專利名稱：一種隨鉆多頻方位感應(yīng)電阻率測量儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種油田隨鉆測井儀器，特別是涉及到隨鉆感應(yīng)電阻率測井技 術(shù)，具體地講是一種隨鉆多頻方位感應(yīng)電阻率測量儀。
背景技術(shù)：
目前，在鉆井行業(yè)的隨鉆測量領(lǐng)域，地層電阻率主要用來區(qū)分巖性、劃分 油氣水層、進(jìn)行地層剖面對比等。公知的隨鉆感應(yīng)電阻率測量技術(shù)利用電磁感 應(yīng)原理，發(fā)射線圈中通以幅度和頻率恒定的交變電流，在該線圈的周圍地層中 感應(yīng)出渦流，渦流本身又會(huì)形成二次交變電磁場，在二次交變電磁場作應(yīng)下， 接收線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，該電動(dòng)勢大小與地層電導(dǎo)率有關(guān)，通過測量感應(yīng) 電動(dòng)勢即可得到地層電阻率。
目前的隨鉆感應(yīng)測井儀器采用在鉆鋌一側(cè)開v型槽，電路、線圈系等都安 裝在該v型槽內(nèi)，通過發(fā)射線圈向地層發(fā)射單一頻率的交變電流，頻率一般為 20KHz左右，接收線圈接收到以V型槽正面區(qū)域地層為主的地層響應(yīng)，測井儀對 該響應(yīng)進(jìn)行處理。這種儀器存在以下缺點(diǎn)
該類儀器將線圈系安裝在鉆鋌一側(cè)的V型槽內(nèi)，線圈系采用一個(gè)或兩個(gè)接 收線圈，工作在20KHz左右的單一頻率，如果采用一個(gè)接收線圈，只能獲得一 條探測深度的電阻率曲線，如果采用兩個(gè)接收線圈，能獲得兩條探測深度的電 阻率曲線，但淺探測接收線圈到發(fā)射線圈離距離近，直耦信號大，實(shí)現(xiàn)難度大， 而且儀器長度增加，不但增加了電阻率測量零長和測斜零長，也容易在大斜度 井或具有小曲率半徑的分支井中造成儀器彎曲、卡鉆情況的發(fā)生，不利于地質(zhì) 導(dǎo)向鉆井。另外，該類儀器線圈系安裝在鉆鋌同一側(cè)的V型槽內(nèi)，儀器的測井 響應(yīng)只對一個(gè)V形槽正面區(qū)域地層的電阻率變化敏感，反映的地層信息不完全，特別在水平井地質(zhì)導(dǎo)向滑動(dòng)鉆進(jìn)中測量不同電阻率地層界面的時(shí)候，鉆具所處 的位置決定了測量結(jié)果只是某部分地層的響應(yīng)，容易錯(cuò)失捕捉最佳進(jìn)入油氣層 的機(jī)會(huì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了提供一種多頻方位感應(yīng)電阻率測量儀，與現(xiàn)有技術(shù)相 比，能夠得到多條不同探測深度的方位電阻率曲線。
本發(fā)明所述的儀器包括鉆鋌、不同方位上的線圈系安裝槽、電路安裝槽、 線圈系、電路蓋板、線圈系蓋板、導(dǎo)線孔、泥漿流道、導(dǎo)流連接總成、微處理 電路、發(fā)射電路、接收處理電路。
本發(fā)明的特征是在鉆鋌殼體表面相差180度開線圈系安裝槽，在線圈系 安裝槽內(nèi)安裝不同的線圈系，線圈系蓋板壓在線圈系安裝槽的外邊緣，固定螺 栓把線圈系蓋板固定到鉆鋌上。在線圈系安裝槽的上方、下方開電路安裝槽， 電路安裝槽深度小于線圈系安裝槽深度，電路安裝槽內(nèi)裝有微處理電路、發(fā)射 電路和接收處理電路。電路蓋板壓在電路安裝槽的外邊緣，固定螺栓把蓋板固 定到鉆鋌上。在鉆鋌中央開導(dǎo)線孔，電路安裝槽之間也有導(dǎo)線孔，線圈系、電 路之間通過導(dǎo)線孔內(nèi)的導(dǎo)線、屏蔽線相連。線圈系由發(fā)射線圈、接收線圈、輔 助接收線圈、線圈系骨架、同軸電纜組成，同軸電纜安裝在線圈系骨架里作為 導(dǎo)線將線圈系和電路連接，不同線圈系的接收線圈到發(fā)射線圈距離不等。線圈 系蓋板由金屬骨架、密封圈、環(huán)氧樹脂組成，環(huán)氧樹脂填充在金屬骨架的空隙 里。
