專利名稱：測井儀器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型總體涉及用于測量由井筒穿透的地球地層導(dǎo)電率的儀器 領(lǐng)域。本實(shí)用新型更尤其涉及用于此導(dǎo)電率測量儀器的發(fā)射機(jī)、接收機(jī)和 電極元件的布局。
背景技術(shù)：
己知在本技術(shù)領(lǐng)域中，各種類型的測井儀器用于測量由井筒穿透的地 球地層的電特性，如導(dǎo)電率或其相反的方面電阻率。某些這樣的儀器在鎧 裝電纜的一端被運(yùn)送到井筒內(nèi)，并已知為"測井電纜"儀器。測井電纜儀 器也可使用套管或撓性油管被運(yùn)送到井筒內(nèi)，但是此儀器的結(jié)構(gòu)本質(zhì)上與 由鎧裝電纜運(yùn)送的儀器結(jié)構(gòu)一樣。
一般的測井電纜導(dǎo)電率測量儀器包括電極和/或布置在電絕緣心軸上 的巻繞式金屬線圈。由于一般用于制作心軸的材料(如玻璃纖維增強(qiáng)塑料) 的機(jī)械特性，一般的導(dǎo)電率測量測井電纜儀器具有一個(gè)放置電極和/或金屬
線圈的心軸以及放置信號發(fā)生和檢測電路的單獨(dú)心軸。授予Barber等人
并轉(zhuǎn)讓給本實(shí)用新型受讓人的美國專利No.4， 651，101說明了一種這樣的
儀器，該儀器包括作為發(fā)射機(jī)和接收機(jī)天線的縱向巻繞式金屬線圈。再次
授予Scholberg并轉(zhuǎn)讓給本實(shí)用新型的受讓人的美國再發(fā)行專利
No. RE32, 564公開了另一種這樣的儀器，該儀器包括給井筒和周圍地層提
供電流并測量所產(chǎn)生的電壓的電極。
在上述任何一類儀器中，包括電極和/或金屬線圈的心軸可被大致不可 壓縮的流體如石油裝滿，以保持電極和/或金屬線圈的整體性，并防止心軸 在井內(nèi)可能出現(xiàn)的非常高的靜水壓下破碎。用于制造電絕緣心軸的材料的 強(qiáng)度一般不足以承受在沒有被不可壓縮流體裝滿下的此種壓力。石油一般 必須通過諸如活塞或彈性囊的補(bǔ)償器與靜水壓相平衡。此種心軸結(jié)構(gòu)可能是昂貴的并且難于保養(yǎng)，并且易于發(fā)生壓力補(bǔ)償流體的滲漏和/或壓力補(bǔ)償 器的失效。壓力補(bǔ)償器的失效會引起心軸的嚴(yán)重?fù)p壞。
在本技術(shù)領(lǐng)域中，已知地層電阻率測量儀器用于測量在打鉆井筒通過
地下地層期間的電阻率。例如授予Clark等并轉(zhuǎn)讓給本實(shí)用新型的受讓人 的美國專利No.5，235，285說明了一種這樣的儀器。在'285專利中說明的該 儀器包括布置在導(dǎo)電心軸上的喇叭口形天線。心軸為用于穿過地表下地層 鉆井的鉆井工具管柱的"鉆鋌"組成部分。電流穿過喇叭口形天線以感應(yīng) 電流流動(dòng)，包括沿著心軸流動(dòng)。 一個(gè)或多個(gè)電極可被布置在鄰近井壁的刀 片上以便電極上的被測電壓可提供地層電阻率的讀數(shù)。
授予Clark等并轉(zhuǎn)讓給本實(shí)用新型受讓人的美國專利No. 4， 968， 940說 明了可布置在導(dǎo)電心軸如鉆鋌內(nèi)的另一種儀器。在'940專利中公開的該儀 器包括布置在鉆鋌或類似導(dǎo)電心軸外表面上選定位置處的縱向巻繞式環(huán) 形天線。環(huán)形天線中的某些充當(dāng)發(fā)射機(jī)并且具有交變電流， 一般在400kHz 到2MHz的頻率范圍內(nèi)，該交變電流穿過他們以在井筒周圍地層內(nèi)感生電磁 場。環(huán)形天線中的兩個(gè)充當(dāng)接收機(jī)。測量接收機(jī)天線內(nèi)所感生的電流的特 性，如相對于發(fā)射電流的相移和振幅變化。這種被測特性與鄰近環(huán)形天線 位置的井筒周圍的地層電阻率有關(guān)。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型公開了一種測井儀器，該測井儀器包括導(dǎo)電下井儀心軸， 所述心軸具有至多大約0.35英寸的壁厚；固定到所述心軸的外表面上的至 少一個(gè)電傳感器，所述至少一個(gè)傳感器被配置成通過沿著所述心軸的外表 面滑動(dòng)而固定到所述心軸上；以及壓力密封電饋通隔板，所述壓力密封電 饋通隔板穿過所述心軸的壁形成與所述至少一個(gè)傳感器的電連接。本實(shí)用 新型還公開了一種測井儀器，該測井儀器包括導(dǎo)電下井儀心軸，所述心 軸具有至多3.75英寸的外徑；固定到所述心軸的外表面上的至少一個(gè)電傳
