激发极化电位测井仪归一化方法与流程

该发明涉及测井仪校准方法领域，具体是通过实验获得所有电极在同一输入信号条件下的测量数据，并使用归一化算法对数据进行处理，获得各信道的补偿增益和偏移量参数，使得该仪器各信道对相同的信号具有完全一致的响应。

现有技术：

目前激发极化电位测井仪，均采取阵列化测量电极结构进行极化电位时间域电位衰减谱测量，由于不同电极测量信道的电路参数根本不可能设计的完全一致，因此在测量相同的信号时，各电极测量信道电路参数的这种差异会导致各电极间最终测量结果存在不一致性。而目前没有校准或补偿这种不一致性的技术或方法，这种不一致性会进一步导致测量结果失真，失真的测量结果不能反应地层岩石的真实特性，反而能够导致后期处理解释的偏差甚至错误。

技术实现要素：
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该发明的目的是针对激发极化电位测井仪各测量信道之间对相同信号响应的差异性问题，提供一种消除各信道间响应差异的激发极化电位测井仪归一化方法，消除物理测量信道之间的响应差异,以便获得正确的测量结果。

本发明的技术方案是：

激发极化电位测井仪归一化方法，该方法实施的基础包括：主要由阵列电极系11、电子线路9、回流电极10和遥测短接连接成仪器串，并与地面系统8连接组成的激发极化电位测井仪；由信号源1、信号选择电路2、参考电极连接端子3、回流电极连接端子4、发射电极连接端子5、测量电极连接端子6组成的激发极化电位归一化装置；以及设置在地面系统8的归一化软件模块7三部分。其中：回流电极连接端子4和参考电极连接端子3分别与回流电极10和参 考电极12相连，发射电极连接端子5和测量电极连接端子6分别与阵列电极系11的发射电极和测量电极相连。发射电极连接端子5将发射电极发出的信号输入到信号源1，回流电极连接端子4为信号源提供地信号输入，信号源1产生0VDC、+2.5VDC、+5VDC信号，信号选择电路2根据需要选择相应的信号，该信号通过测量电极连接端子6输出至每一个测量电极，参考电极连接端子3为仪器测量电路提供参考电位，井下仪器电子线路9和地面系统8采集各测量电极的数据，最终由归一化软件模块7对采集的测量数据根据平均值归一化法进行归一化处理和计算，获得每个电极的增益和偏移量参数。

所述归一化计算方法如下：

信道数量为N，则各信道采集获得的数据为M_i,i∈[1,N],通过直接平均值法可得：

归一化公式为：

式中为1式求得的均值，即归一化后的值，M_i为归一化之前各信道的数据，GAIN_i和Offset_i分别为相应信道的增益和偏移量参数；

基于上述公式1和2，在每个信道都对0VDC、+2.5VDC、+5VDC三个信号采集了数据后，首先选择0VDC和+2.5VDC两点的数据，分别带入式2中后，每个信道都得到一个二元一次方程组，计算后得到低信号输入范围时的GAIN和OFFSET的参数值，然后选择+2.5VDC和+5VDC两点的数据，重复上述的计算过程，得到高信号输入范围的GAIN和OFFSET参数值。

在获得每个电极的增益和偏移量参数基础上，进一步产生增益和偏移量归一化坐标图谱。

发明效果：该发明消除了激发极化电位测井仪阵列电极系不同测量电极之间对相同信号响应的差异，使得该仪器在测量相同的信号时各信道之间具有相 同的响应，最终激发极化电位测井结果能够真实反映地层特性。同时增益分布图和偏移量分布图也可以直观指示信道的稳定性和信道的异常状态。

附图及附图的简单说明

图1为激发极化电位测井仪归一化方法实施示意图；

图2为增益坐标分布图；

图3为偏移量坐标分布图。

图中：1-信号源，2-信号选择电路，3-参考电极连接端子，4-回流电极连接端子，5-发射电极连接端子，6-测量电极连接端子，7-归一化软件模块，8-地面系统，9-电子线路，10-回流电极，11-阵列电极系，12-参考电极。

