阵列感应测井仪器
专利汇可以提供阵列感应测井仪器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种油田 测井 仪器，特别涉及一种阵列感应测井仪器。其技术方案是包括线圈系，用于产生向 地层 介质发射的激励电 磁场 并接收地层介质产生的感应 信号 ；信号发射 电路 ，用于向线圈系提供发射 激励信号 ；信号测量电路，用于测量和处理线圈系接收到的感应信号；数据传输电路，用于向地面测井系统发送测量数据并接收来自地面测井系统的指令。本发明采用阵列线圈系和多种 频率 测量地层介质电导率，测量信息丰富，测量结果经充分环境校正后准确可靠。，下面是阵列感应测井仪器专利的具体信息内容。
1、一种阵列感应测井仪器，包括仪器主体和电路控制部分，其特征是：所 述的电路控制部分包括线圈系，用于产生向地层介质发射的激励电磁场并接收 地层介质产生的感应信号；信号发射电路，用于向线圈系提供发射激励信号； 信号测量电路，用于测量和处理线圈系接收到的感应信号；数据传输电路，用 于向地面测井系统发送测量数据并接收来自地面测井系统的指令。
2.根据权利要求1所述的一种阵列感应测井仪器，其特征在于：所述的 线圈系是由一个发射线圈和三个以上接收子线圈构成的阵列线圈系。
3.根据权利要求2所述的一种阵列感应测井仪器，其特征在于：所述的 发射线圈与所有接收子线圈绕制在一根直棒之上并纵向同轴，所有接收子线圈 位于发射线圈的同一侧。
4.根据权利要求2所述的一种阵列感应测井仪器，其特征在于：所述的 接收子线圈由一个主接收线圈和一个补偿接收线圈串联而成，与发射线圈构成 互感平衡三线圈子阵列。
5.根据权利要求1所述的一种阵列感应测井仪器，其特征在于：信号发 射电路产生包含高频奇次谐波的10KHz方波提供到发射线圈。
一、技术领域：本发明涉及一种油田测井仪器，特别涉及一种利用电 磁感应原理测量井眼周围地层介质电阻率的新型阵列感应测井仪器。
二、背景技术：感应测井是石油勘探技术中划分油、水层，确定储层 含水饱和度的主要方法之一。目前国产感应测井仪为双感应与浅侧向测井仪的 组合体，它采用不同的测量原理分别测量井眼周围冲洗带、侵入带和原状地层 电阻率。双感应利用电磁感应原理测量侵入带和原状地层电阻率，浅侧向采用 电流聚焦和欧姆定律测量冲洗带电阻率。这种仪器采用聚焦线圈系，径向探测 深度和纵向分辨率不能同时提高，只能折中兼顾，造成仪器的两个主要指标不 能满足生产实际需要。国内外多年的实践表明：传统聚焦型感应测井仪存在如 下问题：①测量信息不够丰富，测量结果未进行充分的环境影响校正，电阻率 测量范围小，测量精度低；②聚焦线圈系的探测深度与垂直分辨率难以调和， 只能折中兼顾；③只能提供深、中、浅三条电阻率曲线，测量信息不够丰富， 不能定量确定侵入深度，更不能对复杂侵入剖面做出正确解释；④浅侧向测量 仪器(八侧向或球形聚焦测井仪)不能用于油基泥浆测井。近代电子技术、测 控技术、计算机技术及数字处理技术的飞速发展为新型感应测井仪的研发提供 了技术条件。目前感应测井仪的发展方向是摒弃复杂的聚焦线圈系，采用结构 简单的三线圈系组成阵列线圈系，多频供电激发，测量多阵列感应信号，利用 软件进行数字聚焦和自适应环境校正，获得不同径向探测深度和多种纵向分辨 率的电阻率测量曲线。
三、发明内容：本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提 供一种纵向分辨率更高，径向探测深度更大，测量信息更加丰富，环境影响校 正更加彻底有效，可有效探明和定量解释复杂侵入剖面的阵列感应测井仪器。
其技术方案是：包括仪器主体和电路控制部分，其中电路控制部分包括线 圈系，用于产生向地层介质发射的激励电磁场并接收地层介质产生的感应信号； 信号发射电路，用于向线圈系提供发射激励信号；信号测量电路，用于测量和 处理线圈系接收到的感应信号；数据传输电路，用于向地面测井系统发送测量 数据并接收来自地面测井系统的指令。
