[发明专利]一种瞬变电磁测井仪器

说明书

技术领域

   本发明涉及一种瞬变电磁测井仪器，属石油测井施工中裸眼井和套管井的套管质量检测、裸眼井和套管井地层电阻率测量的专用仪器技术领域，特别是一种对套管损伤进行有效检测、并且能够对裸眼井、套管井地层电阻率参数进行有效测量。

背景技术

在石油勘探和开发的过程中，对地层电阻率的测量是评价含油饱和度的重要参数。特别是在套管井中测量地层的电阻率，对认识剩余油的分布具有重要意义。在现有技术中，套管损伤的检测采用磁通量测量方法，裸眼井电阻率测井有双感应、阵列感应和双侧向等方法，过套管电阻率则采用直流电极方法。该方法需要将电极推靠到套管壁，要求电极与套管壁之间必须有良好的接触，因此测井前要求洗井、并用通井规对套管内壁的进行刮管，保证电极与套管壁之间良好的接触。因此测井质量受套管的条件等因素的影响比较大。另外，发射探头激发的电流通过电极接触到套管内壁，所发射的电流比较小，这些测量信号中有用信号的幅度很低，信噪比比较低。

长期以来，感应测井是以时谐场为基础，采用稳态正弦波（谐变）激发的电磁场进行电导率的测量，从普通感应、双感应、阵列感应到俄罗斯高频感应，其激发的频率从20kHz增加到2MHz，均为单频率或离散频率。发射的正弦信号遇到套管时，由于集肤效应，感应测井和电磁波测井仪器发射的正弦波和电磁波信号根本无法穿过套管进入地层。为此，常规感应测井方法仅适用于裸眼井测井。

瞬变电磁测井测量作为一个全新的油田测井测量方法，适用于裸眼井及套管井测井领域。瞬变电磁测井方法本质上属于电磁感应现象，激发源采用瞬态激发方式，激发波形采用多种周期性的脉冲序列，如矩形波、半正弦波、梯形波等，发射频率非常低，范围在（0.01～1000）Hz之间。进行过套管测井需要提供大功率的发射信号，要求发射线圈具备强电流的冲击，发射线圈绕制过程要选择适当的磁性材料和较粗的导线。瞬变场的特征是测量线圈纯粹测量二次场信号，即只观测有用信号。无用信号在发射线圈的发射电流关断后不存在，使得线圈绕制过程不考虑聚焦线圈系和补偿线圈系，发射线圈和接收线圈的绕制方法相比感应测井简单，每个接收线圈都与发射线圈构成单一双线圈系。但是，采用瞬变激发进行过套管测井时，接收线圈的信号幅值非常小，一般在纳伏级，比感应测井线圈接收信号（毫伏级）要小6个数量级，为此，接收线圈的磁性材料选择及绕制方法上与感应仪器的有很大不同。

瞬变电磁测井发射波形采用双极性波形，发射时加载于发射线圈两端是直流电。发射电源的质量影响发射波形的稳定性，为了得到反极性发射波形，需要配置大功率通断器件、驱动电路、控制电路等。为减小发射线圈关断时间，对大功率通断器件、驱动电路、控制电路的要求较高。，仍然需要一组接收线圈。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术中存在的测井条件苛刻，测量结果受测量条件影响大等问题，提出一种适应复杂井况，提高测井分辨率、探测深度等需求的瞬变电磁测井仪器。

为实现上述目的，本仪器采用的技术方案是:

一种瞬变电磁测井仪器，包括外壳和设置在外壳内的电路模块以及与电路模块连接的自然伽马探头、电磁探头和温度传感器，其中：所述的电路模块是由直流供电电路和主控电路组成；直流供电电路由直流电源依次连接电源稳压模块、PWM调制模块、大功率隔离变压器组和电源转换模块组成；主控电路是以数字信号处理器为核心，外围设有通信总线、电源总线、控制总线和数据总线，其中，通讯总线通过通信调制模块和通信隔离变压器接入直流电源，控制总线与正反向发射控制模块连接，数据总线与AD转换模块和接收信号放大处理模块连接，电源总线由电源转换模块引出后分别与数字信号处理器、正反向发射控制模块、AD转换模块、接收信号放大处理模块连接；所述的电磁探头由一个带磁芯的发射线圈和多个接收线圈组成，其中发射线圈与正反向发射控制模块连接，接收线圈与接收信号放大处理模块连接。

上述方案还包括：

所述的发射线圈为低频、大功率的发射线圈，所述的接收线圈为可探测极微弱信号的接收线圈；接收线圈等间距排列于发射线圈的一侧，发射线圈与接收线圈阵列同轴地装配在一起；与发射线圈连接的正反向发射控制模块采用大功率瞬变激发电源，与接收线圈连接的接收信号放大处理模块包括幅度放大、功率放大器；所述的大功率瞬变激发电源包括依次连接的大功率通断器件、驱动电路和控制电路。

所述的发射线圈内部放置低频铁芯构成低频高效的发射线圈；所述的每个接收线圈内均放置低频铁芯，铁芯外面的线圈骨架上由正向、反向两组线圈串联绕制。发射和接收线圈均为短圆柱形状，接收线圈内设前置放大器。