油基泥漿電阻率測(cè)井儀極板專利

1、專利申請(qǐng)說明書 電磁波微電阻率測(cè)井儀極板 技術(shù)領(lǐng)域本實(shí)用新型涉及一種油基泥漿電阻率測(cè)井儀，特別是涉及一種 新型油基泥漿微聚焦電阻率測(cè)井儀的傳感器一油基泥漿電磁波微聚 焦電阻率測(cè)井儀極板。1、技術(shù)背景油基泥漿電磁波電阻率測(cè)井是目前應(yīng)用最廣泛的儀器之一。該 儀器最大的優(yōu)點(diǎn)是可以在地層鉆開后第一時(shí)間測(cè)量出地層原始電阻 率值。用它來指導(dǎo)鉆井工程師及時(shí)處理鉆井程序。尤其對(duì)于多方位 鉆井尤其重要。Ewr-Phase4隨鉆電阻率測(cè)井儀是國(guó)外應(yīng)用較早的儀 器（1995），由于該儀器安裝在數(shù)噸重的金屬鉆鋌中，搬運(yùn)起來非常 困難。儀器利用高頻（1、2MHZ）發(fā)射、接收天線工作，天線又密 封在鉆鋌中，無法與外界直接

2、相連。所以目前只能利用“空氣掉零” 和“水池標(biāo)定”（在已知電阻率的大水池中測(cè)量?jī)x器）來檢測(cè)、校驗(yàn) 儀器。這種檢測(cè)方法，即復(fù)雜又不準(zhǔn)確。因?yàn)橹挥幸稽c(diǎn)刻度，要完 成兩點(diǎn)或多點(diǎn)刻度幾乎是不可能的工作。例如，要檢測(cè)儀器在80歐 姆米條件下工作的狀態(tài)，試想配制幾百噸80歐姆米的水是非常困難 的。利用刻度箱進(jìn)行檢測(cè)、校驗(yàn)儀器，雖然簡(jiǎn)單，但是由于信號(hào)轉(zhuǎn) 換（提取和發(fā)射）存在困難。儀器的發(fā)射天線絕緣密封在鉆鋌中， 刻度箱與儀器之間，無法像傳統(tǒng)接線方式連接。儀器發(fā)射、接收的信號(hào)無法與刻度箱交換。所以直至目前，還沒有應(yīng)用刻度箱來檢測(cè) 隨鉆電阻率測(cè)井儀。另外，由于利用電磁波的傳播來測(cè)量地層電阻 率的方法是測(cè)量地層的

3、電導(dǎo)率，所以對(duì)高電阻率地層顯示非常不靈 敏。例如，當(dāng)?shù)貙与娮杪蕪?00歐姆米增加到1000歐姆米時(shí)，遠(yuǎn)、 近接收天線之間的信號(hào)相位差只變化0.1左右。我們根據(jù)電磁波傳播原理，通過利用刻度箱線圈與儀器天線之 間電磁耦合，解決了儀器與刻度箱之間，信號(hào)的轉(zhuǎn)換。通過提高刻 度箱的移相電路移相調(diào)節(jié)精度，最高調(diào)節(jié)精度為（0.0X），實(shí)現(xiàn)了 利用刻度箱對(duì)隨鉆電阻率測(cè)井儀進(jìn)行刻度。2、刻度箱工作原理：2. 1刻度箱方框圖：IIIIII廠信號(hào)處理信號(hào)處理信號(hào)處理信號(hào)處理信號(hào)提取與處，幅度調(diào)節(jié)相位調(diào)節(jié)；幅度調(diào)節(jié)相位調(diào)節(jié)分幅度調(diào)節(jié)相位調(diào)節(jié)，幅IIIIII廠信號(hào)處理信號(hào)處理信號(hào)處理信號(hào)處理信號(hào)提取與處，幅度調(diào)節(jié)相位調(diào)

