一种远场电磁涡流测井仪及其定量解释的刻度方法
【专利摘要】本发明公开了一种远场电磁涡流测井仪及其定量解释的刻度方法，将仪器停留在套管壁完好的井段，仪器上电工作后，先输入该井完好井段套管壁厚度D，仪器单片机控制器采集到参数D后，计算出比例系数K；然后仪器单片机发射从5Hz到43Hz连续变化的方波信号，方波信号随套管壁变化后经仪器接收线圈接收，经电路处理后送入控制器，控制器将接收信号与发射信号进行相位比较，解释出的套管壁厚就可以去掉这些参数(σ、μ、d)的影响，使远场电磁涡流测井仪实现定量解释，并且仪器测量灵敏度有较大提高。
【专利说明】-种远场电磁满流测井仪及其定量解釋的刻度方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于井下套管井测井仪【技术领域】，特别是设及一种远场电磁祸流测井仪及 其定量解释的刻度方法。
【背景技术】
[0002] 在石油开发领域中，当油田开发进入中晚期，井下套管受硫化氨、二氧化碳的腐蚀 W及受地层应力、高温高压的作用，会出现不同程度的破损。按油田开发要求，套管在井下 工作超过20年，就应该定期进行监测。当发现套管壁破损超过50%时，应及时进行修复。 否则当套管壁破损出现断裂或穿孔时，不但很难修复，而且很可能会造成油井报废。因此， 定量监测套管壁的破损和掌握其破损趋势非常重要。
[0003] 目前，国内外应用远场电磁祸流测量套管壁厚的方法很多。该些仪器大多是通过 应用电磁波在套管中传播时初相角的变化与传播距离之间的线性关系来计算套管厚度的。 其中设及的最主要的两个参数套管本身的电导率0和磁导率y受套管材料、批次、使用年 数等因素影响很难确定其参数值。该些仪器均通过估算套管的电导率值和磁导率值来解释 套管厚度的。因此，该些仪器均在定性或半定量解释水平上，均没有达到定量解释的要求。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种远场电磁祸流测井仪及其 定量解释的刻度方法，该方法主要解决了仪器测量结果受套管本身的电导率0和磁导率 y影响的问题，避免了套管因套管材料、批次、使用年数等因素对测量结果造成的误差。通 过本发明方法还可W保证仪器在最佳频率下工作，使仪器测量灵敏度有较大提高，实现了 远场电磁祸流测井仪的定量解释。
[0005] 为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
[0006] (此处内容在定稿后，由代理人补充）
[0007] 与现有技术相比，本发明具有W下有益效果：
[000引 1、测量结果不受套管本身的电导率0和磁导率y影响：
[0009] 通过本刻度方法，使仪器在最佳频率下工作，去掉了套管材料电导率和磁导率的 影响，利用最佳K值解释出的套管壁厚度就不再受套管材料电导率0和磁导率y的影响。
[0010] 2、测量分辨率高；
[0011] 所测套管壁厚度一定时，对应的初相角变化区间越大，测量的分辨率就越高。当初 相角变化超过300°时，测量结果会由于干扰引起测量误差。因此，用本方法刻度时，将测量 曲线的初相角变化范围定为0?300°，仪器具有较高的分辨率。
[0012] 3、实现远场电磁祸流测井仪的定量解释。
[0013] 通过本方法刻度，远场电磁祸流测井仪测量出的曲线，既不受套管材料电导率0 和磁导率y的影响，又可W工作在最灵敏的状态。也只有经过该样的刻度，才能完成精确 的定量解释。
【专利附图】
【附图说明】
[0014] 图1为本发明的工作原理图；
[0015] 图2为本发明电磁波穿过铁磁套管时幅度衰减曲线；
[0016] 图3为本发明电磁波穿过铁磁套管时相位滞后曲线；
[0017] 图4为本发明最佳频率的工作原理图；其中，图4-1为发射频率小于最佳工作频率 f。时，初相角变化范围；图4-2为发射频率大于最佳工作频率f。时，初相角变化范围；图4-3 为发射频率等于最佳工作频率f。时，初相角变化范围；
[001引图5为频率自动跟踪系统电路工作原理；
[0019] 图6为本发明方法流程图。
【具体实施方式】
[0020] 下面结合附图对本发明进一步详细的说明：
