專利名稱：一種微柱型聚焦測井儀及其微柱型聚焦測井方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微柱型聚焦測井儀，以及一種微柱型聚焦測井方法。
背景技術(shù)：
油氣勘探的主要目的是尋找儲集層，因為油氣儲集層具有良好的孔隙性和滲透性，而非儲集層有效孔隙度很低，幾乎是不可滲透的。儲集層與非儲集層的一個主要區(qū)別點是是否可以形成泥餅。微電位、微梯度曲線可以很好的劃分儲層與非儲集層。但是微電位、微梯度只能定性的分析儲集層與非儲集層，無法對泥餅的性質(zhì)進行定量分析。對于沖洗帶測量一般采用微球型聚焦測井儀或者微電阻率測井儀，微球型聚焦測井儀只能測量得到?jīng)_洗帶電阻率信息，而微電阻率測井儀只能進行定性分析儲層特性。隨著新技術(shù)、新工藝、新材料的出現(xiàn)和發(fā)展，井下儀器串的可靠性與集成度不斷提高，儀器串的體積和重量向小而輕方向發(fā)展。研制高可靠性、高效率的可集成化井下測井儀器是國內(nèi)外測井儀器發(fā)展的一個重要方向。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)不足，提出一種微柱型聚焦測井儀，并提出一種微柱型聚焦測井方法，實現(xiàn)了一次測井同時得到多條測井曲線的目的，利用微柱型聚焦測井儀可以實現(xiàn)微球型聚焦與微電阻率測井儀兩種功能。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案一種微柱型聚焦測井儀，主要包括驅(qū)動系統(tǒng)(14)、驅(qū)動臂(16)和與之相連的微柱極板(17)以及測量電子線路(9)，其中驅(qū)動系統(tǒng)(14)主要由動力源(13)、推動桿(15)構(gòu)成，測量電子線路(9)通過儀器內(nèi)部插接件與微柱極板(17)以及極板的驅(qū)動系統(tǒng)(14)連接，所述微柱極板的結(jié)構(gòu)包括工字形屏蔽電極A0，設(shè)在所述工字形屏蔽電極AO中間上部的紐扣形測量電極A0%以及對稱設(shè)在所述工字形屏蔽電極AO兩側(cè)腰部的監(jiān)督電極M、M’和屏蔽電極A1、A1’，所述監(jiān)督電極M、M’用導(dǎo)線相連保證等電位，屏蔽電極Α1、ΑΓ用導(dǎo)線相連保證等電位，屏蔽電極Α1、ΑΓ設(shè)置在工字形屏蔽電極AO兩側(cè)腰部的監(jiān)督電極Μ、Μ’夕卜側(cè)，在所述工字形屏蔽電極AO中間紐扣形測量電極AO*下部依次設(shè)有測量紐扣電極Β0、Β1以及Β2，所述Β0、BI以及Β2與AO*用導(dǎo)線相連保證等電位，工字形屏蔽電極AO下方設(shè)有測量參考電極N，工字形屏蔽電極AO外圍設(shè)有回流電極B，各異名電極相互之間絕緣隔離。所述的微柱型聚焦測井儀，所述測量電子線路包括電流發(fā)生器、電流測量電路、電壓測量電路，并采用兩種不同頻率供電方式的井下電源，為避免與其他測井儀器頻率相同，選擇井下電源供電頻率分別為510. 5Ηζ、1021Ηζ，井下電源供電頻率選取為510. 5Hz時，同時為工字形屏蔽電極AO和測量紐扣電極B0、B1以及B2供電，B為回流電極，此時工字形屏蔽電極AO和測量紐扣電極B0、BI以及B2等電位連接，利用電壓測量電路測量監(jiān)督電極M與參考電極N之間以及測量電極A0*與監(jiān)督電極M之間的電位差；同時利用電流測量電路檢測測量紐扣電極B0、BI以及B2上的電流值；井下電源供電頻率為1021Hz時，為屏蔽電極Al供電，B為回流電極，此時工字形屏蔽電極AO和測量紐扣電極B0、BI以及B2等電位連接，利用電壓測量電路測量監(jiān)督電極M與參考電極N之間以及測量電極AO*與監(jiān)督電極M之間的電位差，同時利用電流測量電路檢測測量紐扣電極B0、B1以及B2上的電流值。