4、節(jié)；幅度調(diào)節(jié)相位調(diào)節(jié)分幅度調(diào)節(jié)相位調(diào)節(jié)，幅度調(diào)節(jié)相位調(diào)節(jié)456通道選- 擇；驅(qū)動(dòng)電路匹比較電路i自通道：動(dòng) 選擇控制；拳 動(dòng)按鍵處理地層 選擇控制 （電阻率）-to 了控制CPLD控制模塊控制與顯示圖1、刻度箱原理方框圖刻度箱電路包括：信號(hào)提取與處理、模擬地層（幅度比和相位 差）、控制與顯示、信號(hào)發(fā)射四部分。2.1.1信號(hào)提取與處理：通過電磁耦合，將儀器發(fā)射的信號(hào)提取后， 再處理為刻度箱所需要的信號(hào)（幅度處理）。2.1.2模擬地層：通過調(diào)節(jié)信號(hào)幅度和信號(hào)相位移，使刻度箱發(fā)射到 儀器接收天線（Rn、Rf）的信號(hào)符合下表要求。0.1歐姆米1,0歐姆米10歐姆米100歐姆米1K歐姆米起淺探測(cè)7819

5、3, 80, 360, 04淺探測(cè)7520, 54, 00, 450, 04中探測(cè)67255. 50. 80, 1Q深探測(cè)56163. 00. 60, 07表1、刻度器相位差電阻率換算表再通過調(diào)節(jié)信號(hào)的幅度，使儀器接收天線Rf、Rn接收的信號(hào)幅 度比按公式：.Epl：iude 項(xiàng):EdH j11仆1 -idHn/ii 求出信號(hào)幅度衰減比例（分貝），最后根據(jù)表2和圖4找出地層電阻率電阻率0. 1110100超淺探測(cè)7. 91. 10. 10. 006淺探測(cè)8. 51. 80. 17XXX中探測(cè)9. 82. 30. 26XXX深探測(cè)71. 70. 12XXX表2、信號(hào)幅度衰減與地層電阻率關(guān)系圖4、

6、信號(hào)幅度衰減與地層電阻率關(guān)系曲線為0.1、1.0、10、100歐姆米對(duì)應(yīng)的幅度衰減值（-分貝）。2.1.3控制與顯示：通過接收的信號(hào)恢復(fù)出刻度箱所需的控制信號(hào)：通道選擇控制信號(hào)、地層電阻率選擇信號(hào)、按鍵控制信號(hào)、指示顯 示控制信號(hào)。2.1.4信號(hào)發(fā)射：將處理好的不同電阻率的模擬地層信號(hào)功率放大，再由發(fā)送線圈發(fā)射（儀器天線接收）。3、刻度箱結(jié)構(gòu)：刻度箱由三部分組成：信號(hào)傳輸電纜；發(fā)射、接收刻度環(huán)；刻 度箱體。3.1信號(hào)傳輸電纜：（如圖2）由于儀器工作頻率較高，信號(hào)傳輸電纜采用阻抗50歐姆的同軸電纜制成。電纜的分布電容約為80-100PF/米?？紤]到發(fā)射、接收線圈諧振時(shí)要求并聯(lián)電容為465PF，所

7、以同軸電纜長(zhǎng)度約為6米左右。圖2,信號(hào)傳輸電纜3.2發(fā)射、接收刻度環(huán)（如圖3）：刻度環(huán)由兩部分：發(fā)射、接收線圈和線圈支架（如圖3）。3.2.1發(fā)射接收線圈：工作時(shí)，發(fā)射、接收線圈通過線圈支架與儀器 天線按要求的距離固定在鉆鋌上。儀器四只發(fā)射天線（Td、Tm、Ts、 Tx）發(fā)射的信號(hào)，通過刻度箱的接收線圈接收后，再通過信號(hào)傳輸 電纜（圖2）送到刻度箱（圖5）。3.2.2線圈支架：由于刻度箱接收線圈與儀器發(fā)射天線之間的相對(duì)位 置要求非常嚴(yán)格，所以必須用線圈支架把刻度箱的線圈和儀器天線 按要求固定好。注意：線圈支架具有方向性，固定時(shí)應(yīng)按要求操作。 線圈支架的所有零件都必須用無磁材料加工。3.3刻度箱

