[實用新型]一種隨鉆電阻率近鉆頭測量裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320004286.1
• 申請日: 2013-01-06
• 公開（公告）號: CN203130079U
• 公開（公告）日: 2013-08-14
• 發(fā)明（設計）人: 楊錦舟;肖紅兵;楊全進;李閃;崔海波;亢武臣;劉偉莉;高凱
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石化集團勝利石油管理局鉆井工藝研究院
• 主分類號: E21B49/00
• 分類號: E21B49/00
• 代理公司: 東營雙橋專利代理有限責任公司 37107
• 代理人: 侯華頌

技術領域：

本實用新型涉及石油鉆井和隨鉆測井技術領域，特別是涉及到隨鉆電阻率測井技術，具體地講是一種隨鉆電阻率近鉆頭測量裝置。

背景技術：

在石油鉆井和測井行業(yè)中，地層電阻率主要用來區(qū)分巖性、劃分油氣水層、進行地層剖面對比等。通常情況下，孔隙地層如果充有油、氣，則地層電阻率高，如果充有水，則地層電阻率低。

電阻率測井通常包括感應電阻率、電磁波電阻率、側向電阻率等測量方式。隨鉆電磁波電阻率利用電磁波傳播原理，發(fā)射線圈的發(fā)射電磁波經過地層傳播之后，被不同間距的接收器接收，利用接收信號的相位差或幅度比，得到地層的電阻率。隨鉆感應電阻率利用電磁感應原理，發(fā)射線圈產生交變電流，在該線圈的周圍地層中感應出渦流，渦流形成二次交變電磁場，利用接收線圈中產生的感應電動勢，可得到地層電阻率。隨鉆側向電阻率采用不同形式的電極，向地層發(fā)射低頻電流，根據測量電極上的電壓和電流，計算電阻率。

在地質導向鉆井和隨鉆測井中，為了能實時得到鉆頭所在位置的地質信息，及時調整井眼軌跡，控制鉆具穿行在油藏最佳位置，通常采用近鉆頭測量技術，將測量裝置安裝在鉆頭附近，測量探測器周圍地層的電阻率。由于近鉆頭電阻率測量裝置安裝在鉆頭上方的鉆具上，例如鉆鋌或動力鉆具等，除了電極或線圈之外，還要安裝相關的電路、連接器以及配套密封裝置等，另外，為了提高可靠性，還需有耐磨、抗震等防護裝置，因此安裝空間有限。另外，近鉆頭電阻率除了測量地層電阻率之外，還對地層界面進行探測，因此需要將電阻率測量信息與測量裝置相對于某一標志方向的相對角度進行關聯(lián)，從而得到方位電阻率測量信息。因此，進一步限制了測量裝置的安裝空間。由于安裝空間限制，近鉆頭電阻率通常采用側向電阻率測量方式，或者采用電磁波電阻率與側向電阻率結合的方式。

現(xiàn)有的近鉆頭電阻率測井儀器出于結構設計方面的考慮，為減小電極體積，通常忽略電極或鉆鋌表面與鉆井液之間的接觸阻抗，在電極設計中不采用監(jiān)督電極，使得屏蔽電流沒有受到控制，向地層發(fā)射的電流聚焦作用較小，電流離開電極后，就開始逐漸發(fā)散，離電極越遠，電流越發(fā)散，從而造成垂直分辨率低，測量結果受井眼影響嚴重。

另一方面，有的近鉆頭電阻率測井儀器為了實現(xiàn)電流聚焦，在主電極和屏蔽電極之間安裝多對監(jiān)督電極和屏蔽電極，這些監(jiān)督電極和屏蔽電極相對于主電極對稱排列，目的在于增大對主電極電流的屏蔽作用，實現(xiàn)電流聚焦。由于在近鉆頭電阻率儀器中，除了電極之外，還要安裝相關的電路、連接器等，另外，為了提高可靠性，還需有耐磨、抗震等防護裝置，電極數(shù)量的增多，也造成電路系統(tǒng)、防護裝置的復雜，降低儀器的可靠性。因此，這種方式在近鉆頭電阻率儀器中的實現(xiàn)難度較大。

發(fā)明內容：

本實用新型的目的是針對現(xiàn)有技術存在的問題，提供一種隨鉆電阻率近鉆頭測量裝置。該裝置與現(xiàn)有技術相比，采用相對簡單的電極系，可以將測量裝置安裝于近鉆頭處的鉆具狹小空間中，通過電流聚焦，提高垂直分辨率和測量精度。

本實用新型的技術方案為：

一種隨鉆電阻率近鉆頭測量裝置，包括主要由電源模塊、測控電路模塊、主電極、屏蔽電極、監(jiān)督電極和回流電極組成的隨鉆電阻率測量系統(tǒng)，以及安裝該隨鉆電阻率測量系統(tǒng)的基體，其中，測控電路模塊包括信號發(fā)生器、屏蔽電極功率放大、變壓器、平衡放大、選頻放大、主電極功率放大、電流放大、A/D、微控制器、存儲器和通訊接口，其特征是：所述基體上開設測量系統(tǒng)安裝槽，測控電路模塊和電源模塊安放在安裝槽內；安裝槽外密封安裝電極極板，電極極板表面鑲嵌安裝有屏蔽電極、監(jiān)督電極、主電極，監(jiān)督電極和主電極位于屏蔽電極內部，所有電極之間、電極與電極極板之間均保持絕緣狀態(tài)；三種電極分別通過高壓密封接頭連接到安裝槽內的測控電路模塊上；回流電極鑲嵌安裝在遠離電極極板的鉆鋌本體上。

上述方案還包括：

所述的信號發(fā)生器采用大功率發(fā)射電路，包括：正弦波輸入放大器、三角波發(fā)生器、比較器、由兩個互補連接的開關驅動管和低通濾波電路。

所述的信號發(fā)生器還包括死區(qū)控制電路。

上述方案進一步包括：

所述的基體為與鉆頭連接的扶正器或者鉆鋌；電極布局為一個主電極位于中心，監(jiān)督電極和屏蔽電極圍繞在主電極外圍。

基體和電極極板均采用非磁性硬金屬材料，在電極極板表面的電極周圍鑲嵌防磨復合片；電極之間以及電極與電極極板之間由絕緣材料進行絕緣。

所述的基體和電極極板均采用的非磁性硬金屬材料包括鎢或不銹鋼；所述電極周圍鑲嵌的防磨復合片包括鎢或金剛石；所述絕緣材料包括氟橡膠、玻璃鋼或環(huán)氧樹脂。