專利名稱：高分辨率方位電阻率雙側(cè)向測井儀及電阻率測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測井儀及電阻率測量方法，特別是涉及一種高分辨率方位電阻率雙側(cè)向測井儀及電阻率測量方法。背景技術(shù)：
雙側(cè)向測井儀推出后，有效地解決了鹽水泥漿地層的測井問題，雙側(cè)向探測深度相比三側(cè)向得到了很大的提高。但是由于測井原理上兩者之間沒有進行太大的改變，雙側(cè)向探測仍然存在以下的問題1) 縱向分辨率低，2)缺乏定向的信息，沒有方位分辨能力。微電阻率掃描成像測井儀以及井周掃描成像測井儀可以很好地對井眼附近介質(zhì)進行分析，反映井周裂縫以及空洞的信息，但是微電阻率掃描成像儀以及井周掃描成像儀均存在探測深度非常淺的問題，只能提供井眼附近巖石的測井信息，無法探測到過渡帶以及原狀地層的信息。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種測量精度高、測量功能全面的高分辨率方位電阻率雙側(cè)向測井儀及電阻率測量方法。本發(fā)明的技術(shù)方案一種高分辨率方位電阻率雙側(cè)向測井儀，含有電極系和測量電路，電極系通過導(dǎo)線與測量電路連接，用于井眼附近不同方位非均勻地層電阻率的測量，電極系含有參考電極N、回路電極B和鑲嵌在一根豎直設(shè)置的絕緣棒上的17個電極；該17個電極分別為電極A 2、電極A I*、電極A I、電極M 2、電極M I、電極A 02、電極A O*、電極A 01、電極M O、電極A 01’、電極A 0*’、電極A 02’、電極M I’、電極M 2’、電極A I’、電極A I*’、電極A 2’，電極A 2、電極A I*、電極A I、電極M 2、電極M I、電極A 02、電極A O*、電極A 01、電極M
O、電極A 01’、電極A 0*’、電極A 02’、電極M I’、電極M 2’、電極A I’、電極A I*’、電極A 2’由上至下依次排列在絕緣棒上，電極A 2和電極A 2’、電極A I*和電極A I*’、電極A I和電極A I’、電極M 2和電極M 2’、電極M I和電極M I’、電極A 02和電極A 02’、電極A 0*和電極A 0*’、電極A 01和電極A 01’為八對同名電極，每對同名電極以電極M 0為中心對稱設(shè)置，并且每對同名電極用導(dǎo)線短接在一起，以保持等電位；電極M 0為方位電極；絕緣棒、測量電路通過電纜懸掛在井眼中，參考電極N安裝在電纜上，參考電極N的位置靠近電纜懸掛絕緣棒和測量電路的一端，回路電極B置于地面；測量電路含有模式I輸出模塊、模式2輸出模塊、模式3輸出模塊、電流測量模塊、電壓測量模塊、壓差測量模塊和信號發(fā)生處理模塊；模式I輸出模塊的輸出信號從電極A I、電極A I’、電極A 2和電極A 2’流進，從回路電極B回流到模式I輸出模塊；模式2輸出模塊的輸出信號從電極A I和電極A I’流進，從電極A 2和電極A 2’回流到模式2輸出模塊；模式3輸出模塊的輸出信號從電極A 01、電極A 01’、電極A 02和電極A 02’流進，從電極A I、電極A I’、電極A 2和電極A 2’回流到模式3輸出模塊；電極A 01、電極A 01’、電極A 02和電極A 02’用導(dǎo)線短接在一起；電流測量模塊的輸入端與電極A 02連接；電壓測量模塊的輸入端與參考電極N、電極M I、電極M I’連接；壓差測量模塊的輸入端與電極M O、電極M I、電極M I’、電極A0*和電極A 0*’、電極M 2和電極M 2’連接；電流測量模塊、電壓測量模塊和壓差測量模塊的輸出端與信號發(fā)生處理模塊的輸入端連接，信號發(fā)生處理模塊的輸出端與模式I輸出模塊、模式2輸出模塊和模式3輸出模塊的輸入端連接。八對同名電極為八對同名電極環(huán)，八對同名電極環(huán)的寬度各不相同，各對同名電極環(huán)之間的間隔寬度也不同，每對同名電極環(huán)中的兩個電極環(huán)的寬度相同；通過對每對同名電極環(huán)的寬度和各對同名電極環(huán)之間間隔的寬度的選擇，可以使探測時的探測深度為
I.0m、分辨率為0. 2m。電極M O含有一個主電極環(huán)和P個相同 的線圈，P個相同的線圈均勻地纏繞在主電極環(huán)上，P為大于等于2的自然數(shù)，各線圈之間采用絕緣材料分隔開，壓差測量模塊的輸入端與電極M 0中的P個線圈連接。P為12，各線圈之間的間隔的寬度為每個線圈長度的一半(這樣可使測井儀的軸向分辨率為60° )。絕緣棒為橡膠棒或玻璃棒。一種所述高分辨率方位電阻率雙側(cè)向測井儀的電阻率測量方法，具體為將模式I輸出模塊輸出的頻率為35Hz的信號加在電極A I、電極A I’、電極A 2、電極A 2’和回路電極B上，保持電極A I*和電極A 2等電位，測量12個線圈與電極Ml之間的電位差，記為，i = 1，…，12,測量12個線圈與電極AO*之間的電位差，記為Au1u4ffl^i, i =I,..., 12，測量電極M2與電極Ml之間的電位差，記為Mkm，測量電極Ml與參考電極N之間的電位差，記為Au1lfur ;將模式2輸出模塊輸出的頻率為140Hz的井下電源加在電極A I、電極A I’、電極A 2和電極A 2’上，測量12個線圈與電極Ml之間的電位差，記為= 1，. . .