一種分時(shí)驅(qū)動(dòng)的側(cè)向測(cè)井裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】一種分時(shí)驅(qū)動(dòng)的側(cè)向測(cè)井裝置，該裝置采用1個(gè)主流工作模式和1個(gè)以上的屏流工作模式分時(shí)交替循環(huán)工作，期間測(cè)量各驅(qū)動(dòng)模式下的測(cè)量電極M與測(cè)量電極N上的信號(hào)響應(yīng)，主流工作模式時(shí)的驅(qū)動(dòng)電流值，通過(guò)數(shù)字合成聚焦處理，可獲取1條主流模式下的泥漿電阻率曲線和1條以上的、不同屏流工作模式下的側(cè)向電阻率曲線。該分時(shí)驅(qū)動(dòng)的側(cè)向測(cè)井裝置由儀器電路和電極系組成。與其它側(cè)向電阻率儀器相比，該裝置只需要1個(gè)信號(hào)驅(qū)動(dòng)控制電路、1個(gè)信號(hào)調(diào)理電路和1個(gè)信號(hào)控制、采集及處理電路即可完成復(fù)雜的側(cè)向信號(hào)處理功能，提高了儀器的可靠性和一致性。該方法及裝置不限制屏蔽電極的數(shù)量，易于實(shí)現(xiàn)多探測(cè)深度，多測(cè)量曲線的側(cè)向電阻率測(cè)井儀器。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種分時(shí)驅(qū)動(dòng)的側(cè)向測(cè)井裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于石油鉆井工程領(lǐng)域，涉及一種側(cè)向電阻率測(cè)井裝置，具體是一種分時(shí)驅(qū)動(dòng)的側(cè)向測(cè)井裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]電阻率測(cè)井是重要的測(cè)井項(xiàng)目，通常用來(lái)劃分地層巖性、分析儲(chǔ)層特性和求含油飽和度，目前主要有側(cè)向電阻率測(cè)井和感應(yīng)電阻率測(cè)井。側(cè)向電阻率測(cè)井適合于低泥漿電阻率環(huán)境，測(cè)量范圍明顯高于感應(yīng)電阻率測(cè)井，并可以測(cè)量高阻地層，常用的是雙側(cè)向測(cè)井儀。雙側(cè)向測(cè)井儀采用雙頻同時(shí)驅(qū)動(dòng)及硬件聚焦工作模式，一次可獲取1條深電阻率曲線和1條淺電阻率曲線。
[0003]受傳統(tǒng)的雙側(cè)向測(cè)井儀電極分布尺寸限制，縱向分辨率較差，電阻率測(cè)量精度和測(cè)量范圍也受硬件聚焦工作模式影響，在一些場(chǎng)合難以達(dá)到使用著的要求。隨著石油技術(shù)的發(fā)展，地質(zhì)部門(mén)對(duì)測(cè)井信息要求也越來(lái)越高，特別是對(duì)薄層和儲(chǔ)層特性的精細(xì)分析，雙側(cè)向測(cè)井已經(jīng)無(wú)法適應(yīng)這種需求。分辨率更高、測(cè)量信息更多、適應(yīng)范圍更廣、測(cè)量更準(zhǔn)確的側(cè)向電阻率測(cè)井技術(shù)與裝備一直是測(cè)井行業(yè)所期待的。如果采用傳統(tǒng)側(cè)向測(cè)井技術(shù)，每增加1條測(cè)量曲線就必須要增加1對(duì)屏蔽電極、1個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)以及與之對(duì)應(yīng)的處理及控制電路。隨著曲線增多，儀器的實(shí)現(xiàn)將變得越來(lái)越復(fù)雜和困難。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔合理、可替代現(xiàn)有側(cè)向測(cè)井儀器的分時(shí)驅(qū)動(dòng)側(cè)向測(cè)井裝置。
[0005]其技術(shù)方案是:用1個(gè)主流工作模式和1個(gè)以上的屏流工作模式分時(shí)交替循環(huán)工作，期間測(cè)量各驅(qū)動(dòng)模式下的測(cè)量電極1與測(cè)量電極~上的信號(hào)響應(yīng)，主流工作模式時(shí)的驅(qū)動(dòng)電流值，通過(guò)數(shù)字合成聚焦處理，可獲取1條主流模式下的泥漿電阻率曲線和1條以上的、不同屏流模式下的側(cè)向電阻率曲線。
