專利名稱：一種新型方位側(cè)向測(cè)井儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于地球物理測(cè)井領(lǐng)域，特別是指一種用于井周圍地層方位電阻率測(cè)量的裝置。
當(dāng)今隨著油氣勘探開發(fā)已逐步由簡(jiǎn)單均質(zhì)、厚層、富集油氣藏向復(fù)雜非均質(zhì)、薄層、貧集油氣藏轉(zhuǎn)移，能夠精確測(cè)量井周不同方位地層非均勻性(如裂縫)和薄層的電阻率測(cè)井儀器顯得越來越重要。在沿井周不同方位地層非均勻性探測(cè)方面，目前的傾角測(cè)井儀、微電阻率成象測(cè)井儀等雖分層能力好，但探測(cè)深度極淺，無法測(cè)量較深處地層的變化情況，覆蓋率也較低。90年代中期，國(guó)外推出了兩種方位側(cè)向測(cè)井儀，它們?cè)谠敿?xì)探測(cè)井周圍地層電阻率變化和劃分薄層，特別是在認(rèn)識(shí)薄層、不均勻地層方面有了突破，同時(shí)也可用于裂縫評(píng)價(jià)和地層傾角計(jì)算。但它們的主要缺點(diǎn)是方位電極不接觸井壁，故方位電阻率測(cè)量的方位分辨率不高，徑向探測(cè)深度較淺，并且受井眼影響(如井眼大小、井眼不規(guī)則和井眼泥漿)和儀器偏心影響較大。
本實(shí)用新型的目的在于提供一種使方位電阻率測(cè)量具有較高的縱向垂直分辨率和周向方位分辨率，較深的徑向探測(cè)深度，且?guī)缀醪皇芫酆蛢x器偏心的影響，并能與其他井下儀器組合測(cè)井的新型方位側(cè)向測(cè)井儀。
本實(shí)用新型以如下方式實(shí)現(xiàn)。
一種新型方位側(cè)向測(cè)井儀，主要由方位電極系和測(cè)量電子線路組成，其中方位電極系是由驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、單層或雙層驅(qū)動(dòng)臂和與之相連接的極板構(gòu)成，單層驅(qū)動(dòng)臂的數(shù)量為N支(N=1,2,3,4,5,6,7,8)，上下兩層驅(qū)動(dòng)臂的數(shù)量相等，且每支驅(qū)動(dòng)臂上均連接有一塊結(jié)構(gòu)相同的極板。當(dāng)驅(qū)動(dòng)臂在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)作用下張開時(shí)，同一層驅(qū)動(dòng)臂在同一圓周上均勻分布，上層和下層驅(qū)動(dòng)臂相互錯(cuò)開并保持夾角相等，極板緊貼井壁。極板可采用兩種結(jié)構(gòu)之一，一種極板結(jié)構(gòu)是以金屬基體作為屏蔽電極A1的一部分，由金屬基體四周的外沿向中心依次鑲嵌上矩形或環(huán)形金屬監(jiān)控電極M、金屬主電極A0、金屬監(jiān)控電極A*0，各電極之間分別用絕緣材料充填以使各電極絕緣分隔，極板上面的待定組合測(cè)井儀短節(jié)與其下面的電子線路短節(jié)的金屬外殼作為屏蔽電極A1的另一部分，并與極板基體短路連接；另一種極板的結(jié)構(gòu)基本上與第一種極板結(jié)構(gòu)相同，但沒有監(jiān)控電極M，且A*0僅作為取樣電極。
屏蔽電極A1與金屬主電極A0的電流回路電極置于地面。
測(cè)量電子線路包括用于方位電阻率測(cè)量的35Hz地面電源、用于輔助電阻率測(cè)量的4.48KHz井下電源、 電流發(fā)生器、 測(cè)量電路、監(jiān)控電路、方位電位測(cè)量電路及輔助測(cè)量電路。測(cè)井工作時(shí)，由35Hz地面電源給所有極板的A1電極供電，所有極板的A1都保持等電位，在圓周方向上各A1電極的屏蔽電流相互聚焦，A0電流處于A1電流屏蔽下工作。 測(cè)量電路測(cè)量A0電極的電流 電位測(cè)量電路測(cè)量A*0電極相對(duì)于魚雷上參考電位電極的電位 通過計(jì)算即可得到某一極板測(cè)量的某一方位的電阻率。
