[发明专利]基于等离子体光纤传感器的激电测井仪器系统及采集方法

权利要求书

1.基于等离子体光纤传感器的激电测井仪器系统，包括地面电流发射源(1)以及井中电流发射源(2)和至少一个井中接收采集装置(7)，其特征在于，所述井中接收采集装置(7)连接有设置在地面上的激电信号检测的光学系统，所述光学系统由依次连接的宽带光源(72)、偏振器(73)、偏振控制器(74)、光纤环行器(75)和光谱分析仪(77)组成，所述光纤环行器(75)分别与井中接收采集装置(7)和光谱分析仪(77)相连接，所述井中接收采集装置(7)内设置有至少两个等离子体共振光纤传感探头(76)，其中：

所述等离子体共振光纤传感探头(76)用于采集井中的激电信号并通过铠装光电复合缆(28)传输至光纤激光信号调制解调仪器(8)进行解调得到井中的激电数据。

2.根据权利要求1所述的基于等离子体光纤传感器的激电测井仪器系统，其特征在于，还包括地面上的仪器车(6)，所述井中接收采集装置(7)还通过铠装光电复合缆(28)与仪器车(6)连接。

3.根据权利要求1所述的基于等离子体光纤传感器的激电测井仪器系统，其特征在于，所述井中接收采集装置(7)为多个，且每两个相邻的井中接收采集装置(7)之间的间距为5-10m。

4.根据权利要求3所述的基于等离子体光纤传感器的激电测井仪器系统，其特征在于，所述井中接收采集装置(7)内的两个等离子体共振光纤传感探头组成一对井中激电信号测量探头，或每两个相邻的井中接收采集装置(7)通过铠装光电复合缆(28)连接组成一对井中激电信号测量探头，用于测量每对激电信号测量探头之间的井中一次场或二次场的电位信号差。

5.根据权利要求1所述的基于等离子体光纤传感器的激电测井仪器系统，其特征在于，所述地面电流发射源(1)通过地面控制装置(30)连接地面发射天线(4)；

所述井中电流发射源(2)设置在井中接收采集装置(7)中，并通过设置在井中接收采集装置(7)中的井中控制装置(31)连接井中发射天线；

所述等离子体共振光纤传感探头(76)用于在激励电流(5)发射期间测量井中的激电信号。

6.根据权利要求5所述的基于等离子体光纤传感器的激电测井仪器系统，其特征在于，所述地面发射天线(4)为围绕井四周的四条接地长导线(42)，所述接地长导线(42)两端设有接地电极(41)，所述地面电流发射源(1)用于向不同方位布设的接地长导线(42)交替供电。

7.根据权利要求5所述的基于等离子体光纤传感器的激电测井仪器系统，其特征在于，所述地面发射天线(4)为围绕井四周的方形大回线发射线圈(43)或圆形大回线发射线圈(44)。

8.根据权利要求5所述的基于等离子体光纤传感器的激电测井仪器系统，其特征在于，所述井中发射天线为分别安装在井中接收采集装置(7)内上部与下部的圆环状不极化发射电极(46)，所述井中电流发射源(2)用于向两个圆环状不极化发射电极(46)交替供电。

9.根据权利要求5所述的基于等离子体光纤传感器的激电测井仪器系统，其特征在于，所述井中发射天线为安装在井中接收采集装置(7)内上部的三分量方形发射线圈(47)或三分量圆环形发射线圈(48)。

10.一种基于等离子体光纤传感器的激电测井仪器的采集方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、获得地-井激电数据，所述地-井激电数据为由光纤激光信号调制解调仪(8)将各测点位置由等离子体共振光纤传感探头(76)采集的地-井激电信号进行调制解调得到的地-井激电数据，所述激电信号为地面电流发射源(1)向地下持续发射大功率激励电流后，井中接收采集装置(7)从井底向井口移动并按预设距离逐点采集的地-井激电信号，所述地-井激电数据包括地-井时间域激电数据、地-井频率域激电数据；

S2、获得井中激电数据，所述井中激电数据为由光纤激光信号调制解调仪(8)将各测点位置由等离子体共振光纤传感探头(76)采集的井中激电信号进行调制解调得到的井中激电数据，所述井中激电信号为井中电流发射源(2)向井中持续交替发射激励电流后，井中接收采集装置(7)从井底向井口移动并按预设距离逐点采集的井中激电信号，所述井中激电数据包括井中时间域激电数据、井中频率域激电数据；

其中，所述地-井时间域激电数据或井中时间域激电数据分别用于上位机进行时间域和频率域的反演成像，获得三维激电数据，所述三维激电数据用于指示井周围地下地层的时间域复电阻率在三维空间上的分布规律，或井周围地下地层的频率域复电阻率在三维空间上的分布规律；

以及根据所述时间域复电阻率所述频率域复电阻率的关系进行反演，获得地层极化率在三维空间上的分布规律；

以及根据所述地下地层的时间域复电阻率、频率域复电阻率以及极化率的在三维空间上的分布规律，确定地下地层或岩石单元的地电特征和激发极化特征。