专利名称：多功能感应测井模拟实验教学系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及石油高等院校《测井方法与原理》实验教学设备领域，产品主要应用于感应测井、阵列感应测井中子阵列的有用信号和无用信号的模拟测量实验教学。
背景技术：
测井学科是地球科学的一个重要领域，是油气勘探开发的主体工程技术之一，其中感应测井是地层评价及相关应用领域重要的信息来源，特别是阵列感应由于其丰富的测量信息，在测井技术中占有极为重要的位置。《测井方法与原理》是石油高等院校勘查技术与工程专业(测井方向)最重要的专业课之一，主要任务是根据非均勻介质的交变电磁场理论，研究感应测井、阵列感应测井基本原理和测井响应特征。建立相关的地层物理模拟场和模拟感应测井系统，对于构建较为完善的测井专业教学实验室，提升大学生实践教学环节的质量，具有重要意义。但由于以下原因，导致实验教学无法进行，使得该门课程的基本方法原理无法得到室内教学模拟实验的验证。该感应模拟测井系统针对的专业极具特色 (目前设置该专业方向的高校仅涉及几所石油院校)，目前不仅国内外均无相应的产商(一般只针对实际野外作业仪器，不提供多功能模拟实验教学)，而且其它兄弟院校尚未从实验室教学角度开展类似工作，因此，把测井现场“搬到”实验室进行模拟实验，对理论和实践教学而言具有开创性。
发明内容
本发明的目的是提供一套较为完备的多功能感应测井模拟实验教学设备，用于双线圈、复合线圈、子阵列信号的模拟测量，所有的测量过程均为计算机自动控制，信息的采集和分析采用PCI接口高速数据采集卡及分析系统。本发明的技术方案为一种多功能感应测井模拟实验教学系统，所述的系统包括线圈系、位于线圈系径向方向上分布的模拟地层刻度环和与线圈系相接的测量测控系统， 所述的线圈系为九线圈系，包括同轴设置的九个线圈，其中，有三个发射线圈、六个接收线圈，在测量测控系统的控制下可形成3种发射方式和3种接收方式组合的9种不同的模拟测量方式；所述的模拟地层刻度环由横向模拟环和纵向模拟环组成，横向模拟环由11个同心的空心铜管构成；纵向模拟环由3个同心的空心铜管构成；每个刻度环均可以接入任意电阻，刻度环可单独或组合使用，用于模拟不同的电导率和不同相对位置的地层情况；测量测控系统用于发射线圈、接收线圈的不同组合控制，发射信号产生及接收信号的采集和处理，用于分析种组合线圈系的纵向几何因子、横向几何因子曲线以及感应测井的刻度原理， 从而理解感应测井仪器的线圈特性。优选的是所述的横向模拟环的11个同心的空心铜管半径分别为10cm、15cm、 20cm、25cm、30cm、35cm、40cm、45cm、50cm、70cm、100cm。优选的是所述的纵向模拟环的3个同心的空心铜管半径分别为20cm、30cm、 40cm。
优选的是所述的九线圈系依次为接收线圈R3、主发射线圈Tl、补偿发射线圈 T2、接收线圈R4B、接收线圈R4、补偿接收线圈R2、接收线圈R1B、主接收线圈R1、发射线圈 T30优选的是接收线圈R3为负向缠绕4匝、主发射线圈Tl为正向缠绕60匝、补偿发射线圈Τ2为负向缠绕12匝、接收线圈R4B为负向缠绕10匝、接收线圈R4为正向缠绕60 匝、补偿接收线圈R2为负向缠绕18匝、接收线圈RlB为负向缠绕12匝、主接收线圈Rl为正向缠绕40匝、发射线圈Τ3为负向缠绕4匝。优选的是所述的横向模拟环的空心铜管刻度环组安装于刻度环组支架上，并通过固定轴安装于线圈系上。优选的是所述的纵向模拟环的空心铜管刻度环组安装于刻度环组支架上，并通过固定轴安装于线圈系上。优选的是所述的系统设置有支架，线圈系安装于支架上。本发明的有益效果为该多功能感应模拟测井系统巧妙地利用各种线圈组合方式可以有效模拟双线圈、复合线圈、子阵列不同测量方式以及不同测量环境下的响应特征及规律，有利于学生对相关感应测井方法原理、测井仪器响应特性的深化理解，这对于学生完整认识测井系统、从事测井系统的操作及开发具有重要意义；该多功能感应模拟测井系统采用多组模拟地层刻度环，进行不同的接入方式和组合，可以模拟具有不同物理性质的地层情况，可以进行多功能感应测井各测量方式的横向、纵向几何因子特性曲线模拟测量以及感应测井的刻度原理模拟实验。
图1为本发明的结构示意2为本发明线圈系的结构示意3为本发明横向模拟环的结构示意4为本发明纵向模拟环的结构示意5为本发明测量测控系统的示意图
具体实施例方式下面结合
