一种过套管电阻率测井仪的制作方法

本发明涉及一种过套管电阻率测井仪，属于测井仪器领域。

背景技术：

1、过套管电阻率测井技术是近年来发展起来的在套管井中进行电阻率测量的新技术，该技术在剩余油监测、老井挖潜、确定油层水淹状况、监测油层生产动态等方面具有独特优势。它通过向开发井的套管供入大功率电流，并在套管壁检测由套管流入地层的“漏电流”形成的微弱电位差，由此来确定储层的电阻率。由于过套管测量模式下，电极间的电压数量级在微伏级(10-6v)，差分后电压数量级在纳伏级(10-9v)，因此过套管测量的是超低频(0.1hz)、极微弱(约30nv)的电信号。

2、传统过套管电阻率测井仪主要有两类，分别采用单极供电法和双极供电法。单极供电法仪器以斯伦贝谢公司的chfr为代表，仪器主要由顶部、底部电流电极、一组测量电极和液压系统组成，其中顶部电流电极作为供电电极，底部电流电极为回路电极，由弹簧臂推靠与套管接触；测量电极有4个，等间距排列(0.6m)，每个电极由3个互成120°的极板组成，极板之间并联。测井时，仪器停在每一个测量点上，通过液压推靠系统与套管内壁接触，地面的大功率电流源与供电电极连接，由供电电极向套管注入低频交流电，频率范围为0.25-10hz，一部分电流沿套管流动，另一部分电流从套管泄漏到地层。测试分为两步，第一步测量泄露到地层中的电流造成的电压降，第二步测定套管电阻率造成的电压损失。根据电极测量结果结合视电阻率求取公式，能够对不同深度地层的电阻率进行计算。该类仪器主要存在以下问题：一是由于注入电流只能产生几毫安的泄漏电流，在高阻地层中产生的泄漏电流更小，受测井电缆的限制，注入电流不能太大，一般在6a左右，因此，能反应地层信息的电信号极其微弱，同时受井筒、地层、套管及水泥环等因素的影响，测量的地层信息数据干扰较大，需要进一步校正。二是当仪器与套管内壁接触不良时，无电流注入地层，则会造成测量失败。三是电极距1.2m，电路源距的限制造成过套管电阻率测井的纵向分辨率为1.2m，薄互层解释精度低。

3、双极供电法仪器以俄罗斯的ecos为代表，仪器主要由供电电极、电位电极、测量电极和液压系统组成，其中供电电极也称电流发射电极，分上供电电极和下供电电极，是一对弹簧不可控电极，与套管内壁保持紧密接触，将电流源提供的发射电流施加到套管柱上。电位电极用于测量深度点至回路电极的电位。测量电极有3个，等间距(0.5m)排列在上供电电极和下供电电极之间，测量电极间采用钢缆软连接，能够产生一定弯曲，以适应套管轻微变形时保证电极能紧贴套管。定点测量时，分别由上、下供电电极向套管注入电流，记录不同测量电极间的电压差，继而计算出地层的电阻率。该类仪器主要存在以下问题：一是测量电极间软连接的设计，可以使仪器产生一定弯曲以适应套管轻微变形，使电极在不规则的套管中也能紧贴套管，但是在实际测井过程中，会出现仪器不居中而导致各测量电极不等间距排列，测量计算的二阶电位差误差增大，计算精度低。二是电极距1m，电路源距的限制造成过套管电阻率测井的纵向分辨率为1m，薄互层解释精度低。