感器，所述至少一個(gè)傳感器被配置成通過沿著所述心軸的外表面滑動(dòng)而固
定到所述心軸上；以及壓力密封電饋通隔板，所述壓力密封電饋通隔板穿 過所述心軸的壁形成與所述至少一個(gè)傳感器的電連接。在本實(shí)用新型之前，本領(lǐng)域中所知的使用非導(dǎo)電下井儀心軸的測井儀 器一般要求位于儀器組件的最低位置，因?yàn)榉菍?dǎo)電下井儀心軸不能承受連 接到下面的儀器的載荷。
根據(jù)本實(shí)用新型的各個(gè)方面制成的測井儀器可具有較低的制造成本， 可更容易維修，并且可比使用非導(dǎo)電下井儀心軸和分離電子殼體制成的類 似的測井儀器的重量輕。根據(jù)本實(shí)用新型各個(gè)方面制成的儀器也可容易地 被放在測井儀器的組件內(nèi)的任何縱向位置處。


圖1A為根據(jù)本實(shí)用新型的儀器上的天線或電極排列("傳感器")的一 個(gè)示例的簡化橫截面圖。
圖1B為根據(jù)本實(shí)用新型的儀器上的天線或電極排列("傳感器")的一
個(gè)示例的簡化斜視圖。
圖2A示出了使用根據(jù)本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)的天線和/或電極排列(傳感器)
的一個(gè)示例。
圖2B示出了使用根據(jù)本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)的天線和/或電極排列(傳感器) 的另一個(gè)示例。
圖2C示出了使用根據(jù)本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)的天線和/或電極排列(傳感器) 的另一個(gè)示例。
圖3示出了根據(jù)本實(shí)用新型將金屬線圈傳感器安裝到下井儀心軸上的 示例。
圖4A示出了根據(jù)本實(shí)用新型被安裝到下井儀心軸上的螺線管天線的
一個(gè)示例的橫截面圖。
圖4B示出了根據(jù)本實(shí)用新型被安裝到下井儀心軸上的螺線管天線的
一個(gè)示例的斜視圖。
圖5A示出了圖4A和圖4B所示示例天線的屏蔽安裝的橫截面圖。 圖5B示出了圖4A和圖4B所示示例天線的屏蔽安裝的側(cè)視圖。 圖6A示出了在下井儀心軸內(nèi)將傳感器電連接到各種電路的一個(gè)示例。 圖6B示出了在下井儀心軸內(nèi)將傳感器電連接到各種電路的另一個(gè)示圖7示出了在下井儀心軸內(nèi)將傳感器電連接到電路的另一個(gè)示例。 圖8A示出了根據(jù)本實(shí)用新型被安裝到下井儀心軸上的示例喇叭口形 天線的橫截面圖。
圖8B示出了根據(jù)本實(shí)用新型被安裝到下井儀心軸上的示例喇叭口形
天線的側(cè)視圖。
圖9A示出了根據(jù)本實(shí)用新型被安裝到下井儀心軸上的示例電極組的 橫截面圖。
圖9B示出了根據(jù)本實(shí)用新型被安裝到下井儀心軸上的示例電極組的
圖9C示出了可與圖9A和圖9B所示電極組一起被使用的一個(gè)示例監(jiān)控
圖10A示出了用于減少電噪聲的在下井儀心軸內(nèi)的安裝電路的一個(gè)示 例的橫截面圖。
圖10B示出了用于減少電噪聲的在下井儀心軸內(nèi)的安裝電路的一個(gè)示 例的端視圖。
圖11A示出了模塊化焊接傳感器的斜視圖。 圖11B示出了模塊化焊接傳感器的剖視圖。
圖12示出了由圖11 A和圖11B所示的多個(gè)模塊化傳感器構(gòu)成的儀器。'具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型公開了一種測井儀器，該測井儀器包括導(dǎo)電下井儀心軸， 所述心軸具有至多大約0.35英寸的壁厚；固定到所述心軸的外表面上的至 少一個(gè)電傳感器，所述至少一個(gè)傳感器被配置成通過沿著所述心軸的外表 面滑動(dòng)而固定到所述心軸上；以及壓力密封電饋通隔板，所述壓力密封電
饋通隔板穿過所述心軸的壁形成與所述至少一個(gè)傳感器的電連接。本實(shí)用
新型還公開了一種測井儀器，該測井儀器包括導(dǎo)電下井儀心軸，所述心
軸具有至多3.75英寸的外徑；固定到所述心軸的外表面上的至少一個(gè)電傳
感器，所述至少一個(gè)傳感器被配置成通過沿著所述心軸的外表面滑動(dòng)而固
