一種新型方位側向測井儀的製作方法

2023-09-27 08:00:45 1

專利名稱：一種新型方位側向測井儀的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於地球物理測井領域，特別是指一種用於井周圍地層方位電阻率測量的裝置。
當今隨著油氣勘探開發已逐步由簡單均質、厚層、富集油氣藏向複雜非均質、薄層、貧集油氣藏轉移，能夠精確測量井周不同方位地層非均勻性(如裂縫)和薄層的電阻率測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方面，目前的傾角測井儀、微電阻率成象測井儀等雖分層能力好，但探測深度極淺，無法測量較深處地層的變化情況，覆蓋率也較低。90年代中期，國外推出了兩種方位側向測井儀，它們在詳細探測井周圍地層電阻率變化和劃分薄層，特別是在認識薄層、不均勻地層方面有了突破，同時也可用於裂縫評價和地層傾角計算。但它們的主要缺點是方位電極不接觸井壁，故方位電阻率測量的方位解析度不高，徑向探測深度較淺，並且受井眼影響(如井眼大小、井眼不規則和井眼泥漿)和儀器偏心影響較大。
本實用新型的目的在於提供一種使方位電阻率測量具有較高的縱向垂直解析度和周向方位解析度，較深的徑向探測深度，且幾乎不受井眼和儀器偏心的影響，並能與其他井下儀器組合測井的新型方位側向測井儀。
本實用新型以如下方式實現。
一種新型方位側向測井儀，主要由方位電極系和測量電子線路組成，其中方位電極系是由驅動系統、單層或雙層驅動臂和與之相連接的極板構成，單層驅動臂的數量為N支(N=1,2,3,4,5,6,7,8)，上下兩層驅動臂的數量相等，且每支驅動臂上均連接有一塊結構相同的極板。當驅動臂在驅動系統作用下張開時，同一層驅動臂在同一圓周上均勻分布，上層和下層驅動臂相互錯開並保持夾角相等，極板緊貼井壁。極板可採用兩種結構之一，一種極板結構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形金屬監控電極M、金屬主電極A0、金屬監控電極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井儀短節與其下面的電子線路短節的金屬外殼作為屏蔽電極A1的另一部分，並與極板基體短路連接；另一種極板的結構基本上與第一種極板結構相同，但沒有監控電極M，且A*0僅作為取樣電極。
屏蔽電極A1與金屬主電極A0的電流迴路電極置於地面。
測量電子線路包括用於方位電阻率測量的35Hz地面電源、用於輔助電阻率測量的4.48KHz井下電源、 電流發生器、 測量電路、監控電路、方位電位測量電路及輔助測量電路。測井工作時，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電流處於A1電流屏蔽下工作。 測量電路測量A0電極的電流 電位測量電路測量A*0電極相對於魚雷上參考電位電極的電位 通過計算即可得到某一極板測量的某一方位的電阻率。
雖然貼井壁方位電阻率測量大大減小了井眼影響，但受井眼擴大、井眼不規則及與井壁接觸不好等因素的影響仍然存在，為此可同時進行輔助測量校正，該測量在極板上進行，由4.48KHz井下電源供電，輔助測量電路測量輔助電阻率。
本實用新型的優點是採用極板貼井壁測量，其方位電阻率測量具有很高的垂直解析度和周向解析度，較深的徑向探測深度，其探測深度為0.7米左右，縱向解析度可達0.05米；採用極板緊貼井壁方式可以大大地減小井眼影響，且幾乎不受儀器偏心的影響；並可同時進行輔助電阻率測量，以校正極板貼井壁狀態不好、井眼擴大或不規則而造成的誤差。本實用新型還可與其它井下儀器一起進行組合測井。


圖1是本實用新型的組合測井裝置總體構成示意圖。
圖2是本實用新型的方位電極繫結構示意圖。
圖3是本實用新型兩種極板結構示意圖。
圖4是本實用新型的第一種極板和測量電子線路實施方案之一的構成示意圖。
圖5是本實用新型的第一種極板和測量電子線路實施方案之二的構成示意圖。
