专利名称：高分辨率方位电阻率双侧向测井仪及电阻率测量方法
技术领域：
本发明涉及一种测井仪及电阻率测量方法，特别是涉及一种高分辨率方位电阻率双侧向测井仪及电阻率测量方法。背景技术：
双侧向测井仪推出后，有效地解决了盐水泥浆地层的测井问题，双侧向探测深度相比三侧向得到了很大的提高。但是由于测井原理上两者之间没有进行太大的改变，双侧向探测仍然存在以下的问题1) 纵向分辨率低，2)缺乏定向的信息，没有方位分辨能力。微电阻率扫描成像测井仪以及井周扫描成像测井仪可以很好地对井眼附近介质进行分析，反映井周裂缝以及空洞的信息，但是微电阻率扫描成像仪以及井周扫描成像仪均存在探测深度非常浅的问题，只能提供井眼附近岩石的测井信息，无法探测到过渡带以及原状地层的信息。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种测量精度高、测量功能全面的高分辨率方位电阻率双侧向测井仪及电阻率测量方法。本发明的技术方案一种高分辨率方位电阻率双侧向测井仪，含有电极系和测量电路，电极系通过导线与测量电路连接，用于井眼附近不同方位非均匀地层电阻率的测量，电极系含有参考电极N、回路电极B和镶嵌在一根竖直设置的绝缘棒上的17个电极；该17个电极分别为电极A 2、电极A I*、电极A I、电极M 2、电极M I、电极A 02、电极A O*、电极A 01、电极M O、电极A 01’、电极A 0*’、电极A 02’、电极M I’、电极M 2’、电极A I’、电极A I*’、电极A 2’，电极A 2、电极A I*、电极A I、电极M 2、电极M I、电极A 02、电极A O*、电极A 01、电极M
O、电极A 01’、电极A 0*’、电极A 02’、电极M I’、电极M 2’、电极A I’、电极A I*’、电极A 2’由上至下依次排列在绝缘棒上，电极A 2和电极A 2’、电极A I*和电极A I*’、电极A I和电极A I’、电极M 2和电极M 2’、电极M I和电极M I’、电极A 02和电极A 02’、电极A 0*和电极A 0*’、电极A 01和电极A 01’为八对同名电极，每对同名电极以电极M 0为中心对称设置，并且每对同名电极用导线短接在一起，以保持等电位；电极M 0为方位电极；绝缘棒、测量电路通过电缆悬挂在井眼中，参考电极N安装在电缆上，参考电极N的位置靠近电缆悬挂绝缘棒和测量电路的一端，回路电极B置于地面；测量电路含有模式I输出模块、模式2输出模块、模式3输出模块、电流测量模块、电压测量模块、压差测量模块和信号发生处理模块；模式I输出模块的输出信号从电极A I、电极A I’、电极A 2和电极A 2’流进，从回路电极B回流到模式I输出模块；模式2输出模块的输出信号从电极A I和电极A I’流进，从电极A 2和电极A 2’回流到模式2输出模块；模式3输出模块的输出信号从电极A 01、电极A 01’、电极A 02和电极A 02’流进，从电极A I、电极A I’、电极A 2和电极A 2’回流到模式3输出模块；电极A 01、电极A 01’、电极A 02和电极A 02’用导线短接在一起；电流测量模块的输入端与电极A 02连接；电压测量模块的输入端与参考电极N、电极M I、电极M I’连接；压差测量模块的输入端与电极M O、电极M I、电极M I’、电极A0*和电极A 0*’、电极M 2和电极M 2’连接；电流测量模块、电压测量模块和压差测量模块的输出端与信号发生处理模块的输入端连接，信号发生处理模块的输出端与模式I输出模块、模式2输出模块和模式3输出模块的输入端连接。八对同名电极为八对同名电极环，八对同名电极环的宽度各不相同，各对同名电极环之间的间隔宽度也不同，每对同名电极环中的两个电极环的宽度相同；通过对每对同名电极环的宽度和各对同名电极环之间间隔的宽度的选择，可以使探测时的探测深度为
