專利名稱：微球形聚焦測井儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及地質勘探領域的電子設備，具體的說是一種微球 形聚焦測井儀。
背景技術：
在地球物理測井中，測井分類有1、電測，其中又可分為普通 電阻率測井、自然電位測井、電流聚焦測井、感應測井。2、聲波測 井。3、放射性測井。
在普通的電阻率測井中，電極距愈大，探測深度愈大，電極距愈 小，探測深度愈淺。從分層能力來看，電極距越小其分辨率越高。
在鹽水泥漿井中，普通電阻率測井曲線變得平緩，難以進行分層 和確定地層真電阻率。為了減小泥漿的分流影響，提出了電流聚焦測 井，電流聚焦測井是采用電屏蔽的方法使主電流聚焦之后水平流入地 層，從而大大減小了井眼和圍巖的影響，其主要特點有二； 一是設有 電流聚焦電極；二是設有電子自動控制裝置，在電流聚焦測井中，電 極系的結構，形狀和尺寸不同，則其探測特性也不同。目前，電流聚 焦測井不僅是鹽水泥漿和膏鹽剖面井的必測項目，也是淡水泥漿井測 井的主要方法之一，但其也存在受低電阻泥餅影響大和受原狀地層影 響大的缺陷，因此其測量精度有待進一步提高。
發(fā)明內容
本實用新型的目的就是為了克服上述現有技術的不足之處，而提 供一種微球形聚焦測井儀，其采用球形電流聚焦測井原理，電極尺寸 較小，克服了微電極測井受低電阻泥餅影響大和微測向測井受原狀地 層影響大的缺陷，是一種既不受泥餅影響，又不受原狀地層電阻率影響的，能較好確定沖洗帶電阻率的測井儀。
本實用新型的目的是通過如下技術措施來實現的微球形聚焦測
井儀，其包括參考信號發(fā)生電路、總測量電流放大電路、分量屏流測
量放大電路、分量主流測量放大電路、控制電路以及分量主流監(jiān)控放
大電路，其中參考信號發(fā)生電路的輸出端與總測量電流放大電路的輸
入端相連;所述總測量電流放大電路產生分量屏流n和分量主流10，
分量屏流II和分量主流io經控制電路后分別輸入到分量屏流測量放
大電路和分量主流測量放大電路；分量主流監(jiān)控放大電路的輸出端通 過控制電路與總測量電流放大電路相連。
在上述技術方案中，所述控制電路還包括刻度測量回路，當進行 刻度測量時，形成刻度測量回路，刻度測量回路由參考信號發(fā)生電路 經控制電路后分別與分量屏流測量放大電路和分量主流測量放大電 路相連。
與現有技術相比本實用新型具有測量精度高，線性好，工作穩(wěn)定 可靠，結構簡單等優(yōu)點。

圖1為本實用新型微球形聚焦測井儀的電路原理圖。
圖2為本實用新型總測量電流放大電路部分的電路原理圖。
圖3為本實用新型分量主流監(jiān)控放大電路部分的電路原理圖。
圖4為本實用新型控制電路部分的電路原理圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步的描述。
如圖1提供了本實用新型微球形聚焦測井儀的一種具體電路連接方式。微球形聚焦測井儀，包括參考信號發(fā)生電路Vr、總測量電 流放大電路T、分量屏流測量放大電路E2、分量主流測量放大電路 El、控制電路C以及分量主流監(jiān)控放大電路M， 1/3分壓電路N、變 壓器T2、變壓器T3、變壓器T4、變壓器T5、主電極A0、分量屏流 電極A1、分量主流電極B、測井電極M0、監(jiān)控電極M1、監(jiān)控電極M2， 其中總測量電流It由總測量電流放大電路T發(fā)出送到主電極AO，其 分量屏流II經分量屏流電極Al返回，分量屏流II經變壓器T3的輸 入端T3-B反相輸入到分量屏流測量放大電路E2放大、相敏檢波后， 輸出與分量屏流11成正比的直流電壓并送往公共線路段；其另一分 量主流10經分量主流電極B返回，分量主流10經變壓器T2的輸入 