以下結合附圖詳述本實用新型實施例。
圖1給出了一種能測量井15周圍地層16特性的組合測井裝置。該組合裝置由遙測短節7、自然伽瑪測井儀短節8、絕緣短節9、待定組合測井儀短節10和方位側向測井儀等構成，其中方位側向測井儀由方位電極系11和測量電子線路組成，除35Hz地面電源外，其它電子線路被封裝在由不鏽鋼製成的電子線路短節13內。方位電極系11的極板12在驅動臂張開時緊貼井壁14，上述各部分通過7芯電纜4懸掛於井眼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，絞車鼓2是地面系統1的一部分，電流迴路電極5置於地面，在7芯電纜4末端安裝有魚雷6，作為參考電位電極。
參照圖2，以雙層六臂方位電極繫結構為例說明。方位電極系11由驅動系統20、驅動臂21和與之相連的結構相同的極板12構成，其中驅動系統20主要由動力源24、內推動杆22和外推動杆23組成。驅動臂21分為上、下兩層，每層有6支，每支驅動臂21上都安裝有一塊極板12，共12塊。上層和下層驅動臂21共用一個動力源24，由內推動杆22和外推動杆23分別推動，每支驅動臂21分動，工作方式為異動式。當驅動臂21張開時，每層的6支驅動臂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、下兩層每支驅動臂21相對均勻錯開，夾角為30°。驅動臂21推動極板12緊貼井壁14(參照圖1)。測井工作時可同時測量12條方位電阻率曲線，也可以用上層6支驅動臂21活動時測量6條井徑曲線，下層的井徑讀數由上層6支驅動臂21推算。
參照圖3，測井工作時，極板12可採用兩種結構之一，第一種結構的極板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形金屬監控電極M、金屬主電極A0、金屬監控電極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的第二種結構基本上與第一種結構相同，但沒有監控電極M，且A*0僅作為取樣電極。
當採用第一種結構的極板12進行測井時，任一極板12及其方位電阻率測量電子線路實施方案之一可參照圖4。測量電子線路由用於方位電阻率測量的35Hz地面電源、用於方位電阻率測量的4.48KHz井下電源、 電流發生器、 測量電路、監控電路、方位電位測量電路及輔助測量電路等組成，除35Hz地面電源外的其它電子線路被封裝在電子線路短節13內(參照圖1)，通過儀器的內部插接件與極板12及方位電極系11的驅動系統20連接。並通過7芯電纜4與待定組合測井儀短節10、自然伽瑪測井儀短節8、遙測短節7、魚雷6、電流迴路電極5及地面系統1相連。極板12上面的待定組合測井儀短節10的儀器金屬外殼與電子線路短節13的金屬外殼作為屏蔽電極A1的另一部分，並與極板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迴路電極5。
測井工作時，由35Hz地面電源給井下各極板12的A1電極供電，它將在監控電極A*0與M之間產生電位差VA0*M']]>監控電路的一端與 電流發生器相連，另一端與A*0電極與M電極相接，以測量電極A*0與M間的電位差，並控制 電流發生器產生的A0電極的電流 根據VA0*M]]>的大小不斷調節 的輸出，最終保證VA0*M=0,]]>由此使A0電極的電流處於A1電極電流屏蔽下工作，屬於貼井壁的聚焦側向。
測量電路與 測量電路相連接，以測量A0電極的電流VA0*M']]>電位測量電路測量A*0電極相對於魚雷6即參考電位電極的電位VA0*M']]>通過公式Raz=KVA0*IA0]]>(式中K為極板電極系的儀器常數)的計算，就可以得到某一極板12測量的某一方位電阻率VA0*M']]>方位電阻率的垂直解析度可達0.05米，徑向探測深度可達0.7米左右。