定到所述心軸上；以及壓力密封電饋通隔板，所述壓力密封電饋通隔板穿
過所述心軸的壁形成與所述至少一個(gè)傳感器的電連接。圖1A和圖1B示出了根據(jù)本實(shí)用新型的多個(gè)方面的電阻率測量儀器的
一個(gè)示例的簡化圖，其中圖1A為剖視圖或橫截面圖，圖1B為斜視圖。該 儀器可被布置在導(dǎo)電的、優(yōu)選為金屬下井儀心軸10的內(nèi)部和外部。心軸IO 可以為堅(jiān)固的單壁管，優(yōu)選地由鋼、非磁性合金如INCONEL(Himtington，群 的Huntington合金公司的注冊商標(biāo)，因康鎳合金)，或monel (蒙乃爾合金) 或鈦制成。雖然鈦成本高，但是由于其高強(qiáng)度、非鐵磁性和低密度，在一 些示例中鈦可能是優(yōu)選的。心軸10可大約為2到5米長，依賴于布置在心軸 10的外表面上選定位置處的多個(gè)傳感器12的最末端之間所需的軸向(縱 向)間隔。心軸10可具有選定的外徑以與一般通過鎧裝電纜的方法被運(yùn)送 到井筒內(nèi)或從井筒內(nèi)運(yùn)出的測井儀相一致。此直徑可大約在1.6到3.75英寸 的范圍內(nèi)(大約為4到10厘米)。
通過示例，由304號合金不銹鋼制成的長12英尺(4米)、外徑1.6英寸、 壁厚0.2英寸、重36磅的心軸能夠承受ll，000磅/平方英寸(psi)的外部(靜 水)壓力，并具有37，000磅的抗拉應(yīng)力。使用同樣的尺寸，由120ksi抗拉 強(qiáng)度的鈦制成的下井儀心軸將具有30，000psi的耐壓力，90,500的抗拉強(qiáng) 度，而且僅重20磅。在一個(gè)示例中，根據(jù)本實(shí)用新型的下井儀心軸可具有 0.35英寸的最大壁厚。
傳感器12可為任何感測元件。在某些示例中，當(dāng)傳感器被暴露到電磁 場時(shí)，傳感器可為被配置成產(chǎn)生電壓的天線，或當(dāng)電流從其中穿過時(shí)，傳 感器可為被配置成發(fā)射電磁場的天線。這樣的傳感器的非限制性示例包括 縱向巻繞金屬線圈、喇叭口形巻繞線圈或環(huán)形天線、偶極天線、橫向巻繞 金屬線圈(如鞍形線圈)、或上述的組合。傳感器12還可以是用于發(fā)射和/ 或檢測電場的電流電極。傳感器12還可以包括電流感測元件和電磁感測元 件的組合。 一般地，為了裝配到心軸10上，傳感器12可被配置成沿著心軸 IO的外表面運(yùn)動(dòng)。將傳感器12固定到心軸10上并穿過心軸10的壁形成電連 接的方式將在下面進(jìn)一步說明。布置在心軸10內(nèi)(圖1A)的是各種電子電 路14，電子電路14給傳感器12中的一些施加激勵(lì)，以用于發(fā)射電流或電磁 波并檢測施加在傳感器12中的其它傳感器上的電壓。在一個(gè)示例中，貫穿 線路可被布置在導(dǎo)電導(dǎo)管50內(nèi)，以屏蔽電子電路14免受電磁干擾，這將在 下面做進(jìn)一步解釋。在圖2A、圖2B和圖2C中示出了各種傳感器以及其在心軸10上的縱向 位置的示例。圖2A示出了使用電磁傳播原理測量電阻率(或?qū)щ娐?的儀 器的示例。見授予Clark等并轉(zhuǎn)讓給本實(shí)用新型受讓人的并在本文背景技 術(shù)部分引用的美國專利No. 4， 968， 940。圖2A所示示例中使用的傳感器為縱 向巻繞式線圈或環(huán)形天線，并被布置成電磁發(fā)射機(jī)T1、 T2和T3以及以R1、 R2和R3表示的電磁接收機(jī)。每個(gè)發(fā)射機(jī)和接收機(jī)下面的數(shù)字表示在相對于 "測量點(diǎn)"(沿心軸10的與由儀器進(jìn)行測量的縱向位置相對應(yīng)的軸向位置) 的一個(gè)方向(正數(shù))或另一方向(負(fù)數(shù))上的縱向距離。
圖2B所示為包括上述電磁傳播電阻率測量元件的示例儀器，以及電流 電阻測量的一種形式。除了圖2A所示的所有發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之外，圖2B 中的示例儀器包括一般以X1和X2表示的喇叭口形天線，以及以ME和MT 表示的電極。和圖2A所示儀器的情況一樣，每個(gè)上述字符下面的數(shù)字也是 參照相對于儀器的測量點(diǎn)的縱向距離。
在圖2C所示的另一個(gè)示例中，可通過包括如以X1、 X2、 X3、 X4和X5
