非線性雙側向側井儀器控制裝置的製作方法

2023-05-12 02:57:16 1

專利名稱：非線性雙側向側井儀器控制裝置的製作方法
技術領域：
本裝置屬於油井用的井下側向測井儀器。
側向測井儀器用於測量油井內地層電阻率用來判斷油水層，在石油鑽井完成後，將儀器用鎧裝電纜吊入井中進行測量。這種測井儀能在井下同時進行兩個參數的測量，即侵入帶電阻率和地層電阻率的測量。
目前國內、外同類儀器的控制方式有恆流、恆壓、恆功率和自由式四種。恆流的儀器是將儀器本身供給地層的電流恆定，測量此電流流經地層產生的電位差，求得地層電阻率，這是因為在電流恆定的情況下，恆定電流在地層中產生的電壓與地層電阻成正比。恆電壓的儀器測其電流，其電流與地層電導率成正比。這二種控制方式，由於只測量一個量，因而測量範圍小，只能測量電阻率變化範圍在一、二千倍的地層。在地層電阻率變化幾萬倍的地層中就無法使用。
為了擴大測量範圍，國外採用恆功率和自由式的方案，這二種方案的特點是供給地層的電流和電壓都不恆定。前一種控制方式的供電功率不變，即供電電流與電壓的乘積恆定，後一種功率也不恆定。這樣，必須測量供給地層的電流IO和此電流流經地層而產生的電壓V，其電壓V與電流IO之比即 (V)/(IO) ＝R，R代表地層電阻。由於在供電過程中，電壓和電流的大小變化相反，即在高阻地層電壓升高時，電流減小。而在低阻地層中，電流增加，電壓減小。這樣，當電壓增大一百倍，電流減小一百倍時，其測量範圍就可達到一萬倍，因而恆功率和自由式的控制方式大大擴大了測量範圍，但由於電壓和電流都需要測量記錄因而井下輸入信號要增加一倍，這樣又給信號傳輸帶來了麻煩，為了解決信號傳輸問題，國外測井一般採用以下兩種方法如法國斯倫貝謝測井公司採用調頻載波的方法，美國德萊賽測井公司採用脈衝編碼方法，解決信號傳輸問題，這兩種方法線路複雜穩定性也較差。
本實用新型目的是要提供一種非線性供電裝置，具有恆流和恆壓控制的特點，又有恆功率和自由式控制測量範圍大的特點，因而既不需要採用調頻載波也不需脈衝編碼，測量信號可直接經電纜傳到地面；這就使得線路簡單，從而提高了儀器的穩定性和可靠性。
本實用新型是這樣實現的


