技术领域
[0001] 本
发明属于石油钻井工程领域，涉及一种侧向
电阻率测井方法和装置，具体是一种分时驱动的侧向测井方法及装置。
背景技术
[0002] 电阻率测井是重要的测井项目，通常用来划分
地层岩性、分析储层特性和求含油
饱和度，目前主要有侧向电阻率测井和感应电阻率测井。侧向电阻率测井适合于低泥浆电阻率环境，测量范围明显高于感应电阻率测井，并可以测量高阻地层，常用的是双侧向测井仪。双侧向测井仪采用双频同时驱动及
硬件聚焦工作模式，一次可获取1条深电阻率曲线和1条浅电阻率曲线。
[0003] 受传统的双侧向测井仪
电极分布尺寸限制，纵向
分辨率较差，电阻率测量
精度和测量范围也受硬件聚焦工作模式影响，在一些场合难以达到使用着的要求。随着石油技术的发展，地质部
门对测井信息要求也越来越高，特别是对薄层和储层特性的精细分析，双侧向测井已经无法适应这种需求。分辨率更高、测量信息更多、适应范围更广、测量更准确的侧向电阻率测井技术与装备一直是测井行业所期待的。如果采用传统侧向测井技术，每增加1条测量曲线就必须要增加1对屏蔽电极、1个驱动
信号以及与之对应的处理及控制
电路。随着曲线增多，仪器的实现将变得越来越复杂和困难。
发明内容
[0004] 本发明的目的就是针对
现有技术存在的
缺陷，提供一种结构简洁合理、可替代现有侧向测井仪器的分时驱动侧向测井方法和装置。
[0005] 其技术方案是：用1个主流工作模式和1个以上的屏流工作模式分时交替循环工作，期间测量各驱动模式下的
测量电极M与测量电极N上的信号响应，主流工作模式时的驱动
电流值，通过数字合成聚焦处理，可获取1条主流模式下的泥浆电阻率曲线和1条以上的、不同屏流模式下的侧向电阻率曲线。
[0006] 主流工作模式时，信号控制、采集及处理电路控制驱动控制电路的多路
开关，把主电极A0作为1个供电电极，把所有的屏蔽电极A1到An
短路并联后作为另1个等效的供电电极；驱动信号通过多路开关向这2个电极供电，形成主流工作模式；同时测量供电电流值，测量电极M和测量电极N之间的压差，测量电极M与参考电极之间的压差；利用数字合成聚焦处理，得到泥浆电阻率数值。
[0007] 屏流工作模式时，根据屏流效果需要，信号控制、采集及处理电路控制驱动控制电路的多路开关，把所有的屏蔽电极分成2组，把每组内的屏蔽电极短路并联后，形成2个等效的供电电极，驱动信号通过多路开关向这2个等效的供电电极供电；根据电极的排列组合，当屏蔽电极数量为n时，屏流工作模式有n-1个，n≥2。
[0008] 例如任一屏流工作模式m时，信号控制、采集及处理电路控制驱动控制电路的多路开关，把A1到Am短路并联形成1个等效的供电电极，把Am+1到An短路并联形成另1个等效的供电电极，驱动信号通过驱多路开关向这2个等效的供电电极供电；同时测量测量电极M和测量电极N之间的压差，测量电极M与参考电极之间的压差；利用数字合成聚焦处理，得到屏流工作模式m下的侧向电阻率数值。
[0009] 与目前测井行业中的各类侧向电阻率仪器相比，该方法及装置采用分时驱动工作方式，只需要1个信号驱动控制电路、1个信号调理电路和1个信号控制、采集及处理电路即可完成复杂的侧向
信号处理功能，电路简单可靠，各驱动模式下的信号处理一致，提高了仪器的可靠性和一致性。该方法及装置不限制屏蔽电极的数量，易于实现多屏蔽电极，多探测深度，多测量曲线的侧向电阻率测井仪器。
[0010] 该分时驱动的侧向测井装置由仪器电路和电极系组成。
[0011] 其仪器电路由电源电路，信号驱动控制电路，信号调理电路，信号控制、采集及处理电路，数据通讯电路组成，安装在仪器仓内。
