适于随钻电磁波电阻率测量的双频发射调谐系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种油田随钻测井仪器，具体涉及一种适于随钻电磁波电阻率测量的 双频发射调谐系统及方法。
【背景技术】
[0002] 目前，在油田钻井行业，随钻电磁波电阻率测井主要用作井眼周围的岩性区分、油 层和气层与水层的划分、地层剖面的构造对比等。公知的随钻电磁波电阻率测量技术指：利 用基本的电场和磁场之间相互感应的原理，在发射线圈中激励出一定幅度和频带宽度的交 变电场，该交变电场在周围的地层中感应出交变磁场，交变磁场又在其周围感应出二次交 变电场，依次类推，最终在接收线圈中接收到感应电场，该感应电场的大小和相位角与发射 线圈和接收线圈之间的地层电阻率相关，测量该感应电场的大小和相位角，即可获得周围 地层的电阻率。
[0003] 为获得不同深度的地层电阻率，目前，许多随钻电磁波电阻率测量仪器所配置的 发射线圈的前端安装有双频发射调谐系统，通过双频发射调谐系统，可使电磁波电阻率发 射电路发射出两种不同频率的电磁波，然后，可分时将两种不同频率的电磁波通过同一个 发射线圈向外发出。其中，电磁波频率一般在200KHZ到5MHz之间选择，通过相对较低频率 的电磁波探测更远的地层，而通过较高频率的电磁波探测较近的地层。
[0004] 对于目前多数采用可发射两种不同探测频率的测量仪器，其双频发射调谐系统存 在以下缺点：
[0005] 双频发射调谐系统所配置的第1频率调谐通道和第2频率调谐通道共用相同的电 子器件，因此，两个谐振频率之间具有明显的影响，很大程度地提高了现场调谐的难度，为 达到在预设的两个频率点均实现调谐，实际操作时必须在两个频率点之间反复切换，工艺 较为繁琐。
[0006] 具体的，随钻电磁波电阻率测量仪器在井下工作时，从地表直至数千米深的地下， 地层温度有较大的变化，统计结果显示：距离地表深度每增加一百米，地层温度会增加大约 3°C，若井深达到3000米，则仪器周围的地层温度可能达到KKTC以上，当电磁波电阻率仪 器在大范围的温度变化环境中工作时，其双频调谐电路中的电抗性元件会受温度变化的影 响，其个体的主要参数会发生一定程度的温度漂移，这种漂移是电子电抗元件固有的特性， 与其制造时所使用的原材料和工艺有直接的关系。系统在室温条件下对预设的两个工作频 率完成调谐，而随着系统进入地层，在逐渐被高温环境所包围的过程中，其在室温条件完成 的两个频率的调谐都会发生偏移。如前所述，既使在室温环境中完成对两个频率的调谐，随 着环境地层温度的变化，该两个频率之间的相互影响会更加明显，这会使得发射电流的效 率下降，从而影响接收线圈感应的电场，最终导致测量结果的偏差。
[0007] 此外，电子元件在井下高温、高压、剧烈震动的环境工作，还可能带来不可预测的 物理损坏，若双频发射调谐系统中的某个元件发生损坏，会同时导致两个工作频率的调谐 失效，进而使整个电磁波电阻率测量仪器失效。
[0008] 可见，现有的双频发射调谐系统，由于第1频率调谐通道和第2频率调谐通道共用 相同的电子器件，因此，当其中一个频率调谐通道发生故障而失效时，常常也会导致另一个 频率调谐通道失效，从而具有测量可靠性较低的不足。
【发明内容】
[0009] 针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种适于随钻电磁波电阻率测量的双频发 射调谐系统及方法，可有效解决上述问题。
[0010] 本发明采用的技术方案如下：
[0011] 本发明提供一种适于随钻电磁波电阻率测量的双频发射调谐系统，包括依次串联 的电磁波发射电路（1)、射频母接头（6)、射频公接头（7)、射频同轴线（2)、阻抗匹配器（3) 和双频调谐网络（4);
[0012] 其中，所述双频调谐网络（4)包括并联的第1频率调谐通道（41)和第2频率调谐 通道（42)。