表示的多個(gè)喇叭口形天線來配置多深度探測電流電阻率儀器。此處使用的 并將容易被本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟悉的多深度探測意味著由各種喇叭口 形天線生成的聚焦電流產(chǎn)生橫向電路，該電路測量在分散之前進(jìn)一步橫向 傳播到鄰近井筒的地層內(nèi)的電流，使得所做的測量與離井壁的橫向更遠(yuǎn)的 地層相對應(yīng)。
圖3所示為如圖2A中的T1或R1以及用于電磁傳播測量的縱向巻繞式 天線的一個(gè)示例。天線15可由被布置在諸如橡膠或其它彈性材料、或環(huán)氧 樹脂的絕緣襯底17上的多匝絕緣電線組成。天線線圈的端部可在電纜15A 內(nèi)形成前導(dǎo)段，該電纜15A可被連接到本領(lǐng)域眾所周知的各種壓力密封、 電饋通隔板的電接線端上。 一種這樣的隔板由德克薩斯州77581珍珠島主 街1424號Kemlon產(chǎn)品及開發(fā)公司以"PMF"的型號出售。隔板20可包括兩 個(gè)或更多電饋通觸點(diǎn)20B，該電饋通觸點(diǎn)20B在電纜15A內(nèi)的前導(dǎo)段內(nèi)的導(dǎo) 體和電路(圖1A中的14)之間建立電連接。負(fù)壓流體可穿過心軸10壁內(nèi)的 開口排出，隔板20通過一個(gè)或多個(gè)0型密封圈20A或類似的彈性密封件被插 入在該開口內(nèi)。在將天線15裝配到心軸10上時(shí)，布置在襯底17內(nèi)的天線15 在心軸10上滑動(dòng)直至到達(dá)所期望的縱向位置。然后電纜15A內(nèi)的前導(dǎo)段被插進(jìn)開口內(nèi)，以與心軸io內(nèi)的電子電路接觸。
圖4A和圖4B所示分別為圖3所示的包括外部屏蔽件的天線的橫截面圖 和側(cè)視圖。由于天線線圈15和絕緣襯底17被應(yīng)用在心軸10上，所示為他們 裝配好的縱向位置。屏蔽件21環(huán)繞天線線圈15和襯底17。屏蔽件21優(yōu)選由 鋼或其它高強(qiáng)度材料制成，并且優(yōu)選地包括在其縱向端部上的表面淬火耐 用帶16。耐用帶16可具有比屏蔽件21的中心部分稍微大一些的外徑以減少 井壁和屏蔽件21表面之間的接觸量。耐用帶16可包括應(yīng)用到屏蔽件21的基 底材料上的硬質(zhì)材料外表面，如硬質(zhì)合金或立方氮化硼。在某些示例中， 屏蔽件21可由兩個(gè)圓周半部分裝配而成，這將參考圖5A和圖5B做更詳細(xì)的 說明。圖4B中所示為屏蔽件21的外部視圖。屏蔽件21可包括多個(gè)縱向延伸、 圓周間隔的分離槽21A，該分離槽21A使屏蔽件21對于由圖3所示的天線15 發(fā)射的且在用于電磁傳播測量的頻率范圍內(nèi)(大約為0.4到2.0MHz)的電 磁能量是可透過的。
圖5A中所示為屏蔽件21的一個(gè)示例的橫截面圖，該屏蔽件21可通過裝 配兩個(gè)圓周分離的半屏蔽件121而被固定到心軸10外表面上。如前圖所示， 在天線線圈和襯底被移動(dòng)到它們在心軸上的最終位置并且隔板被插入心 軸內(nèi)之后(見圖3)，半屏蔽件121被應(yīng)用在心軸10的外表面上。半屏蔽件 121通過使用諸如內(nèi)六角螺釘?shù)挠蓄^螺釘被相互固定。在半屏蔽件121的一 個(gè)圓周邊上，設(shè)置孔26A，所述孔26A具有足夠大直徑以容納螺栓26的頂部。 另一個(gè)半屏蔽件121包括以26B所示的孔的另一側(cè)，并且此另一側(cè)優(yōu)選地在 內(nèi)部是有螺紋的以與螺栓26上的螺紋相嚙合，因此能橫向?qū)蓚€(gè)半屏蔽件 121夾緊在一起。圖5A中所示的布置包括在半屏蔽件121的相對圓周邊上具 有相對的大直徑開口26A和有螺紋的開口26B的螺栓孔。此布置是優(yōu)選的， 但不限制本實(shí)用新型的范圍。
屏蔽件21優(yōu)選地通過銷或鍵28沿著心軸10被保持在其縱向位置。例 如，鍵28可為由鋼、蒙乃爾合金或鈦制成的細(xì)小、扁平圓柱體的形式，并 且因此可位于心軸10外表面內(nèi)的加工面內(nèi)。鍵28可配合在相應(yīng)的保持表面 內(nèi)，該保持表面被機(jī)加工到半屏蔽件121之一的內(nèi)表面中。相應(yīng)的銷28可 保持另一個(gè)半屏蔽件121。用于縱向保持屏蔽件21的其它裝置將被本領(lǐng)域 的普通技術(shù)人員所想到，記住當(dāng)心軸10被暴露在靜水壓下時(shí)，心軸10的直徑將通過壓縮被稍微減小。