I.0m、分辨率为0. 2m。电极M O含有一个主电极环和P个相同 的线圈，P个相同的线圈均匀地缠绕在主电极环上，P为大于等于2的自然数，各线圈之间采用绝缘材料分隔开，压差测量模块的输入端与电极M 0中的P个线圈连接。P为12，各线圈之间的间隔的宽度为每个线圈长度的一半(这样可使测井仪的轴向分辨率为60° )。绝缘棒为橡胶棒或玻璃棒。一种所述高分辨率方位电阻率双侧向测井仪的电阻率测量方法，具体为将模式I输出模块输出的频率为35Hz的信号加在电极A I、电极A I’、电极A 2、电极A 2’和回路电极B上，保持电极A I*和电极A 2等电位，测量12个线圈与电极Ml之间的电位差，记为，i = 1，…，12,测量12个线圈与电极AO*之间的电位差，记为Au1u4ffl^i, i =I,..., 12，测量电极M2与电极Ml之间的电位差，记为Mkm，测量电极Ml与参考电极N之间的电位差，记为Au1lfur ;将模式2输出模块输出的频率为140Hz的井下电源加在电极A I、电极A I’、电极A 2和电极A 2’上，测量12个线圈与电极Ml之间的电位差，记为= 1，. . .，12，测量12个线圈与电极A 0*之间的电位差,记为Au, ^azi，i = 1，. . .，12,测量电极A 0*与参考电极N之间的电位差，记为Au2‘y，测量电极M2与电极Ml之间的电位差，记为Ai^2m，测量电极Ml与参考电极N之间的电位差,记为Aujfiiv ；将模式3输出模块输出的频率为280Hz的井下电源加在电极A 01、电极A 01’、电极A 02、电极A 02’、电极A I、电极A I’、电极A 2和电极A 2’上，保持电极A I*和电极A2等电位,测量12个线圈与电极Ml之间的电位差,记为，i = 1，. . .，12,测量12个线圈与电极A 0*之间的电位差,记为，i = 1，...，12,测量电极AO*与参考电极N之间的电位差，记为，测量电极M2与电极Ml之间的电位差，记为，测量电极Ml与参考电极N之间的电位差，记为Au ，测量电极AOI、电极AOI’、电极A02和电极A02’流出的总电流，记为/'利用以上3种工作模式下采集到的电位差信号和电流信号即可进行井眼附近地层或井眼内泥浆的视电阻率计算。测量常规双侧向测井响应曲线时，井眼附近地层的视电阻率计算方法为
,n n _ KLW m — MINM 2MI I2MI )Kjjn ——R = us
(AuA/liV ~ ^min ./Aum2mi)其中，Kmj表示深侧向电极系系数，Klls表示浅侧向电极系系数，Rlld表示深侧向视电阻率，Rlls表示浅侧向视电阻率。测量高分辨率双侧向测井响应曲线时，井眼附近地层的视电阻率计算方法为
权利要求
1.一种高分辨率方位电阻率双侧向测井仪，含有电极系和测量电路，电极系通过导线与测量电路连接，其特征是电极系含有参考电极N、回路电极B和镶嵌在一根竖直设置的绝缘棒上的17个电极；该17个电极分别为电极A 2、电极A I*、电极A I、电极M 2、电极MI、电极A 02、电极A O*、电极A 01、电极M O、电极A 01’、电极A 0*’、电极A 02’、电极MI’、电极M 2’、电极A I’、电极A I*’、电极A 2’，电极A 2、电极A I*、电极A I、电极M 2、电极M I、电极A 02、电极A O*、电极A 01、电极M O、电极A 01’、电极A 0*’、电极A 02’、电极M I’、电极M 2’、电极A I’、电极A I*’、电极A 2’由上至下依次排列在绝缘棒上，电极A 2和电极A 2’、电极A I*和电极A I*’、电极A I和电极A I’、电极M 2和电极M 2’、电极M I和电极M I’、电极A 02和电极A 02’、电极A 0*和电极A 0*’、电极A 01和电极A01’为八对同名电极，每对同名电极以电极M 0为中心对称设置，并且每对同名电极用导线短接在一起；电极MO为方位电极；绝缘棒、测量电路通过电缆悬挂在井眼中，参考电极N安装在电缆上，参考电极N的位置靠近电缆悬挂绝缘棒和测量电路的一端，回路电极B置于地面；测量电路含有模式I输出模块、模式2输出模块、模式3输出模块、电流测量模块、电压测量模块、压差测量模块和信号发生处理模块；模式I输出模块的输出信号从电极A I、电极A I’、电极A 2和电极A 2’流进，从回路电极B回流到模式I输出模块；模式2输出模块的输出信号从电极A I和电极A I’流进，从电极A 2和电极A 2’回流到模式2输出模块；模式3输出模块的输出信号从电极A 01、电极A 01’、电极A 02和电极A 02’流进，从电极A I、电极A I’、电极A 2和电极A 2’回流到模式3输出模块；电极A 01、电极A 01’、电极A 02和电极A 02’用导线短接在一起；电流测量模块的输入端与电极A 02连接；电压测量模块的输入端与参考电极N、电极M I、电极M I’连接；压差测量模块的输入端与电极M O、电极M I、电极M I’、电极A 0*和电极A 0*’、电极M 2和电极M 2’连接；电流测量模块、电压测量模块和压差测量模块的输出端与信号发生处理模块的输入端连接，信号发生处理模块的输出端与模式I输出模块、模式2输出模块和模式3输出模块的输入端连接。
