[发明专利]一种基于聚焦磁场的井周电阻率测量装置

说明书

本发明公开了一种基于聚焦磁场的井周电阻率测量装置，属于随钻电法测井领域；具体包括：在钻铤上缠绕两组正交发射线圈和两组接收线圈；两组发射线圈分别连接交流激励源，当交变电流流过两组发射线圈后，由于相位差，形成涵盖各个聚焦磁场方向的周期性变化的椭圆形电磁波，地层空间中的电磁波也呈轴对称的周期性旋转变化；传到接收线圈后，在接收线圈中产生两个感应电动势，通过连接的运算放大器，放大后上传给上位机。在电磁波激励时记录各个聚焦方向，再经过相位差法解调得到各方向的电导率，并转换成电阻率，将所有方向的电阻率组合即为井周的地层电阻率二维分布。本发明通过改变施加给发射线圈的电流大小，即可实现不同深度的电阻率测量。

技术领域

本发明属于随钻电法测井领域，涉及井周电阻率测量，具体是一种基于聚焦磁场的井周电阻率测量装置。

背景技术

地质导向钻井和随钻测井技术是我国海陆油田勘探和开发的重要手段，在复杂油气田勘探与开发中，由于大斜度井、水平井和丛式井的开发难度大，导向钻井和随钻测井技术的应用更是不可或缺。目前，在我国的塔里木油田、大庆油田以及大港油田等已经大面积使用了这两项关键技术。

随钻测井是一种在钻井过程中同时进行测井、并用数据遥测系统将所测结果发送至地面实时处理的技术。其测量参数包括自然伽马、地层侧向电阻率、感应电阻率、声波、密度、中子和光电指数等。由于获得的测井资料是井刚钻开时的地层参数，为最接近地层的原始状态，因此相较于传统的电缆测井，具有显著的实时性优势，既可以及时调整钻头位置、控制井眼轨迹，又可以节省测井用时、实时接收地层参数并进行评价。

早期的随钻测井技术诞生于20世纪40年代，经过三代的研究与开发，现已在测量参数范围、数据传输效率和随钻成像等方面取得长足的发展，并且在Schlumberger等国际公司的研发与推动下，在新世纪得到了更全面的应用。

随钻电阻率测井仪能够测量地下空间电阻率的分布曲线，它由位于同一轴线上的发射线圈和接收线圈构成，改变发射线圈中电流的频率，通过构建接收信号的幅度衰减以及相位差与传输信号之间的函数，能够实现不同探测深度的电阻率曲线测量。

1988年，第一台随钻电阻率测井仪CDR由Schlumberger公司推出。此后，Halliburton公司相继推出了SCWR、CWR、AWR等系列的随钻电阻率测井仪，实现了由原先的单一高频测量转为多频测量，涵盖了从超浅、浅、中等间距到深间距的电阻率测量范围。Baker Hughes公司推出了采用双向补偿测量的电阻率测量仪，实现了更大深度范围的电阻率测量，并保证了数据的正确性。

然而，传统的随钻电阻率测井仪的发射线圈与接收线圈均缠绕在钻铤上，发射线圈产生的电磁场分布为单一方向，不同的探测深度是通过改变发射信号频率来实现的，但一般各个型号的测井仪所应用的发射频率不是随意设定的，而是只使用2～3种固定频率。这就很大程度上限制了测井仪所探测的方位，某些非均匀介质中的电阻率分布就很难探测到。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种基于聚焦磁场的井周电阻率测量装置，通过使用两个正交的发射线圈，并在线圈中分别注入频率相同、存在一定相位差的交变电流，使得两个线圈所产生的合成磁场与钻铤的夹角随时间周期性变化，从而使得合成磁场方向轨迹呈椭圆形变化，即实现了旋转的聚焦磁场，达到了在各个方向发射聚焦电磁波的效果。因此，该装置对于测量非均匀介质中的井周电阻率具有明显的优势。

所述的基于聚焦磁场的井周电阻率测量装置，包括：在钻铤上缠绕的两组正交发射线圈，以及对应的两组接收线圈R₁和R₂，两发射线圈的法线交点O与两组接收线圈的中心间距分别为L₁和L₂；中心间距L₁和L₂的取值根据实际情况设定。

两组正交发射线圈分别连接两个交流激励源，产生的交变电流振幅I₀相同、角频率ω相同、相位差交变电流为和注入两组发射线圈后产生电磁波。