[0021] 参见图1，本发明远场电磁祸流测井仪，包括设置于套管4内的发射线圈1和接收 线圈3 ;发射线圈1通低频交流电，接收线圈3置于远离发射线圈1的2?3倍管内径处的 远场区；发射线圈1在套管4周围产生电磁场，并在发射线圈1和接收线圈3之间形成磁路 5 ;发射线圈1和接收线圈3均与单片机控制器相连，单片机控制器上还连接有用于测量电 磁波相角信息的自动跟踪系统，自动跟踪系统包括信号驱动模块W及放大电路；信号驱动 模块与放大电路均与单片机相连，单片机通过信号驱动模块与发射线圈1相连，接收线圈3 通过放大电路与单片机相连。单片机控制器根据接收线圈1接收的信号、输入的所测井套 管壁厚度W及电磁波的相角信息，解释出套管的实际厚度。
[0022] 本发明还公开了一种远场电磁祸流测井仪的定量解释刻度方法，包括W下步骤：
[0023] 1)将测井仪停留在套管壁完好井段；
[0024] 2)测井仪上电工作后，W毫米为单位输入完好井段套管壁厚度D ;
[0025] 3)测井仪单片机控制器采集到参数D后，存入仪器的存储器中；
[0026] 4)根据完好井段套管壁厚度D和相位差4 = 300°时，利用测量信号与发射信号 的相位差4与套管壁厚度参数d的正比关系求出其比例系数K，其中4 =KXd;比例系数 K的计算方法具体为：
[0027] 按照电磁波在介质中传播时的公式：
[002引
【权利要求】
1. 一种远场电磁涡流测井仪，其特征在于：包括设置于套管（4)内的发射线圈（1)和 接收线圈（3);发射线圈（1)通低频交流电，接收线圈（3)置于远离发射线圈（1)2?3倍管 内径处的远场区；发射线圈（1)在套管（4)周围产生电磁场，并在发射线圈（1)和接收线圈 (3)之间形成磁路（5);发射线圈（1)和接收线圈（3)均与单片机控制器相连，单片机控制 器上还连接有用于测量电磁波相角信息的自动跟踪系统，单片机控制器根据接收线圈（1) 接收的信号、输入的所测井套管壁厚度以及电磁波的相角信息，解释出套管的实际厚度。
2. 根据权利要求1所述的远场电磁涡流测井仪，其特征在于：自动跟踪系统包括信号 驱动模块以及放大电路；信号驱动模块与放大电路均与单片机相连，单片机通过信号驱动 模块与发射线圈（1)相连，接收线圈（3)通过放大电路与单片机相连。
3. -种如权利要求1或2所述的远场电磁涡流测井仪的定量解释刻度方法，其特征在 于，包括以下步骤： 1) 将测井仪停留在套管壁完好井段； 2) 测井仪上电工作后，以毫米为单位输入完好井段套管壁厚度D; 3) 测井仪单片机控制器采集到完好井段套管壁厚度D后，存入仪器的存储器中； 4) 根据完好井段套管壁厚度D和相位差巾的正比例关系求出比例系数K，其中，小= KXD，巾=300° 为测量信号与发射信号的相位差； 5) 将比例系数K存入远场电磁涡流测井仪器的存储器中； 6) 确定最佳工作频率 7) 测井时，用最佳工作频率&作为仪器的发射频率，最后解释在最佳工作频率f^下的 测井数据相位差巾，利用比例系数K，根据巾=KXd解释出实际套管厚度d。
4. 根据权利要求3所述的远场电磁涡流测井仪定量解释的刻度方法，其特征在于：所 述的步骤4)中，比例系数K的计算方法具体为： 按照电磁波在介质中传播时的公式：
B为在介质中传播距离为d时的磁通密度；为在进入介质前的磁通密度；d为传播距 离；f为频率；y为磁导率；〇为电导率；t为时间； 得到电磁波的相位变化巾与传播距离d的关系公式：
根据仪器发射信号穿过套管金属时，发射信号相位变化巾与在套管内的传播距离d的 线性关系巾=KXd，令在套管内的传播距离d为完好井段套管壁厚度D，令发射信号的相 位变化巾为300°，计算出比例系数K。
5. 根据权利要求3所述的远场电磁涡流测井仪定量解释的刻度方法，其特征在于：所 述的步骤6)中，确定最佳工作频率的具体方法是： a)初始化测井仪的发射频率f= 5Hz; b)测井仪单片机控制器发射频率为f的方波信号； C)单片机控制器检测接收经电路处理后的接收线圈接收的信号； d) 单片机控制器将接收信号与发射信号进行相位比较，并判断相位差（i)是否为 300。； e) 若巾为300°，则单片机控制器将此发射频率锁定，此频率即为该油井套管条件下， 仪器的最佳工作频率fo; f) 否则，单片机控制器改变发射频率，使发射频率f=f+lHz;重复步骤b)?f)，直到 从5?43Hz中选出该油井套管条件下的仪器的最佳工作频率fQ。
【文档编号】E21B47/00GK104481501SQ201410616762
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年11月4日 优先权日:2014年11月4日
【发明者】罗卉, 滑宝成, 张国辉, 詹保平 申请人:西安威盛电子科技股份有限公司