过套管聚焦电阻率测井仪20130919

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1、过套管聚焦电阻率测井仪过套管电阻率测井属于电阻率测井仪的一种。它也是通过测量进入地层的电流10和在地层中产生的电位Vo,再通过公式Rt=K*Vo/lo计算出地层的电阻率值。与其他电阻率测井不同的是，该测井仪是在套管内测量套管外地层的电阻率。套管本身是电阻率非常低的导体,其电阻率为2*10-7o在测井过程屮，绝大部分供电电流都通过套管流到回路电极，很少一部分分流的地层。在地层屮，产生的反映地层电阻率的信号很小使解释误差增加。图1、原仪器工作原理图一、工作原理：仪器发射的总电流I,绝大部分（电流11）沿套管向上流回地面回路电极，极小部分（电流）12沿套管向下流。向下流动的电流在流动的过

2、程，又有一部分（电流Io）流人地层，另一部分沿套管继续向下流动。电流To的大小与地层电阻率有关。要注意的是：从套管外壁流人地层的电流是随套管深度变化而变化的，也就是说，在仪器供电电极以下的套管外的地层屮，电流密度除与地层电阻率有关，与套管深度也有关。地层电阻率Rt的讣算公式中的K值不再为常数，而是一个变数。因此该方法测量出的电阻率曲线幅度与裸眼井测量的电阻率曲线会相差很多。但是曲线变化规律是相同的。为了使套管电阻率测井仪测量的曲线与裸眼井测量的电阻率曲线一致，我们设计了一种新型聚焦供电方式：过套管聚焦电阻率测量方案。Rt图2、过套管聚焦电阻率测井等效电路原过套管电阻率测量方案与老横

3、向电阻率测井方法相似。一个电极供电，一个电极测量。回路电极在很远的地面。不同的是：工作环境不同，老横向电阻率（电位）测井方法工作在裸眼井中测量地层的电阻率，过套管电阻率测量方法是在套管中测量地层电阻率。由于套管对仪器供存在屏蔽作用，所以过套管电阻率测量方法几乎无法准确测量出地层电阻率,而是相对测量地层电阻率的变化趋势。为了较准确地测量套管外地层的电阻率值，本专利采用聚焦供电的方案，尽量减小套管的屏蔽影响，提高过套管测量地层电阻率的精度。二、过套管聚焦电阻率方案的原理：所有的电阻率测井方法都耍求供电电流主要分布在所要测量的地层中，老横向电阻率测井方法供电电流在盐水泥浆、高电阻率地层条

4、件下测井时，会因为大部分电流都沿低电阻率的泥浆流动，很少进入地层。所以测量曲线反映地层电阻率的性质很不明显。为了解决此问题，后来发明了侧向测井。通过增加屏蔽电极，屏蔽电极供与主电流同极性的电流，通过屏蔽作用，强迫供电电极发射的电流全部进入地层。如果把套管比成电阻率极低的泥浆，把过套管电阻率方法比做老横向电阻率（电位）测井，同样是否也可以应用增加屏蔽电极聚焦的方法，强迫供电电流流入地层？这就是该专利发明的技术核心。工作原理如下（图2）：与原过套管电阻率测井仪原理图对比该方案在供电电路方面增加了屏蔽电路A,增加了地面IDI12井下aSVa

5、/I2IoRt』rcVb13VcRtWc已知I

6、二2A；rc=0.02；Rt=10R"二200/4二50R‘t二50图三、过套管电阻率仪器对比辅助调节电路C,另外增加一个地面回路电极A,原回路电极为B.工作原理如下：当仪器通过主流功放B发射主电流Io的同时，屏蔽功放A也发射同极性的电流Ip,Ip的发射强度通过辅助调节C进行调节，调节的结果使0点的电位近似等于K点的电位（Vo略高于Vk）o这样，通过电极K发射的电流Io,受同极性电流Ip的屏蔽，强迫I。沿套管向下流动，再通过地层回到地面回路电极E。当地层电阻率变化时，K点的电位也会随之变化，再通过控制电压Vok的变化，调节屏蔽电流Ip的强度，使Vok减小，当调节灵敏度足够高时，Vo

7、k会趋近于零。此时，大部分发射电流Io会通过地层流到地面回路电极E,通过屏蔽电流的聚焦作用，强迫发射电流Io进入地层。这样测量的电阻率更能反映地层电阻率的性质。地面电概套管屏流功放A辅助调节B主流功放C电缆电阻B1234a普电扱E屏流区□B图3、过套管聚焦电阻率供电原理图三、过套管聚焦电阻率供电、测量工作原理：1、屏蔽发射电路工作原理：发射电路分两部分：屏蔽电路Vp和主发射电路Vi.Vp和Vi发射的同频率、同极性的信号。屏蔽电极供电和控制原理与双侧向工作原理相同。通过屏蔽作用使仪器发射的主电流大部分沿套管流向下流动并通过地层流到地面回路电极。屏蔽电流的主要作用是保证主电流通过地层返

8、回地面回路电极Bo2Tp一地面部分井下供电回路缆芯屏蔽供电缆芯地层井下部分34地层地层图4、过套管聚焦电阻率测井仪2、测量电路的原理：测量电路由放大器KAB、KBC和KABC组成。放大器KAB放大A点和B点之间的电位差；通过IAB=VAB/rc求出套管A、B两点之间的电流。放大器KAB放大A点和B点之间的电位差；放大器KBC放大B点和C点之间的电位差；通过IBC=VBC/rc求出套管B、C两点之间的电流。同样，放大器KABC放大VAB点和VBC点之间的电位差；通过IA