[實用新型]一種瞬變電磁測井儀器

有效

• 申請號: 201320663577.1
• 申請日: 2013-10-27
• 公開（公告）號: CN203640727U
• 公開（公告）日: 2014-06-11
• 發明（設計）人: 臧德福;沈建國;董經利;朱留方;劉樹勤;張付明;張守偉;劉增;管林華
• 申請（專利權）人: 中國石油化工集團公司;中石化勝利石油工程有限公司測井公司;天津大學
• 主分類號: E21B47/13
• 分類號: E21B47/13;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

???本實用新型涉及一種瞬變電磁測井儀器，屬石油測井施工中裸眼井和套管井的套管質量檢測、裸眼井和套管井地層電阻率測量的專用儀器技術領域，特別是一種對套管損傷進行有效檢測、并且能夠對裸眼井、套管井地層電阻率參數進行有效測量。

背景技術

在石油勘探和開發的過程中，對地層電阻率的測量是評價含油飽和度的重要參數。特別是在套管井中測量地層的電阻率，對認識剩余油的分布具有重要意義。在現有技術中，套管損傷的檢測采用磁通量測量方法，裸眼井電阻率測井有雙感應、陣列感應和雙側向等方法，過套管電阻率則采用直流電極方法。該方法需要將電極推靠到套管壁，要求電極與套管壁之間必須有良好的接觸，因此測井前要求洗井、并用通井規對套管內壁的進行刮管，保證電極與套管壁之間良好的接觸。因此測井質量受套管的條件等因素的影響比較大。另外，發射探頭激發的電流通過電極接觸到套管內壁，所發射的電流比較小，這些測量信號中有用信號的幅度很低，信噪比比較低。

長期以來，感應測井是以時諧場為基礎，采用穩態正弦波（諧變）激發的電磁場進行電導率的測量，從普通感應、雙感應、陣列感應到俄羅斯高頻感應，其激發的頻率從20kHz增加到2MHz，均為單頻率或離散頻率。發射的正弦信號遇到套管時，由于集膚效應，感應測井和電磁波測井儀器發射的正弦波和電磁波信號根本無法穿過套管進入地層。為此，常規感應測井方法僅適用于裸眼井測井。

瞬變電磁測井測量作為一個全新的油田測井測量方法，適用于裸眼井及套管井測井領域。瞬變電磁測井方法本質上屬于電磁感應現象，激發源采用瞬態激發方式，激發波形采用多種周期性的脈沖序列，如矩形波、半正弦波、梯形波等，發射頻率非常低，范圍在（0.01～1000）Hz之間。進行過套管測井需要提供大功率的發射信號，要求發射線圈具備強電流的沖擊，發射線圈繞制過程要選擇適當的磁性材料和較粗的導線。瞬變場的特征是測量線圈純粹測量二次場信號，即只觀測有用信號。無用信號在發射線圈的發射電流關斷后不存在，使得線圈繞制過程不考慮聚焦線圈系和補償線圈系，發射線圈和接收線圈的繞制方法相比感應測井簡單，每個接收線圈都與發射線圈構成單一雙線圈系。但是，采用瞬變激發進行過套管測井時，接收線圈的信號幅值非常小，一般在納伏級，比感應測井線圈接收信號（毫伏級）要小6個數量級，為此，接收線圈的磁性材料選擇及繞制方法上與感應儀器的有很大不同。

瞬變電磁測井發射波形采用雙極性波形，發射時加載于發射線圈兩端是直流電。發射電源的質量影響發射波形的穩定性，為了得到反極性發射波形，需要配置大功率通斷器件、驅動電路、控制電路等。為減小發射線圈關斷時間，對大功率通斷器件、驅動電路、控制電路的要求較高。，仍然需要一組接收線圈。

發明內容

本發明的目的是針對上述現有技術中存在的測井條件苛刻，測量結果受測量條件影響大等問題，提出一種適應復雜井況，提高測井分辨率、探測深度等需求的瞬變電磁測井儀器。

為實現上述目的，本儀器采用的技術方案是:

一種瞬變電磁測井儀器，包括外殼和設置在外殼內的電路模塊以及與電路模塊連接的自然伽馬探頭、電磁探頭和溫度傳感器，其中：所述的電路模塊是由直流供電電路和主控電路組成；直流供電電路由直流電源依次連接電源穩壓模塊、PWM調制模塊、大功率隔離變壓器組和電源轉換模塊組成；主控電路是以數字信號處理器為核心，外圍設有通信總線、電源總線、控制總線和數據總線，其中，通訊總線通過通信調制模塊和通信隔離變壓器接入直流電源，控制總線與正反向發射控制模塊連接，數據總線與AD轉換模塊和接收信號放大處理模塊連接，電源總線由電源轉換模塊引出后分別與數字信號處理器、正反向發射控制模塊、AD轉換模塊、接收信號放大處理模塊連接；所述的電磁探頭由一個帶磁芯的發射線圈和多個接收線圈組成，其中發射線圈與正反向發射控制模塊連接，接收線圈與接收信號放大處理模塊連接。

上述方案還包括：

所述的發射線圈為低頻、大功率的發射線圈，所述的接收線圈為可探測極微弱信號的接收線圈；接收線圈等間距排列于發射線圈的一側，發射線圈與接收線圈陣列同軸地裝配在一起；與發射線圈連接的正反向發射控制模塊采用大功率瞬變激發電源，與接收線圈連接的接收信號放大處理模塊包括幅度放大、功率放大器；所述的大功率瞬變激發電源包括依次連接的大功率通斷器件、驅動電路和控制電路。

所述的發射線圈內部放置低頻鐵芯構成低頻高效的發射線圈；所述的每個接收線圈內均放置低頻鐵芯，鐵芯外面的線圈骨架上由正向、反向兩組線圈串聯繞制。發射和接收線圈均為短圓柱形狀，接收線圈內設前置放大器。