专利名称：微电阻率扫描井壁成像测井仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种通过测量井壁地层介质电阻率，获得井 下岩性及井壁几何形状的成像测井仪。二. 背景技术随着油气勘探进程的加快和勘探程度的提高，勘探对象日趋 复杂和隐蔽，勘探难度越来越大，常规测井在储层描述、快速发现油气层等方 面已不能满足油藏描述的要求。我国石油储量近90%来自陆相沉积为主的砂岩油藏，天然气储量大部分来自 非砂岩气藏，地质条件十分复杂。油田总体规模小，储层条件差，类型多，岩 性复杂，储层非均质性严重，物性变化大，薄层、薄互层及低孔低渗储层普遍 存在。砂泥岩薄互层其有效厚度通常小于0.5米。在油田的开发过程中，有效 识别薄层对提高采收率有重要意义。常规测井方法在砂泥岩薄互层的有效划分. 上存在着困难。对于古生界、下古生界发育的大量碳酸盐非匀质地层；各类硬 地层形成的裂缝性储层；各类火成岩、花岗片麻岩、泥岩、低孔低渗灰质胶结 硬砂岩等，进行裂缝系统分析和储集性能分析是常规测井技术所面临的一大难 题。复杂岩性油藏常指快速堆积的砂砾岩非均质储层，以及沉积盆地中形成的 各类火成岩均质地层。砂砾岩地层岩石结构复杂、储层非均质性强，用常规测 井资料判断砂砾岩储层的含油性是测井资料解释评价中的另一难题。目前，常规微电阻率测井方法主要有自然电位测井方法、侧向测井方法、 感应测井方法、电极系测井方法等。自然电位测井和电极系数据量少，分辨率 低。而侧向测井方法和感应测井方法，其所测量的是一环状地层的整体相应效 果，分辨率低。地层倾角测井也可以测量底层电阻率，但是其对地层的覆盖率 低，測量获得的数据量少，地层倾角测井仪只有4个电极。当地层裂缝发育程
度较差时，地层倾角的电极接触裂缝的机会就大大低于成像测井。只有当倾角 的电极接触到裂缝时，才会有所显示。因此对比只能在裂缝发育的井段进行。可 以看出常规测井方法数据量小、分辨率低、对井壁覆盖面小，难以准确、有效 地识别裂缝的产状、分布密度，无法区分裂缝、小溶洞和溶孔。为了在石油和 天然气探井中获取系统和准确的资料，取出岩心是可靠的手段，但每口井不可 能全取岩心，取岩心时，岩心的定位也有困难和误差。三.发明内容本实用新型目的是针对现有微电阻率测井仪及其它常规测井 技术所存在的问题，结合国内外微电阻率测井仪的发展趋势，提供一种能够进 行岩性识别、裂缝识别、地层构造分析等的微电阻率扫描井壁成像测井仪。地层微电阻率扫描井壁成像测井是一种重要的井壁成像测井仪器，微电阻率扫描井壁成像测井仪对井眼的覆盖面积可达到60% (8英寸井眼)左右，它利 用六只极板上的两排共150个钮扣状的小电极向井壁地层发射电流，然后对每 一个电极所发出的电流信号进行采集。由于电极接触的岩石成分、结构及所含 流体的不同，由此引起电流的变化，电流的变化反映井壁各处的岩石电阻率的 变化，进行高密度采样和高分辨率成像处理后，可以显示电阻率的井壁成像。 其纵向分辨率能够达到几毫米。成像图具有直观的视觉功能，从井壁成像图上 可对裂缝的分布特征、类型、地层的层理、砂泥薄互层的划分、储层有效厚度、 沉积粒序的变化、砾石颗粒的大小等做出正确的分析。微电阻率扫描测井技术与常规数控测井技术相比较,是测井技术上的一次飞 跃。它以扫描图像来反映井壁岩层的成分和结构，并能得到岩层和裂缝的产状 等，克服了以上不足。微电阻率扫描成像测井能够对井筒周围地层介质直观、 清晰、高分辨率地成像，有助于解决当前测井技术面临的三大地质难题，即砂
