一種利用瞬變電磁模擬信號進(jìn)行測井的系統(tǒng)及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及石油工程測井施工中套管井地層電阻率測量和剩余油評價的專用儀器，特別是涉及一種瞬變電磁模擬信號進(jìn)行測井的系統(tǒng)及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在石油開發(fā)的過程中，為了評價地層的剩余油飽和度，需要通過套管對地層電阻率進(jìn)行有效測量。即在套管內(nèi)測量套管外地層的電阻率。由于套管的高電導(dǎo)率和磁導(dǎo)率的影響，不論用直流還是用交流方法，儀器實現(xiàn)起來非常困難。目前的過套管地層電阻率測量方法是直流法，電極扎到套管上供電，只能夠定點(diǎn)測量，受接觸影響大，對井眼要求高，施工難度大，測井成功率低。為了滿足剩余油評價的要求，需要在套管井內(nèi)連續(xù)地測量套管外地層的電阻率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決現(xiàn)有技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種利用瞬變電磁模擬信號進(jìn)行測井的系統(tǒng)及其方法，該系統(tǒng)及方法通過在套管井內(nèi)連續(xù)測量瞬變電磁場響應(yīng)得到套管外地層的電阻率，獲得剩余油評價所需要的地層電阻率曲線，不受接觸影響，施工容易，工作效率高。
[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0005]—種利用瞬變電磁模擬信號進(jìn)行測井的系統(tǒng)，包括地面采集單元和井下測量單元以及電纜三部分;所述地面采集單元中的地面供電模塊將直流或交流電提供給井下測量單元中井下電路電源和地面同步處理模塊、地面高精度AD轉(zhuǎn)換電路及地面顯示保存模塊，所述井下電路電源將電流提供給井下瞬變電磁激發(fā)電源供電(大電流)，也給井下電子線路供電(小電流)；所述井下瞬變電磁激發(fā)主電源將電流提供給功率模塊；
[0006]所述井下測量單元同時啟動控制模塊，所述控制模塊將控制信號分別發(fā)送給驅(qū)動模塊和選通電路，所述驅(qū)動模塊將驅(qū)動信號發(fā)送給所述功率模塊，所述功率模塊按照驅(qū)動信號的要求控制發(fā)射模塊中的電流通、斷激發(fā)瞬變電磁場；
[0007]所述選通電路接收控制信號后選擇井下接收模塊響應(yīng)信號，即所述選通電路將多路信號選通其中之一以后發(fā)送給濾波放大模塊，所述濾波放大模塊將濾波信號發(fā)送功率放大模塊，所述功率放大模塊將放大信號通過電纜發(fā)送給地面同步處理模塊；
[0008]所述地面同步處理模塊將多個源距的原始響應(yīng)波形放大處理并發(fā)送給地面高精度AD轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，所述地面高精度AD轉(zhuǎn)換電路將轉(zhuǎn)換數(shù)字信號發(fā)送給地面顯示保存t吳塊；
[0009]所述地面顯示保存模塊將數(shù)字信號與空氣狀態(tài)下所測量的的響應(yīng)信號進(jìn)行聯(lián)合處理獲得渦流電磁感應(yīng)電動勢的響應(yīng)波形后進(jìn)行顯示、保存。
[0010]所述接收模塊由多個接收線圈組成。
[0011]本發(fā)明還可以采用如下技術(shù)方案:
[0012]—種利用瞬變電磁模擬信號進(jìn)行測井的方法，包括如下步驟:
[0013]第一，地面采集單元通過地面供電模塊將直流或交流信號提供給井下測量單元中井下電路電源，同時，地面供電模塊還將直流或交流信號提供給地面同步處理模塊、地面高精度AD及地面顯示保存模塊，所述井下電路電源將電流提供給井下瞬變電磁激發(fā)主電源；所述井下瞬間電磁激發(fā)主電源將瞬變電磁激發(fā)電流提供給功率模塊；