圖1是深淺並測非線性雙側向控制圖。
圖2(a)是115周深側向快速跟隨放大器圖，(b)是810周淺側向快速跟隨放大器線路圖。
圖3(a)是115周深側向主電流供電線路圖，(b)是810周淺側向主電流供電線路圖。
圖4是測量放大線路原理圖。
以下結合附圖詳細說明
圖1深淺並測非線性雙側向儀井下儀器控制部分包括深側向非線性供電線路f1，淺側向非線性供電線路f2。快速跟隨放大器(Ⅰ)、快速跟隨放大器(Ⅱ)、測量放大器(Ⅲ)。
該裝置的井下儀器
圖1包括電子線路和電極系二部分。電極系是由主電極AO，監督電極M1、M2、M1′、M2′，屏蔽電極A1、A1′和A2、A2′組成。電子線路裝在金屬外殼A2裡，A2既是屏蔽電極又是電子線路的殼體。整個井下儀器由十六米的加長電極與電纜相接。加長電極上裝有測量電極N和迴路電極B，(常用電纜外皮作迴路電極)在電極系內部，M1和M1′，M2和M2′，A1和A1′，A2和A2′分別用粗導線短路。
井下儀器工作時，首先由AO發出主電流IO，主電流分二種頻率，115周交變主電流和810周主電流，它們同時從AO發出，分別以B和A2為迴路。其中115周主電流為深側向主電流，810周主電流為淺側向主電流，由AO發出後並在M1與M2，M1′與M2′之間產生監督電位差△UM1M2，監督電位經115升壓變壓器與115周和810周快速跟隨放大器耦合(如圖2所示)，115周快速跟隨放大器和810周快速跟隨放大器的電路程式，均由一級雙T選頻放大器和一級帶功率擴展的電壓跟隨器組成115周的監督信號經115周快速跟隨放大器放大後，產生深側向的屏蔽電流並經變壓器T2到A2，再經變壓器T3次級到A1，這樣A1和A2同時發出115周屏蔽電流，使△UM1M2電位差趨於減小，直到動態平衡。115周屏蔽電流使△UM1M2減小的目的，是為了阻止主電流IO流經M1M2和M1′M2′，在該電極電場屏蔽下使主電流聚焦成束狀電流流向地層。115周深側向主電流由AO發出，以B為迴路，其屏蔽電流由A1和A2發出，也是以B為迴路，B離主電極較遠，又由於A1和A2同時發出屏蔽電流，所以電流的屏蔽效果好，因而主電流進入地層較深。克服了鄰近地層對電流的影響，810周淺側向主電流也是由AO發出，以A2為迴路；如圖2所示由於A2和A1距離近，故電流屏蔽效果差，淺側向主電流進入地層較淺，這樣測量M1與N之間電位(圖2)，就獲得二條反映電阻率曲線。圖2中T1為303變壓器，T2初級線圈用φ0.41漆包線繞300圈，次級用φ0.8漆包線繞40圈。變壓器T3初級用φ0.41漆包線繞270圈，次級用φ1漆包線繞20圈。
本裝置由於採用非線性供電裝置，線路簡單，測量電壓變化範圍小，精度高，使之電阻測量範圍大，代表的地層電阻率範圍廣，並解決了信號傳輸困難。
本裝置的具體結構結合附圖由以下實施例給出深淺側向主電流供電方式依圖3(a)中給出，電阻R17、R18、R19、R21，電容C7、C8和FC54運算放大器組成電壓反饋文氏電橋振蕩器。振蕩頻率由R17、R18、C7、C8確定。調試R19，使振蕩波形近於方波並經R21與R22分壓後接到有源濾波，有源濾波由R23、R24、R25、C9、C10和一塊F007運算放大器組成，其中心頻率為115周。輸出變壓器初級T4用φ0.1漆包線繞3000圈次級用0.35漆包線繞200圈。由於次級繞組圈數少，漆包線也較粗，加上串聯R26電阻故當AO與B之間短路或開路時，輸入變壓器次級電壓基本不變，從而滿足本線路所需要的恆壓源。圖3(b)為810周淺側向主電流供電線路，調整R27和R28、C11、C12，使振蕩頻率為810周。輸出變壓器T5初級用φ0.1漆包線繞3000圈，次級用φ0.35毫米漆包線繞200圈。T5次級由於串聯R36電阻，當AO與A2開路(電阻無窮大)或短路(電阻很小)時，T5次級電壓基本不變，達到恆壓目的。
測量放大器線路如圖4所示，由輸入變壓器(T)，和一級帶有功率擴展的放大器FC54組成，由電阻R38、R39決定其信號放大倍數在20倍左右。FC54經功率擴展經C15、C16反向聯接後構成無極性電容再與電纜芯相接，並經電纜芯將地層信號傳輸至地面。
圖3(a)中T4變壓器次級電壓構成恆壓源，經電阻R26與AO相接。T4變壓器次級的另一接頭與B相接，這就構成深側向供電電流主動非線性供電。(R26與儀器K值有關故稱其為K值電阻)，同理T5變壓器次級一端接AO，另一端經R36與AO相接，構成了淺側向主電流主動非線性供電，R36為K值電阻。
本裝置已小批量生產，應用於油井測量，目前已下井40餘口證明性能穩定，所錄取的資料可靠，該儀器可廣泛用於煤田、石油勘探。
權利要求1.一種雙側向測井儀器控制裝置，包括電子線路和電極系；其特徵在於a電子線路中的供電系統採用主電流主動的非線性供電，即由二個交流恆壓源串連二個電阻組成供電系統；b電子線路中的屏蔽電流線路裝置是由快速跟隨放大器即由一級雙T選頻放大器，一級帶功率擴展的電壓跟隨器組成；c電子線路中的測量放大線路由輸入變壓器T和一級功率放大器FC54組成。
2.如權利要求1所述的控制裝置，其特徵在於變壓器T1為303變壓器T2初級線圈為300圈；次級線圈40圈T3″270圈；″20圈T4″3000圈″200圈T5″3000圈″200圈
專利摘要本實用新型是一種雙側向側井儀器控制裝置，特別是深淺並測的非線性雙側向測井儀。該裝置主要由交流恆壓源、電阻、快速跟隨放大器及輸入變壓器、功率放大器、電極組成。本裝置特點，由於採用非線性供電裝置使得線路簡單，儀器穩定性高，測量範圍寬，並解決了信號傳輸的困難，該儀器可廣泛用於油井和煤田地質勘探。
文檔編號E21B47/02GK2043271SQ8620439
公開日1989年8月23日 申請日期1986年6月24日 優先權日1986年6月24日
發明者李興年 申請人:遼河石油勘探局測井公司