泥岩薄互层储层的有效划分，裂縫性油藏的裂縫和储集性能分析，复杂岩性油 藏的参数评价。同时也是岩心定向归位的主要依据。其技术方案是包括电子线路和推靠器两部分，电子线路包括发射信号放大 电路、发射信号测量电路、马达控制电路、发射信号信号与参考信号电路、双 极性极板驱动电路、双极板接收电路、定方位信号多路复用电路、井径信号电 路、数据采集与控制电路、仪器主控制与接口电路、遥测单元电路和定方位传 感器连接组成，马达控制电路控制推靠器开腿、收腿，推靠器包括压力平衡系 统、压盘电位计、井径电位计、推靠臂促动机构、井径推靠臂、极板装置、井 径推靠臂推收马达连接组成，其特征是发射信号放大电路对来自发射信号与 参考信号电路的正弦驱动信号进行放大，驱动屏蔽电极组；发射信号测量电路 主要对发射信号电压、电子线路的温度、内刻信号以及压盘电位计电压进行测 量；发射信号与参考信号电路提供地层驱动信号，产生内部刻度信号，还提供 相敏检测参考信号及用于发射信号测量电路和双极板接收电路的内刻信号；双 极性极板驱动电路用作数据采集与控制电路和极板前放电路之间的接口电路， 双极性极板驱动电路包括两套一致的电路，每一套电路都连接着三块极板前放 电路；双极板接收电路执行纽扣电极电流信号的相量测量，它由两套相同的电 路组成，每套电路都包含有一输入放大/相位分离电路、相敏检测电路和一差分 输入低通滤波电路，共有三块双极接收电路板与六只成像极板连接在一起；定 方位信号多路复用电路主要是对来自定方位传感器的七路直流信号进行多路复 用传送，同时起到滤波网络的作用；井径信号电路用于测量推靠臂的伸张，同 时产生用于刻度数据采集与控制电路的增益范围的正、负参考电压，井径信号 电路的输出信号由数据采集与控制电路进行采集和控制；数据采集与控制电路
包括两块相同的电路板，每一块电路板都包括一数据处理器、现场可编程阵列、A/D模数转换器、可编程增益放大器以及采样保持电路，产生用于数据采集所需 的时基，同时产生用于成像极板以及辅助测量板上的多路复用电路的控制信号， 将采集到的模拟信号进行数字化，然后进行打包送给仪器控制与接口电路；仪 器主控制与接口电路主要包括一数字信号处理器和一现场可编程阵列，它主要 是响应来自遥测单元电路的命令，为其它电路提供命令和控制，是遥测单元电 路与其它电子线路之间的接口电路；遥测单元电路负责接收各种命令及传输数 字化的遥测信号，推靠器的下部设有6个独立的推靠臂，每个推靠臂上均安装 有极板，每支极板上面安装有两排小电极。6只极板上共装有150个小电极，奇数极板的上排为12个小电极，下排有 13个小电极，偶数极板的上排为13个小电极，下排有12个小电极，每一极板 上的小电极通过插接件和连接线与对应的极板前置放大电路连接，极板前置放 大电路包含有一个双态高增益放大器、 一高速缓冲器和一多路复用器，用于选 择、放大来自小电极的电流信号。定方位传感器是一瓶装的固体状态的传感器，传感器包含三个磁力计，三 个加速计和一个温度传感器，来自磁力计的数据用于计算1号极板的方位角、 井眼方位角及仪器的旋转，来自加速计的数据用于计算井眼的偏角，温度传感 器用于监测定方位传感器内部的温度。通过六只可以独立活动的推靠臂将极板推靠在井壁上，在电子线路的控制 下使得推靠器下部壳体和极板上的双排钮扣状的小电极向井壁地层发射同极性 的电流，仪器的上部金属壳体作为回路电极，保持极板的电位恒定，推靠器下 部壳体发射的电流对小电极发射的电流起屏蔽聚焦作用。由于小电极接触的岩