所述的微柱型聚焦測井儀，微柱形聚焦測井為半圓柱形聚焦，其微柱極板中心前沿的等位面為半圓柱形，這種聚焦方式適合井眼和泥餅的幾何形狀，可以更好的提供沖洗帶電阻率測量值。一種微柱型聚焦測井方法，采用前述微柱型聚焦測井儀，檢測測量井周圍沖洗帶地層的特征，首先使測井儀分別在如下兩種電源頻率模式下工作，獲得如下數(shù)據(jù)信息模式一測井儀井下電源供電頻率為510. 5Hz，同時為Α0、Β0、BI以及B2供電，回 路為B，此時A0、B0、B1以及B2等電位連接， I)測量M與N之間的電位差,記為；2)測量電極A0*與M之間的電位差，記為Δ<_ ；3)測量Β0、BI以及Β2上的電流值，分別記為I1m, I1m;模式二 測井儀井下電源供電頻率為1021Hz，為Al供電，回路為B，此時A0、B0、B1以及B2等電位連接，I) M與N之間的電位差，記為Διι^ ;2)測量電極Α0*與M之間的電位差，記為Au24_ ；3)測量Β0、BI以及Β2上的電流值，分別記為/β, I2m, I2b2-,然后利用采集到的信號進行視電阻率計算BO視電阻率
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率測量值。


圖I :微柱型聚焦測井組合裝置；圖2 :微柱型聚焦測井儀結(jié)構(gòu)示意圖；圖3 :微柱型聚焦測井儀電極系極板結(jié)構(gòu)示意圖；圖4 :微柱型聚焦測井儀測量電子線路實施方案；圖5:地層模型示意圖。
具體實施例方式實施例一參見圖I 圖3，一種微柱型聚焦測井儀，主要由驅(qū)動系統(tǒng)14、驅(qū)動臂16和與之相連的微柱極板17以及測量電子線路9構(gòu)成，其中驅(qū)動系統(tǒng)14主要由動力源13、推動桿15構(gòu)成，當(dāng)儀器工作時，驅(qū)動臂16張開，將極板17緊貼測量井井壁，測量電子線路9通過儀器內(nèi)部插接件與微柱極板17以及極板的驅(qū)動系統(tǒng)14連接，所述微柱極板包括工字形屏蔽電極A0，設(shè)在所述工字形屏蔽電極AO中間上部的紐扣形測量電極A0%以及對稱設(shè)在所述工字形屏蔽電極AO兩側(cè)腰部的監(jiān)督電極M、M’和屏蔽電極A1、A1’，所述監(jiān)督電極Μ、Μ，用導(dǎo)線相連保證等電位，屏蔽電極Al、Al’用導(dǎo)線相連保證等電位，屏蔽電極Al、Al’設(shè)置在工字形屏蔽電極AO兩側(cè)腰部的監(jiān)督電極Μ、Μ’外側(cè)，在所述工字形屏蔽電極AO中間紐扣形測量電極Α0*下部依次設(shè)有測量紐扣電極Β0、BI以及Β2，所述Β0、Β1以及Β2與Α0*用導(dǎo)線相連保證等電位，工字形屏蔽電極AO下方設(shè)有測量參考電極N，工字形屏蔽電極AO外圍設(shè)有回流電極B，各異名電極相互之間絕緣隔離。實施例二 參見圖I 圖4，微柱型聚焦測井儀的測量電子線路由電流發(fā)生器、電流測量電路，電壓測量電路構(gòu)成；本實施例中的測量電子線路采用兩種不同頻率供電方式的井下電源供電，為避免與其他測井儀器頻率相同，選擇井下電源供電頻率分別為510. 5Hz、1021Hz。井下電源供電頻率為510. 5Hz時，同時為工字形屏蔽電極AO和測量紐扣電極B0、B1以及B2供電，B為回流電極，此時工字形屏蔽電極AO和測量紐扣電極B0、B1以及B2等電位連接，利用電壓測量電路測量監(jiān)督電極M與參考電極N之間以及測量電極AO*與監(jiān)督電極M之間的電位差；同時利用電流測量電路檢測測量紐扣電極B0、BI以及B2上的電流值；井下電源供電頻率為1021Hz時，為屏蔽電極Al供電，B為回流電極，此時工字形屏蔽電極AO和測量紐扣電極B0、BI以及B2等電位連接，利用電壓測量電路測量監(jiān)督電極M與參考電極N之間以及測量電極A0*與監(jiān)督電極M之間的電位差，同時利用電流測量電路檢測測量紐扣電極B0、BI以及B2上的電流值。