，12，測量12個線圈與電極A 0*之間的電位差,記為Au, ^azi，i = 1，. . .，12,測量電極A 0*與參考電極N之間的電位差，記為Au2‘y，測量電極M2與電極Ml之間的電位差，記為Ai^2m，測量電極Ml與參考電極N之間的電位差,記為Aujfiiv ；將模式3輸出模塊輸出的頻率為280Hz的井下電源加在電極A 01、電極A 01’、電極A 02、電極A 02’、電極A I、電極A I’、電極A 2和電極A 2’上，保持電極A I*和電極A2等電位,測量12個線圈與電極Ml之間的電位差,記為，i = 1，. . .，12,測量12個線圈與電極A 0*之間的電位差,記為，i = 1，...，12,測量電極AO*與參考電極N之間的電位差，記為，測量電極M2與電極Ml之間的電位差，記為，測量電極Ml與參考電極N之間的電位差，記為Au ，測量電極AOI、電極AOI’、電極A02和電極A02’流出的總電流，記為/'利用以上3種工作模式下采集到的電位差信號和電流信號即可進行井眼附近地層或井眼內(nèi)泥漿的視電阻率計算。測量常規(guī)雙側(cè)向測井響應(yīng)曲線時，井眼附近地層的視電阻率計算方法為
,n n _ KLW m — MINM 2MI I2MI )Kjjn ——R = us
(AuA/liV ~ ^min ./Aum2mi)其中，Kmj表示深側(cè)向電極系系數(shù)，Klls表示淺側(cè)向電極系系數(shù)，Rlld表示深側(cè)向視電阻率，Rlls表示淺側(cè)向視電阻率。測量高分辨率雙側(cè)向測井響應(yīng)曲線時，井眼附近地層的視電阻率計算方法為
權(quán)利要求
1.一種高分辨率方位電阻率雙側(cè)向測井儀，含有電極系和測量電路，電極系通過導(dǎo)線與測量電路連接，其特征是電極系含有參考電極N、回路電極B和鑲嵌在一根豎直設(shè)置的絕緣棒上的17個電極；該17個電極分別為電極A 2、電極A I*、電極A I、電極M 2、電極MI、電極A 02、電極A O*、電極A 01、電極M O、電極A 01’、電極A 0*’、電極A 02’、電極MI’、電極M 2’、電極A I’、電極A I*’、電極A 2’，電極A 2、電極A I*、電極A I、電極M 2、電極M I、電極A 02、電極A O*、電極A 01、電極M O、電極A 01’、電極A 0*’、電極A 02’、電極M I’、電極M 2’、電極A I’、電極A I*’、電極A 2’由上至下依次排列在絕緣棒上，電極A 2和電極A 2’、電極A I*和電極A I*’、電極A I和電極A I’、電極M 2和電極M 2’、電極M I和電極M I’、電極A 02和電極A 02’、電極A 0*和電極A 0*’、電極A 01和電極A01’為八對同名電極，每對同名電極以電極M 0為中心對稱設(shè)置，并且每對同名電極用導(dǎo)線短接在一起；電極MO為方位電極；絕緣棒、測量電路通過電纜懸掛在井眼中，參考電極N安裝在電纜上，參考電極N的位置靠近電纜懸掛絕緣棒和測量電路的一端，回路電極B置于地面；測量電路含有模式I輸出模塊、模式2輸出模塊、模式3輸出模塊、電流測量模塊、電壓測量模塊、壓差測量模塊和信號發(fā)生處理模塊；模式I輸出模塊的輸出信號從電極A I、電極A I’、電極A 2和電極A 2’流進，從回路電極B回流到模式I輸出模塊；模式2輸出模塊的輸出信號從電極A I和電極A I’流進，從電極A 2和電極A 2’回流到模式2輸出模塊；模式3輸出模塊的輸出信號從電極A 01、電極A 01’、電極A 02和電極A 02’流進，從電極A I、電極A I’、電極A 2和電極A 2’回流到模式3輸出模塊；電極A 01、電極A 01’、電極A 02和電極A 02’用導(dǎo)線短接在一起；電流測量模塊的輸入端與電極A 02連接；電壓測量模塊的輸入端與參考電極N、電極M I、電極M I’連接；壓差測量模塊的輸入端與電極M O、電極M I、電極M I’、電極A 0*和電極A 0*’、電極M 2和電極M 2’連接；電流測量模塊、電壓測量模塊和壓差測量模塊的輸出端與信號發(fā)生處理模塊的輸入端連接，信號發(fā)生處理模塊的輸出端與模式I輸出模塊、模式2輸出模塊和模式3輸出模塊的輸入端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高分辨率方位電阻率雙側(cè)向測井儀，其特征是所述八對同名電極為八對同名電極環(huán)，八對同名電極環(huán)的寬度各不相同，各對同名電極環(huán)之間的間隔寬度也不同，每對同名電極環(huán)中的兩個電極環(huán)的寬度相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高分辨率方位電阻率雙側(cè)向測井儀，其特征是所述電極MO含有一個主電極環(huán)和P個相同的線圈，P個相同的線圈均勻地纏繞在主電極環(huán)上，P為大于等于2的自然數(shù)，各線圈之間采用絕緣材料分隔開，壓差測量模塊的輸入端與電極M 0中的P個線圈連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高分辨率方位電阻率雙側(cè)向測井儀，其特征是所述P為12，各線圈之間的間隔的寬度為每個線圈長度的一半。