[發明專利]一種多頻陣列電測井諧振式發射系統

有效

• 申請號: 201410265847.2
• 申請日: 2014-06-13
• 公開（公告）號: CN104060986B
• 公開（公告）日: 2017-01-18
• 發明（設計）人: 李艷紅;劉國強;夏正武
• 申請（專利權）人: 中國科學院電工研究所
• 主分類號: E21B49/00
• 分類號: E21B49/00
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司11251
• 代理人: 關玲

技術領域

本發明涉及一種測井用發射系統，特別涉及一種多頻陣列電測井諧振式發射系統。

背景技術

電法測井主要目的是獲取地層的電阻率或介電常數信息，進而聯合其他地層參數用以計算判斷儲層的油氣飽和度和分布情況。電法測井主要包括自然電位測井、電阻率測井、感應測井、電磁波傳播測井等。電磁波傳播測井又稱超高頻介電測井，是測量與地層介電常數密切相關的電磁波傳播時間和電磁波衰減來區分油、水層，確定地層水含量，雙頻介電法測量發射線圈發射的電磁波，兩個接收線圈接收信號，輸出兩個接收信號的幅度比和相位差。普通電阻率測井和側相測井都屬于直流測井的范疇，為使得測量電流由井內進入地層，要求井內必須充滿導電的泥漿或水，但有些資料井為準確了解原始含油飽和度或保持地層原始滲透性，往往采用油基泥漿或空氣鉆井，使得直流電測井遇到了無法克服的困難。交變電磁場對地層介質的作用及電磁波的傳播都不會因井內不存在導電介質而受到限制，感應測井已發展為常規測井系列中一種主要的電法測井方法。

傳統的感應測井是測量信號的電動勢，發射源頻率介于10～200kHz之間，是通過測量地層中攜帶有地層信息的二次電流在接收線圈的電動勢，來獲得關于地層的信息，由于二次電流在接收線圈中的感應場相對于收發線圈的直耦信號十分微弱，在復雜地質結構的油氣藏勘探時效果較差、縱向分辨率低、探測深度較淺。儀器受井眼、侵入、圍巖等環境影響和趨膚效應影響比較嚴重，所提供的地層電阻率不夠準確、影像設備的薄層探測能力，不能滿足測井發展的需要。隨著感應測井在儀器設計和理論研究等方面迅速發展，出現了陣列感應測井成像儀器，極大地改善了感應測井儀器的性能。陣列相位感應電阻率測井儀由多個發收線圈系構成，通過組合信號頻率、發收線圈系源距和兩接收線圈間距構成多套發收線圈系同，一次測量可得到多套地層測井曲線。這種方法拓展了電阻率的測量范圍，減少了井眼、泥漿及其他因素的影響。

目前應用較廣的陣列電測井主要有陣列感應和電磁傳播電阻率測井。陣列感應應用多頻、多源距單發-單收探頭，頻率多在幾十千赫茲左右。電磁傳播電阻率測井的源頻率在幾兆赫茲，采用單發-雙收探頭測量接收線圈的感應電動勢之間的相位差和幅度比。

對于發射頻率，發射頻率越低，徑向探測深度越大。增加發射頻率有助于提高接收信號的強度，提高縱向分層能力。若將高頻與低頻相結合起來，可增強探測能力。高低頻結合的方式既能保持陣列相位感應測井很強的縱向分層能力，又能保證儀器的探測深度。

上述電測井方法均需要可靠的發射系統作為支撐，而高低頻結合多頻大功率發射系統有著很好的應用前景。目前感應測井發射系統存在的問題有發射源電流激勵不高，難以使地層達到一定的感應強度；同時井下儀器在發射時，不同線圈之間的切換非常困難，大多采用一組發射線圈一個發射頻率對應一套激勵源的方式，當選擇的頻點較多時，增加了系統的復雜性。

發明內容

為了克服上述現有方法的不足，本發明提出一種多頻陣列電測井諧振式發射系統。本發明可實現200kHz～10MHz之間的頻率點正弦波輸出，配合不同的發射線圈，可滿足高低頻結合發射，并實現0～5A的大電流輸出，可保持測井儀縱向分層能力和探測深度。

本發明以電測井理論為基礎，為檢測信號相位差和幅度比的產生提供一種發射系統，使發射線圈工作在諧振狀態并匹配諧振元件，可為多組線圈系提供200kHz～10MHz之間多種發射頻率，實現發射線圈負載上的大電流正弦波發射，同時具備頻率自動切換和發射線圈自動切換的功能。

本發明采用以下技術方案：

本發明所述的多頻陣列電測井諧振式發射系統，主要包括：FPGA主控單元、信號隔離單元、高頻驅動單元、功率放大單元、高頻電控開關組、諧振匹配單元、發射線圈系和隔離電源組。FPGA主控單元中的高頻信號發生單元與信號隔離單元相連，信號隔離單元的輸出端與高頻驅動的輸入端相連接，高頻驅動單元的輸出端與功率放大單元的輸入端相連接，功率放大單元的輸出端和FPGA主控單元的輸出端均與高頻電控開關組的開關相連接，高頻電控開關組的開關連接諧振匹配單元，諧振匹配單元連接發射線圈系。隔離電源組分為主電路DC電源和控制電路DC電源，主電路DC電源連接功率放大單元，用于給功率放大單元提供電源，控制電路DC電源連接FPGA主控單元和高頻驅動單元，用于給FPGA主控單元和高頻驅動單元提供電源。