在圖5B中所示的是半屏蔽件121之一的斜視圖。圖5B中所示的示例可 包括在其縱向端部的耐用帶16，并可包括參照圖4B所說明的表面堆焊硬合 金(hardfacing)。半屏蔽件121可包括隔板(圖3中的20)的凹穴122。將 兩個(gè)半屏蔽件做成同樣構(gòu)型(如具有所示的凹穴122)可減少制造成本， 并降低在裝配測井儀時(shí)可能的錯(cuò)誤。
在任何特殊示例中，如果檢修不重要，那么半屏蔽件121可通過焊接 被固定到心軸上。如果在其它示例中，能容易地將傳感器從心軸上拆卸下 來不重要，則在任何此種示例中可使用焊接來將傳感器的相應(yīng)部分固定到 心軸上。
在圖6A中所示的為用于形成傳感器和布置在心軸內(nèi)的電子電路之間 的電接觸的一種可能構(gòu)型。電子電路14可包括管座27或縱向布置在開口下 面的類似的母電連接器，其中，在該開口處，隔板20將穿過心軸10壁插入。 管座27與從隔板20處向內(nèi)延伸的電接觸件(圖3中的22)接合。因此當(dāng)隔 板20被插進(jìn)開口內(nèi)時(shí)，開口被密封并且傳感器(圖1A中的12)和電路14之 間的電連接被形成。
在圖6B所示為用于安裝隔板20的可選的布置。而不是密封地使隔板直 接與心軸10壁內(nèi)的開口內(nèi)部接合，開口可包括諸如在其內(nèi)的襯管式、插入 式或"塞子"焊接式塞孔20D。塞孔20D可具有向內(nèi)指向心軸10內(nèi)的密封表 面的延伸長度，以便得到與較薄壁的心軸平齊的隔板20周圍的相適應(yīng)的密 封。因此使用塞孔可使儀器能夠具有較薄壁的心軸。在某些實(shí)施例中，壁 厚可至多為O. 2英寸。
可選擇地，如圖7所示，電子底板14可包括電接觸引腳，以與在隔板 20的內(nèi)端部中的管座20C接合。使用圖7所示的引腳和管座布局的可能優(yōu)點(diǎn) 是電子底板14可從心軸內(nèi)部被移除，而不需要移除隔板20。
圖8A和圖8B分別示出了喇叭口形天線(例如，圖2C中X1到X5)之一的 剖視圖和斜視圖。喇叭口形天線線圈115可形成在絕緣襯底內(nèi)或絕緣襯底 上(如圖4A中的17所示)，并參照圖4A的說明被應(yīng)用到心軸10外表面上。 用于喇叭口形天線的屏蔽件21優(yōu)選地具有連續(xù)圓周槽221以使電磁場能夠 從喇叭口形天線線圈115處到屏蔽件21的外面。為了產(chǎn)生此槽221，本示例中的屏蔽件可由兩個(gè)縱向分隔的屏蔽件部分21E形成，線圈115的任何一個(gè)
縱向端部上的一個(gè)這樣的部分21E如圖8A所示。如參照圖5A所做的上述說
明，屏蔽件部分本身可由圓周分離并由螺栓將半部分?jǐn)Q緊在一起而形成。 同樣如參照圖5A所說明的，使用銷或鍵可將部分21E保持在各自的縱向位 置上。由于應(yīng)用的考慮，應(yīng)該為每個(gè)部分21E提供至少一個(gè)鍵以實(shí)現(xiàn)部分 21E的合適的縱向定位。圖8B所示為用于喇叭口形天線的屏蔽件21的外部 斜視圖。
圖9A所示為示例性電流電極陣列的剖面圖，并且圖9B為其外部視圖。 這種電流電極陣列可包括多個(gè)不同的電極，所述多個(gè)不同的電極被布置成 提供用于電流電阻率測量裝置的特定的電壓測量點(diǎn)。如圖9A所示，在陣列 上的每個(gè)電極可由導(dǎo)電金屬帶制成，如測量電極30，縱向布置在測量電極 30每側(cè)的測量監(jiān)控電極32A和32B，以及縱向布置在測量監(jiān)控電極32A、 32B 中的相應(yīng)一個(gè)測量監(jiān)控電極每側(cè)的管式監(jiān)控電極34A和34B。帶被應(yīng)用在電 絕緣襯底36的外表面上，此電絕緣襯底36可由橡膠或其它彈性材料或環(huán)氧
樹脂制成(也可由玻璃纖維加固)。來自每個(gè)環(huán)的電導(dǎo)線可被連接到多銷 (multi-pin)隔板上，該多銷隔板可由上述的Kemlon產(chǎn)品和發(fā)展有限公 司提供。環(huán)和襯底36可通過在襯底36的每個(gè)縱向端部上的耐用帶16而被保 持在心軸10的外表面上的縱向位置內(nèi)。如參照圖5A的屏蔽件所說明的，耐 用帶可從圓周部分裝配，并且也如參照圖5A所說明的，它們本身可通過鍵 保持在縱向位置上。圖9B所示為電極陣列的斜視圖。