4、中国专利cn102102513a公开了一种过套管电阻率测井仪，包括电缆连接的井下测量装置、地面控制装置和计算机。该仪器类似于俄罗斯的ecos双极供电法，主要由上测量单元、电极推靠单元、电极以及下测量单元组成，电极包括两个电流电极和并列分布的若干测量电极。两个电流电极分布于若干测量电极两侧，并与上测量单元的两侧分别连接构成两路供电电流电路；电极推靠单元和电极之间设有腔液，电极推靠单元的电极推靠包括两部分功能，一是通过腔液将两个电流电极拱起，钉入金属套管内壁中；二是通过腔液将若干测量电极紧贴在金属套管内壁上；下测量单元对负责若干测量电极的差压、二次差压以及中间测量电极的电位进行测量；上测量单元负责对两路供电电流、电路电流的测量。该仪器采用软连接的方式，可以调节每个探头使其以套管柱壁紧密接触，但是在实际测井过程中，会出现仪器不居中而导致各测量电极不等间距排列，测量计算的二阶电位差误差增大，计算精度低。同时由于测量电极结构复杂，数量多，维修成本高，可靠性不稳定。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种过套管电阻率测井仪，用于解决现有过套管电阻率测井仪电信号弱、分辨率低、电路结构复杂、可靠性低的问题。

2、为了实现上述目的，本发明提供了一种过套管电阻率测井仪，包括第一测量装置、电源模块和用于构成测量回路的回路电流电极，所述第一测量装置包括用于支撑在套管内壁的第一探针系统、第一高压蓄能放电系统、第一处理器、用于采集放电电压和采集通过地层的探针电流的第一采集系统；

3、电源模块供电连接第一高压蓄能放电系统，第一高压蓄能放电系统连接第一探针系统以实现第一探针系统向套管放电；

4、第一采集系统通过第一探针系统测量通过地层的探针电流，第一采集系统还连接第一高压蓄能放电系统以采集放电电压；

5、第一处理器控制第一探针系统对套管内壁的支撑接触或断开，还控制第一高压蓄能放电系统蓄能或放电，还连接第一采集系统。

6、过套管电阻率测井仪包括第一测量装置、电源模块和回路电流电极，第一测量装置包括第一探针系统、第一高压蓄能放电系统、第一处理器和第一采集系统，电路结构相对简单；第一处理器控制电源模块向第一测量装置内的电器件供电，使第一探针系统支撑在套管内壁上，通过第一高压蓄能放电系统可瞬间发射大功率尖脉冲高频交流电，第一处理器通过第一采集系统采集放电电压，并接收不同角度的地层电流响应特征，测量分辨率高，使得计算出的地层电阻率准确度更高。

7、进一步地，在上述测井仪中，还包括第二测量装置，所述第二测量装置包括用于支撑在套管内壁的第二探针系统、第二高压蓄能放电系统、第二处理器、用于采集放电电压和采集通过地层的探针电流的第二采集系统；

8、电源模块供电连接第二高压蓄能放电系统，第二高压蓄能放电系统连接第二探针系统以实现第二探针系统向套管放电；

9、第二采集系统通过第二探针系统测量通过地层的探针电流，第二采集系统还连接第二高压蓄能放电系统以采集放电电压；

10、第二处理器控制第二探针系统对套管内壁的支撑接触或断开，还控制第二高压蓄能放电系统蓄能或放电，还连接第二采集系统。

11、在过套管电阻率测井仪内增加第二测量装置，可以实现过套管电阻率测井仪双发双收的工作模式，即上下两个测量装置同时向套管发送电流，对应的采集系统同时采集放电电压和通过地层的探针电流，可抵消套管和水泥环影响，提高地层电流采集的分辨率，进而提高测量的准确度。

12、进一步地，在上述测井仪中，第一高压蓄能放电系统和第二高压蓄能放电系统均包括电容组，还包括用于控制电容组输出正向或反向电流的换向组，以及控制电容组充电或放电的开关组，第一处理器控制连接第一高压蓄能放电系统的换向组和开关组，第二处理器控制连接第二高压蓄能放电系统的换向组和开关组。

13、高压蓄能放电系统通过电源模块供电，换向组实现电容组正、负脉冲电压的发射，开关组控制高压蓄能的充放电，当开关处于关闭状态时，电容进行充电，当开关处于打开状态时，电容进行放电。通过开关关闭时间的长短决定发射功率的大小，实现对套管放电的可控。

