一種用於測地層電阻率的電極的製作方法

2023-05-17 22:18:06 1

專利名稱：一種用於測地層電阻率的電極的製作方法
技術領域：
本實用新型實施例涉及地層勘探技術領域，特別涉及一種用於測地層電阻率的電 極。
背景技術：
在地層勘探領域，不可避免的常常需要對地層電阻率進行測量，而對電阻率進行 測量的準確度直接影響對測量地層的油氣判斷。現有技術中通常使用一種電極系作為測量 地層電阻率的電極，該電極包括主電極，監督電極和屏蔽電極，因此這種電極可以實現三維 電阻率的測量，即不僅可以實現井壁的電阻率成像，而且還可以實現徑向的電阻率成像。然而，由於現有技術中的這種測量地層電阻率的電極中主電極上的方位電極周圍 都布置有監督電極，導致主電極中的監控電路龐雜，在電極工作時容易受到幹擾，實際測量 的電阻率並不準確，不利於這種電極系產品的普及利用。

實用新型內容本實用新型實施例的目的在於提供一種用於測地層電阻率的電極，該電極的主電 極中沒有龐雜的監控電路，工作時不容易受到幹擾，結構簡單，實際測量的電阻率準確，有 利於普及利用。為實現上述目的，本實用新型實施例提供一種用於測地層電阻率的電極，所述電 極包括主電極、監督電極和屏蔽電極，其特徵在於，所述主電極由一個環狀電極和數個方位 電極組成，所述數個方位電極沿著所述環狀電極的周向連續布置，所述環狀電極的軸向兩 側均設置有一對用於檢測所述主電極與兩側屏蔽電極是否等電位的監督電極。如此可以看 出本實施例所述的主電極中沒有監督電極，即沒有龐雜的監控電路，所以工作時不容易受 到幹擾。為了使得方位電極等電位，所述數個方位電極各自連接的導線並聯在一起。本實施例中為了使監督電極更好的監督主電極與兩側屏蔽電極是否等電位，每對 監督電極均設置在主電極與屏蔽電極之間。本實施例中為了有效控制主電極與兩側屏蔽電極的電位相等，本實施例所述的用 於測地層電阻率的電極還包括控制單元，所述控制單元用於當所述監督電極檢測出檢測所 述主電極與兩側屏蔽電極的電位不相等時，控制主電極與兩側屏蔽電極的電位相等。為例獲得理想的探測深度，本實施例中主電極兩側的屏蔽電極均為6個，在主電 極的徑向上等距布置。為了適應不同深度的地層，在不同的地層中都能保證探測深度，本實施例提供了 三種長度的電極系，當用於測地層電阻率的電極長為9. 76米，其中所述主電極高度為0. 12 米，每個監督電極高度為0. 02米，每個屏蔽電極高度為0.5米，所述主電極與距離所述主電 極最近的監督電極間距為0. 18米，兩監督電極間距為0. 08米，距離所述主電極最近屏蔽電 極與距離所述主電極最遠監督電極間距為0. 22米，每個屏蔽電極之間間距為0. 3米。[0011]當用於測地層電阻率的電極長為7. 76米，其中所述主電極高度為0. 12米，每個監 督電極高度為0. 02米，每個屏蔽電極高度為0. 3米，所述主電極與距離所述主電極最近的 監督電極間距為0. 18米，兩監督電極間距為0. 08米，距離所述主電極最近屏蔽電極與距離 所述主電極最遠監督電極間距為0. 22米，每個屏蔽電極之間間距為0. 3米。當用於測地層電阻率的電極長為5. 76米，其中所述主電極高度為0. 12米，每個監 督電極高度為0. 02米，每個屏蔽電極高度為0. 2米，所述主電極與距離所述主電極最近的 監督電極間距為0. 18米，兩監督電極間距為0. 08米，距離所述主電極最近屏蔽電極與距離 所述主電極最遠監督電極間距為0. 22米，每個屏蔽電極之間間距為0. 2米。為了探測不同方向角上的地層電阻率，本實施例中的方位電極為12個。本實施例所述的用於測地層電阻率的電極的不僅工作時不容易受到幹擾，而且結 構簡單，實際測量的電阻率準確，有利於普及利用。

