一種三分量感應測井儀的線圈結構的製作方法

2023-11-03 07:55:12

一種三分量感應測井儀的線圈結構的製作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種三分量感應測井儀的線圈結構，該線圈結構包括共位的接收線圈和發射線圈，接收線圈包括各自沿接收線圈骨架上的刻槽繞制的軸向(Z向)線圈和兩組共面線圈，兩組共面線圈分別繞制在接收線圈骨架的兩個端面上，每組共面線圈包括X向線圈和Y向線圈，Z向線圈、X向線圈及Y向線圈三個分量線圈共位正交，接收線圈骨架是一體成型結構。本實用新型的接收線圈骨架一體成型，具有機械強度高的穩定特點，以更精確地使線圈結構進行直耦信號對消。
【專利說明】一種三分量感應測井儀的線圈結構
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及感應測井領域，更具體地說，涉及一種用於三分量感應測井儀的線圈結構。
【背景技術】
[0002]在感應測井領域，傳統感應測井儀只通過測量水平地層電阻率求含水/油飽和度。據分析，世界上大約30%油藏存儲於低電阻率、低反差的層狀泥質砂巖地層中，這種地層在深海濁積層和頁巖中廣泛存在，此類地層具有宏觀電各向異性，水平電阻率主要反映低阻泥巖，通常表現為低阻，垂直電阻率主要反映高阻砂巖，通常表現為高阻，常規感應測井儀器只利用水平電阻率來評價往往會漏估地層含油量，因此可以同時探測地層的水平電阻率、垂直電導率和地層傾角的多分量感應儀器受到了極大的重視。在多分量感應測井技術發展過程中，國外3DEX是阿特拉斯公司2000年推出，儀器採用三正交軸向分離收發線圈結構，儀器長度過長；斯倫貝謝公司2005年推出RtScanner，其三正交線圈共位結構，結構緊湊，但未見其具體線圈繫結構。
[0003]現有技術中採取了通過柔性PCB板印製電路來實現X/Y向線圈系，該種設計有兩個不足之處，一是很難同時使X/Y向線圈達到最佳的直偶對消調試效果，二是溫漂效應比較大。此外，一般認為井下測井儀器空間有限，採用螺旋管結構設計三正交線圈系將受限於有限的空間，很難保證足夠大的磁力矩，從而不能有效的檢測微弱的地層感應信號。
[0004]另外，現有的線圈結構無法調節交叉分量的直耦信號，根據實際的電路測量結果，若不調節交叉分量XY、XZ、YX、YZ、ZX、ZY，很可能使得空氣中測量信號飽和，無法應用於井下探測，因此設計一種可以調節交叉分量直耦信號的線圈系十分重要，一方面可以解決測量信號飽和，另一方面可以增大可測量信號的動態範圍，對於實際應用具有十分顯著的作用。
實用新型內容
[0005]為了解決以上所述的技術缺陷，本實用新型提供一種三分量感應測井儀的線圈結構，接收線圈骨架一體成型，具有機械強度高的穩定特點，以更精確地使線圈結構進行直耦信號對消。
[0006]為實現上述目的，本實用新型採取以下技術方案:
[0007]—種三分量感應測井儀的線圈結構，包括共位的接收線圈和發射線圈，其中:
[0008]接收線圈包括各自沿接收線圈骨架上的刻槽繞制的軸向(Ζ向)線圈和兩組共面線圈，兩組共面線圈分別繞制在接收線圈骨架的兩個端面上，每組共面線圈包括X向線圈和Y向線圈，Z向線圈、X向線圈、Y向線圈三個分量線圈共位正交，接收線圈骨架是一體成型結構。
[0009]優選地，接收線圈骨架採用聚醚醚銅材料或者陶瓷材料加工而成，繞線為紗包線或者漆包線。
[0010]優選地，接收線圈骨架上的刻槽採用環形刻槽或者直線型刻槽。[0011]優選地，發射線圈的結構與接收線圈的結構相同。
[0012]本實用新型由於採取以上所述的技術方案，其包括以下優點:
[0013]能夠在局限的空間裡使接收線圈磁矩能達到設計要求，可以很好的檢測微弱的地層感應信號；能夠方便對X/Y/Ζ三個方向的線圈系進行獨立的直耦對消調試，減小了調試難度，且這種設計可以有效地將直耦信號降低到最小；這種設計溫漂效應較小；這種結構也使得儀器更加緊湊，對稱繞制方式，可以有效抑制共模幹擾，提高儀器信噪比。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]在此說明的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，構成本申請的一部分，本實用新型的示例性的實施例及其說明用於解釋本實用新型，並不構成對本實用新型的限制；在附圖中:
[0015]圖1是本實用新型線圈結構實施例中的接收線圈裝配示意圖；
[0016]圖2是本實用新型實施例給出的接收線圈的X/Y向線圈斷面繞線示意圖；
[0017]圖3、圖4是本實用新型實施例的補償接收直耦對消的連線示意圖。
【具體實施方式】
[0018]為了使本實用新型的技術方案更加清楚明白，下面結合附圖和具體實施例對本實用新型做進一步詳細闡述。需要說明的是，在不衝突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的各種方式可以相互組合。
[0019]為了描述方便，首先對本實用新型所用術語作如下定義。
[0020]正交線圈系:分x、y、z三個方向的正交分量組；每一組分量又包括兩個線圈:主接收線圈和補償接收線圈；因此共有3*2 = 6個線圈。
[0021]直耦信號對消:由於在接收信號中，直接從發射線圈耦合的信號比地層信號大很多，往往要大一個數量級以上，因此需要根據直耦信號直接耦合的特點將其對消掉。
[0022]本實用新型設計一種三分量感應測井儀的線圈系，要求接收線圈、發射線圈採用共位設計，方便組裝調試以及直耦對消操作。共位設計及三分量正交可以提供地層水平電阻率及垂直電阻率信息，電路實現及信號處理難度較傾斜線圈容易，並且可以有效縮短儀器長度，有效減小儀器在井內遇阻遇卡概率。
[0023]圖1本實用新型線圈結構實施例中的接收線圈裝配示意圖，發射線圈與接收線圈的結構相同。接收線圈包括各自沿接收線圈骨架上的刻槽繞制的軸向(Z向)線圈和兩組共面線圈，兩組共面線圈分別繞制在接收線圈骨架的兩個端面上，每組共面線圈包括X向線圈和Y向線圈，其中Z向線圈、X向線圈、Y向線圈三個分量線圈共位正交，接收線圈骨架是一體成型結構，具有機械強度高的穩定特點；三分量線圈共位正交，大大縮短了儀器長度，可以有效的降低儀器井下遇阻、遇卡情況發生；橫向線圈可繞匝數多，接收面積大，可保證接收微弱信號，同時橫向(X，Y)線圈可通過調節柱面上的繞線分布更靈活地實現細調與細調。
[0024]在本申請的一個實施例中，接收線圈骨架可以採用聚醚醚銅材料或者陶瓷材料加工而成，繞線採用紗包線或者漆包線。紗包線和漆包線的最主要區別在於:紗包線為多股細線，在高頻下可減小趨膚效應的影響，有效增大電流傳輸面積，而漆包線在幾何尺寸方面更能有效利用電流傳輸橫截面積。
[0025]在本申請的一個實施例中，接收線圈骨架上的刻槽採用環形刻槽或者直線型刻槽。
[0026]根據電磁場理論及感應測井二次場理論，發射線圈直耦信號中不包含地層信息，而二次場信息才包含真正的地層電阻率信息，相對於直稱信號而言，地層二次場信號微弱，從而需要對二次場信號進行放大，為避免放大飽和，需要儘可能調節線圈變量進行直耦信號對消。針對ZZ,XX,YY，調節手段較多，多種線圈繫結構都可採用距離直接調節，本申請採用距離結合加減匝數及不同距離槽內正反方想繞線實現磁通量精細微調，進而實現直耦信號的精確對消。
