專利名稱：預(yù)置式耐高濕高溫高壓玻璃鋼電極系的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于地球物理勘探中的地層電特性測量領(lǐng)域，特別是一種用于石油勘探測井儀的探測電極系。
現(xiàn)有此類電極系是在一個長園柱形絕緣載體上按設(shè)計要求裝有多個不同寬度和不同間距排列的金屬環(huán)所構(gòu)成，這些金屬環(huán)稱為電極，其整體稱為電極系。絕緣載體一般采用密度為1.4克/厘米3至1.7克/厘米3、吸水性≥0.2％的玻璃鋼材料作基體，在該基體上刻槽、鉆孔、裝配上各種電極稱作玻璃鋼電極系。有的電極系也可采用其他絕緣材料作絕緣層，并在玻璃鋼柱外壓制一層橡膠作絕緣層，并在其上安裝電極形成電極系。目前上述電極系在實(shí)際應(yīng)用中都存在短期使用后出現(xiàn)電極之間絕緣下降以至不能正常使用問題。
在常溫常壓干燥狀態(tài)下，上述電極系電極之間絕緣電阻在500VAC測試條件下均能達(dá)到≥500MΩ。當(dāng)將此類電極系置入盛有水的容器的高溫高壓設(shè)備中，并將該設(shè)備升溫到125℃至150℃，增壓至100Mpa時，在恒溫恒壓一小時后再降溫到85℃至90℃，降壓到常壓，取出電極系擦干表面水珠，再在500VAC測試條件下測量各電極之間絕緣電阻則均≤20MΩ。當(dāng)上述條件下反復(fù)實(shí)驗多次后其電極之間絕緣電阻可降至＜0.2MΩ，因而不能正常使用。
本實(shí)用新型的目的在于提供一種高密度、能耐高濕高溫和高壓、絕緣性能好并可將電子元器件、內(nèi)部測量電路和測量電極環(huán)預(yù)置于玻璃鋼基體內(nèi)形成整體的玻璃鋼電極系。它可廣泛用作地球物理勘探中的地層電特性測量儀的探測電極，在介質(zhì)為水、泥漿、油、酸堿鹽混合物的高濕、高溫、高壓環(huán)境下長期使用，以提供地層電阻率、自然電位、溫度等測量數(shù)據(jù)。
本實(shí)用新型以如下方式實(shí)現(xiàn)。
有若干測量電極條通過連接導(dǎo)線與印制板電路輸入端相連接，印制板電路輸出端與集成電路相連，并由集成電路輸出端將處理后的電信號輸出，集成電路輸出端通過內(nèi)部連接線與接觸塊連通，再由外部輸出線輸出測量數(shù)據(jù)。
若干個設(shè)有不同寬度和不同間距排列的測量電極環(huán)、若干條連接導(dǎo)線、印制板電路、集成電路和內(nèi)部接觸器(包括接觸塊)均被置于多層玻璃絲布內(nèi)，用真空浸膠經(jīng)充分固化后形成整體高密度玻璃鋼電極系。當(dāng)然根據(jù)需要也可以將單個金屬環(huán)預(yù)置于玻璃鋼基體內(nèi)構(gòu)成只含一個測量電極環(huán)的玻璃鋼電極系。
本實(shí)用新型有如下優(yōu)點(diǎn)。
本實(shí)用新型做出的整體高密度玻璃鋼電極系其玻璃鋼基體密度可達(dá)≥1.8克/厘米3，吸水性≤0.04％。該電極具有良好的耐腐蝕性能，可在高溫200℃、高壓180Mpa的水、泥漿、油、弱酸堿鹽混合介質(zhì)環(huán)境中長期使用，其各測量電極環(huán)之間絕緣電阻在500VAC測試條件下均可達(dá)≥20MΩ。


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圖1是預(yù)置式耐高濕高溫高壓玻璃鋼電極系結(jié)構(gòu)和排列示意圖。
圖2是玻璃鋼電極系的測量電極環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖。
以下結(jié)合附圖詳述本實(shí)用新型的實(shí)施例。
參照圖1，預(yù)置式耐高濕高溫高壓玻璃鋼電極系是由測量電極環(huán)1、玻璃鋼基體2、接觸塊3、內(nèi)部連接線4、外部輸出線5所構(gòu)成。安裝在玻璃鋼基體2中的測量電極環(huán)1可以由單個金屬環(huán)所組成，也可以由若干個設(shè)有不同寬度和不同長度的金屬條按不同間距排列成金屬環(huán)所組成。圖1中測量電極環(huán)M2U、M1U、A1U、M0U、A0、M0L、A1L、M1L、M2L共九個測量電極環(huán)構(gòu)成整個玻璃鋼測量電極系，其每個電極電信號的輸出均通過不同內(nèi)部連接線4分別與不同接觸塊3相連接，并通過外部輸出線5輸出所測量到的數(shù)據(jù)。