[0006]主流工作模式時(shí)，信號(hào)控制、采集及處理電路控制驅(qū)動(dòng)控制電路的多路開(kāi)關(guān)，把主電極八0作為1個(gè)供電電極，把所有的屏蔽電極八1到八II短路并聯(lián)后作為另1個(gè)等效的供電電極；驅(qū)動(dòng)信號(hào)通過(guò)多路開(kāi)關(guān)向這2個(gè)電極供電，形成主流工作模式；同時(shí)測(cè)量供電電流值，測(cè)量電極1和測(cè)量電極~之間的壓差，測(cè)量電極1與參考電極之間的壓差；利用數(shù)字合成聚焦處理，得到泥漿電阻率數(shù)值。
[0007]屏流工作模式時(shí)，根據(jù)屏流效果需要，信號(hào)控制、采集及處理電路控制驅(qū)動(dòng)控制電路的多路開(kāi)關(guān)，把所有的屏蔽電極分成2組，把每組內(nèi)的屏蔽電極短路并聯(lián)后，形成2個(gè)等效的供電電極，驅(qū)動(dòng)信號(hào)通過(guò)多路開(kāi)關(guān)向這2個(gè)等效的供電電極供電；根據(jù)電極的排列組合，當(dāng)屏蔽電極數(shù)量為II時(shí)，屏流工作模式有11-1個(gè)，II ? 2。
[0008]例如任一屏流工作模式!II時(shí)，信號(hào)控制、采集及處理電路控制驅(qū)動(dòng)控制電路的多路開(kāi)關(guān)，把八1到八III短路并聯(lián)形成1個(gè)等效的供電電極，把八針1到如短路并聯(lián)形成另1個(gè)等效的供電電極，驅(qū)動(dòng)信號(hào)通過(guò)驅(qū)多路開(kāi)關(guān)向這2個(gè)等效的供電電極供電；同時(shí)測(cè)量測(cè)量電極1和測(cè)量電極~之間的壓差，測(cè)量電極1與參考電極之間的壓差；利用數(shù)字合成聚焦處理，得到屏流工作模式III下的側(cè)向電阻率數(shù)值。
[0009]與目前測(cè)井行業(yè)中的各類(lèi)側(cè)向電阻率儀器相比，該裝置采用分時(shí)驅(qū)動(dòng)工作方式，只需要1個(gè)信號(hào)驅(qū)動(dòng)控制電路、1個(gè)信號(hào)調(diào)理電路和1個(gè)信號(hào)控制、采集及處理電路即可完成復(fù)雜的側(cè)向信號(hào)處理功能，電路簡(jiǎn)單可靠，各驅(qū)動(dòng)模式下的信號(hào)處理一致，提高了儀器的可靠性和一致性。該裝置不限制屏蔽電極的數(shù)量，易于實(shí)現(xiàn)多屏蔽電極，多探測(cè)深度，多測(cè)量曲線的側(cè)向電阻率測(cè)井儀器。
[0010]該分時(shí)驅(qū)動(dòng)的側(cè)向測(cè)井裝置由儀器電路和電極系組成。
[0011]其儀器電路由電源電路，信號(hào)驅(qū)動(dòng)控制電路，信號(hào)調(diào)理電路，信號(hào)控制、采集及處理電路，數(shù)據(jù)通訊電路組成，安裝在儀器倉(cāng)內(nèi)。
[0012]電源電路用于給儀器電路各部分提供工作電源。
[0013]信號(hào)驅(qū)動(dòng)控制電路包括驅(qū)動(dòng)信號(hào)和多路開(kāi)關(guān)，驅(qū)動(dòng)信號(hào)由信號(hào)控制、采集及處理電路控制，經(jīng)多路開(kāi)關(guān)，循環(huán)交替進(jìn)行主流模式驅(qū)動(dòng)和若干個(gè)屏流模式驅(qū)動(dòng)，對(duì)各電極進(jìn)行組合操作，輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
[0014]信號(hào)調(diào)理電路由主流檢測(cè)電路、電壓檢測(cè)電路、誤差信號(hào)檢測(cè)電路組成。主流檢測(cè)電路用于對(duì)主流工作模式進(jìn)行主電極供電電流值。電壓檢測(cè)電路用于檢測(cè)測(cè)量電極1與參考電極之間的電壓值。誤差信號(hào)檢測(cè)電路用于檢測(cè)測(cè)量電極1與測(cè)量電極~之間的壓差信號(hào)值。
[0015]信號(hào)控制、采集及處理電路將來(lái)自主流檢測(cè)電路、電壓檢測(cè)電路、誤差信號(hào)檢測(cè)電路的各類(lèi)測(cè)量信號(hào)，進(jìn)行信號(hào)采集，數(shù)字濾波，經(jīng)數(shù)字合成聚焦處理后得到側(cè)向電阻率數(shù)值。