[0027]進一步考慮儀器的對稱問題，ZZ方向需滿足保證中心平面對稱，XX、YY方向需保證端面左右對稱，繞制時需要採取雙線繞制的方法。例如，ZZ方向調整時，可以加減匝數完成粗調，再通過不同槽內反向繞置線圈進行細調。
[0028]圖2是接收線圈的Χ/Υ向線圈斷面繞線示意圖，顯示了線圈系繞制的走線順序，實施時，每一組測量線圈分為一個主接收線圈和一個與之相對應的補償線圈，如圖3和圖4所示，主接收與補償接收主要採用正反纏繞形式，以實現直耦對消，從而更好地提取出地層信號，每一個主接收需要正反纏繞兩個線圈，補償接收也需要正反纏繞兩個線圈，並兩兩反向連接，在兩個補償線圈之間接地，在兩個主接收線圈的兩端輸出信號。因此，若是在系統中引入了共模幹擾和噪聲，通過這種連接方式就可以實現高信噪比的接收。從而在保證直耦對消的基礎上，實現平衡接收，消除共模噪聲和幹擾。具體地，主接收線圈分為左右兩個部分，由兩根漆包線分別繞制完成，一端去掉漆皮固定，一端去掉漆皮通過具有絕緣層的導線與補償接收線圈兩端相連，補償端與主接收端繞制稍有不同，就是補償端左右兩根漆包線繞制完成後需要固定在同一處，為後續接地準備，這樣相當於接地點選在了線圈中心，可以極大地抑制共模幹擾，這是以往感應儀器不曾採用的；正反纏繞是因為中心接地需要左右兩夂而對稱。
[0029]圖2顯示了接收線圈骨架端面的具體的繞線方式，端面X向線圈如圖2中箭頭指示線，Y向線圈與其類似在垂直的另一個方向，用方塊指示線表示。在繞制過程中按照先繞置軸向(Ζ向)線圈，後繞置橫向(Χ/Υ向)線圈的順序進行。軸向線圈按照計算數值均勻分配在接收線圈的Z方向上的刻槽內，按照對稱方式繞置；橫向線圈也採用對稱繞制，對稱繞制是指主接收線圈兩端與補償線圈兩端均採用對稱繞制，並進行相應端連接，實現中心接地，這樣可以抑制共模幹擾。由於線圈骨架需固定在鈹鋅銅芯棒上，所以上下端面中心不能走線，為了繞制儘可能大的橫向線圈增大可接收信號磁通量，採用圓周表面上下走線與端面橫向走線繞制方式，這種繞制方式保證了儘可能大獲取地層信號，在直耦信號對消時，若進行較大量調節需要採用這種繞制方式，精細調節需要在線圈圓周表面繞制X、Y方向矩形面進行微調。
[0030]以上所述實施例僅為本實用新型的較佳實施例，並非用於限定本實用新型的保護範圍，本領域的技術人員可以刻意對本實用新型進行各種修改和變型而不偏離本實用新型的精神和範圍。這樣，倘若本實用新型的這些修改和變型屬於本實用新型權利要求及其等同技術的範圍之內，則本實用新型也意圖包含這些修改和變型在內。
【權利要求】
1.一種三分量感應測井儀的線圈結構，包括共位的接收線圈和發射線圈，其中: 所述接收線圈包括各自沿接收線圈骨架上的刻槽繞制的軸向線圈和兩組共面線圈，所述兩組共面線圈分別繞制在所述接收線圈骨架的兩個端面上，每組共面線圈包括X向線圈和Y向線圈，所述軸向線圈、所述X向線圈、所述Y向線圈三個分量線圈共位正交，所述接收線圈骨架是一體成型結構。
2.根據權利要求1所述的線圈結構，其中， 所述接收線圈骨架採用聚醚醚銅材料或者陶瓷材料加工而成，繞線為紗包線或者漆包線。
3.根據權利要求1或2所述的線圈結構，其中， 所述接收線圈骨架上的刻槽採用環形刻槽或者直線型刻槽。
4.根據權利要求1所述的線圈結構，其中， 所述發射線圈的結構與所述接收線圈的結構相同。
【文檔編號】H01F5/00GK203594440SQ201320384147
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2013年6月28日 優先權日:2013年6月28日
【發明者】馬金, 李愛勇, 孫向陽, 聶在平, 秦才會, 季新標, 管國雲, 翟金海, 羅曦, 豐揚, 馬明學 申請人:中國海洋石油總公司, 中海油田服務股份有限公司