石成分、结构及所含流体的不同，由此引起电流的变化，电流的变化反映 井壁各处的岩石电阻率的变化，记录下每个电极测量到的电阻率的原始信息， 数据经过一系列校正处理，如深度校正、速度校正和平衡校正等处理后形成电. 阻率图像，即用一种渐变得色板或灰度值刻度，将每个电极的每个采样点变成 一个色元，色彩的细微变化可提供井壁附近的岩性、物性、层理、裂缝合溶洞 等地质信息。最后得到电阻率测井成像图。在油田的开发过程中，有效识别薄层对提高采收率有重要意义。微电阻率扫描井壁成像测井仪可以提供比常规测井高出30到40倍的纵向分辨率。它能 识别出5咖的薄层。利用微电阻率扫描测井方法来有效地识别灰岩地层的裂缝、溶洞等，为油、 气、水层的精细划分提供了重要的参数依据，微电阻率扫描成像测井能够对井 筒周围地层介质直观、清晰、高分辨率地成像，有助于解决当前测井技术面临的三大地质难题砂泥岩薄互层储层的有效划分，裂縫性油藏的裂縫和集集性能分析，复杂岩性油藏的参数评价。可以应用于裂缝识别和评价、进行高分辨 率薄层评价、地层沉积环境分析、地层层内结构分析和地质构造解释以及帮助 岩芯定位和描述。相比常规微电阻率扫描测井就有以下优势-1、 具有极高的纵向分辨能力(5mm)，是常规测井分辨率的30到40倍。2、 成像图具有直观的视觉功能，从井壁成像图上可对裂缝的分布特征、类 型、地层的层理、砂泥薄互层的划分、储层有效厚度、沉积粒序的变化、 砾石颗粒的大小等做出正确的分析。3、 具有原地层倾角所有功能，可提供地层倾角矢量图，确定地层产状、断
层方位和走向。4、 在一定的条件下，可以替代钻井取心对目的层进行岩心描述，并且具有 录取资料时间短，费用低的特点，但不能完全替代实际岩心。5、 能够提供对裂缝的矢量计算结果，如裂缝的开口度、方向、走向等效孔 隙度等。6、 成像测井可提供完整的地层岩性剖面，并且测量结果具有方向性。7、 成像测井使裂缝研究工作变得更加直观和深化。8、 成像测井使利用测井资料进行构造、沉积相研究工作变得更加简便和有效。四.
附图1微电阻率扫描井壁成像测井仪结构示意简图 附图2 —组相邻成像极板平面结构示意图 附图3推靠器结构示意图 附图4电子线路部分的电路功能结构框图 附图5极板前置放大电路模块框图五.具体实施方式
本实用新型的结构组成主要包括电子线路和推靠器两部分。电子线路由上 部电子线路、定方位传感器和下部电子线路组成。下部电子线路通过48针接插 件连接在上部电子线路下面，定方位传感器通过25针接插件连接在下部电子线 路上。上部电子线路主要包括发射信号放大电路、发射信号测量电路和马达控 制电路。下部电子线路主要包括发射信号与参考信号电路、双极性极板驱动电 路、双极板接收电路、定方位信号多路复用电路、井径信号电路、数据采集与
控制电路、仪器主控制和接口电路、遥测单元电路。所述的发射信号放大电路对来自发射信号与参考信号电路的正弦驱动信号 进行放大，驱动屏蔽电极组(推靠器壳体和极板)。所述的发射信号测量电路主 要对发射信号相量电压、电子线路的温度、内刻信号以及压盘电位计电压进行 测量。所述的马达控制电路负责推靠器开腿、收腿。所述的发射信号与参考信号 电路提供地层驱动信号，产生内部刻度信号，还提供相敏检测参考信号及用于 发射信号测量电路和双极板接收电路的内刻信号。所述的双极性极板驱动电路 用作数据采集与控制电路和极板前放电路之间的接口电路，双极性极板驱动电 路包括两套一致的电路，每一套电路都连接着三块极板前放电路。