技术领域
[0001] 本
发明涉及
地层电学参数测量的专用仪器配套方法技术领域中的一种瞬变电磁测井仪器的激励方法，特别是一种对裸眼井和
套管井地层
电阻率进行有效测量的非
接触式测量方法以及相应仪器的激发方式。
[0002] 背景技术：在石油勘探和开发过程中，从裸眼井和套管井测量的地层电阻率是评价地层含油
饱和度的重要参数。特别是套管井中测量的地层电阻率是优化开发方案的重要手段，也是提高采收率等工程应用的重要内容之一。在
现有技术中，裸眼井电阻率测井有双感应、阵列感应和双侧向等方法，能够探测不同深度地层的电阻率，比较完善；套管井电阻率则采用直流
电极方法，将电极推靠到套管内壁，给电极供电，由于套管的电阻率很低，绝大多数
电流沿套管流动，只有很少的电流流到地层中，在此过程中，套管与
水泥环的接触面、
水泥环与地层的接触面也可能有电流流动，这样，最后流到地层的电流很有限。这种测量方法受电极与套管的接触影响很大，受套管
腐蚀和水泥环等井眼条件的因素影响很大。发射
探头能量小，测量的有用
信号幅度低，
信噪比比较低。
[0003] 发明内容：本发明的目的是针对上述技术中存在的测量过程受井眼条件和接触影响等问题，提供一种利用
电磁感应原理、采用大功率瞬变激发、实现裸眼井和套管井电阻率的非接触测量并能够有效地克服上述问题的瞬变电磁测井激励方法。
[0004] 本发明技术方案：瞬变电磁测井激励方法，基于发射线圈和接
收线圈的瞬变电磁测井仪器，将带有发射、接收线圈的电磁测井仪器置于井中，发射、接收线圈的轴心与井的中
心轴重合，使发射的电
磁场具有轴对称性；采用瞬变电源周期性激发线圈的激发方式。
[0005] 所述的激发方式包括如下几种方式：为对线圈采用电流、
电压相结合的激发方式。
[0006] 只有正向电流或者只有负向电流的激发方式。
[0007] 正向、反向交替激发方式。
[0008] 激发周期之间的延迟时间可以调节。
[0009] 针对线圈负载有以下几种方式：在线圈上并联或者
串联电阻，或者并联与串联电阻相结合的方式组成发射线圈负载。
[0010] 本发明的技术方案中，发射、接收线圈位于井中，其轴心与井的中心轴重合，发射的
电磁场具有轴对称性。发射线圈接电激发源，采用不同的激发
波形激励，使得反应裸眼井、套管井地层电阻率信息的响应有极值分布，该极值在响应波形中的
位置受激发波形影响，通过调整激发波形，可以使其到达的比较晚，与幅度比较大的裸眼井、套管井响应分开，实现其有效测量。
[0011] 将大功率发射线圈放在井中间，其轴心与井轴心重合，对其采用瞬变激发，即让通过线圈的电流突然断开或改变极性，在裸眼井或套管井中产生变化的瞬变电磁场，通过裸眼井、套管井的电磁感应获得瞬变场。瞬变电磁场的
频谱是连续谱，低频幅度比较大，用解析解对裸眼井和套管井的瞬变电磁场求解以后发现：井中地层感应的二次电磁场的电动势呈波形形状，通过测量这些波形完成裸眼井或者套管井地层电阻率的测量。瞬变电磁场在套管中能够感应出比较强的感应电动势，这些电动势通常由套管的几何形状决定，与地层的电阻率没有关系；同样，裸眼井中的井内液体和井眼条件也能够感应出比较强的感应电动势，这些感应电动势也主要由井眼条件决定。而所测量的感应电动势中，与地层电阻率有关的原始信号幅度很小。
[0012] 本发明充分利用裸眼井、套管井条件下的电磁感应现象和低频段
电磁波速度随电导率的增加迅速降低的特征，通过调整激发波形形状，使所测量的响应中反应地层电阻率信息的部分（二次电磁场）在波形中到达比较晚，其最大值与比较强的裸眼井和套管井响应分离开，以便单独对这些信息进行采集、处理、刻度，最终获得裸眼井或者套管井地层的电阻率。
[0013] 本发明
专利的有益效果是：通过调整带有正、负极性的激发波形，在裸眼井或者套管井中激发出不同