具体实施方式

如图1所示，该方法实施的激发极化电位测井仪主要由阵列电极系11、电子线路9、回流电极10以及遥测短接连接成仪器串并与地面系统8相连组成。

该发明包括激发极化电位归一化装置和归一化软件模块7两部分。激发极化电位归一化装置由信号源1、信号选择电路2、参考电极连接端子3、回流电极连接端子4、发射电极连接端子5、测量电极连接端子6组成，其中发射电极连接端子5将发射电极发出的信号输入到信号源，回流电极连接端子4为信号源提供地信号输入，由信号源1产生0VDC、+2.5VDC、+5VDC信号，信号选择电路2根据需要选择相应的信号，该信号通过测量电极连接端子6输出至每一个测量电极，参考电极连接端子3为仪器测量电路提供参考电位，通过井下仪器电子线路和地面系统采集各测量电极的数据，最终由归一化软件模块7对归一化过程中采集的测量数据根据平均值归一化法进行归一化处理和计算，获得每个电极的增益和偏移量，并产生增益和偏移量归一化坐标图谱。

实施过程中，将激发极化电位归一化装置的回流电极连接端子4、参考电极 连接端子3、发射电极连接端子5、测量电极连接端子6分别与回流电极10、参考电极12、阵列电极系11相连；进行归一化操作时，激发极化电位测井仪工作在归一化状态，仪器通过阵列电极系11上的发射电极发射信号，该信号经过发射电极连接端子到信号源1，同时回流电极10通过回流电极连接端子将地信号输入到信号源1，信号源1通过内部电路产生0VDC、2.5VDC、5VDC三种直流信号，由信号选择电路2选择0VDC，该信号经测量电极连接端子6到阵列电极系11上的测量电极，此时地面系统进行数据采集，此次采集完成后，再通过信号选择电路2分别选择2.5VDC和5VDC进行数据采集，最后由地面软件模块7对三次采集数据进行归一化处理，最终获得各信道的增益和偏移量参数及其图谱。

地面软件模块采用归一化具体算法如下：

信道数量为N，则各信道采集获得的数据为M_i,i∈[1,N],通过直接平均值法可得：

归一化公式为：

式中为(1)式求得的均值，即归一化后的值，M_i为归一化之前各信道的数据，GAIN_i和Offset_i分别为相应信道的增益和偏移量。由于之前每个信道都对0VDC、+2.5VDC、+5VDC三个信号采集了数据，首先选择0VDC和+2.5VDC两点的数据，分别带入式(2)中后，每个信道都可以得到一个二元一次方程组，计算后可以得到低信号输入范围时的GAIN和OFFSET的值，正常情况下GAIN值都应该呈正态坐标分布。然后选择+2.5VDC和+5VDC两点的数据，重复上述的计算过程，可以得到高信号输入范围的GAIN和OFFSET参数。软件形成包含有各信道增益和偏移量参数的文件，现场测井时该文件被测井程序调用，参与计算，而增益和偏移量坐标图谱可以直观的判断各信道的工作稳定性。

图2为增益坐标分布图，横坐标为信道序号，纵坐标为增益，理想信道的 增益应该落在数值1这条线上，实际上由于各信道设计参数不可能完全一致，基本应该分布在增益为1的水平线上下很小的范围内，如果某一个点偏离较远，则指示该信道存在问题。

图3为偏移量坐标分布图，横坐标为信道序号，纵坐标为偏移量，理想信道的偏移量应为0，由于信道参数存在微小的误差，实际上会基本分布在0的两侧，偏离0值较大的奇异点指示该信道存在故障。如果使用两次归一化实验的增益分布图和偏移量分布图进行比较，对性能不稳定的信道会有更好的指示作用。