所述的双极 板接收电路执行纽扣电极电流信号的相量测量，它由两套相同的电路组成，每 套电路都包含有一输入放大/相位分离电路、相敏检测电路和一差分输入低通滤 波电路。共有三块双极接收电路板与六只成像极板连接在一起。所述的定方位 信号多路复用电路主要是对来自定方位传感器的七路直流信号进行多路复用传 送，同时起到滤波网络的作用。所述的井径信号电路用于测量推靠臂的伸张， 同时产生用于刻度数据采集与控制电路的增益范围的正、负参考电压。井径信 号电路的输出信号由数据采集与控制电路进行采集和控制。所述的数据采集与控制电路包括两块相同的电路板，每一块电路板都包括一数据处理器(DSP)、 现场可编程阵列(FPGA)、 A/D模数转换器、可编程增益放大器以及采样保持电 路。产生用于每0.1英寸数据采集的8.33毫秒时基，同时产生用于成像极板以 及辅助测量板上的多路复用电路的控制信号。将采集到的模拟信号进行数字化， 然后进行打包送给仪器控制欲接口电路。所述的仪器主控制与接口电路主要包 括一数字信号处理器(DSP)和一现场可编程阵列(FPGA)。它主要是响应来自
遥测单元电路的命令为其它电路提供命令和控制，是遥测单元电路与其他电子 线路之间的接口电路。所述的遥测单元电路负责接收各种命令及传输数字化的 遥测信号。所述的定方位传感器是一瓶装的固体状态的传感器，用于监测仪器 的倾斜与旋转。传感器包含三个磁力计，三个加速计和一个温度传感器。来自 磁力计的数据用于计算1号极板的方位角、井眼方位角及仪器的旋转。来自加 速计的数据用于计算井眼的偏角。温度传感器用于监测定方位传感器内部的温 度。所述的压力平衡系统主要是实现当推靠臂伸縮时，对仪器内、外压差进行 补偿。主要由释压阀、压力补偿活塞和压力平衡介质组成。所述的压盘电位计 提供了一个电压测量，此电压测量用于监测当推靠臂伸缩时施加到推靠臂连接 机构上的压力。所述的井径电位计共安装有六只，用于提供电压测量，此电压 用来测量每一只推靠臂离推靠器中心轴线的半径位置。所述的推靠臂促动机构 是井径推靠臂推收马达和推靠臂之间的连接部分，负责联动作用。主要包括丝 杠、压盘、回收轴环、扭矩限制器、单向扭矩轴承和滚动螺母组成。所述的井 径推靠臂连接着成像极板装置，负责在测井时将极板推靠到井壁上。推靠臂之 间是相互独立伸缩的。所述的极板装置共安装有六只，上面安装有极板前放电路和两排陶瓷钮扣状小电极。6只极板上共装有150个小电极，每个小电极的直 径为0.2英寸，小电极间距0.1英寸。奇数极板的上排为12个小电极，下排有 13个小电极。偶数极板的上排为13个小电极，下排有12个小电极。通过小电 极向地层发射电流。每一极板上都安装有极板前置放大电路，用于选择、放大 来自小电极的电流信号。电路中包含有一个双态高增益放大器、 一高速缓冲器 和一多路复用器。极板前置放大电路安装在成像极板的气压室里面，通过25针 接插件和软连接线与纽扣电极组连接。所述的井径推靠臂推收马达用于推靠臂 伸縮的动力源。通过连杆带动推靠臂促动机构，进而完成推靠臂的开、收动作。 仪器通过纽扣电极来测量井壁周围的电阻率的变化，记录下每个电极测量 到的电阻率的原始信息，电阻率的变化用不同颜色表示，最后得到电阻率测井 成像图。它所反映的地层和地质特征，由于是扫描成像，更加真实和精细，它 将提供具有方向性的完整的地层刨面，在一定程度上，可以代替钻井取心，可 直接对地层产状、层理、沉积粒序、薄互层、断层和褶级等特征进行识别。