第二章普通感應(yīng)測井儀器

第二章普通感應(yīng)測井儀器1第1頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1.1基本測量原理2.1.2幾何因子理論2.1.3線圈系特性及設(shè)計原理2.1.4反褶積校正2.1.5傳播效應(yīng)校正2.1測量原理第2頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1.1基本測量原理第3頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月σ在二次交變電磁場作用下，接收線圈中產(chǎn)生與地層電導率σ相關(guān)的感應(yīng)電動勢eR，且相位滯后π因直接耦合產(chǎn)生的與地層電導率無關(guān)感應(yīng)電勢ex，相位滯后π/2，必須設(shè)法消除第4頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月上式中K只和線圈系的結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān)，稱為儀器常數(shù)或線圈系系數(shù)g是地層單元環(huán)空間幾何位置的函數(shù)，稱為地層單元環(huán)幾何因子，且全空間地層單元環(huán)幾何因子總和為12.1.2幾何因子理論第5頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月主線圈補償線圈消除井眼影響聚焦線圈:消除圍巖影響2.1.3線圈系特性及多線圈系設(shè)計原理第6頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月因感應(yīng)線圈系縱向探測特性（幾何因子GZ）的非理想化使地層受圍巖影響畸變成為

A采用

A與反幾何因子GZ-1的褶積運算（即反褶積），能夠校正圍巖的影響工程應(yīng)用中從各種因素考慮，采用最簡單的三點反褶積處理

A

=GZ-1*

A（w1=w2）Schlumberger的DIT-D（b=78”）σA=1.10σ0-0.05σ1-0.05σ2Atlas3600的1503（b=80”）σA=1.16σ0-0.08σ1-0.08σ22.1.4反褶積校正原理第7頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月w1=w2=-1.6k/20k=-0.08w0=1＋1.6k/10k=1.162.1.4（續(xù)）感應(yīng)測井儀三點反褶積處理σa=1.16σ0-0.08σ1-0.08σ2縮小數(shù)值變化范圍，以便ADC和DAC位數(shù)不多的要求深度控制的移位寄存加減法運算，電阻為權(quán)系數(shù)第8頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月CSU數(shù)控測井系統(tǒng)采用計算機處理Atlas數(shù)字測井系統(tǒng)采用非線性模擬運算（分段逼近）Usr很小時，D1，D2截止Usr增到i（r2＋r3）>0.7V時,D1導通Usr增到ir3>0.7V時，D1、D2導通2.1.5傳播效應(yīng)校正UsrUscir3第9頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月2.2DIT-D雙感應(yīng)測井儀2.2.1儀器工作原理2.2.2主要電路分析2.2.3地面接口電路2.2.4小結(jié)第10頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月2.2.1儀器工作原理DIT-D結(jié)構(gòu)原理第11頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月DIT-D電路原理框圖控制抵消直耦信號大小第12頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月Schlumberger的DIT-D是一種設(shè)計的比較完善，性能非常穩(wěn)定的雙感應(yīng)測井儀，其下井儀由深、中感應(yīng)信號放大器R、X參考信號放大器R、X相敏檢波器20kHz主振蕩器X變感器及其它輔助電路，等組成。2.2.2主要電路分析第13頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月f0=19.6K～20.56KHzKC≈60～66信號放大器20kHz選頻放大選頻及移相兩級放大150000-190000倍第14頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月R參考信號放大器X相移網(wǎng)絡(luò)從發(fā)射信號取樣作為輸入選頻第15頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月變壓器偶合全波R-PSD變壓器偶合半波X-PSD相敏檢波器濾波參考參考第16頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月組成自動電平控制ALC變壓器耦合自激推挽式振蕩器，輸出電流1.578A，功率約20W頻率微調(diào)至20000±25HzQ3等組成自動電平控制(ALC)電路，穩(wěn)定幅度可調(diào)用電流互感器提供200mV的參考信號20kHz主振蕩器由Q4、Q5晶體管組成的乙類推挽輸出功率級（它由Q1、Q2晶體管組成的激勵級推動）

第17頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月2.2.3地面接口電路第18頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月2.2.4小結(jié)DIT-D雙感應(yīng)測井儀的一個顯著特點是通過精心設(shè)計來避免使用數(shù)字邏輯信號，對提高系統(tǒng)的信噪比起了重要作用；