在某些實(shí)施例中，測井儀可包括用于在此所說明的傳感器的所有電流 電極，并且可被配置成進(jìn)行類似于己知的"雙側(cè)向測井"儀器所做的測量， 如授予Scholberg并轉(zhuǎn)讓給本實(shí)用新型受讓人的美國重新發(fā)行的專利 No. RE32，564所說明的。
圖9C所示為參照圖9A和圖9B所說明的用于各種電極的一種可能的電 構(gòu)型。管式監(jiān)控電極34A、 34B可被連接到運(yùn)算放大器38的一個(gè)輸入上。測 量監(jiān)控電極32A、 32B可被連接到其另一個(gè)輸入(反相輸入)上。運(yùn)算放大 器38的輸出可通過電阻器40連接到測量電極30上。電阻器40兩端的壓降可 由電子電路(圖1A中的14)的組成部分的電壓測量電路42測量。
圖10A示出用于減少在心軸10內(nèi)部各種組件上的電磁干擾的內(nèi)部儀器構(gòu)型的一個(gè)示例的剖面圖。電子線路14可被包圍在導(dǎo)電金屬屏蔽件14F內(nèi)。 屏蔽件14F自身可被連接到在一側(cè)縱向延伸到心軸10內(nèi)的導(dǎo)電的金屬電線 導(dǎo)管50上，如與圖10A所示的心軸10內(nèi)壁接觸。可通過包括布置在電子電 路14每個(gè)縱向邊上的導(dǎo)電金屬壁14B來防止電磁干擾沿著心軸內(nèi)部縱向傳 播。壁可基本上占據(jù)所有沒被導(dǎo)管50占據(jù)的心軸10內(nèi)部的整個(gè)橫截面。良 好的電接觸可通過諸如接觸彈簧14C的裝置在壁14B和心軸10內(nèi)部之間形 成。接觸彈簧14C可由鈹銅或類似的導(dǎo)電、防腐彈簧材料制成。
圖10B所示為在壁14B之一的位置處的心軸10的內(nèi)橫截面圖，用于說明 組件的相對布置。如上述參照圖10A的說明，壁14B基本上占據(jù)了沒有被導(dǎo) 管50占據(jù)的心軸10的整個(gè)內(nèi)橫截面。
在另一方面，本實(shí)用新型涉及可通過將傳感器焊接到心軸上而形成的 "模塊化"傳感器，并將多個(gè)這樣的模塊化傳感器焊接到一起以形成儀器。 參照圖11A，模塊化傳感器80可通過將傳感器70固定到心軸部分10A上來制 成。心軸部分10A可為上述下井儀心軸的較短變型，例如，該心軸部分10A 具有在大約0.25米到2米范圍內(nèi)的長度。傳感器70可為上述可被固定到心 軸部分10A的外表面上任何傳感器。傳感器可大致包括上述的屏蔽件71。 屏蔽件可包括用于饋通隔板(圖11B中的20)的口孔76。在本示例中，傳 感器70和屏蔽件71沿著心軸部分10A的外表面移動(dòng)到合適的位置，然后屏 蔽件71可通過焊接而被固定到心軸部分10A上，如圖11A中的10B所示。圖 11B所示為模塊化傳感器80的剖面圖，其中包括天線線圈72和屏蔽件71的 部分74以及隔板20的傳感器的各個(gè)組件的相對位置。
在本示例中，多個(gè)這樣的模塊化傳感器80可被裝配以形成儀器。圖12 所示為此儀器的示例，其中三個(gè)這樣的模塊化傳感器80在每個(gè)心軸部分 IOA的縱向端部被接合到相鄰的心軸部分IOA上，如通過對頭焊接84?？赏?過如前面所說明的那樣將電子電路(圖10A中的14)裝配到此儀器上。如 果各個(gè)模塊化傳感器之間的間隔不同，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解的是心軸 部分可通過焊接具有類似于心軸部分10A的直徑和壁厚尺寸的一定長度的 管子被加長，或者心軸部分10A可具有從其上移除的端部部分。使用將心 軸部分端部對端部地接合在一起的任何其它技術(shù)，如螺紋連接、穿過部分 的壁的平頭螺絲都在本實(shí)用新型的范圍內(nèi)。焊接具有在所接合的部分提供不透水(fuild-tight)密封的優(yōu)點(diǎn)，并且能消除對在兩個(gè)部分端對端地 接合在一起的地方分離密封的需要。
根據(jù)本實(shí)用新型的各個(gè)方面制成的測井儀器可具有較低的制造成本， 可更容易維修，并且可比使用非導(dǎo)電下井儀心軸和分離電子殼體制成的類 似的測井儀器的重量輕。根據(jù)本實(shí)用新型各個(gè)方面制成的儀器也可容易地 被放在測井儀器的組件內(nèi)的任何縱向位置處。在本實(shí)用新型之前，本領(lǐng)域 中所知的使用非導(dǎo)電下井儀心軸的測井儀器一般要求位于儀器組件的最 低位置，因?yàn)榉菍?dǎo)電下井儀心軸不能承受連接到下面的儀器的載荷。