端T2-B反相輸入到分量主流測量放大電路E1放大、相敏檢波后，輸 出與分量主流10成正比的直流電壓并送往公共線路段；參考信號發(fā) 生電路Vr產生的電壓輸出到變壓器T4的輸入端T4-A，變壓器T4的 輸出端T4-C通過控制電路C分別與變壓器T2的另一輸入端T2-C和 變壓器T3的另一輸入端T3-C湘連形成刻度回路；變壓器T4的另一 輸出端T4-B連接到1/3分壓電路N，從1/3分壓電路N輸出測量參 考電壓信號Vref;監(jiān)控電極M1、 M2的電位差輸入到分量主流監(jiān)控放 大電路M，分量主流監(jiān)控放大電路M的輸出端與控制電路C相連，再 通過控制電路C分別與變壓器T3的輸入端T3-B和總測量電流放大電 路T相連；測井電極M0、監(jiān)控電極M1通過變壓器T5與1/3分壓電 路N相連，以確保電極M0， Ml之間的電位差恒定，測量參考電壓信 號Vref通過T5輸入到總測量電流放大電路T。如圖2所示為總測量電流放大電路T，其中第一級放大器Nl及 電阻和電容組成調諧1010Hz放大電路。調節(jié)Rx使諧振頻率在1010HZ。 測井電極MO與監(jiān)控電極Ml的電位差VMQM1和測量參考電壓信號Vref 經過變壓器T5反向輸入到該放大器N1的輸入端。放大器N2為第二 級反相放大器，在其同相端有一恒定的參考電壓，是由R1和R2分壓 所得。電容C1起隔直作用，使功放級免受任何直流漂移的影響。晶 體管V1和變壓器T1及電容和電阻組成第三級(功放級)。在變壓器 Tl的次級接有一個負載電阻，由模擬開關N4和比較器N3組成一個 輔助電路，用于測試該放大電路的狀態(tài)，通過比較器N3，產生一個 ST電平變化量(高電平或低電平)送往地面，當ST為高時，由地面 送來的RFC信號經電子線路段指令解碼器解出送至本儀器控制，其所 述的RFC信號為控制信號，用來控制參考電壓輸出為高電壓或低電 壓。由R3、 R4、 R5組成1/3分壓電路N的分壓比。
如圖3所示為分量主流監(jiān)控放大電路M。第一級由寬帶放大器N5 及配套電阻、電容組成，其中放大器N5是一個低增益寬頻帶放大器。 第二級調諧放大級，包括調諧放大器N6，由L1和電容C2組成LC并 聯諧振電路，放大器N6呈現很高的增益，因此引入了C4電容以消除 自激。由恒流管Pl給放大器N5 —個靜態(tài)偏置，C3起隔直作用，使 之不影響后級。第三級功率放大級由晶體管V2、晶體管V3、晶體管 V4組成。該電路通過變阻R6、 R7來調節(jié)平衡點，以保證兩個監(jiān)控電 極M1、 M2之間的電位差為0，即Vm^Vm2。
如圖4所示為控制電路C。其中 1)當外接信號輸入端B0接0V，外接信號輸入端B1接+12V時，繼電器K1的觸點為3、 7通，6、 2通；繼電器K2的觸點為6、 1通，3、 8通。這時-12V電壓通過繼電器Kl的3、 7，繼電器K2的6、 1加至 繼電器K3、繼電器K4的線包，使繼電器K3、 K4動作。此時繼電器 K3、繼電器K4的6、 l通，3、 8通，從而使分量屏流電極Al信號不 送到變壓器T3的測量繞組里；使分量主流電極B信號不送到變壓器 T2的測量繞組里。同時刻度信號由變壓器T4送出經R8、 RJ—繼電器 K2的3、 8—繼電器K4的6、 1，經變壓器T2測量繞組一變壓器T3 測量繞組回到變壓器T4的另一端，形成刻度回路的零刻狀態(tài)。
2) 當外接信號輸入端Bl接0V，外接信號輸入端B0接+12V時，繼 電器K1、繼電器K2的動作狀態(tài)與上面相反，形成刻度回路的正刻狀 態(tài)。
3) 當外接信號輸入端B0接+12V，外接信號輸入端Bl接+12V (或外 接信號輸入端B0接-12V，外接信號輸入端Bl接-12V)時，即為測量 狀態(tài)，此時繼電器K3、繼電器K4全部靜止，電極切換到測量狀態(tài)，