本發(fā)明所述的一種隨鉆多頻方位感應(yīng)電阻率測量儀具有的有益效果是，該 儀器在鉆鋌殼體表面不同方位安放獨(dú)立的線圈系，分時(shí)發(fā)射不同頻率的正弦波 信號，既能能夠得到多條不同探測深度的方位電阻率曲線，又能夠使測量儀長度縮短，減少制造費(fèi)用，避免在大斜度井或具有小曲率半徑的分支井中造成儀 器彎曲、卡鉆情況的發(fā)生。該儀器的測量結(jié)果不但可以用來在鉆井過程中實(shí)時(shí) 測量地層電阻率，還可用來分辨儀器所在層位的巖性和流體變化特征，有利于 根據(jù)地質(zhì)信息及時(shí)調(diào)整井眼軌跡，控制鉆具穿行在油藏最佳位置，適合于在石 油鉆井工程中進(jìn)行地質(zhì)導(dǎo)向及隨鉆地層電阻率測井。
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。


圖1表示"隨鉆多頻方位感應(yīng)電阻率測量儀"的軸向剖面圖； 圖2表示"隨鉆多頻方位感應(yīng)電阻率測量儀"的徑向剖面圖； 圖3表示"高壓密封蓋板"的俯視圖4表示"隨鉆多頻方位感應(yīng)電阻率測量儀"的電路框圖。
1鉆鋌 2導(dǎo)流連接總成 3電路安裝槽 4電路蓋板
5微處理器電路 6發(fā)射電路 9線圈系蓋板 IO發(fā)射線圈 13接收線圈 14線圈系骨架 17線圈系蓋板 18接收線圈 21同軸電纜 22線圈系骨架 25接收處理電路 26電路蓋板
7同軸電纜 8線圈系安裝槽 ll同軸電纜12輔助接收線圈 15線圈系 16線圈系安裝槽 19線圈系20輔助接收線圈 23發(fā)射線圈 24同軸電纜 27電路安裝槽28泥漿流道
29金屬骨架30密封圈 31環(huán)氧樹脂 32數(shù)字信號處理器 33通訊電路 34存儲(chǔ)電路 35激勵(lì)信號發(fā)生電路
36頻率選擇電路 37 20KHz信號放大電路 38 80KHz信號放大電路 39 160KHz信號放大電路40發(fā)射選擇電路 41信號發(fā)射采樣電路
42信號發(fā)射采樣電路 43接收選擇電路44 20KHz信號前置放大電路45 20KHz《
言號相敏檢波電路
46 80KHz信號前置放大電路
47 80KHz信號相敏檢波電路
48 160KHz信號前置放大電路
49 160KHz信號相敏檢波電路
50 A/D采集電路
51 A/D采集電路
52 A/D采集電路
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)結(jié)合說明書附圖l、 2、 3和4，對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。 圖1表示"隨鉆多頻方位感應(yīng)電阻率測量儀"的軸向剖面圖。鉆鋌1作為 儀器的安裝骨架以及井下鉆具的一部分，位于鉆頭或造斜工具之后。由于安裝 兩個(gè)線圈系，為了盡可能縮短儀器長度，在鉆鋌1的殼體表面開有線圈系安裝 槽8，線圈系安裝槽8上方開電路安裝槽3，在和線圈系安裝槽8相隔180度的 位置的上方開線圈系安裝槽16，在線圈系安裝槽16的下方幵電路安裝槽27。 線圈系安裝槽8、線圈系安裝槽16、電路安裝槽3、電路安裝槽27為U型槽， 電路安裝槽3、 27的深度小于線圈系安裝槽8、 16的深度。這樣設(shè)計(jì)一方面在 不同方位、不同軸向位置上安裝了線圈系，可以測量不同深度、具有方位特性 的地層電阻率曲線，另一方面也減少了鉆鋌的長度。
