專利名稱：一種新型方位側(cè)向測井儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于地球物理測井領(lǐng)域，特別是指一種用于井周圍地層方位電阻率測量的裝置。
當(dāng)今隨著油氣勘探開發(fā)已逐步由簡單均質(zhì)、厚層、富集油氣藏向復(fù)雜非均質(zhì)、薄層、貧集油氣藏轉(zhuǎn)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(cè)向測井儀，它們在詳細(xì)探測井周圍地層電阻率變化和劃分薄層，特別是在認(rèn)識薄層、不均勻地層方面有了突破，同時也可用于裂縫評價和地層傾角計算。但它們的主要缺點(diǎn)是方位電極不接觸井壁，故方位電阻率測量的方位分辨率不高，徑向探測深度較淺，并且受井眼影響(如井眼大小、井眼不規(guī)則和井眼泥漿)和儀器偏心影響較大。
本實(shí)用新型的目的在于提供一種使方位電阻率測量具有較高的縱向垂直分辨率和周向方位分辨率，較深的徑向探測深度，且?guī)缀醪皇芫酆蛢x器偏心的影響，并能與其他井下儀器組合測井的新型方位側(cè)向測井儀。
本實(shí)用新型以如下方式實(shí)現(xiàn)。
一種新型方位側(cè)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(qū)動系統(tǒng)、單層或雙層驅(qū)動臂和與之相連接的極板構(gòu)成，單層驅(qū)動臂的數(shù)量為N支(N=1,2,3,4,5,6,7,8)，上下兩層驅(qū)動臂的數(shù)量相等，且每支驅(qū)動臂上均連接有一塊結(jié)構(gòu)相同的極板。當(dāng)驅(qū)動臂在驅(qū)動系統(tǒng)作用下張開時，同一層驅(qū)動臂在同一圓周上均勻分布，上層和下層驅(qū)動臂相互錯開并保持夾角相等，極板緊貼井壁。極板可采用兩種結(jié)構(gòu)之一，一種極板結(jié)構(gòu)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(huán)形金屬監(jiān)控電極M、金屬主電極A0、金屬監(jiān)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(jié)與其下面的電子線路短節(jié)的金屬外殼作為屏蔽電極A1的另一部分，并與極板基體短路連接；另一種極板的結(jié)構(gòu)基本上與第一種極板結(jié)構(gòu)相同，但沒有監(jiān)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的電流回路電極置于地面。
測量電子線路包括用于方位電阻率測量的35Hz地面電源、用于輔助電阻率測量的4.48KHz井下電源、 電流發(fā)生器、 測量電路、監(jiān)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電流處于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電極相對于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(kuò)大、井眼不規(guī)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(jìn)行輔助測量校正，該測量在極板上進(jìn)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(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是采用極板貼井壁測量，其方位電阻率測量具有很高的垂直分辨率和周向分辨率，較深的徑向探測深度，其探測深度為0.7米左右，縱向分辨率可達(dá)0.05米；采用極板緊貼井壁方式可以大大地減小井眼影響，且?guī)缀醪皇軆x器偏心的影響；并可同時進(jìn)行輔助電阻率測量，以校正極板貼井壁狀態(tài)不好、井眼擴(kuò)大或不規(guī)則而造成的誤差。本實(shí)用新型還可與其它井下儀器一起進(jìn)行組合測井。


圖1是本實(shí)用新型的組合測井裝置總體構(gòu)成示意圖。
圖2是本實(shí)用新型的方位電極系結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本實(shí)用新型兩種極板結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是本實(shí)用新型的第一種極板和測量電子線路實(shí)施方案之一的構(gòu)成示意圖。
圖5是本實(shí)用新型的第一種極板和測量電子線路實(shí)施方案之二的構(gòu)成示意圖。
以下結(jié)合附圖詳述本實(shí)用新型實(shí)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(jié)7、自然伽瑪測井儀短節(jié)8、絕緣短節(jié)9、待定組合測井儀短節(jié)10和方位側(cè)向測井儀等構(gòu)成，其中方位側(cè)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銹鋼制成的電子線路短節(jié)13內(nèi)。方位電極系11的極板12在驅(qū)動臂張開時緊貼井壁14，上述各部分通過7芯電纜4懸掛于井眼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(tǒng)1的一部分，電流回路電極5置于地面，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系結(jié)構(gòu)為例說明。方位電極系11由驅(qū)動系統(tǒng)20、驅(qū)動臂21和與之相連的結(jié)構(gòu)相同的極板12構(gòu)成，其中驅(qū)動系統(tǒng)20主要由動力源24、內(nèi)推動桿22和外推動桿23組成。驅(qū)動臂21分為上、下兩層，每層有6支，每支驅(qū)動臂21上都安裝有一塊極板12，共12塊。上層和下層驅(qū)動臂21共用一個動力源24，由內(nèi)推動桿22和外推動桿23分別推動，每支驅(qū)動臂21分動，工作方式為異動式。當(dāng)驅(qū)動臂21張開時，每層的6支驅(qū)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(qū)動臂21相對均勻錯開，夾角為30°。驅(qū)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(qū)動臂21活動時測量6條井徑曲線，下層的井徑讀數(shù)由上層6支驅(qū)動臂21推算。
參照圖3，測井工作時，極板12可采用兩種結(jié)構(gòu)之一，第一種結(jié)構(gòu)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(huán)形金屬監(jiān)控電極M、金屬主電極A0、金屬監(jiān)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(jié)構(gòu)基本上與第一種結(jié)構(gòu)相同，但沒有監(jiān)控電極M，且A*0僅作為取樣電極。