较佳的方案是所述的线圈系是由一个发射线圈和三个以上接收子线圈构成 的阵列线圈系。
进一步的方案是所述的发射线圈与所有接收子线圈绕制在一根直棒之上并 纵向同轴，所有接收子线圈位于发射线圈的同一侧。
更佳的方案是所述的接收子线圈由一个主接收线圈和一个补偿接收线圈串 联而成，与发射线圈构成互感平衡三线圈子阵列。
其中，阵列线圈系由一个发射线圈和至少三组子接收线圈构成，发射线圈 和所有子接收线圈绕制在一根实心直棒之上，纵向同轴排列，所有接收子线圈 位于发射线圈的同一侧。子接收线圈由主接收线圈和补偿接收线圈串联而成， 二者绕向相反。发射线圈和各子接收线圈构成互感平衡三线圈子阵列。发射线 圈向周围导电介质发射电磁波后，介质中的感应电流就会在各接收子线圈中产 生感应电动势，测量该感应电动势就可间接测量介质电导率。由于接收子线圈与 发射线圈距离不同，各接收子线圈中主接收线圈和补偿接收线圈距也各不相同， 所以各子阵列的径向探测范围和纵向分辨率也不同，因此各子阵列的测量信号 就包含不同径向范围和不同纵向范围介质的电导率影响。这些测量信号经自适 应环境校正和数字
聚焦后，就可以得到不同径向探测深度和不同纵向分辨率的电阻率曲线，用于 进行纵向成层介质的划分和径向泥浆侵入分析，并最终确定原始介质电阻率。
发射电路由发射控制电路和功放驱动电路组成。发射控制电路一要产生信 号采集同步控制信号控制高速采样电路进行信号采集；二要产生仪器测量模式 转换控制信号控制仪器完成刻度、测井、校验等工作；三要产生10KHz方波信 号提供给功放驱动电路。功放驱动电路将发射控制电路产生的10KHz方波信号 进行功率放大后提供给发射线圈，产生激励电磁场。
信号测量电路由多路高增益前置放大电路和基于DSP技术的多道高速采样 电路组成。高增益前置放大电路接收各子阵列的感应信号并进行放大和滤波， 通过平衡输出驱动器提供给高速采样电路。高速采样电路将高增益前置放大电 路的输出信号放大整形后由DSP数字信号处理器控制模数转换器进行模数转 换，将模拟信号转换成数字信号并读取到内存中进行数字滤波处理，最后保留 一个完整波形的数字信号。
数据传输电路由曼彻斯特编译码器和微处理器构成。曼彻斯特编译码器接
收到地面测井系统下发的指令编码后进行译码并向微处理器产生中断请 求。微处理器接收到曼彻斯特编译码器中断请求后产生中断并读取指令，然后 按照地面测井系统的指令控制井下仪器完成相应工作。微处理器在接收到地面 测井系统上传数据指令后将数字信号传送给曼彻斯特编译码器并控制其将测量 数据编码传输至地面测井系统。
地面测井系统接收到井下仪器上传的测量数据后，利用离散傅立叶变换分 离出各子阵列测量信号中所包含的不同频率信号的实部分量(R信号)和虚部分 量(X信号)，结合刻度系数将其转换成视电导率并进行“趋肤效应”和“井眼 影响”校正，得到各子阵列消除环境影响后的电导率测量值，最后对它们进行 数字聚焦，得到不同径向探测深度和不同纵向分辨率的电阻率测量曲线。
本发明的效果是：本发明采用阵列线圈系和多种频率测量地层介质电导率， 测量信息丰富，测量结果经充分环境校正后准确可靠。其提供的高纵向分辨率 测量曲线，有利于纵向成层介质中薄储层的划分、识别；具有不同径向探测深 度的多条电阻率测量曲线对探明介质径向电阻率分布、解释复杂侵入剖面和识 别低阻环带侵入类型有很大帮助。
四、附图说明：
附图1是本发明的阵列感应测井系统示意图；
附图2是本发明的阵列感应测井仪下井仪器构件框图；
附图3是本发明的信号测量电路框图；
附图4是本发明的数据传输电路框图；
五、具体实施方式：
结合附图，对本发明作进一步的描述：