同时，它还记录下极板相对磁北的方位角(AZ)、井斜方位角(DAZ)和井斜角(DEV) 等，然后对采集到的图像进行重新排列，使其仪某一固定的方位展开，因而它 所反映的地层、断层和裂缝等产状是有方位的，这就克服了数控测井技术的不 足。仪器安装有六只推靠臂及极板，这样相对于常规的四臂倾角仪器就可以做 出更精确的倾角计算。同时可以计算出更详细的井眼几何形状及更精确的井眼 体积。当侵入带比较浅或适中时，仪器不仅可以提供成像数据，而且可以通过 计算提供水平井中地层的定量方位分布。参照附图l，微电阻率扫描井壁成像测井仪，主要由电子线路1和推靠器2 两部分组成。推靠器上安装有六支可以独立活动的推靠臂4，每一支推靠臂上装 有一支极板，在每一支极板上安装有两排小电极5。电子线路l包含了控制、采 集、测量和传输等电路。推靠器2的上部壳体是玻璃钢材料，下部以及推靠臂4 是金属材料，所以只有下部壳体及推靠臂4发射屏蔽电流。测井时通过六支独 立活动的推靠臂4将极板3推靠在井壁上。参照附图2，极板装置上面安装有极板前放电路6和两排陶瓷钮扣状小电极5。六只各有25个陶瓷钮扣状小电极5，保证电极对井眼的覆盖程度。奇数号极 板的上排为12个陶瓷钮扣状小电极5，下排有13个陶瓷钮扣状小电极5。偶数 号极板的上排为13个陶瓷钮扣状小电极5，下排有12个陶瓷钮扣状小电极5。 6只极板上共装有150个电扣(微电极)，每个小电极5的直径为0.2英寸，电 扣间距0.1英寸。每一极板上都安装有极板前置放大电路6，用于选择、放大来 自小电极的电流信号。电路中包含有一个双态高增益放大器、 一高速缓冲器和 一多路复用器。极板前置放大电路安装在成像极板的气压室里面，通过25针接 插件和软连接线与纽扣电极组连接。测井时极板被推靠在井壁上，由测量电路 控制向地层中发射电流，每个极板电扣所发射的电流强度随其贴靠的井壁岩石 物理特性的不同而变化。以观察井下岩性及井壁几何形状的变化(如裂缝、孔 洞等)。测量时极板被推靠在井壁岩石上，由电子线路1控制推靠器2下部壳体及 小电极发射同极性电流，仪器上的金属外壳作为回路电极。推靠器的上部是玻 璃钢外壳，所以只有下部壳体发射电流。使极板的电位保持恒定，极板上及推 靠器2壳体上发射的电流对小电极的电流起屏蔽聚焦作用，聚焦的电流通过地 层到达回路电极。小电极所发射的电流强度随其贴靠的井壁岩石及井壁条件的 不同而变化，主要反映井壁附近地层的微电阻率。沿井壁每0. 1英寸采一次样 便得到了全井段的细微的电阻率变化。这密集的采样数据经过一系列校正处理， 如深度校正、速度校正和平衡校正等处理后形成电阻率图像，即用一种渐变得 色板或灰度值刻度，将每个电极的每个采样点变成一个色元，色彩的细微变化 可提供井壁附近的岩性、物性、层理、裂缝合溶洞等地质信息。参照附图3，推靠器上安装有六只推靠臂10。贴靠井壁时，六只推靠臂通
过碟簧11装置可以实现独立促动。由于井眼不规则，六只推靠臂10贴靠井壁的压力不可能都一致，当某一推靠臂所承受的压力达到一定程度时，就会将碟簧11压縮，缓解推靠臂所承受的压力。当推靠臂张开时，丝杠12和滚动嫘母 13驱动压盘14，推动推靠臂10向外伸张。当推靠臂10收縮时，压盘14利用 回收轴环15推动推靠臂10收縮。推靠器内安装有六只井径电位计16和六只压 盘电位计17。其中井径电位计16用于提供电压测量，此电压用来测量每一只推 靠臂10离推靠器中心轴线的半径位置。压盘电位计17提供了一个电压测量， 此电压测量用于监测当推靠臂IO伸縮时施加到推靠臂连接机构上的压力。