一种地层电阻率的测量装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及数据测量【技术领域】，公开了一种地层电阻率的测量装置，包括：至少2个发射电极、至少1个参考电位电极、至少4个测量探头、至少2个回路电极、至少1个电流感应元件、放大模块、单片机及电源模块；发射电极、参考电位电极、测量探头和电流感应元件均设置在过套管地层电阻率测井仪的套管上；回路电极设置在地面上；参考电位电极、测量探头和电流感应元件输出信号到放大模块；放大模块输出信号到单片机；电源模块为发射电极、参考电位电极、测量探头、回路电极、电流感应元件、放大模块、单片机供电。本实用新型通过复用测量探头测得的电压，实现了在一次测量中，同时完成多个相邻地层段的电阻率的测量，从而提高了仪器的测量效率。
【专利说明】一种地层电阻率的测量装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及数据测量【技术领域】，主要适用于地层电阻率的测量装置。
【背景技术】
[0002]地层电阻率是评价储层含烃量必不可少的要素。地层电阻率主要取决于地层所含的液体，含导电盐水的地层的电阻率要比充满烃类介质的地层的电阻率小的多，因而电阻率的测量对于定位烃类矿层具有不可替代的工程价值。传统的电阻率的测量是在裸眼井中进行的，由于金属套管的电阻率与地层电阻率相比是极微小的(地层的电阻率在I欧姆/米到1000欧姆/米之间，而金属套管的电阻率的典型值为2X 10_7欧姆/米)，因此传统的电阻率测井仪器无法实现对地层电阻率的测量，有必要发展过套管地层电阻率测井仪器。该仪器通过测量套管上微小的电压降，从而达到测量地层电阻率的目的。
[0003]过套管地层电阻率测井仪是一种在套管井中测量地层视电阻率的仪器。它的重要特点在于探测深度大，适用于不同孔隙度和地层水矿化度的地层。国内套管井电阻率测井需求量大，尤其在大庆、辽河、吐哈等高含水开发后期的油田，中石油股份公司利用斯仑贝谢公司的套管井地层电阻率测井仪器进行了上百口井的测井。因此，这种测量仪器对于油气层监测，确定老井中死油气带的位置和剩余油饱和度的分布以便延长老井开采寿命具有十分重要的意义。但是，目前该仪器存在的一个主要问题就是每次只能完成一段地层的电阻率的测量，降低了地层电阻率的测量效率。
实用新型内容
[0004]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种地层电阻率的测量装置，它能够在一次测量中，完成多个相邻地层段的电阻率的测量，提高了地层电阻率的测量效率。
[0005]为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种地层电阻率的测量装置，应用于过套管地层电阻率测井仪中，所述测量装置包括:至少2个发射电极、至少I个参考电位电极、至少4个测量探头、至少2个回路电极、至少I个电流感应元件、放大模块、单片机及电源模块；所述发射电极、所述参考电位电极、所述测量探头和所述电流感应元件均设置在所述过套管地层电阻率测井仪的套管上；所述回路电极设置在地面上；所述发射电极用于向所述过套管地层电阻率测井仪的套管发射大功率信号；一个所述回路电极为从所述发射电极发出的电流提供回路；另一个所述回路电极为所述参考电位电极提供电位参考零点；所述参考电位电极采集相对于地面参考点的电势差，并输出到所述放大模块进行信号的放大；所述测量探头采集电压，并输出到所述放大模块进行信号的放大；所述电流感应元件采集电流，并输出到所述放大模块进行信号的放大；所述放大模块输出放大后的信号到所述单片机；所述单片机利用接收到的信号基于地层的视电阻率公式计算得到地层电阻率；所述电源模块为所述发射电极、所述参考电位电极、所述测量探头、所述回路电极、所述电流感应元件、所述放大模块、所述单片机进行供电。
[0006]进一步，还包括:调频模块；所述放大模块输出放大后的信号到所述调频模块进行信号的调频，所述调频模块输出调频后的信号到所述单片机；所述电源模块为所述调频模块进行供电。
[0007]进一步，还包括:调幅模块；所述调频模块输出调频后的信号到所述调幅模块进行信号的调幅，所述调幅模块输出调幅后的信号到所述单片机；所述电源模块为所述调幅模块进行供电。
[0008]进一步，还包括:模数转换模块；所述调幅模块输出调幅后的信号到所述模数转换模块进行信号的转换，所述模数转换模块输出转换后的信号到所述单片机；所述电源模块为所述模数转换模块进行供电。