刻度回路由于繼電器K4的2腳空而處于斷開狀態(tài)。
本實用新型根據微球形聚焦原理，采用推靠井壁測量的極板，適
當選擇電極距并有效地控制屏蔽電流的分布，可以使微球形聚焦測井
受泥餅的影響小而探測深度又不至于過多的增加。使用時，儀器上端
與公共電子線路段相連，下端與液壓推靠探頭相連。
本實用新型的主要用途是測量沖洗帶的電阻率Rxo，以便對其它
電阻率測井讀數進行校正，獲得更準確的原狀地層電阻率Rt，同時
可計算沖洗帶飽和度Sxo，進而評價油的可動性和油氣密度等。儀器
同時能提供井徑曲線和合成微電極測井數據及曲線。本實用新型是采用恒壓法工作，恒壓法是保持測井電極M0和監(jiān) 控電極M1之間的電壓恒定，即Vw。m^Vref， Vref為1010Hz恒定參 考電壓，為了提高高阻測量精度，參考電壓分兩種， 一種是低參考電 壓為10mv，另一種是高參考電壓為31. 5mv。
當地層電阻率變化時，分量主流10就隨之變化，由公式Rxo= K VM0M1/I0= KVref/ IO可得之。
從附圖1可以看出，總測量電流It的一個分量屏流II流過泥餅， 其中少量進入地層，然后返回到分量屏流電極Al。另一分量主流IO 被聚焦進入地層，然后返回到分量主流電極B?？倻y量電流放大電路 T調整總電流It使Vw。m「Vref ，其中Vref為參考信號發(fā)生電路經 1/3分壓電路后產生的恒定參考電壓，即測量參考電壓。分量主流監(jiān) 控放大電路M通過控制總測量電流It的輸出進一步控制分量主流10， 以保證兩個監(jiān)控電極M1、 M2之間的電位差為0，即Vm^Vm2。
那么，系統(tǒng)的視電阻率讀數為 Rxo二K Vref/IO
其中K取決于極板的幾何形狀和尺寸，該儀器采用標準微球極板，
K二O. 041m。 10大小與Rxo成反比。總測量電流放大電路T輸出由以
下公式確定
Uout = Uao—Uai = g [Umo— (Uref + Umi)] 因總測量電流放大電路T中的放大器增益很高，所以調節(jié)總測量電流
It可使該電路的輸入信號近似為零，即 Umo— (UREF + UM1) W 或Umq—Umi = Uref通過維持監(jiān)控電極Ml和M2之間的電位差盡可能接近于零，使在 主電極AO和分量主流電極B之間流動的分量主流10被聚焦進入地 層。
分量主流監(jiān)控放大器電路M由U0UT=UA?！猆B = G(UM1 —Um2)摘定。
分量主流監(jiān)控放大器電路M中的放大器增益要求很高才能控制分 量主流10，以便得到UM1—UM2 = 0。
經分量主流測量放大電路El放大檢波輸出與分量主流10成正比 的直流電壓送往數字接口。經分量屏流測量放大電路E2放大相敏檢 波輸出與分量屏流II成正比的直流電壓送經數字接口。分量主流10 和分量屏流II信號通過電子線路段的放大，A/D轉換之后，按一定 格式編碼，送往井上。
在上述技術方案中，所述的參考信號發(fā)生電路Vr分為三個部分 振蕩部分，參考信號驅動部分，土10V方波信號PSD產生部分。其中 振蕩器是一種變壓器調諧式振蕩器，為避免50HZ或60HZ諧波與雙測 向電流產生相互干擾，選擇振蕩頻率為IOIOHZ。
在上述技術方案中，所述總測量電流放大電路T的功能是產生主 流和屏流，并調節(jié)總測量電流It使UMo- (UM1+UREF) =0。
在上述技術方案中，所述分量主流監(jiān)控放大電路M的功能是控制 總測量電流It的輸出，從而進一步控制10和II之間的分配，使其 滿足AV國2&0。
在上述技術方案中，所述分量主流測量放大電路El的功能是將 分量主流10信號進行電壓和功率放大，然后通過模擬開關在PSD的200920085151.
