[发明专利]超滤法构建电测井探测器实体物理模拟装置

说明书

技术领域

本发明属于石油电法测井装备研发领域，其涉及一种能够对全尺寸电测井探测器进行复杂地层测井响应测试的实体物理模拟装置，用于验证电测井探测器的理论推导和数值模拟计算结果，特别是涉及一种超滤法构建电测井探测器实体物理模拟装置。

背景技术

探测器物理模拟装置作为专用装备，用于对1∶1全尺寸探测器进行测井响应特性(纵向、径向探测特性，测量精度，纵向分辨率，等)的物理模拟，是对探测器设计中的数值模拟算法以及探测器制作方法和工艺的关键性验证环节，并为探测器优化设计提供可靠的依据。物理模拟过程(也称为测井方法实验)是电测井探测器尤其是高端成像电测井探测器研发中不可或缺的重要环节。

目前对电测井探测器研究和生产中进行物理模拟和实验的主要方法如下。

1、导电橡胶法

用导电橡胶构建电测井探测器实体物理模拟装置是一种传统的方法，这种方法的弊端是由于橡胶的非亲水性导致导电介质往往采用金属或非金属颗粒，导致在导电机理上与石油储层的离子导电相异，不同电性模块间的耦合困难，大体积的硫化成型非常困难、均匀性差、造价较高且容易老化等；因此没有得到普遍应用，尤其是没有在近年来高端成像电测井仪器(如阵列感应、三分量感应和阵列侧向等)的物理模拟中得到应用。

2、大体积水池法

以一定体积(超出测井仪器有效探测范围，一般半径大于5米)的水池盛有一定矿化度的水，由于离子导电作用可以模拟无限大介质下的某个电导率环境，可用于验证仪器的K值(仪器系数，用于完成电阻与电阻率或电导与电导率之间的换算)；但这种简单体积模型装置决定了完全无法考查仪器的纵向和径向探测特性，因此对于当今主流的成像电测井仪器研发中的探测器特性验证和优化无效。

3、导电环方法

采用串有阻抗元件的金属导电环是传统感应式测井仪器检查和刻度的常规方法，这种方法不属于实体物理模拟。由于是采用集中参数模拟实际地层分布参数对接收线圈的贡献，因此该方法不能用于考查仪器的纵向和径向探测特性，对于当今主流的成像电测井仪器研发中的探测器特性验证和优化无效，而且此方法不适于电极式电测井仪器。

4、实验井法

实验井一般是指有一定深度、能够提供一定的压力和温度环境、井中有典型岩性的地层(甚至已经部分下了套管)，可对仪器的工作进行实验检测的非生产井；实验井对于不同和相同厂家、类型、型号的仪器间的对比和仪器稳定性的考察是有效的，因此是探测器研发后期的重要技术环节；但实验井中地层的实际参数(目的层、围岩的准确几何模型和电性参数)实际上是未知的，因此不可能对电测井尤其是电成像测井探测器的几何探测特性进行验证；实验井法应用中另一个局限是所实验的探测器实际上必须是完整的仪器，其探测器子系统(电极系，线圈系)与电子控制、信号放大、数据采集和传输系统等必须按照一定的耐温耐压标准全部成型，这对于在原始性创新研究中需要对许多不同方案进行对比验证的前期阶段实际上是不现实的。

总之，目前没有任何一种方法能够构建适用的电测井探测器实体物理模拟装置，尤其是没有能够在复杂地层模式下动态改变和实时监测模型电性参数的方法。这导致长期以来，采用数值模拟方法(研究中已经把诸多复杂因素简化和理想化)设计的电测井探测器无法得到有效地验证和优化，限制了研发中设计水平的提高。本发明的目的即是解决高端电测井探测器研发中的重要技术瓶颈。

发明内容

本发明的目的是，提供一种超滤法构建电测井探测器实体物理模拟装置，解决电测井探测器在复杂地层环境下的物理模拟难题。

本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：

一种超滤法构建电测井探测器实体物理模拟装置，所述模拟装置包括由下而上连接的下围岩地层模拟层，目的层原状地层模拟层和上围岩地层模拟层，所述目的层原状地层模拟层的内侧设有目的层侵入带地层模拟层，所述模拟装置的中央轴向上设有井孔，所述探测器放置于井孔内，所述模拟装置的外围设有外环带，所述外环带放置探测器远端回路电极；所述下围岩地层模拟层，目的层原状地层模拟层，上围岩地层模拟层和目的层侵入带地层模拟层的各个模拟层分别包括由平板超滤膜用热熔或粘接法制成的容器壁，各个容器壁内分别填充有绝缘微珠，各个模拟层中分别注入相应浓度的无机盐离子溶液形成具有设定电阻率的模拟层，各个模拟层内设有多个电导率探针。

如上所述的超滤法构建电测井探测器实体物理模拟装置，所述容器壁的表面设有非金属制成的拉链。