為了更清楚地說明本實用新型實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要 使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施 例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖 獲得其他的附圖。圖1為本實用新型實施例提供的一種用於測地層電阻率的電極上電極分布平面 示意圖。圖2為本實用新型實施例的第一種對應該電極系6種探測等級的探測特性圖。圖3為本實用新型實施例的第二種對應該電極系6種探測等級的探測特性圖。圖4為本實用新型實施例的第二種對應該電極系6種探測等級的探測特性圖。圖5為本實用新型實施例中6種探測等級下方向電極探測低阻地層的曲線圖。圖6為本實用新型實施例中的方位電極對應的電阻率變化狀態示意圖。圖7為本實用新型實施例中探測深度與電阻率變化關係圖。
具體實施方式
下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行 清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施 例。本實用新型的示意性實施例及其說明用於解釋本實用新型，但並不作為對本實用新型 的限定，基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下 所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。本實用新型實施例為提供一種用於測地層電阻率的電極，該電極由主電極、屏蔽 電極以及位於主電極與屏蔽電極間的監督電極組成，屏蔽電極共12個，以6個一組在主電 極兩側對稱布置，這樣可以增加探測深度。本實施例提供的用於測地層電阻率的電極整體為棒狀結構，如圖1所示，圖1為本 實用新型實施例提供的一種用於測地層電阻率的電極上電極分布平面示意圖。由圖1可以 看出，主電極1位於整個電極的中間，主電極1由一個環狀電極11和數個方位電極12組成， 該環狀電極11固定在棒狀介質的中間，而數個方位電極12沿著環狀電極11的周向連續布置一圈，這樣主電極1就可以通過方位電極12探測不同方位角上地層介質的電阻率，而與 現有技術不同的是這些方位電極12之間沒有監督電極來控制各個方位電極來等電位，數 個方位電極僅僅是將各自連接的導線並聯在一起來等電位，這樣就避免了在整個電極內部 使用龐雜的監控迴路，比如將12個方位電極12沿著環狀電極11的周向連續布置一圈，這 樣主電極1通過12個方位電極可以從該徑向上對應不同方向角的地層，當主電極1通電後 即可向地層傳遞電流，其中這12個方位電極各自連接的導線並聯在一起，以使這12個方位 電極等電位。而為了使得主電極1更有效的向地層傳遞電流，本實施例在主電極1兩側還 設置有抑制主電極1電流向外擴散的屏蔽電極3，具體的，在環狀電極11的軸向兩側均設置 有數個與主電極1同極性的屏蔽電極3，在屏蔽電極與主電極1等電位的情況下，屏蔽電極 3與主電極1上的電流相互排斥，這樣使得主電極1上的電流更加集中的向地層傳遞。而 為了檢測主電極1與兩側屏蔽電極2是否等電位，在每側的屏蔽電極與主電極1之間還分 別設置有一對監督電極2，每對監督電極中一個距離主電極1最近，另一個距離屏蔽電極最 近，這樣監督電極2就可以通過距離主電極1與屏蔽電極3最近的電極檢測主電極1與屏 蔽電極3是否等電位。當監督電極2檢測出主電極1與屏蔽電極3上的電位不相等時，本用於測地層電 阻率的電極中的控制單元(圖1中未示出)控制主電極與兩側屏蔽電極的電位相等，比如 當監督電極檢測出主電極1上的電位比屏蔽電極3的電位低，則控制單元根據監督電極的 檢測結果調節的主電極1上的電流使其與屏蔽電極上的電位相同，具體調節方式可以通過 控制放大器等元件來實現，本領域技術人員完全可以通過其掌握的普通技術知識來實現對 電極上電位的調整，故本實施例在此不做贅述。本實施例中每側的屏蔽電極均為6個，在所述主電極的徑向上等距布置。這樣可 以有6種等級對主電極1上的電流進行排斥，從而具有6種探測深度，而參與的屏蔽電極越 多，對主電極1上電流排斥的作用越強，使得主電極1向地層傳遞的電流越強，達到理想的 探測深度，其中不參與屏蔽的屏蔽電極則作為迴路電極。通過上述敘述可知本實施例所述 的用於測地層電阻率的電極不僅可以以電極陣列的方式(即主電極、監督電極和屏蔽電極 組成的電極陣列)探測地層徑向深度方向的電阻率，而且也可以通過主電極上的方位電極 探測不同方向角地層上的電阻率，這樣通過電極陣列的方式探測地層的深度與通過方位電 極探測地層的深度基本相同。根據不同的屏蔽等級，本實施例所述的電極總共可以測得78 個不同的電阻率值(6種不同屏蔽等級，每種屏蔽等級可以測得一個主電極電阻率和12個 方位電極電阻率)，而電阻率可以根據以下公式求得。