本发明的具体实施方式
，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护范围。一种多功能感应测井模拟实验教学系统，所述的系统包括线圈系4、位于线圈系4 径向方向上的模拟地层刻度环1和与线圈系相接的测量测控系统8，所述的线圈系4为九线圈系，包括同轴设置的九个线圈，其中，有三个发射线圈、六个接收线圈，在测量测控系统的控制下可形成3种发射方式和3种接收方式组合的9种不同的模拟测量方式；所述的模拟地层刻度环由横向模拟环2和纵向模拟环3组成，横向模拟环2由11个同心的空心铜管5 构成，其半径分别为 10cm、15cm、20cm、25cm、30cm、35cm、40cm、45cm、50cm、70cm、IOOcm 纵向模拟3环由3个同心的空心铜管5构成，其半径分别为20cm、30cm、40cm ；每个刻度环均可以接入任意电阻，用于模拟不同的不同电导率的地层情况；测量测控系统用于发射线圈、接收线圈的不同组合控制，发射信号产生与接收信号采集，用于分析种组合线圈系的纵向几何因子、横向几何因子曲线以及感应测井的刻度原理，从而理解感应测井仪器的线圈特性。 所述的九线圈系依次为接收线圈R3、主发射线圈Tl、补偿发射线圈T2、接收线圈R4B、接收线圈R4、补偿接收线圈R2、接收线圈R1B、主接收线圈R1、发射线圈T3。接收线圈R3为负向缠绕4匝、主发射线圈Tl为正向缠绕60匝、补偿发射线圈T2为负向缠绕12匝、接收线圈 R4B为负向缠绕10匝、接收线圈R4为正向缠绕60匝、补偿接收线圈R2为负向缠绕18匝、 接收线圈RlB为负向缠绕12匝、主接收线圈Rl为正向缠绕40匝、发射线圈T3为负向缠绕 4匝。所述的横向模拟环2的空心铜管刻度环组安装于刻度环组支架1上，并通过固定轴6 安装于线圈系4上。所述的纵向模拟环3的空心铜管刻度环组安装于刻度环组支架1上， 并通过固定轴6安装于线圈系4上。所述的系统设置有支架7，线圈系4安装于支架7上。本发明的多功能感应测井模拟系统由感应测井实验仪、两组模拟地层刻度环以及控制和测量系统组成。线圈系感应模拟仪由3个发射线圈和6个接收线圈组成，完成单发单收双线圈系、 单发双收三线圈系的子阵列、三发三收复合六线圈系等测量方式的实验功能。两组模拟地层刻度环由横向模拟环组和纵向模拟环组构成，完成横向几何因子、 纵向几何因子及感应测井刻度原理的实验功能。测量测控系统由控制机和测量控制软件组成，完成测量方式的选取、控制信号传递以及感应接收信号的测量功能。工作原理本发明利用电磁感应原理，研究接收线圈感应电动势和介质电导率的关系。给发射线圈施加频率为ΙΟΟΚΗζ、振幅为40V的正弦波交流电，对地层模拟刻度环接入不同的电阻原件，用于模拟不同的电导率地层，测量接收线圈的接收信号，用于实验分析测量信号与刻度单元环位置、电导率的关系，进行不同的线圈组合方式，利用单发单收模拟双线圈系测井、用单发双收线圈系组合测量方式模拟阵列感应的子阵列、用三发三收模拟复合六线圈系测井仪，可以分析双线圈系、阵列感应的子阵列、复合六线圈系的横向、纵向探测特性，进而帮助大学生掌握感应测井的刻度原理和测井原理。不同线圈系组合的测量方法及过程相同，以单发双收线圈系组合(子阵列)方式为例，说明其工作原理和过程。(1)开机前准备工作本仪表采用交流220V供电，3A保险丝。开机前应检查输入电压是否正常。各连接线是否连接正确，确定连接可靠后方能开机。连接说明如下仪器后面板发射线圈TS (五芯航空插座)、接收线圈RSl (七芯航空插座)、接收线圈RS2(四芯航空插座)分别接入线圈系中的四芯、五芯、七芯航空插座，控制信号、发射电流、接收信号接入计算机上的采集卡上采样接口和控制接口，其中发射电流接入第一采样接口，接收信号接入第二个采样接口。仪器前面板发射电流和接收电流检测接口，可利用其他仪器检测该信号。(2)开机打开仪器前面板电源开关。工作方式分为手动和自动两种，线圈系指示灯将根据控制方式的不同显示不同状态。①自动自动控制方式为系统默认方式，可自动根据选项选择相应的线圈系。
②手动手动方式时，根据发射线圈系及接收线圈系控制开关的档位而自动识别线圈系。(3)、模拟环横向几何因子测量(以T1-R1+R1B为例)用模拟环近似代替单元环，研究将横向模拟环横向几何因子特性。将模拟环置于线圈系Tl与Rl中点。若仪器控制方式置于手动方式旋转面板开关，将发射线圈置Tl，接收线圈置 R1+R1B ；若控制方式置于自动方式选择软件发射线圈Tl，接收线圈R1+R1B。模拟环横向几何因子测量按照10cm、15cm........IOOcm顺序或组合测量，完成
