[发明专利]一种随钻地层电阻率成像电极装置

说明书

本发明提出了一种随钻地层电阻率成像电极装置，包括：嵌套式安装在钻铤上的绝缘环模块，在所述绝缘环模块的内部设有发射电极磁环；分别设置在所述绝缘环的轴向两端的第一金属环模块和第二金属环模块，所述第一金属环模块和所述第二金属环模块固定安装在所述钻铤上；其中，所述发射电极磁环能够产生电流，所述电流经过所述钻铤、井筒环空之间的钻井液和地层而形成用于计算地层电阻率的测量回路。

技术领域

本发明涉及石油勘探钻井工程技术中的随钻测量技术领域，具体地涉及一种随钻地层电阻率成像电极装置。

背景技术

在石油勘探开发过程中，测量地层的电阻率是区分地层界面、评价油水层的经典方法。这种方法主要基于两类电磁原理，一类是利用电磁波辐射传输模型，一类是利用电流模型。通常电磁波型电阻率仪器适合低阻地层，而电流型仪器更适合高阻地层，其分辨率更高。针对电流型仪器的电流回路建立，要求必须在金属钻铤上精巧地设计随钻电流发射电极，以实现电流从仪器向地层的耦合，从而建立回路，并测量流过地层的电流，最终分析计算得到地层的电阻率。同时，施加电流时还要考虑绝缘回路的建立，以及密封、抗压和机械安装等问题。这些机械结构是成功测量的保障措施，同时也涉及到电流回路的构建，对地层电阻率的测量结果的精确度具有很大的影响。

传统的地层电阻率的测量方法主要通过电缆测井进行测量。电缆测井方法存在一些问题，例如，受钻井液影响较大，钻井液压进地层造成的冲洗带，会导致地层流体被钻井液所替换，从而无法测得真实的地层信息。此外，电缆测井靠自身重力下入井筒，当井眼角度较大时无法顺利下入，测量困难。而且电缆测井只能在井筒钻好后下入，用于后期地层评价，无法实时帮助钻井人员对比地下真实情况与钻前设计模拟地层组合，因此，无法实时调整钻井轨迹。电缆测井方法测量地层电阻率实时性低，测量效率低，测量结果精确度低。

发明内容

针对至少一些如上所述的技术问题，本发明旨在提出一种随钻地层电阻率成像电极装置。该电极装置能够通过变压器原理将测量电流加载到钻铤和地层之间，并在钻铤、地层之间形成电流回路，从而更有效地进行地层电阻率的测量。此外，该电极装置结构简单，其安装在钻铤外部，并能够安装多个发射电极，扩展了电机装置的仪器性能，减少了地层和电极装置之间的距离，降低了导电泥浆对电流回路的影响，使测量结构更精确。

为此，根据本发明，提出了一种随钻地层电阻率成像电极装置，包括：嵌套式安装在钻铤上的绝缘环模块，在所述绝缘环模块的内部设有发射电极磁环；分别设置在所述绝缘环的轴向两端的第一金属环模块和第二金属环模块，所述第一金属环模块和所述第二金属环模块固定安装在所述钻铤上；其中，所述发射电极磁环能够产生电流，所述电流经过所述钻铤、井筒环空之间的钻井液和地层而形成用于计算地层电阻率的测量回路。

在一个优选的实施例中，在所述绝缘环模块的一个轴向端面上设有轴向延伸的环形凹槽，所述发射电极磁环安装在所述环形凹槽内，并通过填充复合材料对所述发射电极磁环进行固定。

在一个优选的实施例中，所述发射电极磁环采用坡莫合金或硅钢片材料绕制成型，且厚度设置为0.2-10mm，宽度设置为10-50mm。

在一个优选的实施例中，在所述绝缘环模块的另一个轴向端面设有沿径向延伸的定位槽，且在所述第二金属环模块的与所述绝缘环模块连接的端面上设有轴向凸起，所述轴向凸起能够适配安装在所述定位槽中以连接所述第二金属环模块与所述绝缘环模块。

在一个优选的实施例中，所述第一金属环模块和第二金属环模块的外径相等，且设置成大于所述绝缘环模块的外径。

在一个优选的实施例中，所述绝缘环模块的外壁中部设有径向向外凸出的环形凸起，所述环形凸起的外径与所述第一金属环模块的外径相等。