線圈系安裝槽8內(nèi)安裝有線圈系15，線圈系15由發(fā)射線圈10、同軸電纜7、 11、輔助接收線圈12、接收線圈13、線圈系骨架14組成。輔助接收線圈12與 接收線圈13串聯(lián)，繞向相反，均勻纏繞在線圈系骨架14上。發(fā)射線圈IO、接 收線圈13通過同軸電纜7、 ll及其它導(dǎo)線與電路相連接。線圈系蓋板9壓在線 圈系安裝槽8的外邊緣，通過固定螺栓安裝在鉆鋌1上。為了防止線圈系15在 線圈系安裝槽8內(nèi)相對滑動(dòng)及纏繞在線圈系骨架14上的發(fā)射線圈10、輔助接收 線圈12、接收線圈13松動(dòng)，在線圈系安裝槽8內(nèi)灌注絕緣膠。線圈系安裝槽 16內(nèi)安裝有線圈系19，并在線圈系安裝槽16內(nèi)灌注絕緣膠。線圈系19的組成以及安裝方式與線圈系15類似。
在線圈系15和線圈系19中，接收線圈到發(fā)射線圈距離稱之為線圈距，線 圈距的大小根據(jù)探測特性的需要預(yù)先設(shè)定。根據(jù)感應(yīng)測井原理，為了在同一頻 率下，線圈系15的探測深度大于線圈系19的探測深度，可以選擇線圈系15的 線圈距為1.044米，線圈系19的線圈距為0.506米。
電路安裝槽3內(nèi)安裝有微處理器電路5和發(fā)射電路6，為了使電路能夠工作 在井下惡劣環(huán)境中，電路蓋板4上有密封圈，電路蓋板4壓在電路安裝槽3的 外邊緣，通過固定螺栓安裝在鉆鋌1上。電路安裝槽27內(nèi)安裝有接收處理電路 25，電路蓋板26結(jié)構(gòu)及安裝方式與電路蓋板4類似。
由于線圈系工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生電磁干擾，因此，線圈系15、 19分時(shí)工作，工作 頻率是lKHz至200KHz中多個(gè)頻率，可以選用20KHz、 80KHz、 160KHz三種頻率。 同一線圈系在探測同一地層時(shí)候，使用較高頻率信號探測深度淺。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明所述的測量儀與其它井下測量裝置一起工作時(shí)的電氣連 接，在鉆鋌1上部安裝導(dǎo)流連接總成2，在鉆鋌中央開導(dǎo)線孔，導(dǎo)流連接總成2 下部導(dǎo)線孔內(nèi)的導(dǎo)線與發(fā)射電路6連接，并連接至微處理器電路5。當(dāng)本發(fā)明所 述的測量儀與其它井下測量裝置通過螺紋連接在一起時(shí)，導(dǎo)流連接總成2上部 連接至其它井下測量裝置的電路部分，從而實(shí)現(xiàn)電氣連接。
圖2表示"隨鉆多頻方位感應(yīng)電阻率測量儀"的徑向剖面圖。至少一個(gè)泥 漿流道28在鉆鋌1內(nèi)部與線圈系安裝槽8相差90的位置。鉆鋌中央的導(dǎo)線孔 不僅是導(dǎo)線的通道，也可以將該導(dǎo)線孔擴(kuò)大，用來安裝測斜傳感器、震動(dòng)傳感 器等。
圖3表示"線圈系蓋板"的俯視圖。為了減小線圈系蓋板9對感應(yīng)信號的 衰減，線圈系蓋板9采用金屬骨架填充環(huán)氧樹脂加工而成。為了使線圈系能夠
8工作在井下惡劣環(huán)境中，線圈系蓋板9有密封圈30。線圈系蓋板9包括金屬骨 架29、密封圈30、環(huán)氧樹脂31。環(huán)氧樹脂31填充在金屬骨架29的空隙里。線 圈系蓋板17結(jié)構(gòu)與線圈系蓋板9相同。