[0016]數(shù)據(jù)通訊電路用于將數(shù)字合成聚焦處理后形成側(cè)向電阻率數(shù)值，按照下井儀串采用的通訊協(xié)議，傳遞給測(cè)井地面系統(tǒng)，經(jīng)測(cè)井地面系統(tǒng)處理后形成測(cè)井曲線和數(shù)據(jù)文件。
[0017]電極系以主電極八0為中心，延軸向?qū)ΨQ(chēng)排列測(cè)量電極和屏蔽電極；在其上部，由下到上排列有測(cè)量電極他1、測(cè)量電極版1，至少2個(gè)屏蔽電極八111到八1111 ；在其下部，由上到下排列有測(cè)量電極制、測(cè)量電極1山至少2個(gè)屏蔽電極八1(1到八11(1。距離主電極八0最遠(yuǎn)的屏蔽電極八皿做參考電極。
[0018]所有電極的尺寸，包括直徑、長(zhǎng)度、電極之間的距離決定探測(cè)效果，具體數(shù)值可根據(jù)需要，通過(guò)理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)得到。各電極安裝在絕緣棒上，通過(guò)導(dǎo)線連接到儀器電路。
[0019]為了增加儀器的探測(cè)深度，最外部的屏蔽電極如需盡可能遠(yuǎn)離主電極八0。受電極系物理尺寸限制，通常的做法是在電極系上部加串其它儀器，以延長(zhǎng)屏蔽電極如到主電極八0的距離，在儀器串頂端附近加裝1個(gè)絕緣短節(jié)，把絕緣短節(jié)上部的殼體作為1個(gè)遠(yuǎn)屏蔽電極。這個(gè)遠(yuǎn)屏蔽電極只需要1個(gè)，或者說(shuō)此時(shí)只有屏蔽電極八皿而沒(méi)有屏蔽電極八仏。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1是本實(shí)用新型主流工作模式的原理框圖。
[0021]圖2是本實(shí)用新型屏流工作模式的原理框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0022]本實(shí)用新型所述的側(cè)向測(cè)井裝置由電極系(26 )和儀器電路(27 )組成。
[0023]圖1是主流工作模式的原理框圖。其所述的電極系包括1個(gè)主電極八0 (7),以及以主電極八0 (7)為中心，上下對(duì)稱(chēng)排列的2對(duì)測(cè)量電極和2對(duì)以上的屏蔽電極，他們被安裝在絕緣棒上，由導(dǎo)線連接和引出，組成電極系26。
[0024]以主電極八0 (7)為中心，向上依次排列有測(cè)量電極如“)、測(cè)量電極血(5),屏蔽電極八111 “)、任一上部屏蔽電極八皿I 0、任一上部屏蔽電極上部相鄰的屏蔽電極4 (111+1)
II(之)、屏蔽電極八皿(1):以主電極八0 (7)為中心，向下依次排列有測(cè)量電極制⑶、測(cè)量電極1(1 (幻、屏蔽電極八1(1 (1(0、任一下部屏蔽電極八0(1 (10、任一下部屏蔽電極下部相鄰的屏蔽電極4 (111+1) (1 (口)、屏蔽電極八11(1 (13):屏蔽電極數(shù)量為II，II彡2 ；任一屏蔽電極序號(hào) III，III ? 1 并且 III ? II。
[0025]測(cè)量電極如(6)與測(cè)量電極制(8)用導(dǎo)線短路并聯(lián)，形成測(cè)量電極X；測(cè)量電極
III(5)與測(cè)量電極1(1 (9)用導(dǎo)線短路并聯(lián)，形成測(cè)量電極1 ；屏蔽電極八111 (4)與屏蔽電極八1(1 (10)用導(dǎo)線短路并聯(lián)，形成屏蔽電極八1 ；任一上部屏蔽電極八皿1 (3)與任一下部屏蔽電極八“(11)用導(dǎo)線短路并聯(lián)，形成屏蔽電極如；任一上部屏蔽電極上部相鄰的屏蔽電極八(0+1)11 (2)與任一下部屏蔽電極下部相鄰的屏蔽電極4 (^+1)(1 (12)用導(dǎo)線短路并聯(lián)，形成任一屏蔽電極相鄰的屏蔽電極4 (111+1 ):屏蔽電極八皿(1)與屏蔽電極八11(1 (13)用導(dǎo)線短路并聯(lián)，形成屏蔽電極如；然后與主電極八0 (7)—起，用導(dǎo)線將這些電極引出，連接到儀器電路(27)；距離八0 (7)最遠(yuǎn)的屏蔽電極八皿(1)做參考電極。