當(dāng)該電極系被下入油井測井時，A0電極處于整個測量電極系中心位置設(shè)為主電極，用于供給發(fā)射電流和測量電流，進(jìn)而測得地層電阻率、自然電位等參數(shù)。以A0電極為對稱中心向上排列有四只電極，分別為M0U、A1U、M1U、M2U，向下排列有四只電極，分別為M0L、A1L、M1L、M2L，其中A1U、A1L設(shè)為屏蔽電極，用作屏蔽電流的發(fā)送，其中M1U、M2U、M1L、M2L設(shè)為監(jiān)督電極，用作監(jiān)督供電電流，其中M0U、M0L設(shè)為測量電極，用作測量基準(zhǔn)電壓。
玻璃鋼基體2由多層玻璃絲布用真空浸灌樹脂膠并經(jīng)固化后預(yù)制成，其密度可達(dá)≥1.8克/厘米3，吸水性≤0.04％。
接觸塊3是由高度為18毫米、寬度和長度均為10毫米銅塊制成的。內(nèi)部連接線4由直徑為0.5毫米聚四氟乙烯耐高溫導(dǎo)線制成的。外部輸出線5按整體測井儀器要求設(shè)定彈簧接觸片或采用塑膠導(dǎo)線制成。
參照圖2，玻璃鋼電極系的測量電極環(huán)1由測量電極條6、連接導(dǎo)線7、印制板電路輸入端8、印制板9、集成電路塊10、集成電路輸出端11、引出導(dǎo)線柱12所構(gòu)成。
若干個測量電極條6通過連接導(dǎo)線7與印制板電路輸入端8相連接，與印制板電路輸入端8相通的印制板電路輸出端和裝在印制板9上集成電路塊10的輸入端相連通，經(jīng)集成電路塊10中集成電路處理后的電信號由集成電路輸出端11輸出，并經(jīng)引出導(dǎo)線柱12通過內(nèi)部連接線4和接觸塊3相連通。每一個測量電極環(huán)均連有一塊接觸塊，圖1中九個測量電極環(huán)分別連有九個接觸塊，在園柱形玻璃鋼基體筒壁內(nèi)均布。每個接觸塊所收集到的電信號均通過外部輸出線5輸出，也可以通過其它方式如彈簧接觸片直接輸出測量數(shù)據(jù)。
測量電極條6、連接導(dǎo)線7、印制板9、集成電路塊10、引出導(dǎo)線柱12均被預(yù)置于多層玻璃絲布內(nèi)，在每層玻璃絲布中均用真空浸灌方法充滿樹脂類膠，經(jīng)充分固化后可形成含有多個測量電極環(huán)的整體高密度玻璃鋼電極系，其玻璃鋼基體的密度可≥1.8克/厘米3，吸水性≤0.04％。
將整體玻璃鋼電極系置入高溫高壓設(shè)備水中，將溫度升到1250℃至200℃，增壓到100Mpa至180Mpa的某設(shè)定的溫度和壓力值。在此條件下恒溫恒壓1小時，隨后降溫到85℃至90℃，壓力降到常壓后立即將電極系取出，擦去電極表面水珠，在500VAC檢測條件下，測量各電極環(huán)1之間絕緣電阻均可達(dá)到≥20MΩ。
由于在各種復(fù)雜條件下玻璃鋼材料絕緣電阻均≥20MΩ，因此通過測量電極環(huán)1之間的電流主要是通過外部介質(zhì)和地層流動，從而保證該電極系在腐蝕性介質(zhì)(如水、泥漿、油、弱酸堿鹽混合物)中長期使用，達(dá)到可靠地測量地層電阻率、自然電位、溫度等參數(shù)目的。
測量電極條6是由寬度為6毫米、長度為50毫米左右、厚度為1至2毫米不銹鋼片材料制成的。圖2所示由18條這樣規(guī)格尺寸的測量電極條6構(gòu)成一個測量電極環(huán)1。測量電極環(huán)1也可以由不銹鋼帶來構(gòu)成一個單獨(dú)不銹鋼電極環(huán)，但是其測量精度會低一些。不同測量電極環(huán)1可由寬度和長度均不相同的不銹鋼片來構(gòu)成，以組成不同的主電極、屏蔽電極、監(jiān)督電極和測量電極。
連接導(dǎo)線7是用直徑為0.2毫米漆包線或相同規(guī)格聚四氟乙烯高溫導(dǎo)線制成的。印制板9采用特殊印制電路板制作方法和較薄的玻璃絲布板材料制成的。在印制板9上裝有集成電路塊10等電子元器件和設(shè)有若干個印制板電路輸入端8、輸出端及集成電路輸出端11。引出導(dǎo)線柱12是用厚度為0.5毫米紫銅片或直徑為0.5毫米紫銅絲制成的，測量電信號經(jīng)引出導(dǎo)線柱12通過內(nèi)部連接線4、接觸塊3和外部輸出線5輸出。