圖4為"隨鉆多頻方位感應(yīng)電阻率測量儀"的電路框圖。 微處理器電路5包括數(shù)字信號處理器32、通訊電路33和存儲(chǔ)電路34，其 中，數(shù)字信號處理器32采用高速DSP芯片，主要用來產(chǎn)生控制其它電路工作的 時(shí)序，包括信號的發(fā)射、接收，同時(shí)，數(shù)字信號處理器32還要對各測量信號進(jìn) 行快速計(jì)算。另外，數(shù)字信號處理器32還與通訊電路33、存儲(chǔ)電路34相連， 用于本發(fā)明所述的測量儀與其它井下儀器之間、本發(fā)明所述的測量儀與上位機(jī) 之間的數(shù)據(jù)交換以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。
發(fā)射電路6包括激勵(lì)信號發(fā)生電路35、頻率選擇電路36、 20KHz信號放大 電路37、 80KHz信號放大電路38、 160KHz信號放大電路39、發(fā)射選擇電路40、 信號發(fā)射采樣電路41、信號發(fā)射采樣電路42。微處理器電路5產(chǎn)生預(yù)先設(shè)定發(fā) 射時(shí)序，控制激勵(lì)信號發(fā)生電路35分時(shí)產(chǎn)生頻率為20KHz、 80KHz 、 160KHz的 正弦信號，經(jīng)頻率選擇電路36進(jìn)入對應(yīng)頻率的放大電路進(jìn)行功率放大，發(fā)射選 擇電路41根據(jù)微處理電路5的指令選通不同的線圈系向地層發(fā)射預(yù)定頻率的信 號。
由于采用三種頻率工作，因此對于不同頻率信號的接收應(yīng)采用不同的處理 通道， 接收處理電路25對不同頻率的接收信號分別處理。接收處理電路25包 括接收選擇電路43、 20KHz信號前置放大電路44、 20KHz信號相敏檢波電路45、 80KHz信號前置放大電路46、 80KHz信號相敏檢波電路47 、 160KHz信號前置放 大電路48、 160KHz信號相敏檢波電路49、 A/D采集電路50、 A/D采集電路51、 A/D采集電路52 。來自接收線圈的20KHz接收信號在微處理器電路5控制下分時(shí)通過接收選擇電路43進(jìn)入20KHz信號前置放大電路44進(jìn)行放大，然后進(jìn)入 20KHz信號相敏檢波電路45進(jìn)行相敏檢波后變成直流信號，A/D采集電路50 對該直流信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換并鎖存，數(shù)字信號處理器32根據(jù)預(yù)定時(shí)序讀取該數(shù) 據(jù)后完成地層電阻率測量值的計(jì)算。來自接收線圈的80KHz 、 160KHz接收信號 的處理和20KHz信號的處理過程類似。
為了對發(fā)射信號進(jìn)行歸一化處理，發(fā)射線圈IO、 23在向地層發(fā)射信號的同 時(shí)，信號發(fā)射采樣電路41、 42對發(fā)射信號進(jìn)行采樣、保持，由于該采樣信號也 有三種不同頻率，接收選擇電路43在微處理器電路5的控制下根據(jù)預(yù)定時(shí)序選 通該信號，進(jìn)入對應(yīng)頻率的前置放大電路、相敏檢波電路、A/D采集電路后變成 數(shù)字信號進(jìn)入數(shù)字信號處理器32進(jìn)行歸一化處理，減小由發(fā)射信號差別而引起 的測量誤差。
權(quán)利要求