[0014]第二，所述井下測量單元啟動控制模塊，所述控制模塊將控制信號分別發(fā)送給驅(qū)動模塊和選通電路，所述驅(qū)動模塊將驅(qū)動信號提供給所述功率模塊，所述功率模塊根據(jù)驅(qū)動信號控制發(fā)射模塊中的電流的通斷，按照控制模塊提供的信號激發(fā)瞬變電磁場；
[0015]第三，所述選通電路接收控制信號后選擇井下接收模塊的響應(yīng)，同時，所述選通電路將多路信號的其中一路選通以后信號發(fā)送給濾波放大模塊，所述濾波放大模塊將濾波信號發(fā)送功率放大模塊，所述功率放大模塊將放大信號通過電纜發(fā)送給地面同步處理模塊；；
[0016]第四，所述地面同步處理模塊將經(jīng)過選通以后的多個源距的原始響應(yīng)波形信號發(fā)送給地面高精度AD轉(zhuǎn)換電路，所述地面高精度AD轉(zhuǎn)換電路將轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)信號發(fā)送給地面顯示保存t吳塊；
[0017]第五，所述地面顯示保存模塊將數(shù)字信號與空氣狀態(tài)下所測量的的響應(yīng)信號進(jìn)行聯(lián)合處理獲得渦流電磁感應(yīng)電動勢的響應(yīng)波形后進(jìn)行顯示、保存；
[0018]第六，選取所述渦流響應(yīng)波形的峰值或者響應(yīng)頻譜的峰值作為地層電導(dǎo)率測量值，實現(xiàn)地層電阻率的連續(xù)測量并為后期處理提供豐富的地層電阻率原始信息。
[0019]所述步驟四中地面同步處理模塊處理波形編碼識別信號，提供波形的識別并提供地面高精度AD轉(zhuǎn)換電路提供同步信號，保證信號的同步采集。
[0020]所述步驟六中的響應(yīng)波形是用空氣或者已知地層電導(dǎo)率的響應(yīng)與所測量的波形聯(lián)合處理以去掉直接耦合場和套管、水泥環(huán)的二次場，僅僅剩下地層的渦流電磁感應(yīng)電動勢，用該電動勢的峰值作為地層電導(dǎo)率的指示，或者用其頻譜的峰值(任意一個峰值或者峰的面積)作為地層電阻率的指示曲線，定性指示所測量地層的電阻率，實現(xiàn)連續(xù)測量。
[0021]本發(fā)明有益效果:
[0022]1、本發(fā)明利用瞬變電磁激發(fā)方法，利用電磁感應(yīng)原理，在套管井內(nèi)激發(fā)瞬變電磁場，是一種非接觸測量方法，實現(xiàn)了連續(xù)測量，不受接觸影響，保證了測量準(zhǔn)確性。2、本發(fā)明中激發(fā)的頻譜是連續(xù)的，主要頻率成分是低頻(小于5Hz)，這些頻率的電磁感應(yīng)幅度小，受套管的屏蔽影響小，大部分電磁能量能夠穿過套管進(jìn)入地層，在地層中激發(fā)出渦流，渦流再次感應(yīng)的電動勢與地層的電導(dǎo)率成正比，進(jìn)而可以實現(xiàn)連續(xù)測量地層的電阻率。3、在本發(fā)明中所獲得的原始測井波形包含地層電阻率信息，供后期處理使用，直接將空氣的響應(yīng)作為標(biāo)準(zhǔn)響應(yīng)，與所測量的原始波形聯(lián)合處理以后獲得渦流的感應(yīng)電動勢響應(yīng)，該電動勢峰值的幅度與地層電導(dǎo)率相關(guān)，經(jīng)過刻度可以變成地層的電阻率現(xiàn)場指示曲線，定性或者定量分析剩余油的分布情況。
【附圖說明】
[0023]圖1是本發(fā)明一種利用瞬變電磁模擬信號進(jìn)行地層電阻率測井的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖2是本發(fā)明一種利用瞬變電磁模擬信號進(jìn)行地層電阻率測井的波形頻譜圖。
[0025]圖3是本發(fā)明一種利用瞬變電磁模擬信號進(jìn)行地層電阻率測井的四種原始波形圖。
【具體實施方式】