单向 扭矩轴承18负责实现马达19可以施加扭矩给丝杠12，从而使得推靠臂10伸张 或收縮。防止丝杠12施加扭矩给马达19。扭矩限制器20是一种保护装置，当 滚动螺母13到达丝杠12终端时，扭矩限制器20开始起作用，防止扭矩超值损 坏仪器。压力平衡系统占据了推靠器结构的大部分。通过注入油，作为平衡介 质。自由移动的补偿活塞21实现仪器内部和外部的压力平衡。安装两个释压阀 22用于当压力补偿活塞21不能实现内外压力平衡时，防止仪器内部产生过高的 正压或负压。当内部正压力过高时，可以从释压阀22释放一部分油来降低压力。 当内部负压力过高时，可以通过释压阀22进入一部分泥浆从而实现压力平衡。 每只推靠臂10上都安装一极板23，极板上安装有前置放大电路和纽扣电极。参照附图4，仪器主控制和接口模块是整个电路的控制核心。电路主要包 括一数字信号处理器(DSP)和一现场可编程阵列(FPGA)。它主要是响应来自 遥测单元电路的命令，为其它电路提供命令和控制，是遥测单元电路与其他电 子线路之间的接口电路。仪器主控制和接口模块根据来自遥测单元电路的不同 命令，控制发射信号与参考信号模块产生相应模式的发射信号和参考信号。产
生的发射信号送到发射信号放大模块进行放大处理。发射信号进入发射信号放 大模块后分成两路， 一路直接进行放大处理，另一路先进行极性反转后再进行 放大处理。放大后的两路信号接到耦合变压器。耦合变压器耦的输出连接到驱 动屏蔽电极组(推靠器壳体和极板)和回路电极。在内刻状态时，仪器主控制 和接口模块控制发射信号与参考信号模块产生内刻，此信号不进入发射信号放 大模块，从而不向地层发射电流。发射信号与参考信号模块利用晶振作为信号 源，通过计数器将晶振脉冲进行分频得到测井所需要频率的信号源。发射信号 测量电路主要对发射信号相量电压、电子线路的温度、内刻信号以及压盘电位 计电压进行测量，测量结果送到数据采集与控制模块，电路主要由一双运放、 一温度传感器、 一多路复用开关电路、相敏检测电路和低通滤波电路组成。仪 器包含包括两块相同的数据采集与控制电路，每一块电路板都包括一数据处理器(DSP)、现场可编程阵列(FPGA)、 A/D模数转换器、可编程增益放大器以及 采样保持电路。产生用于每0. 1英寸数据采集的8. 33毫秒时基，同时产生用于 成像极板以及辅助测量板上的多路复用电路的控制信号。将采集到的模拟信号 进行数字化，然后进行打包送给仪器控制欲接口电路。两数据采集与控制模块 分别利用串口与仪器主控制与接口模块进行通讯。采集与控制模块#1数字化来自奇数极板和井径电位计的信号，采集与控制模块#2数字化来自偶数极板和井 径电位计的信号。双极性极板驱动电路用作数据采集与控制电路和极板前放电路之间的接 口电路，双极性极板驱动模块内部包括两套一致的电路，每一套电路都连接着 三块极板前放电路。其中的一套电路在采集与控制模块ttl的控制下，控制着极 板1、 3和5号极板中的极板前放电路。另一套电路在采集与控制模块#2的控制 下，控制着极板2、 4和6号极板中的极板前放电路。双极性极板驱动模块输出 的是+7.5V、 0V和-7.5V的支流信号。+7.5V的信号输出驱动极板前放电路中的 计数器递增，从而顺序选择相应得复用通道。驱动信号的输出是在来自数据采 集与控制电路的ADVCLK、 RSTCLK和SYNC信号的控制下进行的。当ADVCLK1触 发时，驱动极板l、 3和5的信号被驱动为+7. 