[发明专利]一种用于探测地层复电阻率的多频探测装置

说明书

本发明提供了一种用于探测地层复电阻率的多频探测装置，该装置包括：屏蔽电极；主探测电极；两个监督电极，设置在所述屏蔽电极和所述主探测电极之间；信号发生电路，用于产生探测所需的预设探测频率的方波信号；主动屏蔽电路，用于根据所述方波信号生成屏蔽信号到所述屏蔽电极；主探测电路，用于根据所述监督电极的电位差和所述方波信号生成与所述屏蔽信号同频同相位的探测信号，输出到所述主探测电极；电压电流采集电路，用于检测所述监督电极的电位和主探测电极中的电流；数字处理电路，用于对所述电压信号和所述电流信号进行波形分析和处理，计算得到地层的复电阻率频谱。该装置能够产生多种频率信号，准确测量地层的复电阻率频谱。

技术领域

本发明涉及地球物理测井仪器科学技术领域，特别涉及一种用于探测地层复电阻率的多频探测装置。

背景技术

根据长期的岩石物理性质实验研究发现，岩石的电学参数(如电阻率、介电常数)存在频散现象，其频散参数与岩石的含水饱和度有很好的对应关系，而且这两个电学参数的复数包含有丰富的岩石信息，可用来更好油气的探测，区分油水层。

在现有的探测仪器中，电法测井仪器大多数采用单一频率的电信号对地层信息进行采集，复电阻率测井仅采用高低两个频点进行测量，阵列感应测井采用8种不同的频率也仅仅是为了配合多种探测深度而设计的，频率低且带宽窄，不能激发岩石的频散现象，探测到的地层信息少且准确性低，斯伦贝谢多频介电扫描成像测井仪(Dielectric Scanner)也只利用了电阻率的实部信息，而无法对复电阻率参数进行准确的测量，从而难以获得岩石电阻率频散曲线，进而难以预测岩石的饱和度。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种用于探测地层复电阻率的多频探测装置，该装置可以使主探测电流聚焦在目标地层，采集到精确的探测电压和电流信号，从而计算得到目标地层的复电阻率频谱。

为达到上述目的，本发明实施例提出的用于探测地层复电阻率的多频探测装置，包括：屏蔽电极；主探测电极；两个监督电极，设置在所述屏蔽电极和所述主探测电极之间，用于获取所述屏蔽电极与所述主探测电极之间的电位差；信号发生电路，用于产生探测所需的预设探测频率的方波信号；主动屏蔽电路，与所述信号发生电路相连，用于根据所述方波信号生成屏蔽信号，输出到所述屏蔽电极；主探测电路，分别与所述信号发生电路和监督电极相连，用于根据所述监督电极的电位差和所述方波信号生成与所述屏蔽信号同频同相位的探测信号，输出到所述主探测电极；电压电流采集电路，用于检测所述监督电极的电位，以及检测所述主探测电极中的电流，得到探测电压信号和探测电流信号的幅度与相位信息；数字处理电路，与所述电压电流采集电路相连，用于对所述电压信号和所述电流信号进行波形分析和处理，计算得到地层的复电阻率频谱。

可选的，监督电极包括第一监督电极和第二监督电极，所述第一监督电极靠近主探测电极，所述第二监督电极靠近所述屏蔽电极，交流转直流电路将第一监督电极与第二监督电极之间的电位差转换为直流信号以控制所述探测信号的幅度；所述主动屏蔽电路包括差分放大器、第一调制放大电路、第一低通滤波器、第一幅度控制电路和第一恒流源电路；所述主探测电路包括平衡监督电路、第二调制放大电路、第二低通滤波器、第二幅度控制电路和第二恒流源电路；其中，所述第一低通滤波器与第二低通滤波器具有相同的相频特性，所述第一恒流源电路与第二恒流源电路相同；所述平衡监督电路与所述第一监督电极和第二监督电极相连，用于检测两个监督电极之间的电压，经过交直流转换得到所述第二调制放大电路的幅度调制信号；所述第二调制放大电路用于根据所述幅度调制信号对所述方波信号进行调制。

可选的，所述电压电流采集电路包括电压采集器、与电压采集器相连的第一带通滤波器、电流采集器和与电流采集器相连的第二带通滤波器，所述第一带通滤波器与第二带通滤波器具有相同的幅频与相频特性。

可选的，所述主动屏蔽电路、主探测电路中的恒流源电路、滤波器与调制放大电路具有相同的相频特性。