一种井臂成像测井装置和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及石油测井技术，尤其涉及一种井壁成像测井装置和方法。
【背景技术】
[0002]在现在的泥浆井壁成像测井技术中，普遍采用导电泥浆井壁成像技术。导电泥浆成像技术属于直流电测井的范畴，这就要求井内必须充满导电的泥浆或水等钻井液体，才能使测量电流由井内进入地层，达到测量地层电阻率的目的。但是，对于有些资料井，为了准确地了解地层的原始含油饱和度或保持地层的原始渗透性，往往采用非导电泥浆(即，油基泥浆和合成泥浆)，以便提高钻井效率和减小井壁的不稳定性。然而采用非导电泥浆，泥浆导电性能变差，常规的利用导电泥浆进行井壁成像的装置中的钮扣电极的电流难以从井眼进入地层；这就使得利用非导电泥浆进行直流电测井的井壁成像遇到无法克服的困难。
[0003]另外，在非导电泥浆环境下，井壁成像的测量还受到地层电阻率、地层介电常数、泥浆电阻率、泥浆介电常数、井壁与成像电极间隙大小等关键因素影响，常规的利用导电泥浆进行井壁成像的技术并不能准确计算出上述影响因素，满足非导电泥浆井况下的井壁成像的测量需求。
[0004]进一步地，常规的利用导电泥浆进行井壁成像的技术仅能对导电泥浆井眼进行井壁二维电导率成像，但是只用电导率这样的信息进行井壁成像并不利于地质解释人员对储层进行全面的评价解释。
【发明内容】
[0005]为了解决上述问题，本发明提出了一种多频非导电泥浆井壁成像测井装置和方法，能够解决地层电阻率、地层介电常数、泥浆电阻率、泥浆介电常数、井壁与电极间隙等参数对井壁成像测量的影响，更好地满足非导电泥浆井况下的井壁电成像测量需求。
[0006]为了达到上述目的，本发明提出了一种井臂成像测井装置，该装置包括推靠器、电子线路短节和回流电极。
[0007]推靠器的一端与电子线路短节的一端固定连接，包括多个可调节的测量极板，每个测量极板用于通过调节以贴合井壁，并向井壁地层发射多种频率的混频信号或者各种频率的扫频信号。
[0008]回流电极的一端与电子线路短节的另一端固定连接，包括多个可调节电极臂，每个电极臂用于接收所述混频信号或扫频信号在所述井壁地层中传输一段路径后返回的多频响应信号。
[0009]电子线路短节中内置有处理器，处理器用于接收多频响应信号，并基于多频响应信号计算井壁地层电阻率、井壁地层介电常数，以及泥浆电阻率、泥浆介电常数，获得井壁二维图像。
[0010]优选地，推靠器包括测量极板，所述测量极板包括多频激励信号产生模块、极板外壳和微电极阵列。
[0011]多频激励信号产生模块，与电子线路短节和微电极阵列连接，用于接收到电子线路短节发出的控制信号后，通过极板外壳和微电极阵列向井壁地层发射多种频率的混频信号或者各种频率的扫频信号。
[0012]极板外壳，用于安装并保护多频激励信号产生模块和微电极阵列。
[0013]优选地，推靠器还包括固定杆、滑杆、滑动槽、转轴以及依次连接的第一支架、第二支架和第三支架。
[0014]固定杆的一端与所述电子短接连接，另一端与滑杆的一端相连，滑杆的另一端与多频非导电泥浆井臂成像测井装置的端头相连。
[0015]三个支架分别通过所述转轴相互连接，并随转轴转动，每个第二子支架上安装有一个测量极板。
[0016]其中，第一支架的未与第二支架连接的一端被固定安装在固定杆上，第三支架的未与第二支架连接的一端被可滑动地安装在滑杆上的滑动槽中。
[0017]优选地，推靠器上包括6个测量极板；每个测量极板包括一个多频激励信号产生模块和一个微电极阵列，该一个微电极阵列包括15个微电极。
[0018]优选地，处理器包括相互连接的多频响应信号检测模块和主控制模块。
[0019]多频响应信号检测模块，与回流电极相连，用于接收回流电极发送的井壁地层返回的所述混频信号或所述扫频信号。