5V,然后回到0V。当RSTCLK1触 发时，驱动极板l、 3和5的信号被驱动为-7. 5V，然后回到OV。 SYNC周期性地 初始化双极性极板驱动模块中的计数器。双极板接收电路执行纽扣电极电流信号的相量测量，此模块由三块完全 相同的电路板组成。每块电路板由两套相同的电路组成，每套电路都包含有一 输入放大/相位分离电路、相敏检测电路和一差分输入低通滤波电路。每块电路 板与相应的两只极板连接。采集的信号是小电极的电流信号或内刻信号，通过 继电器切换信号的采集。双极板接收(#1、 #2)负责分别接收#1和#2极板的小 电极的电流信号。双极板接收(#3、 #4)负责分别接收#3和#4极板的小电极的 电流信号。双极板接收(#5、 #6)负责分别接收#5和#6极板的小电极的电流信 号。接收来的信号送到数据采集与控制模块。输送原则是，将奇数极板的信号 送到数据采集与控制模块l，将偶数极板的信号送到数据采集与控制模块2。此 电路主要由运放/相位分离、相敏检测器和低通滤波电路组成。定方位传感器提供了仪器在井眼中位置的三维数据。传感器内部包含有 磁力计系统和加速度计系统。每一系统中都包含有三个相互正交安装的传感器。 定方位传感器的数据直接送到定方位信号多路复用模块。在来自数据采集与控 制模块l的选择控制信号的控制下，通过复用器将各路信号送到数据采集与控 制模块l。另外，单独一路加速度计的Z轴向信号，经过滤波处理后送到数据采
集与控制模块2，经计算处理后用作速度校正。井径信号模块采集井径电位计的信号，用于测量推靠臂的伸张程度，同 时产生用于刻度数据采集与控制电路的增益范围的正、负参考电压。井径信号 模块的信号由数据采集与控制模块进行采集和控制。数据采集与控制模块1采 集和控制井径信号1、3和5，同时采集井径信号模块的内刻信号其中一路作为模 数转换的刻度信号。数据采集与控制模块2采集和控制井径信号2、 4和6，同 时采集井径信号模块的内刻信号其中另一路作为模数转换的刻度信号。马达控制模块主要是在仪器主控制与接口模块的控制下，控制推靠器马 达的旋转，从而带动推靠臂进行张开合收拢。马达旋转方向是由电压极性决定 的。通过切换电压极性来改变马达的转动方向。参照附图5，极板前放电路6主要负责对小电极5电流信号进行测量放大。 极板前放电路6安装在极板内部。每一支极板安装有一块极板前放电路模块， 整支仪器总共安装有六块极板前放电路6。每一极板前放电路对相应极板的25 个小电极5的电流信号进行测量放大。电路主要由控制电路、信号放大电路和 多路复用电路组成。多路复用电路负责对来自小电极5的微弱信号(3mV左右) 进行选择并放大。放大器的增益高达500左右。控制电路负责使多路复用器进 行通道递进选择和复位。控制信号由数据采集与控制模块发出，经双极性极板 驱动后对进入极板前放电路。极板前放模块的输出信号送到双极板接收模块。
权利要求1、一种微电阻率扫描井壁成像测井仪，包括电子线路和推靠器两部分，电子线路包括发射信号放大电路、发射信号测量电路、马达控制电路、发射信号与参考信号电路、双极性极板驱动电路、双极板接收电路、定方位信号多路复用电路、井径信号电路、数据采集与控制电路、仪器主控制与接口电路、遥测单元电路和定方位传感器连接，马达控制电路控制推靠器开腿、收腿，推靠器包括压力平衡系统、压盘电位计、井径电位计、推靠臂促动机构、井径推靠臂、极板装置、井径推靠臂推收马达连接组成，其特征是发射信号放大电路对来自发射信号与参考信号电路的正弦驱动信号进行放大，