微柱形聚焦測井為半圓柱形聚焦，其微柱極板中心前沿的等位面為半圓柱形，這種聚焦方式適合井眼和泥餅的幾何形狀，可以更好的提供沖洗帶電阻率測量值。實施例三參見圖I 圖5。本實施例公開了一種微柱形聚焦測井方法。圖I給出了一種能夠檢測測量井10周圍沖洗帶地層11特征的測井裝置。該裝置由遙測短節(jié)6、微柱型聚焦測井儀7 (包括電子線路9等)構(gòu)成。微柱型聚焦測井儀7的極板17在驅(qū)動臂張開時緊貼井壁，上述各個部分通過7芯電纜4懸掛于測量井中，7芯電纜4通過滑輪3卷繞在絞車鼓2上，可使該裝置沿測量眼上下移動，絞車鼓2是地面系統(tǒng)I的一部分，電流回路電極12置于地面，在7芯電纜4末端安裝有魚雷5。儀器的電子線路實施方案見圖4。本發(fā)明微柱型聚焦測井方法，采用前述微柱型聚焦測井儀，檢測測量井周圍沖洗 帶地層的特征，首先使測井儀分別在如下兩種電源頻率模式下工作，獲得相關(guān)數(shù)據(jù)信息模式I :A0、B0、B1以及B2同時供電，回路為B。此時要求AO、B0、BI以及B2等電
位。測量M與N之間的電位差，記為Δι4^同時測量電極AO*與M之間的電位差，記為同時測量Β0、Β1以及Β2上的電流值，分別記為4，I1m, Ib模式2 :A1供電，回路為B。此時要求A0、B0、B1以及B2等電位。測量M與N之間的電位差，記為Διι^洞時測量電極AO*與M之間的電位差，記為Δι4_洞時測量Β0、Β1以及Β2上的電流值，分別記為4 I2m, I2b2O利用采集到得信號進行視電阻率計算BO視電阻率
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1Bl! lauAOHI 1Bl儀器的反演模型方案見圖5，建立一維旋轉(zhuǎn)軸對稱地層模型，利用麥克斯韋方程可知,儀器響應(yīng)滿足V.(oVu) =0其中，σ為不同位置的電導(dǎo)率，U為電位。令泥餅的電導(dǎo)率為σπ，泥餅厚度為hm，沖洗帶電導(dǎo)率為ot。利用有限元分析對微柱聚焦測井儀分析可知電阻率響應(yīng)可以寫為R= f(om,hm, ot)利用最小二乘原理求解min | | R-f ( σ m, hm, σ t) |可以得到泥餅電導(dǎo)率σπ、泥餅厚度hm以及沖洗帶電阻率Qt，利用地層參數(shù)，通過有限元分析，可以得到微電阻率測井曲線。
權(quán)利要求
1.一種微柱型聚焦測井儀，包括驅(qū)動系統(tǒng)(14)、驅(qū)動臂(16)和與之相連的微柱極板(17)以及測量電子線路(9)，其中驅(qū)動系統(tǒng)(14)主要由動力源(13)、推動桿(15)構(gòu)成，測量電子線路(9)通過儀器內(nèi)部插接件與微柱極板(17)以及極板的驅(qū)動系統(tǒng)(14)連接，其特征是所述微柱極板的結(jié)構(gòu)包括工字形屏蔽電極A0，設(shè)在所述工字形屏蔽電極AO中間上部的紐扣形測量電極A0%以及對稱設(shè)在所述工字形屏蔽電極AO兩側(cè)腰部的監(jiān)督電極M、M’和屏蔽電極A1、A1’，所述監(jiān)督電極M、M’用導(dǎo)線相連保證等電位，屏蔽電極Α1、ΑΓ用導(dǎo)線相連保證等電位，屏蔽電極Α1、ΑΓ設(shè)置在工字形屏蔽電極AO兩側(cè)腰部的監(jiān)督電極Μ、Μ’外側(cè)，在所述工字形屏蔽電極AO中間的紐扣形測量電極AO*下部依次設(shè)有測量紐扣電極Β0、Β1以及Β2，所述測量紐扣電極Β0、Β1以及Β2與Α0*用導(dǎo)線相連保證等電位，工字形屏蔽電極AO下方設(shè)有測量參考電極N，工字形屏蔽電極AO外圍設(shè)有回流電極B，各異名電極相互之間絕緣隔尚。