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[0026]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)地說明:
[0027]圖1所示，本發(fā)明提供一種利用瞬變電磁模擬信號進(jìn)行測井的系統(tǒng)，包括地面采集單元I和井下測量單元2和電纜3;所述地面采集單元I中的地面供電模塊101將直流或交流信號提供給井下測量單元2中井下電路電源201，同時，所述地面供電模塊101將直流或交流信號提供給地面同步處理模塊102、地面高精度AD轉(zhuǎn)換電路103及地面顯示保存模塊104。所述井下電路電源201將大電流提供給井下瞬間電磁激發(fā)主電源202;所述井下瞬間電磁激發(fā)主電源202將大電流提供給功率模塊203，所述井下采集單元2啟動控制模塊204，所述控制模塊204將控制信號分別發(fā)送給驅(qū)動模塊205和選通電路208，所述驅(qū)動模塊205按照控制信號驅(qū)動功率模塊203，所述功率模塊203控制發(fā)射模塊206中線圈的電流通和斷，激發(fā)出強(qiáng)的瞬變電磁場。
[0028]所述選通電路208接收控制信號后選擇井下接收模塊207所接收到的多個響應(yīng)信號，同時，所述選通電路208將多路信號的其中一路選通以后信號發(fā)送給濾波放大模塊209，所述濾波放大模塊209將濾波信號發(fā)送功率放大模塊210，所述功率放大模塊210將放大信號通過電纜3發(fā)送給地面同步處理模塊102。
[0029]所述地面同步處理模塊102將每次選通的多個源距的原始響應(yīng)波形信號發(fā)送給地面高精度AD轉(zhuǎn)換電路103轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，所述地面高精度AD轉(zhuǎn)換電路103將數(shù)據(jù)信號發(fā)送給地面顯示保存模塊104。
[0030]所述地面顯示保存模塊104將數(shù)字信號與空氣狀態(tài)下所測量的的響應(yīng)信號進(jìn)行聯(lián)合處理獲得渦流電磁感應(yīng)電動勢的響應(yīng)波形后進(jìn)行顯示、保存。
[0031]所述接收模塊207由多個接收線圈組成。
[0032]本發(fā)明實際的工作原理為，地面供電模塊101是直接將大功率的直流電或者交流電經(jīng)過電纜供給井下測量單元2，井下測量單元2通過井下電磁激發(fā)主電源202和井下電路電源201將接收到的電流分成成兩個直流電源。一個是大功率電源，其電壓要求穩(wěn)定，電流最高能夠提供到5A;—個是小功率電源，為控制模塊204、驅(qū)動模塊205和選通電路208、濾波放大模塊209提供電源。
[0033]控制模塊204產(chǎn)生控制信號給驅(qū)動模塊205和選通電路208，所述驅(qū)動模塊205直接驅(qū)動功率模塊203中的大功率三極管導(dǎo)通和關(guān)斷，使發(fā)射模塊206中線圈的電流快速變化，激發(fā)出瞬變電磁場，所述選通電路控制所述接收模塊207的四個接收探頭，即接收線圈同時受到響應(yīng)信號，經(jīng)過多路選通電路208中的選擇開關(guān)每次使其一路信號進(jìn)入濾波放大模塊209進(jìn)行濾波放大等信號處理，同時所述功率放大模塊210對濾波信號進(jìn)行功率放大，所述功率放大模塊210將放大以后的信號通過電纜3發(fā)送給地面同步處理模塊102。
[0034]地面同步處理模塊102處理出井下測量單元2發(fā)出的實際測量信號和同步信號，該同步信號給地面高精度AD轉(zhuǎn)換電路103，使地面高精度AD轉(zhuǎn)換電路開始采集地面同步處理模塊102處理過的信號，獲得圖2所示的波形。地面顯示保存模塊104將地面高精度AD轉(zhuǎn)換電路103傳送的波形數(shù)據(jù)通過按照深度顯示、存盤。同時，與空氣狀態(tài)下所測量的響應(yīng)聯(lián)合處理，獲得渦流電磁感應(yīng)電動勢，取其峰值或者幅度