驱动屏蔽电极组；发射信号测量电路主要对发射信号电压、电子线路的温度、内刻信号以及压盘电位计电压进行测量；发射信号与参考信号电路提供地层驱动信号，产生内部刻度信号，还提供相敏检测参考信号及用于发射信号测量电路和双极板接收电路的内刻信号；双极性极板驱动电路用作数据采集与控制电路和极板前放电路之间的接口电路，双极性极板驱动电路由两套一致的电路，每一套电路都连接着三块极板前放电路；双极板接收电路执行纽扣电极电流信号的相量测量，它由两套相同的电路组成，每套电路都包含有一输入放大/相位分离电路、相敏检测电路和一差分输入低通滤波电路，共有三块双极接收电路板与六只成像极板连接在一起；定方位信号多路复用电路主要是对来自定方位传感器的七路直流信号进行多路复用传送，同时起到滤波网络的作用；井径信号电路用于测量推靠臂的伸张，同时产生用于刻度数据采集与控制电路的增益范围的正、负参考电压，井径信号电路的输出信号由数据采集与控制电路进行采集和控制；数据采集与控制电路包括两块相同的电路板，每一块电路板都包括一数据处理器、现场可编程阵列、A/D模数转换器、可编程增益放大器以及采样保持电路，产生用于数据采集所需的时基，同时产生用于成像极板以及辅助测量板上的多路复用电路的控制信号，将采集到的模拟信号进行数字化，然后进行打包送给仪器控制与接口电路；仪器主控制与接口电路主要包括一数字信号处理器和一现场可编程阵列，它主要是响应来自遥测单元电路的命令，为其它电路提供命令和控制，是遥测单元电路与其它电子线路之间的接口电路；遥测单元电路负责接收各种命令及传输数字化的遥测信号，推靠器的下部设有6个独立的推靠臂，每个推靠臂上均安装有极板，每支极板上面安装有两排小电极。
2、 根据权利要求1所述的微电阻率扫描井壁成像测井仪，其特征是6只极 板上共装有150个小电极，奇数极板的上排为12个小电极，下排有13个小电极， 偶数极板的上排为13个小电极，下排有12个小电极，每一极板上的小电极通过 插接件和连接线与对应的极板前置放大电路连接，极板前置放大电路包含有一个 双态高增益放大器、 一高速缓冲器和一多路复用器，用于选择、放大来自小电极 的电流信号。
3、 根据权利要求1或2所述的微电阻率扫描井壁成像测井仪，其特征是定 方位传感器是一瓶装的固体状态的传感器，传感器有三个磁力计，三个加速计和 一个温度传感器，来自磁力计的数据用于计算l号极板的方位角、井眼方位角及 仪器的旋转，来自加速计的数据用于计算井眼的偏角，温度传感器用于监测定方 位传感器内部的温度。
专利摘要微电阻率扫描井壁成像测井仪是一种重要的井壁成像测井仪器，它利用六只极板上的两排共150个钮扣状的小电极向井壁地层发射电流，然后对每一个电极所发出的电流信号进行采集。由于电极接触的岩石成分、结构及所含流体的不同，由此引起电流的变化，电流的变化反映井壁各处的岩石电阻率的变化，进行高密度采样和高分辨率成像处理后，可以显示电阻率的井壁成像。其纵向分辨率能够达到几毫米。成像图具有直观的视觉功能，从井壁成像图上可对裂缝的分布特征、类型、地层的层理、砂泥薄互层的划分、储层有效厚度、沉积粒序的变化、砾石颗粒的大小等做出正确的分析。
文档编号E21B49/00GK201031693SQ20072001837
公开日2008年3月5日 申请日期2007年1月31日 优先权日2007年1月31日
发明者斌 乔, 吴大囡, 宁会生, 殷俊礼, 王增华, 邵在平, 郝保振, 陈序三 申请人:中国石化集团胜利石油管理局测井公司