D Um,Ha=K-式中，為第i個監督電極的電位；Ij為測量到的供電電極電流k為儀器常數.為了適應不同深度的地層，在不同的地層中都能保證探測深度，本實施例提供了 三種長度的電極系，即用於測地層電阻率的電極，該電極系的總長度為9. 76米，其中所述 主電極高度為0. 12米，每個監督電極高度為0. 02米，每個屏蔽電極高度為0. 5米，所述主電極與距離所述主電極最近的監督電極間距為0. 18米，兩監督電極間距為0. 08米，距離 所述主電極最近屏蔽電極與距離所述主電極最遠監督電極間距為0. 22米，每個屏蔽電極 之間間距為0. 3米。圖2為本實施例的第一種對應該電極系6種探測等級的探測特性圖， 在只有一對屏蔽電極排斥主電極的第一屏蔽等級中整個電極的探測深度最淺，大約是0.5 米；在6對屏蔽電極都排斥主電極的第六屏蔽等級中整個電極的探測深度最深，大約是1. 5 米。當用於測地層電阻率的電極長為7. 76米時，其中所述主電極高度為0. 12米，每個 監督電極高度為0. 02米，每個屏蔽電極高度為0. 3米，所述主電極與距離所述主電極最近 的監督電極間距為0. 18米，兩監督電極間距為0. 08米，距離所述主電極最近屏蔽電極與距 離所述主電極最遠監督電極間距為0. 22米，每個屏蔽電極之間間距為0. 3米。圖3為本實 施例的第二種對應該電極系6種探測等級的探測特性圖，在只有一對屏蔽電極排斥主電極 的第一屏蔽等級中整個電極的探測深度最淺，大約是0. 5米；在6對屏蔽電極都排斥主電極 的第六屏蔽等級中整個電極的探測深度最深，大約是1. 375米。當用於測地層電阻率的電極長為5. 76米時，其中所述主電極高度為0. 12米，每個 監督電極高度為0. 02米，每個屏蔽電極高度為0. 2米，所述主電極與距離所述主電極最近 的監督電極間距為0. 18米，兩監督電極間距為0. 08米，距離所述主電極最近屏蔽電極與距 離所述主電極最遠監督電極間距為0. 22米，每個屏蔽電極之間間距為0. 2米。圖4為本實 施例的第三種對應該電極系6種探測等級的探測特性圖，在只有一對屏蔽電極排斥主電極 的第一屏蔽等級中整個電極的探測深度最淺，大約是0. 5米；在6對屏蔽電極都排斥主電極 的第六屏蔽等級中整個電極的探測深度最深，大約是1. 25米。如圖5所示，圖5為本實施例中6種探測等級下方向電極探測低阻地層的曲線圖。 在圖5中周向刻度為方位坐標，徑向坐標表示電阻率，圖例中的編號為方向電極的序號，比 如Rab NO. = 1表示第1方向電極，由圖3可以清楚看出在各個曲線上曲率較小的一段曲 線即表示該方位上的地塊為低阻，由於方位與方位電極是對應的，所以當低阻地塊出現在 哪個方位，對應該方位上的方位電極探測的數據就會現變化。為了進一步說明本實施例中的方位電極具有較好的探測特性，如圖6所示，圖6為 本實施例中的方位電極對應的電阻率變化狀態示意圖，從圖6可以清楚看出，當基巖電阻 率為100歐姆米時，第6方位電極對應地塊的電阻率逐漸減小，曲線的變化越是明顯。如圖 7所示，圖7為探測深度與電阻率變化關係圖，從圖7也可以清楚看出，對於一個圍巖電阻率 為100歐姆米、目的層厚度為2米、電阻率為100歐姆米但在六號方位電極方位上有一電阻 率為0. 1歐姆米的低阻地塊的三層介質地層進行了測試，得到的12個方位曲線均有異常表 現，但正對低阻地塊的第6方位電極測得的電阻率幅度最大。綜上所述，本實施例所述的用於測地層電阻率的電極不僅結構簡單，實際測量的 電阻率準確，而且可以對地層的徑向深度和不同方向角對應的地層進行有效探測，由於主 電極中沒有設置監督電極和相應的龐雜電路，工作時不容易受到幹擾，根據實際需求可將 整個電極的長度設置為9. 76米、7. 76米或5. 76米，從而可以適應各種不同地況的地層，有 利於這種電極系產品的普及利用。當然，以上所述的具體實施例，對本實用新型的目的、技術方案和有益效果進行了 進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本實用新型的具體實施例而已，並不用於限
