間傳輸介質(zhì)為電纜。
[0025] 前置放大部件3,由前置放大板1和前置放大板2組成，用于對儀器經(jīng)線圈系探測 器部件4接收到的地層感應(yīng)信號進(jìn)行功率放大和濾波，增強(qiáng)信號的傳輸能力和質(zhì)量，之后 送入電子線路部件2的數(shù)字處理板進(jìn)行信號采集與數(shù)字處理；同時前置放大部件3對線圈 系探測器部件4的上、下溫度信號進(jìn)行進(jìn)一步濾波、放大處理，并將處理后的溫度信號發(fā)送 至電子線路部件2的輔助測量板。
[0026] 線圈系探測器部件4,是由1個發(fā)射線圈和6組接收線圈構(gòu)成，分別用于產(chǎn)生空間 磁場和接收地層電磁感應(yīng)信號，通過所述發(fā)射線圈和接收線圈實現(xiàn)對地層電阻率的測量。
[0027] 壓力平衡部件5,為一具有金屬外殼的柔性可收縮皮囊，皮囊內(nèi)充滿硅油，并與線 圈系探測器部件4內(nèi)腔連通，其主要功能是實現(xiàn)對儀器的保護(hù)，因為儀器的線圈系探測器 部件4的外殼是高溫玻璃鋼材質(zhì)的，不能耐很高的壓力，基于壓力平衡部件5內(nèi)部與注有硅 油的線圈系探測器部件4內(nèi)腔相通，通過可以收縮的皮囊實現(xiàn)儀器內(nèi)外的壓力平衡。
[0028] 發(fā)射線路部件6主要包括發(fā)射驅(qū)動板，其功能是根據(jù)來自數(shù)字處理板的發(fā)射信號 控制命令驅(qū)動線圈系探測器部件4中的發(fā)射線圈激勵足夠的空間磁場，對地層進(jìn)行探測。
[0029] 本實用新型中儀器線圈系探測器部件4的上、下溫度信號、電子線路溫度部件2的 溫度信號分別由三個溫度傳感器獲得。
[0030] 該高溫高壓小井眼陣列感應(yīng)測井儀的工作方式為：電子線路部件2向發(fā)射線路部 件6發(fā)出發(fā)射信號控制命令后，發(fā)射線路部件6驅(qū)動線圈系探測器部件4中的發(fā)射線圈向 地層發(fā)射空間磁場，在地層中激發(fā)出地層電磁感應(yīng)信號，此信號經(jīng)線圈系探測器部件4的 接收線圈接收，經(jīng)由前置放大部件3進(jìn)行功率放大和濾波處理后送入電子線路部件2的數(shù) 字處理板進(jìn)行信號采集與數(shù)字處理，并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號由電子線路部件2的通訊板上傳到 地面計算機(jī)。壓力平衡部件5通過在探頭中充硅油以實現(xiàn)與外界泥漿壓力的平衡。
[0031] 附圖3為電子線路部件2中的數(shù)字處理板的原理簡圖，其為信號采集和處理的核 心部件，主要包括現(xiàn)場可編程門陣列FPGA和數(shù)字處理器DSP :來自前置放大部件3的功率 放大和濾波后的地層感應(yīng)信號通過DSP的自動增益控制，在FPGA控制下進(jìn)行高速AD采集， 采集之后的數(shù)字信號送到DSP處理，包括運(yùn)算、數(shù)字濾波、溫度校正，處理結(jié)果發(fā)送到電子 線路部件2中的通訊板，并通過儀器總線上傳到地面計算機(jī)。DSP和FPGA協(xié)調(diào)共同完成發(fā) 射信號的產(chǎn)生和測量信號的快速FFT變換，本數(shù)字處理板采用一塊DSP高性能處理器，通過 較為復(fù)雜的軟件設(shè)計，完成必要的控制、采集、分析和傳輸?shù)忍幚恚瑑?yōu)于采用多片DSP處理 器的設(shè)計方案，進(jìn)一步提高儀器整體的穩(wěn)定性和可靠性。