频率组合的电磁场以及相应的二次场，那些与地层电阻率有关的二次场形成的波形具有极值，其位置离开幅度比较大的裸眼井井眼或者套管的响应。即在时间域内地层电阻率响应信号是独立的，这样便可以单独对其进行处理，获得地层的电阻率。这种方案在裸眼井和套管井内均可以实施。其激发波形形状不一样。
附图说明
[0014] 图1 、2分别为
实施例1和2中激发方式所产生的响应以及与地层电阻率有关的响应信息及其分布图。
[0015] 具体实施方式：实施实例1：在套管井条件下，用线圈制作的瞬变电磁测井仪器（基于发射线圈和接收线圈的电磁测井仪器，将带有发射、接收线圈的电磁测井仪器置于井中，发射、接收线圈的轴心与井的中心轴重合，使发射的电磁场具有轴对称性；采用瞬变电流源周期性激发线圈的激发方式）按照图1虚线所示的激发波形进行激发，其正电流激发延长300ms后，断开并延迟600ms，之后，再用负电流即反向电流激发300ms再次断开，形成一个激发周期，再次断开以后延迟5000ms，在该时间内对上述瞬变电磁激发的响应进行测量，与地层电阻率有关的波形在2300ms附近具有极大值，而套管井响应（深色实线）在这段时间内其响应值是单调下降的。
[0016] 实施实例2：在套管井条件下，用线圈制作的瞬变电磁测井仪器按照图2虚线所示的激发波形进行激发，其正电流激发延长150ms后，断开并延迟150ms，之后，再用负电流即反向电流激发150ms再次断开，形成一个激发周期，再次断开以后延迟5000ms，在该时间内对上述瞬变电磁激发的响应进行测量，与地层电阻率有关的波形分别在700ms和1300ms附近具有极值，而套管井响应（深色实线）在这段时间内其响应值是单调下降的。
[0017] 其套管井响应主要由深色实线所示，浅色实线是将套管井响应去掉以后再进行放大后得到的。本发明对位于井中的带磁芯的发射线圈进行激发。激发波形为上述图1、2所示的形状：根据连续测量的需要，对上述激发周期进行重复，每个激发周期之间的延迟时间根据线圈和测井速度等参数进行调整（3000ms-6000ms）。最终使得与地层电阻率有关的响应信号尽可能地独立，并且幅度比较大，与幅度比较大的套管井和裸眼井响应分开。
[0018] 套管井和裸眼井的响应中，井的响应很大，地层电阻率的响应很小，两者相差9个数量级，是典型的微弱信号测量。地层电阻率的响应信号形状与井的响应信号形状差别很大。不同的激发波形形状主要用于改变地层电阻率响应信号的形状，使其与套管井或者裸眼井响应在形状和到达时间上尽可能地分开，这样，才能够专
门采集地层电阻率信号并对采集到的弱信号进行频谱处理，获得真地层的电阻率。
[0019] 图1 、2分别为实施例1和2中激发方式所产生的响应以及与地层电阻率有关的响应信息及其分布图。图中虚线是激发波形，深色实线是套管井响应，浅色实线是地层电阻率响应信号的分布位置和波形，从图中可以看出：在激发波形的突变位置，套管井的瞬变电磁响应（深色实线）具有峰值。离开突变位置以后，套管井响应（深色实线）逐渐变小。这说明，套管井响应只在瞬变电磁激发突变的位置比较明显，其它位置不明显，也没有明显的变化曲线峰值。但是，反应地层电阻率的二次电磁感应信号则不同，虽然在激发波形突变位置其有比较大的变化，但是，由于套管井中套管的电导率和磁导率都很高，低频时的速度很慢，瞬变电磁场穿过套管进入地层以及地层的二次电磁场穿过套管进入套管井中均需要比较长的时间，这样，就出现了图1、2所示的去掉套管井瞬变电磁响应的波形（浅色实线），该波形的极大值出现在套管井响应结束以后，而且受激发波形形状影响比较大。从图上可以看到：改变激发波形，其地层电阻率响应信号的分布位置和波形形态有变化，图2的激发方式使得1000ms以后基本上都是地层电阻率响应的信号，而且该信号随时间变化有峰值，尽管很小，因为大的信号在该时间段没有大的变化，因此可以通过频谱分析将其取出进行单独处理。