[0026]所述的儀器電路的功能是:用1個(gè)主流工作模式和1個(gè)以上的屏流工作模式分時(shí)交替循環(huán)工作，期間測(cè)量各驅(qū)動(dòng)模式下的測(cè)量電極1與測(cè)量電極~上的信號(hào)響應(yīng)，主流工作模式時(shí)的驅(qū)動(dòng)電流值，通過(guò)數(shù)字合成聚焦處理，可獲取1主流模式下的泥漿電阻率曲線和1條以上的、不同屏流模式下的側(cè)向電阻率曲線，最終達(dá)到側(cè)向測(cè)井的目的。
[0027]所述的儀器電路由電源電路(22).信號(hào)驅(qū)動(dòng)控制電路〔20、調(diào)理電路(…)、信號(hào)控制、采集及處理電路(23^數(shù)據(jù)通訊電路(24)等組成。電源電路(22)向各電路單元提高所需電源。信號(hào)驅(qū)動(dòng)控制電路(21)包括驅(qū)動(dòng)信號(hào)(19)和多路開(kāi)關(guān)(20).信號(hào)調(diào)理電路
(18)包括主流檢測(cè)電路(17^電壓檢測(cè)電路(…)、誤差信號(hào)檢測(cè)電路(巧)。這些電路安裝在電路倉(cāng)里，組成儀器電路(27 )。儀器電路(27 )與電極系(26 )連接，組成側(cè)向測(cè)井裝置。
[0028]儀器電路的工作流程:如圖1所示，主流工作模式時(shí)，信號(hào)控制、采集及處理電路
(23)控制驅(qū)動(dòng)控制電路(21)內(nèi)的多路開(kāi)關(guān)(20)把主電極八0 (7)作為1個(gè)供電電極，把所有的屏蔽電極八1到屏蔽電極如短路并聯(lián)后作為另1個(gè)等效的供電電極；驅(qū)動(dòng)信號(hào)(19)通過(guò)多路開(kāi)關(guān)(20)向這2個(gè)電極供電。
[0029]主流采樣電阻(14)與主電極八0 (7)串聯(lián)，供電電流經(jīng)主流采樣電阻(14)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，由主流檢測(cè)電路(17)處理形成代表驅(qū)動(dòng)電流的電壓信號(hào)VI，經(jīng)信號(hào)控制、采集及處理電路(23)采集、處理后得到主流工作模式時(shí)的驅(qū)動(dòng)電流值。通過(guò)誤差信號(hào)檢測(cè)電路
(15)處理，得到測(cè)量測(cè)量電極1和測(cè)量電極~之間的壓差V！?。。。。煌ㄟ^(guò)電壓檢測(cè)電路(16)處理，得到測(cè)量電極1與參考電極之間的壓差乂!!!；經(jīng)信號(hào)控制、采集及處理電路(23)進(jìn)行信號(hào)采集、數(shù)字濾波、和數(shù)字合成聚焦處理后得到泥漿電阻率數(shù)值。
[0030]如圖2所示，屏流工作模式時(shí)，根據(jù)屏流效果需要，信號(hào)控制、采集及處理電路(23)控制驅(qū)動(dòng)控制電路(21)內(nèi)的多路開(kāi)關(guān)(20)把所有的屏蔽電極分成2組，并把每組內(nèi)的屏蔽電極短路并聯(lián)后，形成2個(gè)等效的屏蔽電極；驅(qū)動(dòng)信號(hào)(19)通過(guò)多路開(kāi)關(guān)(20)向這2個(gè)等效的屏蔽電極供電。
[0031]例如屏流工作模式!II，信號(hào)控制、采集及處理電路(23)控制驅(qū)動(dòng)控制電路(21)內(nèi)的多路開(kāi)關(guān)(20)把屏蔽電極八1到屏蔽電極八III短路并聯(lián)形成1個(gè)等效的屏蔽電極，把屏蔽電極八(111+1)到屏蔽電極如短路并聯(lián)形成另1個(gè)等效的屏蔽電極；驅(qū)動(dòng)信號(hào)(19)通過(guò)多路開(kāi)關(guān)(20)向這2個(gè)等效的屏蔽電極供電。
[0032]通過(guò)誤差信號(hào)檢測(cè)電路(15)處理，得到測(cè)量測(cè)量電極1和測(cè)量電極~之間的壓差V?。。。。?；通過(guò)電壓檢測(cè)電路(16)處理，得到測(cè)量電極1與參考電極之間的壓差乂!!!；經(jīng)信號(hào)控制、采集及處理電路(23)進(jìn)行信號(hào)采集、數(shù)字濾波、和數(shù)字合成聚焦處理后得到屏流工作模式III下的側(cè)向電阻率數(shù)值。
[0033]當(dāng)屏蔽電極的數(shù)量為時(shí)，屏流工作模式共有11-1個(gè)。