雖然貼井壁方位電阻率測(cè)量大大減小了井眼影響，但受井眼擴(kuò)大、井眼不規(guī)則及與井壁接觸不好等因素的影響仍然存在，為此可同時(shí)進(jìn)行輔助測(cè)量校正，該測(cè)量在極板上進(jìn)行，由4.48KHz井下電源供電，輔助測(cè)量電路測(cè)量輔助電阻率。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是采用極板貼井壁測(cè)量，其方位電阻率測(cè)量具有很高的垂直分辨率和周向分辨率，較深的徑向探測(cè)深度，其探測(cè)深度為0.7米左右，縱向分辨率可達(dá)0.05米；采用極板緊貼井壁方式可以大大地減小井眼影響，且?guī)缀醪皇軆x器偏心的影響；并可同時(shí)進(jìn)行輔助電阻率測(cè)量，以校正極板貼井壁狀態(tài)不好、井眼擴(kuò)大或不規(guī)則而造成的誤差。本實(shí)用新型還可與其它井下儀器一起進(jìn)行組合測(cè)井。


圖1是本實(shí)用新型的組合測(cè)井裝置總體構(gòu)成示意圖。
圖2是本實(shí)用新型的方位電極系結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本實(shí)用新型兩種極板結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是本實(shí)用新型的第一種極板和測(cè)量電子線路實(shí)施方案之一的構(gòu)成示意圖。
圖5是本實(shí)用新型的第一種極板和測(cè)量電子線路實(shí)施方案之二的構(gòu)成示意圖。
以下結(jié)合附圖詳述本實(shí)用新型實(shí)施例。
圖1給出了一種能測(cè)量井15周圍地層16特性的組合測(cè)井裝置。該組合裝置由遙測(cè)短節(jié)7、自然伽瑪測(cè)井儀短節(jié)8、絕緣短節(jié)9、待定組合測(cè)井儀短節(jié)10和方位側(cè)向測(cè)井儀等構(gòu)成，其中方位側(cè)向測(cè)井儀由方位電極系11和測(cè)量電子線路組成，除35Hz地面電源外，其它電子線路被封裝在由不銹鋼制成的電子線路短節(jié)13內(nèi)。方位電極系11的極板12在驅(qū)動(dòng)臂張開時(shí)緊貼井壁14，上述各部分通過7芯電纜4懸掛于井眼15中，7芯電纜4通過滑輪3卷繞在絞車鼓2上，可使該裝置沿井眼15上下移動(dòng)，絞車鼓2是地面系統(tǒng)1的一部分，電流回路電極5置于地面，在7芯電纜4末端安裝有魚雷6，作為參考電位電極。
參照?qǐng)D2，以雙層六臂方位電極系結(jié)構(gòu)為例說明。方位電極系11由驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)20、驅(qū)動(dòng)臂21和與之相連的結(jié)構(gòu)相同的極板12構(gòu)成，其中驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)20主要由動(dòng)力源24、內(nèi)推動(dòng)桿22和外推動(dòng)桿23組成。驅(qū)動(dòng)臂21分為上、下兩層，每層有6支，每支驅(qū)動(dòng)臂21上都安裝有一塊極板12，共12塊。上層和下層驅(qū)動(dòng)臂21共用一個(gè)動(dòng)力源24，由內(nèi)推動(dòng)桿22和外推動(dòng)桿23分別推動(dòng)，每支驅(qū)動(dòng)臂21分動(dòng)，工作方式為異動(dòng)式。當(dāng)驅(qū)動(dòng)臂21張開時(shí)，每層的6支驅(qū)動(dòng)臂21按圖2的F方向在同一圓周上均勻分布，其間夾角為60°，上、下兩層每支驅(qū)動(dòng)臂21相對(duì)均勻錯(cuò)開，夾角為30°。驅(qū)動(dòng)臂21推動(dòng)極板12緊貼井壁14(參照?qǐng)D1)。測(cè)井工作時(shí)可同時(shí)測(cè)量12條方位電阻率曲線，也可以用上層6支驅(qū)動(dòng)臂21活動(dòng)時(shí)測(cè)量6條井徑曲線，下層的井徑讀數(shù)由上層6支驅(qū)動(dòng)臂21推算。
參照?qǐng)D3，測(cè)井工作時(shí)，極板12可采用兩種結(jié)構(gòu)之一，第一種結(jié)構(gòu)的極板12是以金屬基體作為屏蔽電極A1的一部分，由金屬基體的四周外沿向中心依次鑲嵌上矩形或環(huán)形金屬監(jiān)控電極M、金屬主電極A0、金屬監(jiān)控電極A*0，各電極之間分別用絕緣材料25充填，使各電極相互絕緣分隔。極板12的第二種結(jié)構(gòu)基本上與第一種結(jié)構(gòu)相同，但沒有監(jiān)控電極M，且A*0僅作為取樣電極。
