专利名称：一种新型双侧向电极系的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及双侧向测井仪领域，尤其是一种新型双侧向电极系。
背景技术：
双侧向测井仪属于一种油田裸眼井地层电阻率测量仪器，是电阻率测井的主要设 备之一，用于石油勘探测井，能同时完成地层侵入带电阻率和原状地层电阻率两种不同探 测深度的视电阻率测量，用以研究地层间电阻率的变化，与其它测井资料配合可直观地划 分渗透层，判断油水层，确定和评价地层含油特性。双侧向电极是双侧向测井仪的重要组成 部分，它在电极表面建立起动态的、均匀的等位圆柱状电场，并迫使圆柱状电场表面发出的 电流束径向流入地层，到达地层电位为零的无穷远处。 随着勘探数控测井技术的快速发展，油田需要获得更加详细的地层信息资料，测 井仪器必须进一步提高分层能力、探测深度和测量精度。传统的双侧向仪器由电子线路、电 极系和下电极三部分组成，电极系设计通常由十一个金属电极和非金属材料构成，采用上 下对称分布形式，中间为主电极，两边对称分布一组主监督电极、一组辅助监督电极和一个 采样电极，对称的电极之间通过导线相互连接，主监督电路共用同一个前置放大电路，前置 放大电路安装在电极系上端壳体内；另外，目前国内双侧向电极系都采用金属电极和橡胶 硫化成一体模式，可维修性差，仅能一次使用，同时，橡胶电极系易受硫化氢气体腐蚀，在超 深井、高盐度井中绝缘性能差，获取的测井资料不能真实反应地层信息。
发明内容针对上述现有产品所存在的缺陷，本实用新型提供一种新型双侧向电极系。
本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是这种新型双侧向电极系，包括上
外壳、下外壳和芯轴，该电极系由一组金属电极和玻璃钢隔离套组成，金属电极和玻璃钢隔
离套套装在芯轴的外部，通过上、下外壳螺纹连接成一体；内部采用压力平衡活塞补偿结
构，各个金属电极相互独立，以中间主电极为中心，上下对称分布，上前置放大电路放置在
上外壳内，下前置放大电路设置在下外壳内，上前置放大电路和下前置放大电路的一端通
过密封长插针和内部金属电极相连，另一端通过插针和外部线路相连。采用上述设计，深侧
向监控电路通过M1+、M3+和M1-、M3-两组电极采样地层电压差，浅侧向监控电路通过Ml+、
M2+和M1_、M2-两组电极采样地层电压差，再经过前置放大电路放大及后续电路处理，改变
了深、浅侧向动态电场分布，实现不同深度的地层探测，能够对地层进行精细划分，同时，由
于测井时井内各处的电位并不相同，采取上下电极相互独立采样方式，能够取得真实电压
值，通过电路处理后改变电场分布，能够大大提高仪器测量精度。 所述的上外壳为A4+电极，下外壳为对应的A4-电极。 所述的上外壳外面套装着用于电场平衡的绝缘套，上端安装保护帽。 所述的下外壳端口装有保护塞。 本实用新型有益的效果是本电极系设计采用金属电极和玻璃钢隔离套组合而成，内部采用压力平衡活塞补偿方式进行内外压力平衡补偿，能够保证高温、高压条件下的 绝缘性能，提高测井质量，并满足含硫化氢气体等复杂井况条件下使用要求，同时，仪器的 拆卸、清洗、保养非常方便，能够重复使用。提高了仪器纵向分层能力、径向探测深度和测量 精度，真实反映了地层信息。
图1是本发明的整机结构示意图； 图2是电极系平衡活塞的结构示意图； 图3是前置放大电路的结构示意图； 图4是芯轴的结构示意图。
附图标记说明1.保护帽；2.螺纹环；3.上外壳；4.第一绝缘套；5. A*+电极；
6.第一隔离套；7.A3+电极；8.第二隔离套；9. M3+电极；10.第三隔离套；11. M2+电极；
12.第四隔离套；13.Ml+电极；14.第五隔离套；15.A0电极；16.第六隔离套；17.Ml-电极；
18.第七隔离套；19. M2-电极；20.第八隔离套；21. M3-电极；22.第九隔离套；23. A3-电
极；24.第十隔离套；25.A*_电极；26.第二绝缘套；27.下外壳；28.保护塞；29.活塞； 30.活塞密封圈；31.碟形弹簧；32.插针；33.前置放大器；34.密封长封针；35.芯轴。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明 如图所示，这种新型双侧向电极系，包括上外壳3、下外壳27和芯轴，该电极系由 十三个独立的金属电极和玻璃钢隔离套组成，上外壳3为A4+电极，下外壳27为对应的
A4-电极。金属电极和玻璃钢隔离套套装在芯轴的外部，通过上、下外壳螺纹连接成一体；
内部采用压力平衡活塞补偿方式进行内外压力平衡补偿，能够保证高温、高压条件下的绝 缘性能，提高测井质量，并满足含硫化氢气体等复杂井况条件下使用要求，同时，仪器的拆
卸、清洗、保养非常方便，能够重复使用。各个金属电极相互独立，以中间主电极(AO电极 15)为中心，上下对称分布。上前置放大电路放置在上外壳3内，下前置放大电路设置在下 外壳27内，深、浅侧向主聚焦系统采用不同的采样电极进行采样。上前置放大电路和下前 置放大电路的一端通过密封长插针34和内部金属电极相连，另一端通过插针32和外部线