[0012] 电源电路用于给仪器电路各部分提供工作电源。
[0013] 信号驱动控制电路包括驱动信号和多路开关，驱动信号由信号控制、采集及处理电路控制，经多路开关，循环交替进行主流模式驱动和若干个屏流模式驱动，对各电极进行组合操作，输出驱动信号。
[0014] 信号调理电路由主流检测电路、
电压检测电路、误差信号检测电路组成。主流检测电路用于对主流工作模式进行主电极供电电流值。电压检测电路用于检测测量电极M与参考电极之间的电压值。误差信号检测电路用于检测测量电极M与测量电极N之间的压差信号值。
[0015] 信号控制、采集及处理电路将来自主流检测电路、电压检测电路、误差信号检测电路的各类测量信号，进行信号采集，数字滤波，经数字合成聚焦处理后得到侧向电阻率数值。
[0016] 数据通讯电路用于将数字合成聚焦处理后形成侧向电阻率数值，按照下井仪串采用的通讯协议，传递给测井地面系统，经测井地面系统处理后形成测井曲线和数据文件。
[0017] 电极系以主电极A0为中心，延轴向对称排列测量电极和屏蔽电极；在其上部，由下到上排列有测量电极Nu、测量电极Mu，至少2个屏蔽电极A1u到Anu；在其下部，由上到下排列有测量电极Nd、测量电极Md，至少2个屏蔽电极A1d到And。距离主电极A0最远的屏蔽电极Anu做参考电极。
[0018] 所有电极的尺寸，包括直径、长度、电极之间的距离决定探测效果，具体数值可根据需要，通过理论计算和实验得到。各电极安装在绝缘棒上，通过
导线连接到仪器电路。
[0019] 为了增加仪器的探测深度，最外部的屏蔽电极An需尽可能远离主电极A0。受电极系物理尺寸限制，通常的做法是在电极系上部加串其它仪器，以延长屏蔽电极An到主电极A0的距离，在仪器串顶端附近加装1个绝缘短节，把绝缘短节上部的壳体作为1个远屏蔽电极。这个远屏蔽电极只需要1个，或者说此时只有屏蔽电极Anu而没有屏蔽电极And。
附图说明
[0020] 图1是本发明主流工作模式的原理
框图。
[0021] 图2是本发明屏流工作模式的原理框图。
具体实施方式
[0022] 本发明所述的侧向测井装置由电极系（26）和仪器电路（27）组成。
[0023] 图1是主流工作模式的原理框图。其所述的电极系包括1个主电极A0（7），以及以主电极A0（7）为中心，上下对称排列的2对测量电极和2对以上的屏蔽电极，他们被安装在绝缘棒上，由导线连接和引出，组成电极系26。
[0024] 以主电极A0（7）为中心，向上依次排列有测量电极Nu（6）、测量电极Mu（5）、屏蔽电极A1u（4）、任一上部屏蔽电极Amu（3）、任一上部屏蔽电极上部相邻的屏蔽电极A（m+1）u（2）、屏蔽电极Anu（1）；以主电极A0（7）为中心，向下依次排列有测量电极Nd（8）、测量电极Md（9）、屏蔽电极A1d（10）、任一下部屏蔽电极Amd（11）、任一下部屏蔽电极下部相邻的屏蔽电极A（m+1）d（12）、屏蔽电极And（13）；屏蔽电极数量为n，n≥2；任一屏蔽电极序号m，m≥1并且m＜n。
[0025] 测量电极Nu（6）与测量电极Nd（8）用导线短路并联，形成测量电极N；测量电极Mu（5）与测量电极Md（9）用导线短路并联，形成测量电极M；屏蔽电极A1u（4）与屏蔽电极A1d（10）用导线短路并联，形成屏蔽电极A1；任一上部屏蔽电极Amu（3）与任一下部屏蔽电极Amd（11）用导线短路并联，形成屏蔽电极Am；任一上部屏蔽电极上部相邻的屏蔽电极A（m+1）u（2）与任一下部屏蔽电极下部相邻的屏蔽电极A（m+1）d（12）用导线短路并联，形成任一屏蔽电极相邻的屏蔽电极A（m+1）；屏蔽电极Anu（1）与屏蔽电极And（13）用导线短路并联，形成屏蔽电极An；然后与主电极A0（7）一起，用导线将这些电极引出，连接到仪器电路（27）；距离A0（7）最远的屏蔽电极Anu（1）做参考电极。