[0009]进一步，还包括:通信模块；所述单片机将计算出的地层电阻率输出到所述通信模块；所述电源模块为所述通信模块进行供电。
[0010]进一步，还包括:存储模块；所述单片机将计算出的地层电阻率输出到所述存储模块进行信息存储；所述电源模块为所述存储模块进行供电。
[0011]本实用新型的有益效果在于:
[0012]本实用新型提供的地层电阻率的测量装置，在使用时，先利用参考电位电极和测量探头测量电压，利用电流感应元件测量电流，再通过复用测量探头测得的电压(如有测量探头C、D、E和F，可以通过地层的视电阻率公式分别得到套管C到E段所对应地层的电阻率和套管D到F段所对应地层的电阻率，即复用了测量探头E测得的电压)，实现了在一次测量中，同时完成多个相邻地层段的电阻率的测量，从而在不增加测量仪器长度和复杂度的基础上，提高了仪器的测量效率，进而提高了仪器的使用效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为本实用新型实施例提供的地层电阻率的测量装置的结构框图；
[0014]图2为本实用新型实施例提供的地层电阻率的测量装置中测量探头的分布图；
[0015]图3为本实用新型实施例提供的地层电阻率的测量装置在参考电位测量模式下进行地层电阻率测量的原理图；
[0016]图4为本实用新型实施例提供的地层电阻率的测量装置在套管电阻测量模式下进行地层电阻率测量的原理图；
[0017]图5为本实用新型实施例提供的地层电阻率的测量装置在泄露电流测量模式下进行地层电阻率测量的原理图。
【具体实施方式】
[0018]为进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出的地层电阻率的测量装置的【具体实施方式】及工作原理进行详细说明。
[0019]本实用新型实施例提供的地层电阻率的测量装置是基于地层的视电阻率的公式Pa 进行计算测量的，其中，k为刻度因子，V为参考电位值，AZ为测量地层的长度，A I为在测量地层内泄露的电流。
[0020]参见图1，本实用新型实施例提供的地层电阻率的测量装置，包括:至少2个发射电极、至少I个参考电位电极、至少4个测量探头、至少2个回路电极、至少I个电流感应元件、放大模块、调频模块、调幅模块、模数转换模块、单片机、存储模块、通信模块及电源模块；发射电极、参考电位电极、测量探头和电流感应元件均设置在过套管地层电阻率测井仪的套管上；回路电极设置在地面上；参考电位电极采集相对于地面参考点的电势差，并输出到放大模块进行信号的放大；测量探头采集电压，并输出到放大模块进行信号的放大；电流感应元件采集电流，并输出到放大模块进行信号的放大；放大模块输出放大后的信号到调频模块进行信号的调频，调频模块输出调频后的信号到调幅模块进行信号的调幅，调幅模块输出调幅后的信号到模数转换模块进行信号的转换，模数转换模块输出转换后的信号到单片机；单片机利用接收到的信号基于地层的视电阻率公式计算得到地层电阻率；单片机将计算出的地层电阻率输出到通信模块；通信模块输出信号到操作站。单片机还将计算出的地层电阻率输出到存储模块进行信息存储。电源模块为发射电极、参考电位电极、测量探头、回路电极、电流感应元件、放大模块、调频模块、调幅模块、模数转换模块、单片机、存储模块及通信模块进行供电。
[0021]优选地，为了保证探头与套管接触良好，并使探头能够对套管壁施加足够大的压力以刺穿结蜡锈蚀层，且当一个探头失效时有备用探头使用，以保证地层电阻率测量作业的正常进行。参见图2，在本实施例中，回路电极的个数为2，即回路电极B和回路电极G ;发射电极的个数为2，分别为发射电极A和发射电极Z ;参考电位电极的个数为2，分别为参考电位电极J和参考电位电极J’，且参考电位电极是成对设置在套管上的，即参考电位电极J和参考电位电极J’是成对设置在套管上的；测量探头的个数为8，分别为测量探头C、测量探头C’、测量探头D、测量探头D’、测量探头E、测量探头E’、测量探头F和测量探头F’，且测量探头都是成对设置在套管上的，即测量探头C和测量探头C’是成对设置在套管上的；测量探头D和测量探头D’是成对设置在套管上的；测量探头E和测量探头E’是成对设置在套管上的；测量探头F和测量探头F’是成对设置在套管上的。其中，测量探头等距设置在套管上，即测量探头C、测量探头D、测量探头E和测量探头F从上往下等距设置在套管上，且相邻的测量探头的间距为LI ;测量探头C’、测量探头D’、测量探头E’和测量探头F’从上往下等距设置在套管上，且相邻的测量探头的间距为LI。进一步，为了提高参考电位电极的信号强度，以增加本实用新型的电位测量的有效性，参考电位电极设置在测量探头的上方，即参考电位电极J设置在测量探头C的上方，参考电位电极J与测量探头C的间距为L2 ；参考电位电极J’设置在测量探头C’的上方，参考电位电极J’与测量探头C’的间距为L2。回路电极A设置在参考电位电极J的上方，回路电极Z设置在测量探头F的下方。