當(dāng)采用第一種結(jié)構(gòu)的極板12進(jìn)行測井時，任一極板12及其方位電阻率測量電子線路實(shí)施方案之一可參照圖4。測量電子線路由用于方位電阻率測量的35Hz地面電源、用于方位電阻率測量的4.48KHz井下電源、 電流發(fā)生器、 測量電路、監(jiān)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(jié)13內(nèi)(參照圖1)，通過儀器的內(nèi)部插接件與極板12及方位電極系11的驅(qū)動系統(tǒng)20連接。并通過7芯電纜4與待定組合測井儀短節(jié)10、自然伽瑪測井儀短節(jié)8、遙測短節(jié)7、魚雷6、電流回路電極5及地面系統(tǒng)1相連。極板12上面的待定組合測井儀短節(jié)10的儀器金屬外殼與電子線路短節(jié)13的金屬外殼作為屏蔽電極A1的另一部分，并與極板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回路電極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(jiān)控電極A*0與M之間產(chǎn)生電位差ΔVA0*M']]>監(jiān)控電路的一端與 電流發(fā)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，并控制 電流發(fā)生器產(chǎn)生的A0電極的電流 根據(jù)ΔVA0*M]]>的大小不斷調(diào)節(jié) 的輸出，最終保證ΔVA0*M=0,]]>由此使A0電極的電流處于A1電極電流屏蔽下工作，屬于貼井壁的聚焦側(cè)向。
測量電路與 測量電路相連接，以測量A0電極的電流ΔVA0*M']]>電位測量電路測量A*0電極相對于魚雷6即參考電位電極的電位ΔVA0*M']]>通過公式Raz=KVA0*IA0]]>(式中K為極板電極系的儀器常數(shù))的計算，就可以得到某一極板12測量的某一方位電阻率ΔVA0*M']]>方位電阻率的垂直分辨率可達(dá)0.05米，徑向探測深度可達(dá)0.7米左右。
雖然采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(kuò)大、井眼不規(guī)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(jìn)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(jìn)行，具體實(shí)施方案可采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(fù)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(jié)9上面遙測短節(jié)7和自然伽瑪測井儀短節(jié)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(quán)利要求1．一種新型方位側(cè)向測井儀，主要由方位電極系(11)和測量電子線路組成，其特征是方位電極系(11)是由驅(qū)動系統(tǒng)(20)、單層或雙層驅(qū)動臂(21)和與之相連接的極板(12)構(gòu)成，單層驅(qū)動臂(21)的數(shù)量為N支(N=1,2,3,4,5,6,7,8)，上下兩層驅(qū)動臂(21)的數(shù)量相等，且每支驅(qū)動臂(21)上均連接有一塊結(jié)構(gòu)相同的極板(12)，當(dāng)驅(qū)動臂(21)在驅(qū)動系統(tǒng)(20)作用下張開時，同一層驅(qū)動臂(21)在同一圓周上均勻分布，上層和下層驅(qū)動臂(21)相互錯開并保持夾角相等，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(fā)生器、 測量電路、監(jiān)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(jié)(13)內(nèi)，電子線路短節(jié)(13)的外殼由不銹鋼制成，通過儀器的內(nèi)部插接件與極板(12)及方位電極系(11)的驅(qū)動系統(tǒng)(20)連接，并通過7芯電纜(4)與待定組合測井儀短節(jié)(10)、自然伽瑪測井儀短節(jié)(8)、遙測短節(jié)(7)、魚雷(6)、電流回路電極(5)及地面系統(tǒng)(1)相連。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型方位側(cè)向測井儀，其特征是極板(12)可采用兩種結(jié)構(gòu)之一，第一種極板結(jié)構(gòu)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(huán)形金屬監(jiān)控電極(M)、金屬主電極(A0)、金屬監(jiān)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(jié)(10)與其下面的電子線路短節(jié)(13)的金屬外殼作為屏蔽電極(A1)的另一部分，并與極板(12)基體短路連接；第二種極板結(jié)構(gòu)基本上與第一種結(jié)構(gòu)相同，但沒有監(jiān)控電極(M)，且A*0僅作為取樣電極。
3．根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種新型方位側(cè)向測井儀，其特征是屏蔽電極(A1)與金屬主電極(A0)的電流回路電極(5)置于地面。
4．根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種新型方位側(cè)向測井儀，其特征是所有極板(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(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型方位側(cè)向測井儀，其特征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(jìn)行，可采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(jié)(9)上面的遙測短節(jié)(7)、自然伽瑪測井儀短節(jié)(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(shí)用新型推出一種新型方位側(cè)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(qū)動系統(tǒng)、單層或雙層驅(qū)動臂和與之相連的結(jié)構(gòu)相同的極板構(gòu)成,極板可采用兩種結(jié)構(gòu)之一。電流回路電極置于地面,采用極板緊貼井壁方式進(jìn)行方位電阻率測量,并可同時進(jìn)行輔助電阻率測量。其徑向探測深度為0.7米左右,縱向分辨率達(dá)0.05米,主要用于井周圍不同方位非均質(zhì)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(yōu)先權(quán)日2000年6月23日
發(fā)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