雖然採用貼井壁方位電阻率測量大大減小了井眼影響，但其受井眼擴大、井眼不規則及井壁接觸不好等因素的影響仍然存在，為此需要同時進行輔助測量校正。參照圖4，圖5，輔助電阻率測量在極板12上進行，具體實施方案可採用下述兩種方案之一。第一種方案(參照圖4)是由4.48KHz井下電源的正向端連接A0電極，負向端連接A1電極，在A1和A0電極間加上4.48KHz測量電壓，由輔助測量電路測量A0電極與A1電極間的電阻，即測量其間的電流。第二種方案(參照圖5)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9上面遙測短節7和自然伽瑪測井儀短節8的金屬外殼，由輔助測量電路測量金屬主電極A0到魚雷6即參考電位電極間的電位差。
權利要求1．一種新型方位側向測井儀，主要由方位電極系(11)和測量電子線路組成，其特徵是方位電極系(11)是由驅動系統(20)、單層或雙層驅動臂(21)和與之相連接的極板(12)構成，單層驅動臂(21)的數量為N支(N=1,2,3,4,5,6,7,8)，上下兩層驅動臂(21)的數量相等，且每支驅動臂(21)上均連接有一塊結構相同的極板(12)，當驅動臂(21)在驅動系統(20)作用下張開時，同一層驅動臂(21)在同一圓周上均勻分布，上層和下層驅動臂(21)相互錯開並保持夾角相等，極板(12)緊貼井壁(14)；測量電子線路由35Hz地面電源、4.48KHz井下電源、 電流發生器、 測量電路、監控電路、方位電位測量電路及輔助測量電路等組成，除35Hz地面電源外，其他電子線路被封裝在電子線路短節(13)內，電子線路短節(13)的外殼由不鏽鋼製成，通過儀器的內部插接件與極板(12)及方位電極系(11)的驅動系統(20)連接，並通過7芯電纜(4)與待定組合測井儀短節(10)、自然伽瑪測井儀短節(8)、遙測短節(7)、魚雷(6)、電流迴路電極(5)及地面系統(1)相連。
2．根據權利要求1所述的一種新型方位側向測井儀，其特徵是極板(12)可採用兩種結構之一，第一種極板結構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形金屬監控電極(M)、金屬主電極(A0)、金屬監控電極(A*0)，各電極之間分別用絕緣材料(25)充填，極板(12)上面的待定組合測井儀短節(10)與其下面的電子線路短節(13)的金屬外殼作為屏蔽電極(A1)的另一部分，並與極板(12)基體短路連接；第二種極板結構基本上與第一種結構相同，但沒有監控電極(M)，且A*0僅作為取樣電極。
3．根據權利要求1或2所述的一種新型方位側向測井儀，其特徵是屏蔽電極(A1)與金屬主電極(A0)的電流迴路電極(5)置於地面。
4．根據權利要求1或2所述的一種新型方位側向測井儀，其特徵是所有極板(12)的屏蔽電極(A1)都保持等電位，在圓周上各個屏蔽電極(A1)上的屏蔽電流相互聚焦。
5．根據權利要求1所述的一種新型方位側向測井儀，其特徵是輔助電阻率測量由4.48kHz井下電源和輔助測量電路在極板(12)上進行，可採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的測量電壓，測量其間的電流；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(9)上面的遙測短節(7)、自然伽瑪測井儀短節(8)的金屬外殼，測量金屬主電極(A0)到魚雷(6)間的電位差。
專利摘要本實用新型推出一種新型方位側向測井裝置,它主要由方位電極系和測量電子線路等組成,其中方位電極系由驅動系統、單層或雙層驅動臂和與之相連的結構相同的極板構成,極板可採用兩種結構之一。電流迴路電極置於地面,採用極板緊貼井壁方式進行方位電阻率測量,並可同時進行輔助電阻率測量。其徑向探測深度為0.7米左右,縱向解析度達0.05米,主要用於井周圍不同方位非均質地層電阻率測量。
文檔編號G01V3/18GK2435747SQ0022655
公開日2001年6月20日 申請日期2000年6月23日 優先權日2000年6月23日
發明者黃繼貞, 朱軍, 李妙俠, 王正 申請人:西安石油勘探儀器總廠