完整的环横向几何因子模拟测量实验。(4)模拟环纵向几何因子测量(以T1-R1+R1B为例)纵向几何因子测量是以主线圈对中心点为基础，任意选取“单元环”，如图3，接入选择电阻，5cm步进，左右各50cm，共测量21点，完成完整的纵向几何因子模拟测量实验。以上所述的具体实施方式
，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式
而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、尺寸改变、该井等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种多功能感应测井模拟实验教学系统，其特征在于所述的系统包括线圈系、位于线圈系径向方向上分布的模拟地层刻度环和与线圈系相接的测量测控系统，所述的线圈系为九线圈系，包括同轴设置的九个线圈，其中，有三个发射线圈、六个接收线圈，在测量测控系统的控制下可形成3种发射方式和3种接收方式组合的9种不同的模拟测量方式；所述的模拟地层刻度环由横向模拟环和纵向模拟环组成，横向模拟环由11个同心的空心铜管构成；纵向模拟环由3个同心的空心铜管构成；每个刻度环均可以接入任意电阻，用于模拟不同的电导率和不同相对位置的地层情况；测量测控系统用于发射线圈、接收线圈的不同组合控制，用于分析种组合线圈系的纵向几何因子、横向几何因子曲线以及感应测井的刻度原理，从而理解感应测井仪器的线圈特性。
2.如权利要求1所述的多功能感应测井模拟实验教学系统，其特征在于所述的横向模拟环的11个同心的空心铜管半径分别为10cm、15cm、20cm、25cm、30cm、;35cm、40cm、45cm、 50cm、70cm、100cm。
3.如权利要求1所述的多功能感应测井模拟实验教学系统，其特征在于所述的纵向模拟环的3个同心的空心铜管半径分别为20Cm、30Cm、40Cm。
4.如权利要求1所述的多功能感应测井模拟实验教学系统，其特征在于所述的九线圈系依次为接收线圈R3、主发射线圈Tl、补偿发射线圈T2、接收线圈R4B、接收线圈R4、补偿接收线圈R2、接收线圈R1B、主接收线圈R1、发射线圈T3。
5.如权利要求4所述的多功能感应测井模拟实验教学系统，其特征在于接收线圈R3 为负向缠绕4匝、主发射线圈Tl为正向缠绕60匝、补偿发射线圈T2为负向缠绕12匝、接收线圈R4B为负向缠绕10匝、接收线圈R4为正向缠绕60匝、补偿接收线圈R2为负向缠绕 18匝、接收线圈RlB为负向缠绕12匝、主接收线圈Rl为正向缠绕40匝、发射线圈T3为负向缠绕4匝。
6.如权利要求1-5任意一项所述的多功能感应测井模拟实验教学系统，其特征在于 所述的横向模拟环的空心铜管刻度环组安装于刻度环组支架上，并通过固定轴安装于线圈系上。
7.如权利要求1-5任意一项所述的多功能感应测井模拟实验教学系统，其特征在于 所述的纵向模拟环的空心铜管刻度环组安装于刻度环组支架上，并通过固定轴安装于线圈系上。
8.如权利要求1-5任意一项所述的多功能感应测井模拟实验教学系统，其特征在于 所述的系统设置有支架，线圈系安装于支架上。
全文摘要
本发明涉及一种多功能感应测井模拟实验教学系统，所述的系统包括线圈系、位于线圈系径向方向上分布的模拟地层刻度环和与线圈系相接的测量测控系统，所述的线圈系为九线圈系，包括同轴设置的九个线圈，其中，有三个发射线圈、六个接收线圈，在测量测控系统的控制下可形成3种发射方式和3种接收方式组合的9种不同的模拟测量方式；所述的模拟地层刻度环由横向模拟环和纵向模拟环组成，横向模拟环由11个同心的空心铜管构成；纵向模拟环由3个同心的空心铜管构成；每个刻度环均可以接入任意电阻，用于模拟不同的电导率和不同相对位置的地层情况；测量测控系统用于发射线圈、接收线圈的不同组合控制，用于分析种组合线圈系的纵向几何因子、横向几何因子曲线以及感应测井的刻度原理，从而理解感应测井仪器的线圈特性。
文档编号G09B25/02GK102536197SQ20121001138
公开日2012年7月4日 申请日期2012年1月16日 优先权日2012年1月16日
发明者李刚, 王光海, 谭宝海, 邓少贵 申请人:中国石油大学(华东)