當(dāng)采用第一種結(jié)構(gòu)的極板12進(jìn)行測(cè)井時(shí)，任一極板12及其方位電阻率測(cè)量電子線路實(shí)施方案之一可參照?qǐng)D4。測(cè)量電子線路由用于方位電阻率測(cè)量的35Hz地面電源、用于方位電阻率測(cè)量的4.48KHz井下電源、 電流發(fā)生器、 測(cè)量電路、監(jiān)控電路、方位電位測(cè)量電路及輔助測(cè)量電路等組成，除35Hz地面電源外的其它電子線路被封裝在電子線路短節(jié)13內(nèi)(參照?qǐng)D1)，通過儀器的內(nèi)部插接件與極板12及方位電極系11的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)20連接。并通過7芯電纜4與待定組合測(cè)井儀短節(jié)10、自然伽瑪測(cè)井儀短節(jié)8、遙測(cè)短節(jié)7、魚雷6、電流回路電極5及地面系統(tǒng)1相連。極板12上面的待定組合測(cè)井儀短節(jié)10的儀器金屬外殼與電子線路短節(jié)13的金屬外殼作為屏蔽電極A1的另一部分，并與極板12的金屬基體短路連接。在圓周方向上所有極板12的屏蔽電極A1都保持等電位，各A1電極上的屏蔽電流相互聚焦，A1電極與A0電極的電流返回到地面電流回路電極5。
測(cè)井工作時(shí)，由35Hz地面電源給井下各極板12的A1電極供電，它將在監(jiān)控電極A*0與M之間產(chǎn)生電位差ΔVA0*M']]>監(jiān)控電路的一端與 電流發(fā)生器相連，另一端與A*0電極與M電極相接，以測(cè)量電極A*0與M間的電位差，并控制 電流發(fā)生器產(chǎn)生的A0電極的電流 根據(jù)ΔVA0*M]]>的大小不斷調(diào)節(jié) 的輸出，最終保證ΔVA0*M=0,]]>由此使A0電極的電流處于A1電極電流屏蔽下工作，屬于貼井壁的聚焦側(cè)向。
測(cè)量電路與 測(cè)量電路相連接，以測(cè)量A0電極的電流ΔVA0*M']]>電位測(cè)量電路測(cè)量A*0電極相對(duì)于魚雷6即參考電位電極的電位ΔVA0*M']]>通過公式Raz=KVA0*IA0]]>(式中K為極板電極系的儀器常數(shù))的計(jì)算，就可以得到某一極板12測(cè)量的某一方位電阻率ΔVA0*M']]>方位電阻率的垂直分辨率可達(dá)0.05米，徑向探測(cè)深度可達(dá)0.7米左右。
雖然采用貼井壁方位電阻率測(cè)量大大減小了井眼影響，但其受井眼擴(kuò)大、井眼不規(guī)則及井壁接觸不好等因素的影響仍然存在，為此需要同時(shí)進(jìn)行輔助測(cè)量校正。參照?qǐng)D4，圖5，輔助電阻率測(cè)量在極板12上進(jìn)行，具體實(shí)施方案可采用下述兩種方案之一。第一種方案(參照?qǐng)D4)是由4.48KHz井下電源的正向端連接A0電極，負(fù)向端連接A1電極，在A1和A0電極間加上4.48KHz測(cè)量電壓，由輔助測(cè)量電路測(cè)量A0電極與A1電極間的電阻，即測(cè)量其間的電流。第二種方案(參照?qǐng)D5)是由4.48KHz井下電源給A1電極供以頻率為4.48KHz的電流，返回到絕緣短節(jié)9上面遙測(cè)短節(jié)7和自然伽瑪測(cè)井儀短節(jié)8的金屬外殼，由輔助測(cè)量電路測(cè)量金屬主電極A0到魚雷6即參考電位電極間的電位差。
權(quán)利要求1．一種新型方位側(cè)向測(cè)井儀，主要由方位電極系(11)和測(cè)量電子線路組成，其特征是方位電極系(11)是由驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(20)、單層或雙層驅(qū)動(dòng)臂(21)和與之相連接的極板(12)構(gòu)成，單層驅(qū)動(dòng)臂(21)的數(shù)量為N支(N=1,2,3,4,5,6,7,8)，上下兩層驅(qū)動(dòng)臂(21)的數(shù)量相等，且每支驅(qū)動(dòng)臂(21)上均連接有一塊結(jié)構(gòu)相同的極板(12)，當(dāng)驅(qū)動(dòng)臂(21)在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(20)作用下張開時(shí)，同一層驅(qū)動(dòng)臂(21)在同一圓周上均勻分布，上層和下層驅(qū)動(dòng)臂(21)相互錯(cuò)開并保持夾角相等，極板(12)緊貼井壁(14)；測(cè)量電子線路由35Hz地面電源、4.48KHz井下電源、 