路相连。
电极系的整体实现参照附图1。 电极系由电极、隔离套等零部件及其贯穿仪器内部的芯轴35(参照附图4)组成， 电极、隔离套等零部件套在芯轴的外部，通过上、下外壳螺纹拧紧成一体。上外壳3通过螺 纹环2连接到芯轴35上端，上外壳3内部有上前置放大电路，外面套着第一绝缘套4，起电 场平衡作用，上端安装保护帽1对上部接口进行保护。M1+电极13、 Ml-电极17、 M2+电极 11、M2-电极19、M3+电极9、M3-电极21、A3+电极7、A3_电极23、A*+电极5、A*_电极25、 A4+电极3、A4-电极27和一组隔离套对称分布在AO电极15的两端，并依靠与芯轴下端螺 纹连接的下外壳27压紧；该组隔离套包括第一隔离套6、第二隔离套8、第三隔离套10、第 四隔离套12、第五隔离套14 ;第六隔离套16、第七隔离套18、第八隔离套20、第九隔离套22 和第十隔离套24。下外壳27外套的第二绝缘套26，端口装上保护塞28对下端进行保护，
4下前置放大电路在下外壳27内。芯轴上、下两端通过芯轴上安装的密封长插针34实现液 空连接，电极经芯轴上密封长插针34与电路相连。A3+电极4内的压縮弹簧与下外壳27共 同作用产生一定的压力，压紧芯轴外依次安装的各个零件，并使零件间的密封圈产生一定 的形变起到密封作用，当八3+电极7内的压縮弹簧间隙为l-1.5mm时，表明探头的电极、隔 离套装配到位。但是，仅仅依靠端面密封圈并不能满足140MPa高压下的密封要求。为了解 决上述问题，探头整体设计了压力平衡系统。在芯轴、电极和隔离套等零件组成的圆筒和活 塞(位于A3-电极23内)组成的密闭腔体内充入硅油，不仅提高了电极间的绝缘性能，并能 推动活塞调节仪器内外压力差，当外界压力大于内部压力时，活塞向内移动。实际测井时， 随着地层温度的增加，腔体内硅油的体积因温度升高而膨胀，推动活塞向外移动，使电极系 内外压保持自动平衡。 A3-电极23系统自动平衡的实现参照附图2。 A3-电极23及其内部结构如附图2所示。当温度升高后，硅油膨胀压力推动碟形
弹簧31移动，当活塞密封圈30滑过卸油孔后，硅油通过卸油孔排出探头，释放探头内部压
力；外界压力大于硅油膨胀压力时，活塞29向内移动，通过调节仪器内部硅油所占空间的
大小，使电极内外的压力保持动态平衡，仪器内部压力与外界环境压力相差很小。隔离套和
电极间的密封圈正是在这样的小压差环境下，依靠八3+电极4内的压縮弹簧和下外壳27共
同作用产生的压紧力足以满足探头密封要求。 前置放大电路与电极之间的连接参照附图3。 为了保证采样信号的真实性，提高信噪比，两个前置放大器33分别放置于靠近电 极的上、下外壳内，外壳外部套上绝缘套管，以保持电流回路一定距离和电极对称，前放一 端通过密封长插针34和内部电极相连，另一端通过插针32和外部线路相连，实现对聚焦电 极采样电压信号放大。 除上述实施例外，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新 型要求的保护范围。
权利要求一种新型双侧向电极系，包括上外壳(3)、下外壳(27)和芯轴，其特征在于该电极系由一组金属电极和玻璃钢隔离套组成，金属电极和玻璃钢隔离套套装在芯轴的外部，通过上、下外壳螺纹连接成一体；内部采用压力平衡活塞补偿结构，各个金属电极相互独立，以中间主电极为中心，上下对称分布，上前置放大电路放置在上外壳(3)内，下前置放大电路设置在下外壳(27)内，上前置放大电路和下前置放大电路的一端通过密封长插针(34)和内部金属电极相连，另一端通过插针(32)和外部线路相连。
2. 根据权利要求l所述的新型双侧向电极系，其特征在于所述的上外壳(3)为A4+电 极，下外壳(27)为对应的A4-电极。
3. 根据权利要求1或2所述的新型双侧向电极系，其特征在于所述的上外壳(3)外 面套装着用于电场平衡的绝缘套(4)，上端安装保护帽(1)。
4. 根据权利要求1或2所述的新型双侧向电极系，其特征在于所述的下外壳(27)端 口装有保护塞(28)。
专利摘要本实用新型涉及一种新型双侧向电极系，包括上外壳、下外壳和芯轴，该电极系由一组金属电极和玻璃钢隔离套组成，金属电极和玻璃钢隔离套套装在芯轴的外部，通过上、下外壳螺纹连接成一体；内部采用压力平衡活塞补偿结构，各个金属电极相互独立，以中间主电极为中心，上下对称分布，上前置放大电路和下前置放大电路的一端通过密封长插针和内部金属电极相连，另一端通过插针和外部线路相连。本实用新型有益的效果是本电极系设计采用金属电极和玻璃钢隔离套组合而成，内部采用压力平衡活塞补偿方式进行内外压力平衡补偿，能够保证高温、高压条件下的绝缘性能，提高测井质量，并满足含硫化氢气体等复杂井况条件下使用要求。
文档编号G01V3/18GK201489123SQ200920116689
公开日2010年5月26日 申请日期2009年3月26日 优先权日2009年3月26日
发明者余刚, 刘宁, 吴建农, 吴玉飞, 彭原平, 方加生, 王存田, 王林, 王界益, 邓海斌, 陈文峰, 陈斌, 陈海贵 申请人:西部钻探测井公司;杭州瑞利声电技术公司