油基泥浆电阻率测井仪极板专利

1、专利申请说明书 电磁波微电阻率测井仪极板 技术领域本实用新型涉及一种油基泥浆电阻率测井仪，特别是涉及一种 新型油基泥浆微聚焦电阻率测井仪的传感器一油基泥浆电磁波微聚 焦电阻率测井仪极板。1、技术背景油基泥浆电磁波电阻率测井是目前应用最广泛的仪器之一。该 仪器最大的优点是可以在地层钻开后第一时间测量出地层原始电阻 率值。用它来指导钻井工程师及时处理钻井程序。尤其对于多方位 钻井尤其重要。Ewr-Phase4随钻电阻率测井仪是国外应用较早的仪 器（1995），由于该仪器安装在数吨重的金属钻铤中，搬运起来非常 困难。仪器利用高频（1、2MHZ）发射、接收天线工作，天线又密 封在钻铤中，无法与外界直接

2、相连。所以目前只能利用“空气掉零” 和“水池标定”（在已知电阻率的大水池中测量仪器）来检测、校验 仪器。这种检测方法，即复杂又不准确。因为只有一点刻度，要完 成两点或多点刻度几乎是不可能的工作。例如，要检测仪器在80欧 姆米条件下工作的状态，试想配制几百吨80欧姆米的水是非常困难 的。利用刻度箱进行检测、校验仪器，虽然简单，但是由于信号转 换（提取和发射）存在困难。仪器的发射天线绝缘密封在钻铤中， 刻度箱与仪器之间，无法像传统接线方式连接。仪器发射、接收的信号无法与刻度箱交换。所以直至目前，还没有应用刻度箱来检测 随钻电阻率测井仪。另外，由于利用电磁波的传播来测量地层电阻 率的方法是测量地层的

3、电导率，所以对高电阻率地层显示非常不灵 敏。例如，当地层电阻率从100欧姆米增加到1000欧姆米时，远、 近接收天线之间的信号相位差只变化0.1左右。我们根据电磁波传播原理，通过利用刻度箱线圈与仪器天线之 间电磁耦合，解决了仪器与刻度箱之间，信号的转换。通过提高刻 度箱的移相电路移相调节精度，最高调节精度为（0.0X），实现了 利用刻度箱对随钻电阻率测井仪进行刻度。2、刻度箱工作原理：2. 1刻度箱方框图：IIIIII厂信号处理信号处理信号处理信号处理信号提取与处，幅度调节相位调节；幅度调节相位调节分幅度调节相位调节，幅IIIIII厂信号处理信号处理信号处理信号处理信号提取与处，幅度调节相位调

4、节；幅度调节相位调节分幅度调节相位调节，幅度调节相位调节456通道选- 择；驱动电路匹比较电路i自通道：动 选择控制；拳 动按键处理地层 选择控制 （电阻率）-to 了控制CPLD控制模块控制与显示图1、刻度箱原理方框图刻度箱电路包括：信号提取与处理、模拟地层（幅度比和相位 差）、控制与显示、信号发射四部分。2.1.1信号提取与处理：通过电磁耦合，将仪器发射的信号提取后， 再处理为刻度箱所需要的信号（幅度处理）。2.1.2模拟地层：通过调节信号幅度和信号相位移，使刻度箱发射到 仪器接收天线（Rn、Rf）的信号符合下表要求。0.1欧姆米1,0欧姆米10欧姆米100欧姆米1K欧姆米起浅探测7819

5、3, 80, 360, 04浅探测7520, 54, 00, 450, 04中探测67255. 50. 80, 1Q深探测56163. 00. 60, 07表1、刻度器相位差电阻率换算表再通过调节信号的幅度，使仪器接收天线Rf、Rn接收的信号幅 度比按公式：.Epl：iude 项:EdH j11仆1 -idHn/ii 求出信号幅度衰减比例（分贝），最后根据表2和图4找出地层电阻率电阻率0. 1110100超浅探测7. 91. 10. 10. 006浅探测8. 51. 80. 17XXX中探测9. 82. 30. 26XXX深探测71. 70. 12XXX表2、信号幅度衰减与地层电阻率关系图4、

6、信号幅度衰减与地层电阻率关系曲线为0.1、1.0、10、100欧姆米对应的幅度衰减值（-分贝）。2.1.3控制与显示：通过接收的信号恢复出刻度箱所需的控制信号：通道选择控制信号、地层电阻率选择信号、按键控制信号、指示显 示控制信号。2.1.4信号发射：将处理好的不同电阻率的模拟地层信号功率放大，再由发送线圈发射（仪器天线接收）。3、刻度箱结构：刻度箱由三部分组成：信号传输电缆；发射、接收刻度环；刻 度箱体。3.1信号传输电缆：（如图2）由于仪器工作频率较高，信号传输电缆采用阻抗50欧姆的同轴电缆制成。电缆的分布电容约为80-100PF/米。考虑到发射、接收线圈谐振时要求并联电容为465PF，所

7、以同轴电缆长度约为6米左右。图2,信号传输电缆3.2发射、接收刻度环（如图3）：刻度环由两部分：发射、接收线圈和线圈支架（如图3）。3.2.1发射接收线圈：工作时，发射、接收线圈通过线圈支架与仪器 天线按要求的距离固定在钻铤上。仪器四只发射天线（Td、Tm、Ts、 Tx）发射的信号，通过刻度箱的接收线圈接收后，再通过信号传输 电缆（图2）送到刻度箱（图5）。3.2.2线圈支架：由于刻度箱接收线圈与仪器发射天线之间的相对位 置要求非常严格，所以必须用线圈支架把刻度箱的线圈和仪器天线 按要求固定好。注意：线圈支架具有方向性，固定时应按要求操作。 线圈支架的所有零件都必须用无磁材料加工。3.3刻度箱