[0034]通過(guò)1個(gè)主流工作模式和=-1個(gè)屏流工作模式組合循環(huán)，可以得到1條泥漿電阻率曲線和!1-1條側(cè)向電阻率曲線。經(jīng)數(shù)據(jù)通訊電路(24)將這些數(shù)值，按照下井儀串采用的通訊協(xié)議，發(fā)送到測(cè)井地面系統(tǒng)(25),并經(jīng)測(cè)井地面系統(tǒng)(25)處理后形成測(cè)井曲線和數(shù)據(jù)文件。
【權(quán)利要求】
1.一種分時(shí)驅(qū)動(dòng)的側(cè)向測(cè)井裝置，由儀器電路和電極系組成，其特征是:儀器電路由電源電路，信號(hào)驅(qū)動(dòng)控制電路，信號(hào)調(diào)理電路，信號(hào)控制、采集及處理電路，數(shù)據(jù)通訊電路組成，安裝在儀器倉(cāng)內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分時(shí)驅(qū)動(dòng)的側(cè)向測(cè)井裝置，其特征是:電極系以主電極AO為中心，延軸向?qū)ΨQ(chēng)排列測(cè)量電極和屏蔽電極；在其上部，由下到上排列有測(cè)量電極Nu，測(cè)量電極Mu,至少2個(gè)屏蔽電極Alu到Anu ;在其下部，由上到下排列有測(cè)量電極Nd,測(cè)量電極Md，至少2個(gè)屏蔽電極Ald到And ;屏蔽電極Anu做參考電極；屏蔽電極數(shù)量n ^ 2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分時(shí)驅(qū)動(dòng)的側(cè)向測(cè)井裝置，其特征是:用I個(gè)主流工作模式和I個(gè)以上的屏流工作模式分時(shí)交替循環(huán)工作，期間測(cè)量各驅(qū)動(dòng)模式下的測(cè)量電極M與測(cè)量電極N上的信號(hào)響應(yīng)，主流工作模式時(shí)的驅(qū)動(dòng)電流值，通過(guò)數(shù)字合成聚焦處理，可獲取I條主流工作模式下的泥漿電阻率曲線和I條以上的、不同屏流工作模式下的側(cè)向電阻率曲線。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分時(shí)驅(qū)動(dòng)的側(cè)向測(cè)井裝置，其特征是:主流工作模式只有I個(gè)；信號(hào)控制、采集及處理電路控制驅(qū)動(dòng)控制電路的多路開(kāi)關(guān)，把主電極AO作為I個(gè)供電電極，把所有的屏蔽電極Al到An短路并聯(lián)后作為I個(gè)等效的供電電極；驅(qū)動(dòng)信號(hào)通過(guò)多路開(kāi)關(guān)向這2個(gè)供電電極供電；同時(shí)測(cè)量供電電流值，測(cè)量電極M和測(cè)量電極N之間的壓差，測(cè)量電極M與參考電極之間的壓差；經(jīng)過(guò)數(shù)字合成聚焦處理，得到泥漿電阻率數(shù)值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分時(shí)驅(qū)動(dòng)的側(cè)向測(cè)井裝置，其特征是:屏流工作模式至少有I個(gè)；根據(jù)屏流效果需要，信號(hào)控制、采集及處理電路控制驅(qū)動(dòng)控制電路的多路開(kāi)關(guān)，把所有的屏蔽電極分成2組，把每組內(nèi)的屏蔽電極短路并聯(lián)后，形成2個(gè)等效的供電電極；驅(qū)動(dòng)信號(hào)通過(guò)多路開(kāi)關(guān)向這2個(gè)等效的供電電極供電；同時(shí)測(cè)量測(cè)量電極M和測(cè)量電極N之間的壓差，測(cè)量電極M與參考電極之間的壓差；經(jīng)過(guò)數(shù)字合成聚焦處理，得到屏流工作模式下的側(cè)向電阻率數(shù)值；根據(jù)電極的排列組合，當(dāng)屏蔽電極數(shù)量為η時(shí)，屏流工作模式有n-Ι 個(gè)，n ^ 2ο
【文檔編號(hào)】E21B49/00GK204225876SQ201420631850
【公開(kāi)日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年10月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月29日
【發(fā)明者】任勇 申請(qǐng)人:任勇