控制下，使分量主流io信號進行全波整流，其輸出為直流。
在上述技術方案中，所述分量屏流測量放大電路E2的功能是將
分量屏流II信號進行電壓和功率放大，然后通過模擬開關在PSD的
控制下，使分量屏流I1信號進行全波整流，其輸出為直流。
在上述技術方案中，所述控制電路C的功能主要是完成刻度和測
量的轉換。
測井儀器的刻度就是用統(tǒng)一的標準，對儀器進行標定，對測量進 行校準。在控制電路C中設置有標準的刻度電阻，本實用新型采用兩 個主刻度點(用電阻率數值表示)
1、 500mmho/m相當于2Qm (10)和10Qm (II)
2、 lmmho/m 相當于1000Qm (10)和5000Qm (II) 對儀器進行井下刻度測量，可檢查儀器在井下的技術性能，測井
儀下井后，隨著溫度的升高，測井儀性能可能發(fā)生變化，利用井下刻 度可以了解溫度對刻度和線性的影響。
權利要求1.微球形聚焦測井儀，其特征是包括參考信號發(fā)生電路、總測量電流放大電路、分量屏流測量放大電路、分量主流測量放大電路、控制電路以及分量主流監(jiān)控放大電路，其中參考信號發(fā)生電路的輸出端與總測量電流放大電路的輸入端相連；所述總測量電流放大電路產生分量屏流I1和分量主流I0，分量屏流I1和分量主流I0經控制電路后分別輸入到分量屏流測量放大電路和分量主流測量放大電路；分量主流監(jiān)控放大電路的輸出端通過控制電路與總測量電流放大電路相連。
2. 根據權利要求1所述的微球形聚焦測井儀，其特征是所述控 制電路還包括刻度測量回路，當進行刻度測量時，形成刻度測量回路, 刻度測量回路由參考信號發(fā)生電路經控制電路后分別與分量屏流測 量放大電路和分量主流測量放大電路相連。
專利摘要一種微球形聚焦測井儀，包括參考信號發(fā)生電路、總測量電流放大電路、分量屏流測量放大電路、分量主流測量放大電路、控制電路以及分量主流監(jiān)控放大電路，該微球形聚焦測井儀采用球形電流聚焦測井原理，克服了微電極測井受低電阻泥餅影響大和微測向測井受原狀地層影響大的缺陷，是一種既不受泥餅影響，又不受原狀地層電阻率影響的，能較好確定沖洗帶電阻率的測井儀。本實用新型具有測量精度高，線性好，工作穩(wěn)定可靠，結構短小緊湊的優(yōu)點。
文檔編號E21B47/00GK201416443SQ20092008515
公開日2010年3月3日 申請日期2009年4月24日 優(yōu)先權日2009年4月24日
發(fā)明者徐海濤, 程玉蓉 申請人:武漢海闊科技有限公司