8、体（图5）：刻度箱体的主要功能包括：电路板；箱体；前面板和后面板。前、 后面板上有控制按钮和显示灯，有信号输入、输出接头等。rrTfi m口口 1=11=13rrTfi m口口 1=11=13 nm口 LCD mn8图5、刻度箱面板及箱体实体图84、发明内容：本专利是设计一种采用电磁耦合的随钻电磁波电阻率测井仪刻 度箱。该刻度箱可以代替目前广泛应用的“水池刻度”方法对随钻 电磁波电阻率测井仪进行刻度。而且刻度箱还可以对仪器的测量精 度、测试线性和不同仪器之间的一致性进行全面检测。当仪器出现 故障时，用刻度箱比用水池检测方便很多。目前国内外还没有采用 刻度箱来校验随钻电磁波电阻率测井仪。其主要原

9、因是：仪器的信 号是通过密封绝缘的发射天线发射和接收的，怎样实现仪器天线与 刻度箱的信号交换是较困难的。5、测试结果：刻度箱调试后，在Ewr-Phase4仪器上进行实际测试，测量结果 如下：电阻率测量翅浅探测浅探测中探测深探测0一1欧姆米标准值78756756实测值76, 3973, 5971. 4554, 291.0欧姆米标准值1920. 52516实测值18. 819, 9623. 2015, 8510欧姆米标准值3. 84. 05. 53. 0实测值3, 943. 915, 193. 67表3、刻度与仪器箱总体测试结果上表中的数据是刻度箱调试后，测量另外一只仪器的测量结 果，从测量数据与

10、标准值对比：测量误差一般小于5%，与水池刻度 相比，测量精度基本一致。小结：用刻度箱刻度随钻电阻率测井仪，完全满足检测仪器的 要求。6、经济效益1、 应用广泛电磁波电阻率测井仪是随钻测井的主要项目，随着随钻测井应用日益广泛，采用刻度箱检测随钻电阻率测井可以节省大量人力， 可以提高检查仪器的工作质量。2、经济效益高：如果可以代替水池校验，节约的人力物力价值：XXXXX,附图说明图1、刻度箱原理方框图图2、信号传输电缆1高频接头2一同轴电缆图3、发射、接收刻度环1一磁芯线圈2一高频接头3刻度环支架4固定螺栓5一固定螺栓头6一铰链图4、信号幅度衰减与地层电阻率关系曲线图5、刻度箱面板及箱体实体图1电

11、源开关2地层电阻率选择3电阻率指示4测量深度选择指示5测量深度选择6接收接头（Rn、Rf）7发射接头（Td、Tm、Ts、Tx）8一线路板9 电源保险10 自动、手动切换权 利 要 求 书1、采用随钻电阻率刻度箱检测、调试电磁波电阻率测井仪 器。2、随钻电阻率刻度箱与仪器采用刻度环和同轴电缆连接，刻 度环内，用开口电磁线圈与仪器天线信号耦合，线圈谐振频率与仪 器天线对应相同（1或2MHZ）。3、刻度箱电路工作模式。说 明 书 附 图信号提取与处理图1、刻度箱原理方框图控制与显示模拟地层拇区动电路匚:信号发射幅度调节相位调节I幅度调节 相位调节幅度调节相位调节幅度调节a信号提取与处理图1、刻度箱原

12、理方框图控制与显示模拟地层拇区动电路匚:信号发射幅度调节相位调节I幅度调节 相位调节幅度调节相位调节幅度调节a相位调节3比较电路LED指小按键控制信号处理信号处理信号处理信号处理i自 通道i动 选择控制；泰 动按键处理地层 选择控制 （电阻率）-to 孑曰小 控制CPLD控制模块0. 1欧姆米1.0欧姆米10欧姆米1Q0欧姆米1K欧姆米超浅探测78193, 80. 36。0, 04浅探测7520. 54, 00. 450, 04中探测67255, 50. 80, 1Q深探测56163, 00. 60, 07表1、刻度器相位差电阻率换算表图4、信号幅度衰减与地层电阻率关系曲线电阻率0. 1110

13、100超浅探测7. 91. 10. 10. 006浅探测8. 51. 80. 17XXX中探测9. 82. 30. 26XXX深探测71. 70. 12XXX表2、信号幅度衰减与地层电阻率关系 none nan cuaa 1=11=13 nm口 ewe arc图5、刻度箱面板及箱体实体图、申请发明专利或实用新型专利应当提交权利要求书，一式两份（原件及复印件各一份）。二、权利要求书应当打字或者印刷，字迹应当整齐清晰，黑色，符合制版要求，不得涂改， 字高应当在3.5毫米至4.5毫米之间，行距应当在2.5毫米至3.5毫米之间，权利要求书 首页用此页、续页可用同样大小和质量相当的白纸续写。纸张应当纵向使用，只限使用正 面，四周应当留有空白：左侧和顶部各25毫米，右侧和底部各15毫米。三、邮寄申请文件不得折叠。四、权利要求书应当说明发明或者实用新型的技术特征，清楚和简要地表述请求保护的范 围。权利要求书有几项权利要求时，应当用阿拉伯数字顺序编号，编号前不得冠以“权利 要求”或者“权项”等词。权利要求书应当在每页下