2.根据权利要求I所述的高分辨率方位电阻率双侧向测井仪，其特征是所述八对同名电极为八对同名电极环，八对同名电极环的宽度各不相同，各对同名电极环之间的间隔宽度也不同，每对同名电极环中的两个电极环的宽度相同。
3.根据权利要求I所述的高分辨率方位电阻率双侧向测井仪，其特征是所述电极MO含有一个主电极环和P个相同的线圈，P个相同的线圈均匀地缠绕在主电极环上，P为大于等于2的自然数，各线圈之间采用绝缘材料分隔开，压差测量模块的输入端与电极M 0中的P个线圈连接。
4.根据权利要求3所述的高分辨率方位电阻率双侧向测井仪，其特征是所述P为12，各线圈之间的间隔的宽度为每个线圈长度的一半。
5.根据权利要求I所述的高分辨率方位电阻率双侧向测井仪，其特征是所述绝缘棒为橡胶棒或玻璃棒。
6.—种权利要求4所述的高分辨率方位电阻率双侧向测井仪的电阻率测量方法，其特征是将模式I输出模块输出的频率为35Hz的信号加在电极A I、电极A I’、电极A 2、电极A 2’和回路电极B上，保持电极A I*和电极A 2等电位，测量12个线圈与电极Ml之间的电位差，记为Auifivi^i=I,. . .，12,测量12个线圈与电极A0*之间的电位差,记为，i=I,..., 12，测量电极M2与电极Ml之间的电位差，记为M丨，测量电极Ml与参考电极N之间的电位差，记为Au〗/W ； 将模式2输出模块输出的频率为140Hz的井下电源加在电极A I、电极A I’、电极A 2和电极A 2’上,测量12个线圈与电极Ml之间的电位差,记为Au2war.,, i = I,. . . , 12,测量.12个线圈与电极A 0*之间的电位差，记为Ai4_azi，i = 1，...，12，测量电极A 0*与参考电极N之间的电位差，记为，测量电极M2与电极Ml之间的电位差，记为Aulm/1，测量电极Ml与参考电极N之间的电位差,记为Au^ ; 将模式3输出模块输出的频率为280Hz的井下电源加在电极A 01、电极A .01’、电极A 02、电极A 02’、电极A I、电极A I’、电极A 2和电极A 2’上，保持电极AI*和电极A2等电位，测量12个线圈与电极Ml之间的电位差，记为，i = 1，. . .，12，测量12个线圈与电极A 0*之间的电位差,记为Au丨, i = I,. . . , 12,测量电极A0*与参考电极N之间的电位差,记为Au3-，测量电极M2与电极Ml之间的电位差,记为Ax42M1，测量电极Ml与参考电极N之间的电位差，记为'Au]/lv，测量电极AOI、电极AOI’、电极A02和电极A02’流出的总电流，记力; 利用以上3种工作模式下采集到的电位差信号和电流信号即可进行井眼附近地层或井眼内泥浆的视电阻率计算。
7.根据权利要求6所述的电阻率测量方法，其特征是测量常规双侧向测井响应曲线时，井眼附近地层的视电阻率计算方法为
8.根据权利要求6所述的电阻率测量方法，其特征是测量高分辨率双侧向测井响应曲线时，井眼附近地层的视电阻率计算方法为
9.根据权利要求6所述的电阻率测量方法，其特征是测量方位侧向曲线时，井眼附近地层的视电阻率计算方法为
10.根据权利要求6所述的电阻率测量方法，其特征是井眼内泥浆的视电阻率计算方法为
全文摘要
本发明涉及一种高分辨率方位电阻率双侧向测井仪及电阻率测量方法；高分辨率方位电阻率双侧向测井仪含有电极系和测量电路，电极系通过导线与测量电路连接，电极系含有参考电极N、回路电极B和镶嵌在一根竖直设置的绝缘棒上的１7个电极，该１7个电极中间的电极为方位电极；测量电路含有模式1输出模块、模式2输出模块、模式3输出模块、电流测量模块、电压测量模块、压差测量模块和信号发生处理模块；电阻率测量方法为利用模式1输出模块、模式2输出模块和模式3输出模块采集到的电位差信号和电流信号进行井眼附近地层或井眼内泥浆的视电阻率计算；本发明的测量精度高、测量功能全面。
文档编号E21B49/00GK102767365SQ20121023205
公开日2012年11月7日 申请日期2012年7月5日 优先权日2012年7月5日
发明者季秀峰, 李智强, 杨志强, 杨艳军, 杨铖, 王军杰, 赵灵宣, 郑俊祥, 鞠成, 黄毅 申请人:中国电子科技集团公司第二十二研究所