對于所有傳統(tǒng)測井儀來說，感應(yīng)測井儀輸入信號是最弱的（約在數(shù)十uV量級）用X變感器串入輸入回路，使X信號在放大之前就被抑制掉大部分； 否則X信號在到達PSD之前就可能使放大器飽和為克服非對稱線圈系制造誤差產(chǎn)生的影響，輸入回路中串入誤差校正、溫度補償變壓器；DIT-D有很寬的工作溫度范圍，因此儀器對使用的元器件性能要求很高，否則不可能保證諸多相位處理的效果； 主要指RC器件的精度和溫度系數(shù)DIT-D的主要計算處理均由車載計算機完成，處理精度較高。第19頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月2.3.1儀器工作原理2.3.2主要電路分析2.3.3地面儀電路2.3.4小結(jié)2.31503雙感應(yīng)測井儀第20頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月2.3.1儀器工作原理1503雙感應(yīng)測井儀的深感應(yīng)為對稱的6線圈系，深感應(yīng)為不對稱的8線圈系采用20kHz發(fā)射頻率從參考信號放大電路取出一可調(diào)信號抵消殘余的基值信號（X信號和線圈誤差信號等）相敏檢波器檢出深、中感應(yīng)的R信號后送到地面進一步處理下井儀也設(shè)有內(nèi)刻度電路用與儀器的校驗深感應(yīng)的三點反褶積處理及傳播效應(yīng)校正處理由地面儀（面板）中的非線性模擬運算電路完成，中感應(yīng)不作這類處理第21頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月1503雙感應(yīng)測井儀電路原理框圖第22頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月2.3.2主要電路分析發(fā)射電路接收前置放大器信號放大器、參考信號放大器內(nèi)刻度電路相敏檢波電路第23頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月數(shù)字振蕩器濾波放大電路在電極系內(nèi)發(fā)射電路、接收前置放大器功率放大第24頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月參考信號放大器單極性轉(zhuǎn)雙極性PSD選頻信號放大器內(nèi)刻度深、中感應(yīng)信號放大器、參考信號放大器和相敏檢波器參考信號測量道第25頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月2.3.3地面儀電路第26頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月2.4.1測井儀器刻度的基本概念2.4.2感應(yīng)測井刻度原理2.4.3最佳刻度環(huán)直徑和最佳刻度點2.4感應(yīng)測井儀器刻度第27頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月測井刻度的作用是建立測井響應(yīng)值與測井工程值之間的對應(yīng)關(guān)系

測井響應(yīng)值：如對聲波時差、核測井脈沖或地層電阻率探測后產(chǎn)生的信號（模擬電壓電流或數(shù)字編碼）

測井工程值：地層聲波時差、密度、中子孔隙度或電阻率、電導率等刻度可按以下分類2.4.1測井儀器刻度的基本概念 內(nèi)刻度 刻度 模擬刻度 外刻度 實體刻度刻度時測量電路與探頭斷開，因此輸出結(jié)果不反映儀器的真實響應(yīng)，是一種“假”刻度，一般僅用于檢查儀器是否正常工作刻度時測量電路探頭連接，但不提供實際的地層環(huán)境，因此儀器輸出結(jié)果反映的是在模擬環(huán)境下的響應(yīng)，如感應(yīng)測井儀用刻度環(huán)刻度、密度測井儀用刻度塊刻度，一般僅作為三級刻度用于測井現(xiàn)場對儀器的測前或測后標定。模擬刻度必須通過精確的理論計算和、或由更高的標準或?qū)嶓w刻度來傳遞。測井儀器獲得在真實的地質(zhì)環(huán)境下的響應(yīng)，準確、可靠，如密度儀器在核標準刻度井群或感應(yīng)儀器在大水池中的刻度等。缺點是造價昂貴，刻度電少和使用不便。第28頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月感應(yīng)測井采用刻度環(huán)作為模擬式外刻度。當刻度環(huán)套在線圈系記錄點且環(huán)平面與線圈系垂直時：2.4.2感應(yīng)測井刻度原理刻度環(huán)感應(yīng)電流接收線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電勢關(guān)鍵要找到用集中參數(shù)R代替分布參數(shù)σ時的對應(yīng)關(guān)系“補償法”依據(jù)上式考慮到電抗的影響；“自然法”用R=ρKC簡化，忽略X的影響；而“諧振法”通過串接電容電抗為零的方式使刻度線性范圍最大，是感應(yīng)測井的首選刻度方法。第29頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月求解刻度系數(shù)KC的關(guān)鍵是解出刻度環(huán)相對于復合線圈系的幾何因子g，可得到點狀法計算的刻度系數(shù)為KD積分法計算的刻度系數(shù)更KI接近實際的KC感應(yīng)測井刻度環(huán)刻度系數(shù)計算方法第30頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月2.4.3最佳刻度環(huán)直徑和最佳刻度點通過對刻度環(huán)直徑及其在線圈系位置的選取，使刻度系數(shù)最大化的同時保證因刻度直徑的微小變化和刻度環(huán)位置微小變化引起刻度系數(shù)KC的變化最小，稱為選取最佳刻度環(huán)直徑和最佳刻度點6ILD-0.8線圈系g在Z-r平面的等值線圖6ILD-0.8線圈系K-Z關(guān)系圖6ILD-1線圈系K-Z關(guān)系圖第31頁，課件共32頁，創(chuàng)作于2023年2月2.5習題1、感應(yīng)測井儀線圈系設(shè)計中采用什么措