[0026] 所述的仪器电路的功能是：用1个主流工作模式和1个以上的屏流工作模式分时交替循环工作，期间测量各驱动模式下的测量电极M与测量电极N上的信号响应，主流工作模式时的驱动电流值，通过数字合成聚焦处理，可获取1主流模式下的泥浆电阻率曲线和1条以上的、不同屏流模式下的侧向电阻率曲线，最终达到侧向测井的目的。
[0027] 所述的仪器电路由电源电路（22）、信号驱动控制电路（21）、调理电路（18）、信号控制、采集及处理电路（23）、数据通讯电路（24）等组成。电源电路（22）向各电路单元提高所需电源。信号驱动控制电路（21）包括驱动信号（19）和多路开关（20）。信号调理电路（18）包括主流检测电路（17）、电压检测电路（16）、误差信号检测电路（15）。这些电路安装在电路仓里，组成仪器电路（27）。仪器电路（27）与电极系（26）连接，组成侧向测井装置。
[0028] 仪器电路的工作流程：如图1所示，主流工作模式时，信号控制、采集及处理电路（23）控制驱动控制电路（21）内的多路开关（20）把主电极A0（7）作为1个供电电极，把所有的屏蔽电极A1到屏蔽电极An短路并联后作为另1个等效的供电电极；驱动信号（19）通过多路开关（20）向这2个电极供电。
[0029] 主流
采样电阻（14）与主电极A0（7）
串联，供电电流经主流采样电阻（14）转换成电压信号，由主流检测电路（17）处理形成代表驱动电流的电压信号Vi，经信号控制、采集及处理电路（23）采集、处理后得到主流工作模式时的驱动电流值。通过误差信号检测电路（15）处理，得到测量测量电极M和测量电极N之间的压差Vmn；通过电压检测电路（16）处理，得到测量电极M与参考电极之间的压差Vm；经信号控制、采集及处理电路（23）进行信号采集、数字滤波、和数字合成聚焦处理后得到泥浆电阻率数值。
[0030] 如图2所示，屏流工作模式时，根据屏流效果需要，信号控制、采集及处理电路（23）控制驱动控制电路（21）内的多路开关（20）把所有的屏蔽电极分成2组，并把每组内的屏蔽电极短路并联后，形成2个等效的屏蔽电极；驱动信号（19）通过多路开关（20)向这2个等效的屏蔽电极供电。
[0031] 例如屏流工作模式m，信号控制、采集及处理电路（23）控制驱动控制电路（21）内的多路开关（20）把屏蔽电极A1到屏蔽电极Am短路并联形成1个等效的屏蔽电极，把屏蔽电极A(m+1)到屏蔽电极An短路并联形成另1个等效的屏蔽电极；驱动信号（19）通过多路开关（20）向这2个等效的屏蔽电极供电。
[0032] 通过误差信号检测电路（15）处理，得到测量测量电极M和测量电极N之间的压差Vmn；通过电压检测电路（16）处理，得到测量电极M与参考电极之间的压差Vm；经信号控制、采集及处理电路（23）进行信号采集、数字滤波、和数字合成聚焦处理后得到屏流工作模式m下的侧向电阻率数值。
[0033] 当屏蔽电极的数量为n时，屏流工作模式共有n-1个。
[0034] 通过1个主流工作模式和n-1个屏流工作模式组合循环，可以得到1条泥浆电阻率曲线和n-1条侧向电阻率曲线。经数据通讯电路（24）将这些数值，按照下井仪串采用的通讯协议，发送到测井地面系统（25），并经测井地面系统（25）处理后形成测井曲线和数据文件。