8、體（圖5）：刻度箱體的主要功能包括：電路板；箱體；前面板和后面板。前、 后面板上有控制按鈕和顯示燈，有信號(hào)輸入、輸出接頭等。rrTfi m口口 1=11=13rrTfi m口口 1=11=13 nm口 LCD mn8圖5、刻度箱面板及箱體實(shí)體圖84、發(fā)明內(nèi)容：本專利是設(shè)計(jì)一種采用電磁耦合的隨鉆電磁波電阻率測(cè)井儀刻 度箱。該刻度箱可以代替目前廣泛應(yīng)用的“水池刻度”方法對(duì)隨鉆 電磁波電阻率測(cè)井儀進(jìn)行刻度。而且刻度箱還可以對(duì)儀器的測(cè)量精 度、測(cè)試線性和不同儀器之間的一致性進(jìn)行全面檢測(cè)。當(dāng)儀器出現(xiàn) 故障時(shí)，用刻度箱比用水池檢測(cè)方便很多。目前國(guó)內(nèi)外還沒有采用 刻度箱來校驗(yàn)隨鉆電磁波電阻率測(cè)井儀。其主要原

9、因是：儀器的信 號(hào)是通過密封絕緣的發(fā)射天線發(fā)射和接收的，怎樣實(shí)現(xiàn)儀器天線與 刻度箱的信號(hào)交換是較困難的。5、測(cè)試結(jié)果：刻度箱調(diào)試后，在Ewr-Phase4儀器上進(jìn)行實(shí)際測(cè)試，測(cè)量結(jié)果 如下：電阻率測(cè)量翅淺探測(cè)淺探測(cè)中探測(cè)深探測(cè)0一1歐姆米標(biāo)準(zhǔn)值78756756實(shí)測(cè)值76, 3973, 5971. 4554, 291.0歐姆米標(biāo)準(zhǔn)值1920. 52516實(shí)測(cè)值18. 819, 9623. 2015, 8510歐姆米標(biāo)準(zhǔn)值3. 84. 05. 53. 0實(shí)測(cè)值3, 943. 915, 193. 67表3、刻度與儀器箱總體測(cè)試結(jié)果上表中的數(shù)據(jù)是刻度箱調(diào)試后，測(cè)量另外一只儀器的測(cè)量結(jié) 果，從測(cè)量數(shù)據(jù)與

10、標(biāo)準(zhǔn)值對(duì)比：測(cè)量誤差一般小于5%，與水池刻度 相比，測(cè)量精度基本一致。小結(jié)：用刻度箱刻度隨鉆電阻率測(cè)井儀，完全滿足檢測(cè)儀器的 要求。6、經(jīng)濟(jì)效益1、 應(yīng)用廣泛電磁波電阻率測(cè)井儀是隨鉆測(cè)井的主要項(xiàng)目，隨著隨鉆測(cè)井應(yīng)用日益廣泛，采用刻度箱檢測(cè)隨鉆電阻率測(cè)井可以節(jié)省大量人力， 可以提高檢查儀器的工作質(zhì)量。2、經(jīng)濟(jì)效益高：如果可以代替水池校驗(yàn)，節(jié)約的人力物力價(jià)值：XXXXX,附圖說明圖1、刻度箱原理方框圖圖2、信號(hào)傳輸電纜1高頻接頭2一同軸電纜圖3、發(fā)射、接收刻度環(huán)1一磁芯線圈2一高頻接頭3刻度環(huán)支架4固定螺栓5一固定螺栓頭6一鉸鏈圖4、信號(hào)幅度衰減與地層電阻率關(guān)系曲線圖5、刻度箱面板及箱體實(shí)體圖1電

