[发明专利]一种用于普通电阻率测井和双侧向测井的复合教学演示装置及方法

权利要求书

1.一种用于普通电阻率测井和双侧向测井的复合教学演示装置，其特征在于：包括水池、地层模型、模拟电极系以及电极系传动装置；

地层模型设置在水池中，在地层模型的顶面中线处设置有用于模拟井眼的第一半圆柱形凹槽，在水池中注入有盐水溶液，盐水溶液的液面不超过地层模型的顶面；

模拟电极系设置在水池的上部，模拟电极系与用于带动其沿水池长度方向滑动的电极系传动装置连接；

模拟电极系和电极系传动装置均与控制装置连接，控制装置连接计算机。

2.根据权利要求1所述的一种用于普通电阻率测井和双侧向测井的复合教学演示装置，其特征在于：所述水池与地层模型均呈长方体形，地层模型沿水池的宽度方向布设，地层模型的长度与水池的宽度相同；地层模型在水池的长度方向上间隔设置多个。

3.根据权利要求1所述的一种用于普通电阻率测井和双侧向测井的复合教学演示装置，其特征在于：所述地层模型包括用于模拟原状地层的拱形介质和用于模拟侵入带的半圆柱介质，在拱形介质的上部中心处设置有与半圆柱介质相适配的第二半圆柱形凹槽，半圆柱介质嵌入第二半圆柱形凹槽中；所述第一半圆柱形凹槽设置在半圆柱介质的上部中心处。

4.根据权利要求1所述的一种用于普通电阻率测井和双侧向测井的复合教学演示装置，其特征在于：所述模拟电极系为PCB式电极系。

5.根据权利要求4所述的一种用于普通电阻率测井和双侧向测井的复合教学演示装置，其特征在于：所述模拟电极系包括主电极(A0)、第一监督电极(M1)、第二监督电极(M2)、第三监督电极(M1’)、第四监督电极(M2’)、第一屏蔽电极(A1)、第二屏蔽电极(A1’)、第三屏蔽电极(A2)和第四屏蔽电极(A2’)；

模拟电极系具有四种测量模式：

(1)深侧向模式：第一屏蔽电极(A1)与第二屏蔽电极(A1’)相连接，第三屏蔽电极(A2)与第四屏蔽电极(A2’)相连接，均作为屏蔽电极；

(2)浅侧向模式：第一屏蔽电极(A1)和第二屏蔽电极(A1’)作为屏蔽电极，第三屏蔽电极(A2)和第四屏蔽电极(A2’)接地作为回路电极；

(3)顶部梯度电极系模式：主电极(A0)、第一监督电极(M1)和第二监督电极(M2)构成顶部梯度电极系，其余电极悬空不使用；

(4)底部梯度电极系模式：主电极(A0)、第三监督电极(M1’)和第四监督电极(M2’)构成底部梯度电极系，其余电极悬空不使用。

6.根据权利要求1所述的一种用于普通电阻率测井和双侧向测井的复合教学演示装置，其特征在于：所述电极系传动装置包括传动丝杠和用于带动传动丝杠旋转的步进电机，传动丝杠的一端与步进电机连接，在传动丝杠上设置有当传动丝杠转动时能沿其直线运动的丝母，所述模拟电极系与丝母相连接。

7.一种用于普通电阻率测井和双侧向测井的复合教学演示方法，采用如权利要求1-6中任一权利要求所述的装置，其特征在于包括以下步骤：

(1)组装好复合教学演示装置，在水池中放入足够的盐水溶液，溶液液面接近但不高于地层模型的顶面，但需使PCB式电极系的焊盘与溶液接触；

(2)利用计算机选择模拟测井模式；

模拟测井模式一共可以演示四种测井模式：深侧向演示模式、浅侧向演示模式、顶部梯度电极系演示模式和底部梯度电极系演示模式；

在顶部梯度电极系模式下，主电极(A0)作为供电电极产生测量电压，测量第一监督电极(M1)和第二监督电极(M2)的电位差来反映地层的电阻率信息；

在底部梯度电极系模式下，主电极(A0)作为供电电极产生测量电压，测量第三监督电极(M1’)和第四监督电极(M2’)的电位差来反映地层的电阻率信息；

在深侧向模式下，主电极(A0)作为供电电极产生测量电压或电流，第一屏蔽电极(A1)和第二屏蔽电极(A1’)产生与主电极(A0)极性相同的电压或电流信号作为屏蔽电流，测量第三监督电极(M1’)和第四监督电极(M2’)的电位差，或第一监督电极(M1)和第二监督电极(M2)的电位差来调节屏蔽电流的大小，最终使得采集得到的第三监督电极(M1’)和第四监督电极(M2’)的电位差或第一监督电极(M1)和第二监督电极(M2)的电位差等于零，测量第三监督电极(M1’)或第一监督电极(M1)的电位来反映地层电阻率信息；第三屏蔽电极(A2)和第四屏蔽电极(A2’)与第一屏蔽电极(A1)相连，也产生屏蔽电流；

在浅侧向模式下，除第三屏蔽电极(A2)和第四屏蔽电极(A2’)接地外，其余电极的功能不变；

(3)计算机下发命令，利用控制装置控制步进电机运行，驱动PCB式电极系在水池上方运动，并不断测量不同水平位置点附近模拟地层的电阻率并形成测量曲线；

(4)计算机对测量结果进行展示及处理打印操作。