[0013] 优选的，所述第1频率调谐通道（41)包括串联的第1电感（411)和第1电容 (412);
[0014] 所述第2频率调谐通道（42)包括串联的第2电感（421)和第2电容（422)。
[0015] 优选的，所述射频母接头（6)、所述射频公接头（7)和所述射频同轴线（2)的电阻 值均为50欧姆。
[0016] 本发明还提供一种适于随钻电磁波电阻率测量的双频发射调谐方法，包括以下步 骤：
[0017] S1，对于随钻电磁波电阻率测量仪器，共配置有η个发射线圈，η为自然数；每个所 述发射线圈的前端均连接独立的双频发射调谐系统；
[0018] 上位机与各个所述双频发射调谐系统连接；
[0019] S2,对于任意的发射线圈（5)，在与1个所述双频发射调谐系统连接后，上位机对 所述双频发射调谐系统进行控制，使所述发射线圈（5)分时发射预设定的第1频率电磁波 信号和第2频率电磁波信号，具体控制方法为：
[0020] S2. 1，上位机控制电磁波发射电路（1)分时产生第1频率电磁波信号和第2频率 电磁波信号；其中，第1频率电磁波信号和第2频率电磁波信号的频率不相同；
[0021] S2. 2,在当前时刻，假设电磁波发射电路（1)产生的为第1频率电磁波信号，则第 1频率电磁波信号经射频同轴线（2)馈送至阻抗匹配器（3);
[0022] S2. 3,阻抗匹配器⑶的输入端与射频同轴线⑵的阻抗匹配，阻抗匹配器⑶的 输出端与双频调谐网络（4)的阻抗匹配；因此，经阻抗匹配器（3)作用后，将第1频率电磁 波信号传输到双频调谐网络（4);
[0023] S2. 4,双频调谐网络（4)具有并联的第1频率调谐通道（41)和第2频率调谐通道 (42)，因此，当双频调谐网络（4)的输入端接收到第1频率电磁波信号时，第1频率电磁波 信号自动输送到与自身频率匹配的第1频率调谐通道（41)，然后，通过第1频率调谐通道 (41)，将第1频率电磁波信号输送到发射线圈（5)，因此，发射线圈（5)将第1频率电磁波信 号传输到周围地层；
[0024] S2. 5,同样的，当电磁波发射电路⑴产生的为第2频率电磁波信号时，第2频率 电磁波信号经过射频同轴线（2)后反馈到阻抗匹配器（3);然后，阻抗匹配器（3)将第2频 率电磁波信号传输到双频调谐网络（4);
[0025] S2. 6,当双频调谐网络⑷的输入端接收到第2频率电磁波信号时，第2频率电磁 波信号自动输送到与自身频率匹配的第2频率调谐通道（42)，然后，通过第2频率调谐通 道（42)，将第2频率电磁波信号输送到发射线圈（5)，因此，发射线圈（5)将第2频率电磁 波信号传输到周围地层。
[0026] 优选的，还包括：
[0027] S3,使用网络分析仪对第1频率调谐通道（41)和第2频率调谐通道（42)进行独 立调谐，将第1频率调谐通道（41)调谐到与第1频率电磁波匹配的状态，将第2频率调谐 通道（42)调谐到与第2频率电磁波匹配的状态。
[0028] 优选的，S3具体为：
[0029] 网络分析仪与射频同轴线（2)连接的射频公接头（7)对接，首先改变第1频率调 谐通道（41)的第1电容（412)的值，并观测网络分析仪的显示，使第1频率调谐通道（41) 调谐到适于传输第1频率电磁波信号的状态；
[0030] 然后，改变第2频率调谐通道（42)的第2电容（422)的值，并观测网络分析仪的 显示，使第2频率调谐通道（42)调谐到适于传输第2频率电磁波信号的状态。
[0031] 本发明提供的适于随钻电磁波电阻率测量的双频发射调谐系统及方法具有以下 优点：
[0032] 本发明提供的双频调谐网络，由两个并联的完全独立的频率调谐通道组成；由于 两个频率调谐通道完全并联，不共用任何电子器件，因此，减少了调谐两个频率调谐通道 时，各频率调谐通道之间的相互影响，g卩：每个频率调谐通道只对一个工作频率调谐，而不 会影响另一个