電流發(fā)生器、 測(cè)量電路、監(jiān)控電路、方位電位測(cè)量電路及輔助測(cè)量電路等組成，除35Hz地面電源外，其他電子線路被封裝在電子線路短節(jié)(13)內(nèi)，電子線路短節(jié)(13)的外殼由不銹鋼制成，通過儀器的內(nèi)部插接件與極板(12)及方位電極系(11)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(20)連接，并通過7芯電纜(4)與待定組合測(cè)井儀短節(jié)(10)、自然伽瑪測(cè)井儀短節(jié)(8)、遙測(cè)短節(jié)(7)、魚雷(6)、電流回路電極(5)及地面系統(tǒng)(1)相連。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型方位側(cè)向測(cè)井儀，其特征是極板(12)可采用兩種結(jié)構(gòu)之一，第一種極板結(jié)構(gòu)是以金屬基體作為屏蔽電極(A1)的一部分，由金屬基體四周的外沿向中心依次鑲嵌上矩形或環(huán)形金屬監(jiān)控電極(M)、金屬主電極(A0)、金屬監(jiān)控電極(A*0)，各電極之間分別用絕緣材料(25)充填，極板(12)上面的待定組合測(cè)井儀短節(jié)(10)與其下面的電子線路短節(jié)(13)的金屬外殼作為屏蔽電極(A1)的另一部分，并與極板(12)基體短路連接；第二種極板結(jié)構(gòu)基本上與第一種結(jié)構(gòu)相同，但沒有監(jiān)控電極(M)，且A*0僅作為取樣電極。
3．根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種新型方位側(cè)向測(cè)井儀，其特征是屏蔽電極(A1)與金屬主電極(A0)的電流回路電極(5)置于地面。
4．根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種新型方位側(cè)向測(cè)井儀，其特征是所有極板(12)的屏蔽電極(A1)都保持等電位，在圓周上各個(gè)屏蔽電極(A1)上的屏蔽電流相互聚焦。
5．根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型方位側(cè)向測(cè)井儀，其特征是輔助電阻率測(cè)量由4.48kHz井下電源和輔助測(cè)量電路在極板(12)上進(jìn)行，可采用兩種方式之一，一種是由4.48kHz井下電源在金屬主電極(A0)與屏蔽電極(A1)之間加上頻率為4.48kHz的測(cè)量電壓，測(cè)量其間的電流；另一種方式是給屏蔽電極(A1)供以頻率為4.48kHz的電流，返回到絕緣短節(jié)(9)上面的遙測(cè)短節(jié)(7)、自然伽瑪測(cè)井儀短節(jié)(8)的金屬外殼，測(cè)量金屬主電極(A0)到魚雷(6)間的電位差。
專利摘要本實(shí)用新型推出一種新型方位側(cè)向測(cè)井裝置,它主要由方位電極系和測(cè)量電子線路等組成,其中方位電極系由驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、單層或雙層驅(qū)動(dòng)臂和與之相連的結(jié)構(gòu)相同的極板構(gòu)成,極板可采用兩種結(jié)構(gòu)之一。電流回路電極置于地面,采用極板緊貼井壁方式進(jìn)行方位電阻率測(cè)量,并可同時(shí)進(jìn)行輔助電阻率測(cè)量。其徑向探測(cè)深度為0.7米左右,縱向分辨率達(dá)0.05米,主要用于井周圍不同方位非均質(zhì)地層電阻率測(cè)量。
文檔編號(hào)G01V3/18GK2435747SQ0022655
公開日2001年6月20日 申請(qǐng)日期2000年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月23日
發(fā)明者黃繼貞, 朱軍, 李妙俠, 王正 申請(qǐng)人:西安石油勘探儀器總廠