11、源開關(guān)2地層電阻率選擇3電阻率指示4測(cè)量深度選擇指示5測(cè)量深度選擇6接收接頭（Rn、Rf）7發(fā)射接頭（Td、Tm、Ts、Tx）8一線路板9 電源保險(xiǎn)10 自動(dòng)、手動(dòng)切換權(quán) 利 要 求 書1、采用隨鉆電阻率刻度箱檢測(cè)、調(diào)試電磁波電阻率測(cè)井儀 器。2、隨鉆電阻率刻度箱與儀器采用刻度環(huán)和同軸電纜連接，刻 度環(huán)內(nèi)，用開口電磁線圈與儀器天線信號(hào)耦合，線圈諧振頻率與儀 器天線對(duì)應(yīng)相同（1或2MHZ）。3、刻度箱電路工作模式。說 明 書 附 圖信號(hào)提取與處理圖1、刻度箱原理方框圖控制與顯示模擬地層拇區(qū)動(dòng)電路匚:信號(hào)發(fā)射幅度調(diào)節(jié)相位調(diào)節(jié)I幅度調(diào)節(jié) 相位調(diào)節(jié)幅度調(diào)節(jié)相位調(diào)節(jié)幅度調(diào)節(jié)a信號(hào)提取與處理圖1、刻度箱原

12、理方框圖控制與顯示模擬地層拇區(qū)動(dòng)電路匚:信號(hào)發(fā)射幅度調(diào)節(jié)相位調(diào)節(jié)I幅度調(diào)節(jié) 相位調(diào)節(jié)幅度調(diào)節(jié)相位調(diào)節(jié)幅度調(diào)節(jié)a相位調(diào)節(jié)3比較電路LED指小按鍵控制信號(hào)處理信號(hào)處理信號(hào)處理信號(hào)處理i自 通道i動(dòng) 選擇控制；泰 動(dòng)按鍵處理地層 選擇控制 （電阻率）-to 孑曰小 控制CPLD控制模塊0. 1歐姆米1.0歐姆米10歐姆米1Q0歐姆米1K歐姆米超淺探測(cè)78193, 80. 36。0, 04淺探測(cè)7520. 54, 00. 450, 04中探測(cè)67255, 50. 80, 1Q深探測(cè)56163, 00. 60, 07表1、刻度器相位差電阻率換算表圖4、信號(hào)幅度衰減與地層電阻率關(guān)系曲線電阻率0. 1110

13、100超淺探測(cè)7. 91. 10. 10. 006淺探測(cè)8. 51. 80. 17XXX中探測(cè)9. 82. 30. 26XXX深探測(cè)71. 70. 12XXX表2、信號(hào)幅度衰減與地層電阻率關(guān)系 none nan cuaa 1=11=13 nm口 ewe arc圖5、刻度箱面板及箱體實(shí)體圖、申請(qǐng)發(fā)明專利或?qū)嵱眯滦蛯＠麘?yīng)當(dāng)提交權(quán)利要求書，一式兩份（原件及復(fù)印件各一份）。二、權(quán)利要求書應(yīng)當(dāng)打字或者印刷，字跡應(yīng)當(dāng)整齊清晰，黑色，符合制版要求，不得涂改， 字高應(yīng)當(dāng)在3.5毫米至4.5毫米之間，行距應(yīng)當(dāng)在2.5毫米至3.5毫米之間，權(quán)利要求書 首頁用此頁、續(xù)頁可用同樣大小和質(zhì)量相當(dāng)?shù)陌准埨m(xù)寫。紙張應(yīng)當(dāng)縱向使用，只限使用正 面，四周應(yīng)當(dāng)留有空白：左側(cè)和頂部各25毫米，右側(cè)和底部各15毫米。三、郵寄申請(qǐng)文件不得折疊。四、權(quán)利要求書應(yīng)當(dāng)說明發(fā)明或者實(shí)用新型的技術(shù)特征，清楚和簡(jiǎn)要地表述請(qǐng)求保護(hù)的范 圍。權(quán)利要求書有幾項(xiàng)權(quán)利要求時(shí)，應(yīng)當(dāng)用阿拉伯?dāng)?shù)字順序編號(hào)，編號(hào)前不得冠以“權(quán)利 要求”或者“權(quán)項(xiàng)”等詞。權(quán)利要求書應(yīng)當(dāng)在每頁下