1、一種隨鉆多頻方位感應(yīng)電阻率測量儀，包括鉆鋌(1)、線圈系安裝槽(8)、(16)、線圈系蓋板(9)、(17)、電路安裝槽(3)、(27)、電路蓋板(4)、(26)、微處理器電路(5)、發(fā)射電路(6)、接收處理電路(25)、線圈系(15)、(19)、導(dǎo)流連接總成(2)、泥漿流道(28)，其特征是在鉆鋌(1)殼體表面相差180度開線圈系安裝槽(8)、(16)，在線圈系安裝槽(8)、(16)內(nèi)安裝線圈系(15)、(19)，在線圈系安裝槽(8)、(16)上部、下部分別開電路安裝槽(3)、(27)，電路安裝槽內(nèi)(3)裝有微處理電路(5)、發(fā)射電路(6)，電路安裝槽(27)內(nèi)裝有接收處理電路(25)，各電路及線圈系之間通過導(dǎo)線連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種隨鉆多頻方位感應(yīng)電阻率測量儀，其特征是 線圈系(15)、 (19)包括發(fā)射線圈(10)、 (23)接收線圈(13)、 (18)、輔助接 收線圈(13)、 (20)、線圈系骨架(14)、 (22)、同軸電纜(7)、 (11)、 (21)、 (24)， 同軸電纜(7)、 (11)、 (21)、 (24)安裝在線圈系骨架(14)、 (22)里作為導(dǎo)線 將線圈系(15)、 (19)和電路連接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種隨鉆多頻方位感應(yīng)電阻率測量儀，其特征是 在線圈系(15)、 (19)中，接收線圈到發(fā)射線圈距離不相同。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種隨鉆多頻方位感應(yīng)電阻率測量儀，其特征是 線圈系蓋板(9)、 (17)包括金屬骨架(29)、密封圈(30)、環(huán)氧樹脂(31)， 環(huán)氧樹脂(31)填充在金屬骨架(29)的空隙里。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種隨鉆多頻方位感應(yīng)電阻率測量儀，其特征是 線圈系蓋板(9)、 (17)壓在線圈系安裝槽(8)、 (16)的外邊緣，并固定安裝在 鉆鋌(1)上，電路蓋板(4)、 (26)壓在電路安裝槽(3)、 (27)的外邊緣，并固 定到鉆鋌(l)上。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種隨鉆多頻方位感應(yīng)電阻率測量儀，其特征是線圈系(15)、 (19)分時(shí)工作，工作頻率范圍為lKHz至200KHz。
全文摘要
一種隨鉆多頻方位感應(yīng)電阻率測量儀，采用在鉆鋌殼體表面相差180度開線圈系安裝槽和電路安裝槽，在安裝槽內(nèi)安裝不同的線圈系及測量電路，線圈系多頻、分時(shí)工作，得到多條不同探測深度的方位電阻率曲線，既能夠使測量儀長度縮短，減少制造費(fèi)用，避免在大斜度井或具有小曲率半徑的分支井中造成儀器彎曲、卡鉆情況的發(fā)生，又能夠用來分辨儀器所在層位的巖性和流體變化特征，有利于根據(jù)地質(zhì)信息及時(shí)調(diào)整井眼軌跡，控制鉆具穿行在油藏最佳位置，適合于在石油鉆井工程中進(jìn)行地質(zhì)導(dǎo)向及隨鉆地層電阻率測井。
文檔編號E21B47/02GK101482010SQ20091000938
公開日2009年7月15日 申請日期2009年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月23日
發(fā)明者孫莉莉, 張?；? 李勇華, 楊錦舟, 肖紅兵 申請人:中國石化集團(tuán)勝利石油管理局鉆井工藝研究院