技术方案如下：包括仪器主体和电路控制部分，其中电路控制部分包括线 圈系，用于产生向地层介质发射的激励电磁场并接收地层介质产生的感应信号； 信号发射电路，用于向线圈系提供发射激励信号；信号测量电路，用于测量和 处理线圈系接收到的感应信号；数据传输电路，用于向地面测井系统发送测量 数据并接收来自地面测井系统的指令。
根据图1，发射电路1将包含高频奇次谐波的10KHz方波信号提供给发射 线 圈2，发射线圈2产生电磁场并在井眼周围地层介质中诱发感应电流。介质中感 应电流产生的电磁场使接收子线圈阵列3产生感应电动势。信号测量电路4接 收子线圈阵列3中的感应电动势并进行滤波放大、采集、处理，最后为每个子 线圈保留一个完整波形的数字化信号。数据传输电路5接受地面测井系统6的 指令，控制整个仪器工作，并将测量到的数字化信号编码传输到地面测井系统6。 地面测井系统6将接收到的数字化测量信号转换成视电导率并进行环境影响校 正，得到各子阵列的电导率测量值，最后将各子阵列的视电导率测量结果进行 优化处理和数字聚焦合成，得到不同纵向分辨率和不同径向探测深度的电阻率 测量曲线。
根据图2，线圈系由发射线圈2和接收子线圈阵列3组成。它们绕制在一根 实心直棒之上，纵向同轴排列，所有接收子线圈位于发射线圈同一侧。接收子 线圈阵列3包含七个接收子线圈，所有接收子线圈与接收子线圈7类似，由主 接收线圈和与之绕向相反的补偿接收线圈构成，补偿接收线圈位于发射线圈和 主接收线圈之间。七个接收子线圈中主接收线圈与补偿接收线圈的线圈距各不 相同，各接收子线圈与发射线圈的纵向距离也各不相同，接收子线圈与发射线 圈构成互感平衡的七个3线圈子阵列，它们的径向探测深度和纵向分辨率各不 相同。
根据图2，发射控制电路8产生信号采集同步控制信号输出到信号采样电路 11；产生10KHz方波信号提供给功放驱动电路9。功放驱动电路9将10KHz方 波信号进行功率放大提供给发射线圈2。
根据图3，信号测量电路由多路高增益前置放大电路10和基于DSP技术的 多道高速采样电路11组成。高增益前置放大电路10包含高输入阻抗差动运算 放大器13、带通滤波器14和平衡输出驱动器15。它接收各子阵列的感应信号 并进行放大和滤波，通过平衡输出驱动器提供给高速采样电路11。多道高速采 样电路11包括信号调理电路16、模数转换器17和DSP数字信号处理器18。信 号调理电路16将高增益前置放大电路10的输出信号放大整形后送到模数转换 器17的输入端，DSP数字信号处理器18控制模数转换器17进行模数转换，将 模拟信号转换成数字信号并读取到内存中进行数字滤波处理，最后保留一个完 整波形的数字信号。
根据图4，数据传输电路12由曼彻斯特编译码器19(HD15530)和微处理 器20(TMS320C30)构成。曼彻斯特编译码器19接收到地面测井系统下发的 指令编码后进行译码并向微处理器20产生中断请求。微处理器20接收到曼彻 斯特编译码器19中断请求后产生中断并读取指令，然后按照指令要求控制井下 仪器完成 刻度、测井或校验工作。微处理器20在接收到地面测井系统上传数据指令后将 数 字信号传送给曼彻斯特编译码器19并控制其将测量数据编码传输至地面测井系 统。
根据图5，地面测井系统接收到井下仪器上传的测量数据后，利用离散傅立 叶变换分离出各子阵列测量信号中所包含的不同频率信号的实部分量(R信号) 和虚部分量(X信号)，结合刻度系数将其转换成视电导率，进行“趋肤效应” 校正，得到消除趋肤效应影响后的电导率σskin，随后再进行“井眼影响”校正， 得到各子阵列消除环境影响后的电导率σbhole，最后利用各子阵列的电导率σ bhole进行数字聚焦，得到不同径向探测深度和不同纵向分辨率的电阻率测量曲 线。
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