雖然已相對于有限數(shù)量的實(shí)施例說明了本實(shí)用新型，但是在本領(lǐng)域技 術(shù)人員受益于本公開將明白的是可設(shè)計(jì)其它不脫離在此公開的本實(shí)用新 型范圍的實(shí)施例。相應(yīng)地，本實(shí)用新型的范圍應(yīng)該僅由所附權(quán)利要求限制。
權(quán)利要求1. 一種測井儀器，其特征在于包括導(dǎo)電下井儀心軸，所述心軸具有至多0.35英寸的壁厚；固定到所述心軸的外表面上的至少一個(gè)電傳感器，所述至少一個(gè)傳感器被配置成通過沿著所述心軸的外表面滑動(dòng)而固定到所述心軸上；以及壓力密封電饋通隔板，所述壓力密封電饋通隔板穿過所述心軸的壁形成與所述至少一個(gè)傳感器的電連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的儀器，其中，所述至少一個(gè)電傳感器包括天線、喇叭口形天線和電極中的一個(gè)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的儀器，其中，所述至少一個(gè)傳感器包括布置 在絕緣襯底上的導(dǎo)電元件，所述導(dǎo)電元件和所述襯底被配置成通過在所述 心軸的外表面上滑動(dòng)而與所述心軸接合。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的儀器，其特征在于進(jìn)一步包括與在所述心軸 外表面上的所述至少一個(gè)傳感器接合的屏蔽件，所述屏蔽件包括至少一個(gè) 特征以保持所述屏蔽件沿所述心軸的縱向位置。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的儀器，其中，所述屏蔽件包括兩個(gè)圓周分離 部分，所述兩個(gè)圓周分離部分被配置成通過圓周地連接所述部分而接合到 所述心軸的外表面。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的儀器，其中，所述屏蔽件由導(dǎo)電材料制成，并且包括用于電磁輻射從其穿過的至少一個(gè)開口 。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的儀器，其中，所述心軸壁內(nèi)的開口包括用于 密封地容納電饋通的固定在其內(nèi)的塞孔。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的儀器，其特征在于進(jìn)一步包括布置在所述心 軸內(nèi)并通過電饋通隔板電連接到所述至少一個(gè)傳感器的電子電路。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的儀器，其特征在于進(jìn)一步包括鄰近所述電子 電路的每個(gè)縱向端部布置的導(dǎo)電內(nèi)壁，所述內(nèi)壁基本上占據(jù)了所述心軸內(nèi) 部的整個(gè)橫截面。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的儀器，其特征在于進(jìn)一步包括與每個(gè)壁相關(guān)聯(lián)的接觸彈簧，所述接觸彈簧用于形成相關(guān)聯(lián)的壁和所述心軸的內(nèi)表面 之間的電接觸。
11. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的儀器，其特征在于進(jìn)一步包括布置在所述 心軸內(nèi)的導(dǎo)電導(dǎo)管，所述導(dǎo)管被配置成電屏蔽在其內(nèi)的線路。
12. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的儀器，其中，所述傳感器通過焊接固定到 所述心軸的外表面上。
13. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的測井儀器，其中，所述心軸包括 端部對端部接合的多個(gè)導(dǎo)電下井儀心軸部分，每部分具有固定到所述心軸部分的外表面上的至少一個(gè)傳感器，所述至少一個(gè)傳感器被配置成通 過沿著其外表面滑動(dòng)而固定到所述心軸部分上。