[0022]实施例
[0023]通过本实用新型实施例提供的地层电阻率的测量装置对地层的电阻率进行测量，首先设置参考电位电极J-J’，用来测量仪器相对地面参考点的电势差；设置测量探头C-C，D-D’，E-E’，F-F’ ；设置发射电极A和发射电极Z，用来向套管体发射大功率信号；设置回路电极B和回路电极G，回路电极B为从A到Z发出的大功率电流提供回路，回路电极G为参考电位电极J提供电位参考零点。
[0024]地层电阻率的测量需要在三种模式下进行，分别为:参考电位测量模式、套管电阻测量模式和泄露电流测量模式。具体步骤包括:
[0025]1.参见图3，在参考电位测量模式(阻抗测量模式)下，将电流I。注入发射电极A，从地面的回路电极B返回，测量参考电位电极J的电位V。；具体为:参考电位电极J将测量到的电压传输到放大模块进行信号放大，放大模块将经放大的信号传输到调频模块进行调频，调频模块将经调频的信号传输到调幅模块进行调幅，调幅模块将经调幅的信号传输到模数转换模块进行模数转换，模数转换模块将数字信号输出到单片机进行运算，得到电位V。。存储模块对计算得到的电位V。进行保存。并由通信模块将电位V。发送到操作站。这时测量部分套管和地层的总电阻为:
[0026]
【权利要求】
1.一种地层电阻率的测量装置，应用于过套管地层电阻率测井仪中，其特征在于，所述测量装置包括:至少2个发射电极、至少I个参考电位电极、至少4个测量探头、至少2个回路电极、至少I个电流感应元件、放大模块、单片机及电源模块；所述发射电极、所述参考电位电极、所述测量探头和所述电流感应元件均设置在所述过套管地层电阻率测井仪的套管上；所述回路电极设置在地面上；所述发射电极用于向所述过套管地层电阻率测井仪的套管发射大功率信号；一个所述回路电极为从所述发射电极发出的电流提供回路；一个所述回路电极为所述参考电位电极提供电位参考零点；所述参考电位电极采集相对于地面参考点的电势差，并输出到所述放大模块进行信号的放大；所述测量探头采集电压，并输出到所述放大模块进行信号的放大；所述电流感应元件采集电流，并输出到所述放大模块进行信号的放大；所述放大模块输出放大后的信号到所述单片机；所述单片机利用接收到的信号基于地层的视电阻率公式计算得到地层电阻率；所述电源模块为所述发射电极、所述参考电位电极、所述测量探头、所述回路电极、所述电流感应元件、所述放大模块、所述单片机进行供电。
2.如权利要求1所述的地层电阻率的测量装置，其特征在于，还包括:调频模块；所述放大模块输出放大后的信号到所述调频模块进行信号的调频，所述调频模块输出调频后的信号到所述单片机；所述电源模块为所述调频模块进行供电。
3.如权利要求2所述的地层电阻率的测量装置，其特征在于，还包括:调幅模块；所述调频模块输出调频后的信号到所述调幅模块进行信号的调幅，所述调幅模块输出调幅后的信号到所述单片机；所述电源模块为所述调幅模块进行供电。
4.如权利要求3所述的地层电阻率的测量装置，其特征在于，还包括:模数转换模块；所述调幅模块输出调幅后的信号到所述模数转换模块进行信号的转换，所述模数转换模块输出转换后的信号到所述单片机；所述电源模块为所述模数转换模块进行供电。
5.如权利要求1-4中任一项所述的地层电阻率的测量装置，其特征在于，还包括:通信模块；所述单片机将计算出的地层电阻率输出到所述通信模块；所述电源模块为所述通信模块进行供电。
6.如权利要求5所述的地层电阻率的测量装置，其特征在于，还包括:存储模块；所述单片机将计算出的地层电阻率输出到所述存储模块进行信息存储；所述电源模块为所述存储模块进行供电。
【文档编号】E21B49/00GK203594449SQ201320570088
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2013年9月13日 优先权日:2013年9月13日
【发明者】刘杰, 包德洲, 安慰东, 李妙侠, 彭慧琴, 李科 申请人:中国石油天然气集团公司, 中国石油集团测井有限公司