14、进一步地，在上述测井仪中，第一采集系统和第二采集系统均包括电压采集模块和探针采集模块，电压采集模块采样连接对应高压蓄能放电系统中的电容组，探针采集模块用于连接对应探针系统中的探针以采集通过地层的电流。

15、进一步地，在上述测井仪中，第一探针系统和第二探针系统均包括探针单元和推靠电机模块；所述推靠电机模块驱动探针单元在轴向上压缩或伸张；

16、所述探针单元轴向压缩时，探针单元内的探针与套管内壁支撑接触；所述探针单元轴向伸长时，探针单元内的探针与套管内壁支撑断开。

17、探针与套管内壁支撑接触或支撑断开，能实现不同深度的电阻率连续测量，还能精确测量出套管内径。上下两组探针单元完全张开测量时，可保证探针与套管内壁接触的可靠性，同时附带扶正作用，以保证过套管电阻率测井仪在井下居中测量，安全上提或下放。

18、进一步地，在上述测井仪中，所述探针单元包括第一转轴组和第二转轴组，第一转轴组和第二转轴组通过推靠杆组连接，每个推靠杆组包括两个相互铰接的推靠杆，每个推靠杆与对应转轴组中的对应转轴铰接；在每个推靠杆组的推靠杆铰接处形成或设置有用于支撑接触套管内壁的探针；所述推靠电机模块用于推拉第一转轴组和第二转轴组。

19、进一步地，在上述测井仪中，所述探针沿圆周方向等角度设置。

20、探针沿圆周方向均匀布置，可以全面接收地层的电流响应信号，并测量内径变化，进一步提高角向分辨率，保证测量的准确性。

21、进一步地，在上述测井仪中，所述推靠电机模块包括电机和丝杠系统，推靠电机模块通过电机驱动丝杠系统推拉第一转轴组和第二转轴组。

22、通过电机和丝杠系统形成推靠电机模块，实现第一转轴组和第二转轴组的推拉运动，结构简单，易于实现。

23、进一步地，在上述测井仪中，在进行电阻率测井时，通过第一测量装置向套管发出脉冲电流，同时通过第一采集系统获取放电电压和探针电流，以计算电阻率；

24、或者，通过第一测量装置向套管发出脉冲电流，同时通过第一采集系统和第二采集系统获取放电电压和探针电流，以计算电阻率；

25、或者，通过第一测量装置和第二测量装置向套管发出脉冲电流，同时通过第一采集系统和第二采集系统获取放电电压和探针电流，以计算电阻率。

26、通过第一测量装置向套管发出脉冲电流，同时通过第一采集系统获取放电电压和探针电流来计算电阻率的工作模式下，仪器测量的纵向分辨率最高，更适用于薄互层的测量；通过第一测量装置向套管发出脉冲电流，同时通过第一采集系统和第二采集系统获取放电电压和探针电流来计算电阻率的工作模式下，可以实现更好的远探及近井地带影响因素的校正；通过第一测量装置和第二测量装置向套管发出脉冲电流，同时通过第一采集系统和第二采集系统获取放电电压和探针电流来计算电阻率的工作模式下，可抵消套管和水泥环影响，实现聚焦到远端，提高地层电流采集的分辨率，增强测量的准确度。

27、采集系统通过各探针同步接收不同角度的地层电流响应特征，一次发射同时接收，缩短了单次采集周期，使得每个探针记录开始角度和记录结束角度偏差减小，在仪器出现自转的情况下还可以保证测量的准确性，满足了过套管地层微弱信号精确识别的要求，保证了现场测井效率。

28、进一步地，在上述测井仪中，所述脉冲电流为周期性正反向间隔的脉冲电流。

29、向套管发射周期性的正反向尖脉冲电流可极大提高泄露到地层中的电流，增强了过套管地层信息的有效识别；正反向发射的电流大小一致，可抵消套管电阻的影响，提高电阻率测量的准确度。