14. 一種測井儀器，其特征在于包括 導(dǎo)電下井儀心軸，所述心軸具有至多3.75英寸的外徑； 固定到所述心軸的外表面上的至少一個(gè)電傳感器，所述至少一個(gè)傳感器被配置成通過沿著所述心軸的外表面滑動(dòng)而固定到所述心軸上；以及壓力密封電饋通隔板，所述壓力密封電饋通隔板穿過所述心軸的壁形 成與所述至少一個(gè)傳感器的電連接。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的儀器，其中，所述至少一個(gè)電傳感器包括天線、喇叭口形天線和電極中的一個(gè)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的儀器，其中，所述至少一個(gè)傳感器包括布 置在絕緣襯底上的導(dǎo)電元件，所述導(dǎo)電原件和所述襯底被配置成通過在所 述心軸的外表面上滑動(dòng)而與所述心軸接合。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的儀器，其特征在于進(jìn)一步包括與在所述心 軸外表面上的所述至少一個(gè)傳感器接合的屏蔽件，所述屏蔽件包括至少一 個(gè)特征以保持所述屏蔽件沿著所述心軸的縱向位置。
18. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的儀器，其中，所述心軸的壁內(nèi)的開口包括用于密封地容納所述電饋通的固定在其內(nèi)的塞孔。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的儀器，其中，所述心軸的壁厚至多為0.35英寸。
20. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的儀器，其特征在于進(jìn)一步包括布置在所述 心軸內(nèi)并通過所述電饋通隔板電連接到所述至少一個(gè)傳感器的電子電路。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的儀器，其特征在于進(jìn)一步包括鄰近所述電 子電路的每個(gè)縱向端部布置的導(dǎo)電內(nèi)壁，所述內(nèi)壁基本上占據(jù)了所述心軸 的內(nèi)部的整個(gè)橫截面。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的儀器，其特征在于進(jìn)一步包括與每個(gè)壁相關(guān)聯(lián)的接觸彈簧，所述接觸彈簧形成相關(guān)聯(lián)的壁和所述心軸的內(nèi)表面之間 的電接觸。
23. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的儀器，其特征在于進(jìn)一步包括布置在所述心軸內(nèi)的導(dǎo)電導(dǎo)管，所述導(dǎo)管被配置成電屏蔽在其內(nèi)的線路。
24. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的儀器，其中，所述心軸具有至多0.35英寸的壁厚。
25. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的儀器，其中，所述傳感器通過焊接被固定 到所述心軸上。
26. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的測井儀器，其中所述心軸包括 端部對端部接合的多個(gè)導(dǎo)電下井儀心軸部分，每個(gè)部分具有固定到所述心軸部分的外表面的至少一個(gè)傳感器，所述至少一個(gè)傳感器被配置成通 過沿著其外表面滑動(dòng)而固定到所述心軸部分上。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種測井儀器，該測井儀器包括導(dǎo)電下井儀心軸，所述心軸具有至多大約0.35英寸的壁厚；固定到所述心軸的外表面上的至少一個(gè)電傳感器，所述至少一個(gè)傳感器被配置成通過沿著所述心軸的外表面滑動(dòng)而固定到所述心軸上；以及壓力密封電饋通隔板，所述壓力密封電饋通隔板穿過所述心軸的壁形成與所述至少一個(gè)傳感器的電連接。
文檔編號E21B49/00GK201258737SQ200820003488
公開日2009年6月17日 申請日期2008年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月28日
發(fā)明者布瑞·克拉克, 馬克·T·弗雷 申請人:普拉德研究及開發(fā)股份有限公司