6定本實用新型的保護範圍，凡在本實用新型的邏輯和原則之內，所做的任何修改、等同替 換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。
權利要求一種用於測地層電阻率的電極，所述電極包括主電極、監督電極和屏蔽電極，其特徵在於，所述主電極由一個環狀電極和數個方位電極組成，所述數個方位電極沿著所述環狀電極的周向連續布置，所述環狀電極的軸向兩側均設置有一對用於檢測所述主電極與兩側屏蔽電極是否等電位的監督電極。
2.根據權利要求1所述的電極，其特徵在於，所述數個方位電極各自連接的導線並聯 在一起，以使所述數個方位電極等電位。
3.根據權利要求1或2所述的電極，其特徵在於，每對監督電極均設置在主電極與屏蔽 電極之間。
4.根據權利要求1或2所述的電極，其特徵在於，所述用於測地層電阻率的電極還包括 控制單元，所述控制單元用於當所述監督電極檢測出檢測所述主電極與兩側屏蔽電極的電 位不相等時，控制主電極與兩側屏蔽電極的電位相等。
5.根據權利要求4所述的電極，其特徵在於，每側的屏蔽電極均為6個，在所述主電極 的徑向上等距布置。
6.根據權利要求5所述的電極，其特徵在於，所述用於測地層電阻率的電極長為9.76 米，其中所述主電極高度為0. 12米，每個監督電極高度為0. 02米，每個屏蔽電極高度為0. 5 米，所述主電極與距離所述主電極最近的監督電極間距為0. 18米，兩監督電極間距為0. 08 米，距離所述主電極最近屏蔽電極與距離所述主電極最遠監督電極間距為0. 22米，每個屏 蔽電極之間間距為0.3米。
7.根據權利要求5所述的電極，其特徵在於，所述用於測地層電阻率的電極長為7.76 米，其中所述主電極高度為0. 12米，每個監督電極高度為0. 02米，每個屏蔽電極高度為0. 3 米，所述主電極與距離所述主電極最近的監督電極間距為0. 18米，兩監督電極間距為0. 08 米，距離所述主電極最近屏蔽電極與距離所述主電極最遠監督電極間距為0. 22米，每個屏 蔽電極之間間距為0.3米。
8.根據權利要求5所述的電極，其特徵在於，所述用於測地層電阻率的電極長為5.76 米，其中所述主電極高度為0. 12米，每個監督電極高度為0. 02米，每個屏蔽電極高度為0. 2 米，所述主電極與距離所述主電極最近的監督電極間距為0. 18米，兩監督電極間距為0. 08 米，距離所述主電極最近屏蔽電極與距離所述主電極最遠監督電極間距為0. 22米，每個屏 蔽電極之間間距為0.2米。
9.根據權利要求4所述的電極，其特徵在於，所述方位電極為12個。
專利摘要本實用新型實施例涉及一種用於測地層電阻率的電極，屬於地層勘探技術領域，所述電極包括主電極、監督電極和屏蔽電極，所述主電極由一個環狀電極和數個方位電極組成，所述數個方位電極沿著所述環狀電極的周向連續布置，所述環狀電極的軸向兩側均設置有一對用於檢測所述主電極與兩側屏蔽電極是否等電位的監督電極。如此可以看出本實施例所述的主電極中沒有監督電極，即沒有龐雜的監控電路，所以工作時不容易受到幹擾。該電極的主電極中沒有龐雜的監控電路，工作時不容易受到幹擾，結構簡單，實際測量的電阻率準確，有利於普及利用。
文檔編號E21B49/00GK201689183SQ201020178730
公開日2010年12月29日 申請日期2010年4月28日 優先權日2010年4月28日
發明者柯式鎮 申請人:中國石油天然氣集團公司;中國石油大學(北京)