權(quán)利要求1.預(yù)置式耐高濕高溫高壓玻璃鋼電極系由測量電極環(huán)(1)、玻璃鋼基體(2)、接觸塊(3)、內(nèi)部連接線(4)、外部輸出線(5)所構(gòu)成，測量電極環(huán)(1)被安裝在玻璃鋼基體(2)中，由多個測量電極環(huán)(1)測得電信號通過若干條內(nèi)部連接線(4)與若干塊接觸塊(3)分別相連，并通過外部輸出線(5)輸出，其特征在于測量電極環(huán)(1)可以由單個金屬環(huán)所組成，也可以由若干個設(shè)有不同寬度和不同長度的金屬條按不同間距排列成金屬環(huán)所組成，在由多個測量電極環(huán)(1)所組成的電極系中設(shè)有主電極、屏蔽電極、監(jiān)督電極和測量電極；每個測量電極環(huán)(1)可由若干個測量電極條(6)通過若干條連接導(dǎo)線(7)與印制板電路輸入端(8)相連接，與印制板電路輸入端(8)相通的印制板電路輸出端和裝在印制板(9)上的集成電路塊(10)輸入端連接，經(jīng)集成電路塊(10)中集成電路處理后的電信號由集成電路輸出端(11)輸出，并經(jīng)引出導(dǎo)線柱(12)通過內(nèi)部連接線(4)和接觸塊(3)相連通；測量電極條(6)、連接導(dǎo)線(7)、印制板(9)、集成電路塊(10)、引出導(dǎo)線柱(12)均被預(yù)置于多層玻璃絲布內(nèi)，在每層玻璃絲布中均用真空浸灌法充滿樹脂類膠，經(jīng)充分固化后可形成含有多個測量電極環(huán)(1)的整體高密度玻璃鋼電極系。
2.按照權(quán)利要求1所述的電極系，其特征在于所述的玻璃鋼基體(2)的密度可≥1.8克/厘米3，吸水性≤0.04％，該電極系在高溫125℃至200℃、高壓100Mpa至180Mpa的水、泥漿、油、弱酸堿鹽混合介質(zhì)中能長期使用，在500VAC檢測條件下其各測量電極環(huán)(1)之間絕緣電阻均≥20MΩ。
3.按照權(quán)利要求1所述的電極系，其特征在于所述的接觸塊(3)是由高度為18毫米、寬度和長度均為10毫米銅塊制成的，所述的內(nèi)部連接線(4)是由直徑為0.5毫米聚四氟乙烯耐高溫導(dǎo)線制成的，所述的外部輸出線(5)按整體測井儀器要求設(shè)定彈簧接觸片或采用塑膠導(dǎo)線制成。
4.按照權(quán)利要求1所述的電極系，其特征在于所述的測量電極條(6)是由寬度為6毫米、長度為50毫米左右、厚度為1至2毫米不銹鋼片材料制成的，所述的連接導(dǎo)線(7)是用直徑為0.2毫米漆包線或相同規(guī)格聚四氟乙烯高溫導(dǎo)線制成的，所述的引出導(dǎo)線柱(12)是用厚度為0.5毫米紫銅片或直徑為0.5毫米紫銅絲制成的。
5.按照權(quán)利要求1所述的電極系，其特征在于所述的印制板(9)采用較薄的玻璃絲布板材料制成的，在其上裝有集成電路塊(10)等電子元器件和設(shè)有若干個印制板電路輸入端(8)、輸出端及集成電路輸出端(11)。
專利摘要預(yù)置式耐高濕高溫高壓玻璃鋼電極系屬于地球物理勘探中的地層電特性測量領(lǐng)域。由多個測量電極條和內(nèi)部印制板集成電路組成的測量電極環(huán)1被預(yù)置于多層玻璃絲布內(nèi)，用真空浸膠固化后可形成高密度玻璃鋼基體2，由電極環(huán)測得電信號通過內(nèi)部連接線4與接觸塊3相連，并通過外部輸出線5輸出。本電極系可在高溫200℃、高壓180Mpa的混合介質(zhì)中長期使用，其電極環(huán)間絕緣電阻≥20MΩ，并能廣泛用于石油等行業(yè)的探測電極，提供地層電阻率、自然電位等測量參數(shù)。
文檔編號G01N27/07GK2447786SQ00226788
公開日2001年9月12日 申請日期2000年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2000年9月8日
發(fā)明者張運(yùn)通, 宋安定, 龔厚生 申請人:西安石油勘探儀器總廠