[0032] 本實用新型提供的小井眼陣列感應(yīng)測井儀能夠在油田勘探中克服更惡劣測井環(huán) 境（230°C、175Mpa)，測量油井徑向剖面的地層電導(dǎo)率信息，得到各陣列的地層電導(dǎo)率原始 曲線，經(jīng)預(yù)處理、趨膚效應(yīng)校正、自適應(yīng)井眼校正和軟件聚焦等數(shù)據(jù)處理，輸出1英寸、2英 寸、4英寸3種縱向分辨率，探測深度分別為6英寸、10英寸、20英寸、30英寸、60英寸和90 英寸的6種電阻率曲線，應(yīng)用于多種復(fù)雜非均勻地層的測井需要，能有效識別油氣層，確定 油氣儲量。
[0033] 盡管已經(jīng)示出和描述了本實用新型的實施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言， 可以理解在不脫離本實用新型的原理和精神的情況下可以對這些實施例進(jìn)行多種變化、修 改、替換和變型，本實用新型的范圍由所附權(quán)利要求及其等同限定。
【權(quán)利要求】
1. 一種高溫高壓小井眼陣列感應(yīng)測井儀，其特征在于，包括：儀器保護(hù)帽（1)、電子線 路部件（2)、前置放大部件（3)、線圈系探測器部件（4)、壓力平衡部件（5)、發(fā)射線路部件 (6)、儀器保護(hù)塞（7)，電子線路部件（2)、前置放大部件（3)、線圈系探測器部件（4)、壓力平 衡部件（5)、發(fā)射線路部件（6)由上至下依次相連，儀器保護(hù)帽（1)和儀器保護(hù)塞（7)分別 位于所述高溫高壓小井眼陣列感應(yīng)測井儀的上下兩端。
2. 如權(quán)利要求1所述的高溫高壓小井眼陣列感應(yīng)測井儀，其特征在于，電子線路部件 (2) 包括數(shù)字處理板、輔助測量板、通訊板以及給通訊板與數(shù)字處理板提供電源的變壓器和 電源板，其中，通訊板與數(shù)字處理板相連，輔助測量板與數(shù)字處理板相連。
3. 如權(quán)利要求1所述的高溫高壓小井眼陣列感應(yīng)測井儀，其特征在于，前置放大部件 (3) ，由第一前置放大板和第二前置放大板組成，第一前置放大板和第二前置放大板同時與 電子線路部件（2)的輔助測量板和數(shù)字處理板相連。
4. 如權(quán)利要求1所述的高溫高壓小井眼陣列感應(yīng)測井儀，其特征在于，線圈系探測器 部件（4)包括1個發(fā)射線圈和6組接收線圈構(gòu)成，其中發(fā)射線圈與發(fā)射線路部件（6)的發(fā) 射驅(qū)動板相連，接收線圈與前置放大部件的第一前置放大板或第二前置放大板相連。
5. 如權(quán)利要求1所述的高溫高壓小井眼陣列感應(yīng)測井儀，其特征在于，線圈系探測器 部件（4)為玻璃鋼外殼，內(nèi)腔內(nèi)灌注有硅油；壓力平衡部件（5)是具有金屬外殼的柔性可收 縮皮囊，皮囊內(nèi)充滿硅油，并與線圈系探測器部件（4)內(nèi)腔連通。
6. 如權(quán)利要求1所述的高溫高壓小井眼陣列感應(yīng)測井儀，其特征在于，發(fā)射線路部件 (6)包括發(fā)射驅(qū)動板。
7. 如權(quán)利要求1所述的高溫高壓小井眼陣列感應(yīng)測井儀，其特征在于，所述電子線路 部件（2)、前置放大部件（3)、壓力平衡部件（5)以及發(fā)射線路部件（6)由各自獨(dú)立的金屬 外殼保護(hù)；線圈系探測器部件（4)由玻璃鋼外殼保護(hù)。
【文檔編號】E21B49/00GK203835384SQ201320854673
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2013年12月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月23日
【發(fā)明者】何明, 李英波, 劉金柱 申請人:北京環(huán)鼎科技有限責(zé)任公司