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的微柱型聚焦測井儀，其特征是所述測量電子線路包括電流發(fā)生器、電流測量電路、電壓測量電路，并采用兩種不同頻率供電方式的井下電源，為避免與其他測井儀器頻率相同，選擇井下電源供電頻率分別為510. 5Ηζ、1021Ηζ，井下電源供電頻率選取為510. 5Hz時，同時為工字形屏蔽電極AO和測量紐扣電極B0、BI以及B2供電，B為回流電極，此時工字形屏蔽電極AO和測量紐扣電極B0、B1以及B2等電位連接，利用電壓測量電路測量監(jiān)督電極M與參考電極N之間以及測量電極A0*與監(jiān)督電極M之間的電位差；同時利用電流測量電路檢測測量紐扣電極B0、BI以及B2上的電流值；井下電源供電頻率為1021Hz時，為屏蔽電極Al供電，B為回流電極，此時工字形屏蔽電極AO和測量紐扣電極B0、B1以及B2等電位連接，利用電壓測量電路測量監(jiān)督電極M與參考電極N之間以及測量電極A0*與監(jiān)督電極M之間的電位差，同時利用電流測量電路檢測測量紐扣電極B0、BI以及B2上的電流值。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的微柱型聚焦測井儀，其特征是微柱極板中心前沿的等位面為半圓柱形。
4.一種微柱型聚焦測井方法，采用權(quán)利要求I或2所述的微柱型聚焦測井儀，檢測測量井周圍沖洗帶地層的特征，其特征是 首先使測井儀分別在如下兩種電源頻率模式下工作，獲得如下數(shù)據(jù)信息 模式一測井儀井下電源供電頻率為510. 5Hz，同時為工字形屏蔽電極AO和測量紐扣電極B0、B1以及B2供電，B為回流電極，此時工字形屏蔽電極AO和測量紐扣電極B0、B1以及B2等電位連接， 1)測量監(jiān)督電極M與參考電極N之間的電位差,記為Δυ； 2)檢測測量電極Α0*與監(jiān)督電極M之間的電位差，記為Au1嫌Μ; 3)檢測測量紐扣電極Β0、Β1以及Β2上的電流值，分別記為4。，4,4； 模式二 測井儀井下電源供電頻率為1021Hz，為屏蔽電極Al供電，B為回流電極，此時工字形屏蔽電極AO和測量紐扣電極B0、BI以及B2等電位連接， 1)測量監(jiān)督電極M與參考電極N之間的電位差，記為Δι4ν; 2)檢測測量電極Α0*與監(jiān)督電極M之間的電位差，記為; 3)檢測測量紐扣電極Β0、Β1以及Β2上的電流值，分別記為/^，fm, I2b2然后利用采集到的信號進行視電阻率計算 測量紐扣電極BO視電阻率
全文摘要
本發(fā)明涉及一種微柱型聚焦測井儀和一種聚焦測井方法。微柱型聚焦測井儀的測量電子線路通過儀器內(nèi)部插接件與微柱極板以及極板的驅(qū)動系統(tǒng)連接，其電極系極板結(jié)構(gòu)包括工字形屏蔽電極A0，紐扣形測量電極A0*，以及對稱設(shè)在所述工字形屏蔽電極A0兩側(cè)腰部的監(jiān)督電極M、M’和屏蔽電極A1、A1’，在所述工字形屏蔽電極A0中間紐扣形測量電極A0*下部依次設(shè)有測量紐扣電極B0、B1以及B2，工字形屏蔽電極A0下方設(shè)有測量參考電極N，工字形屏蔽電極A0外圍設(shè)有回流電極B。本發(fā)明微柱型聚焦測井儀及測井方法，一次測量可以得到三條電阻率響應(yīng)曲線，通過反演計算，能夠定量分析泥餅厚度以及泥餅電阻率，可以提供泥餅電導(dǎo)率與泥餅厚度信息，也可以得到?jīng)_洗帶電阻率。
文檔編號E21B49/00GK102865069SQ20121033834
公開日2013年1月9日 申請日期2012年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月13日
發(fā)明者李智強, 王軍杰, 楊志強, 翟合娟, 夏濟根, 張倩 申請人:中國電子科技集團公司第二十二研究所