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高分辨率方位電阻率雙側(cè)向測井儀，其特征是所述絕緣棒為橡膠棒或玻璃棒。
6.—種權(quán)利要求4所述的高分辨率方位電阻率雙側(cè)向測井儀的電阻率測量方法，其特征是將模式I輸出模塊輸出的頻率為35Hz的信號加在電極A I、電極A I’、電極A 2、電極A 2’和回路電極B上，保持電極A I*和電極A 2等電位，測量12個線圈與電極Ml之間的電位差，記為Auifivi^i=I,. . .，12,測量12個線圈與電極A0*之間的電位差,記為，i=I,..., 12，測量電極M2與電極Ml之間的電位差，記為M丨，測量電極Ml與參考電極N之間的電位差，記為Au〗/W ； 將模式2輸出模塊輸出的頻率為140Hz的井下電源加在電極A I、電極A I’、電極A 2和電極A 2’上,測量12個線圈與電極Ml之間的電位差,記為Au2war.,, i = I,. . . , 12,測量.12個線圈與電極A 0*之間的電位差，記為Ai4_azi，i = 1，...，12，測量電極A 0*與參考電極N之間的電位差，記為，測量電極M2與電極Ml之間的電位差，記為Aulm/1，測量電極Ml與參考電極N之間的電位差,記為Au^ ; 將模式3輸出模塊輸出的頻率為280Hz的井下電源加在電極A 01、電極A .01’、電極A 02、電極A 02’、電極A I、電極A I’、電極A 2和電極A 2’上，保持電極AI*和電極A2等電位，測量12個線圈與電極Ml之間的電位差，記為，i = 1，. . .，12，測量12個線圈與電極A 0*之間的電位差,記為Au丨, i = I,. . . , 12,測量電極A0*與參考電極N之間的電位差,記為Au3-，測量電極M2與電極Ml之間的電位差,記為Ax42M1，測量電極Ml與參考電極N之間的電位差，記為'Au]/lv，測量電極AOI、電極AOI’、電極A02和電極A02’流出的總電流，記力; 利用以上3種工作模式下采集到的電位差信號和電流信號即可進行井眼附近地層或井眼內(nèi)泥漿的視電阻率計算。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電阻率測量方法，其特征是測量常規(guī)雙側(cè)向測井響應(yīng)曲線時，井眼附近地層的視電阻率計算方法為
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電阻率測量方法，其特征是測量高分辨率雙側(cè)向測井響應(yīng)曲線時，井眼附近地層的視電阻率計算方法為
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電阻率測量方法，其特征是測量方位側(cè)向曲線時，井眼附近地層的視電阻率計算方法為
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電阻率測量方法，其特征是井眼內(nèi)泥漿的視電阻率計算方法為
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高分辨率方位電阻率雙側(cè)向測井儀及電阻率測量方法；高分辨率方位電阻率雙側(cè)向測井儀含有電極系和測量電路，電極系通過導(dǎo)線與測量電路連接，電極系含有參考電極N、回路電極B和鑲嵌在一根豎直設(shè)置的絕緣棒上的１7個電極，該１7個電極中間的電極為方位電極；測量電路含有模式1輸出模塊、模式2輸出模塊、模式3輸出模塊、電流測量模塊、電壓測量模塊、壓差測量模塊和信號發(fā)生處理模塊；電阻率測量方法為利用模式1輸出模塊、模式2輸出模塊和模式3輸出模塊采集到的電位差信號和電流信號進行井眼附近地層或井眼內(nèi)泥漿的視電阻率計算；本發(fā)明的測量精度高、測量功能全面。
文檔編號E21B49/00GK102767365SQ20121023205
公開日2012年11月7日 申請日期2012年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月5日
發(fā)明者季秀峰, 李智強, 楊志強, 楊艷軍, 楊鋮, 王軍杰, 趙靈宣, 鄭俊祥, 鞠成, 黃毅 申請人:中國電子科技集團公司第二十二研究所