[0020]主控制模块用于从多频响应信号检测模块接收到的井壁地层返回的混频信号或扫频信号中采集信号的幅度与相位；对信号的幅度与相位进行计算，并将计算结果传给所述上位机；还用于接收上位机发送的命令，命令包括使多频激励信号产生模块发射多种频率的混频信号或者各种频率的扫频信号的控制信息，以及所发射的混频信号或者各种频率的扫频信号的幅度与相位信息。
[0021]优选地，回流电极还包括中心杆、套接在中心杆两端的弹簧和滑块。
[0022]中心杆，一端与电子线路短节连接，另一端与多频非导电泥浆井臂成像测井装置的端尾相连，用于支撑电极臂、弹簧和所滑块。
[0023]电极臂，两端分别安装在中心杆两端的两个滑块上。
[0024]两个弹簧，一端分别固定在中心杆的中间位置上，另一端分别与两个滑块连接，用于通过滑块对电极臂进行伸缩调节。
[0025]优选地，本发明还提出一种基于上述井臂成像测井装置的井臂成像测井方法，该方法包括:
[0026]井臂成像测井仪器入井，回流电极上的弹簧与推靠器上的支架依据井壁变化进行滑动与伸缩调节，使回流电极上的电极臂与推靠器上的测量极板紧贴井壁。
[0027]测量极板向井壁地层发射多种频率的混频信号或者各种频率的扫频信号。
[0028]电极臂接收混频信号或扫频信号在井壁地层中传输一段路径后返回的多频响应信号。
[0029]电子线路短节中的处理器接收多频响应信号，并基于多频响应信号计算井壁地层电阻率、井壁地层介电常数，以及泥浆电阻率、泥浆介电常数，获得井壁二维图像。
[0030]优选地，该方法还包括，测量极板中的多频激励信号产生模块接收到电子线路短节发出的控制信号后，通过微电极阵列向井壁地层发射多种频率的混频信号或者各种频率的扫频信号。
[0031]优选地，该方法还包括，推靠器的第三支架在滑杆上的滑动槽中依据井壁变化进行滑动与伸缩调节。
[0032]优选地，该方法还包括，处理器的多频响应信号检测模块接收回流电极发送的井壁地层返回的所述混频信号或扫频信号；
[0033]处理器的主控制模块从多频响应信号检测模块接收到的井壁地层返回的混频信号或扫频信号中采集信号的幅度与相位；对信号的幅度与相位进行计算，并将计算结果传给上位机；并且接收上位机发送的命令，该命令包括使多频激励信号产生模块发射多种频率的混频信号或者各种频率的扫频信号的控制信息，以及所发射的所述混频信号或者各种频率的扫频信号的幅度与相位信息。
[0034]与现有技术相比，本发明包括:推靠器、电子线路短节和回流电极。推靠器的一端与电子线路短节的一端连接，包括多个可调节的测量极板，向井壁地层发射多种频率的混频信号或者各种频率的扫频信号。回流电极的一端与电子线路短节的另一端连接，包括多个可调节电极臂，接收混频信号或扫频信号在井壁地层中传输一段路径后返回的多频响应信号。电子线路短节中内置有处理器，接收该多频响应信号并计算井壁地层电阻率、井壁地层介电常数，以及泥浆电阻率、泥浆介电常数，获得井壁二维图像。能够克服地层电阻率、地层介电常数、泥浆电阻率、泥浆介电常数、井壁与电极间隙等关键因素对成像测量的影响，并提高非导电泥浆井壁成像效果。
【附图说明】
[0035]下面对本发明实施例中的附图进行说明，实施例中的附图是用于对本发明的进一步理解，与说明书一起用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限制。
[0036]图1为本发明井壁成像测井装置结构示意图；
[0037]图2为本发明井壁成像测井装置测量原理框图；
[0038]图3为本发明井壁成像测井方法流程图。
【具体实施方式】
[0039]为了便于本领域技术人员的理解，下面结合附图对本发明作进一步的描述，并不能用来限制本发明的保护范围。
[0040]非导电泥浆具有使钻井速度更快，井壁更稳定、更规则，能显著地节约了钻井成本，因此，非导电泥浆得到了广泛的应用。随着油基泥浆、人工合成泥浆等非导电泥浆的广泛应用，非导电泥浆井壁电成像测量也逐渐成为一个不可回避的技术难题，是近年来国内外测井领域的一个研宄热点。
[0041]如图1所示，本发明提出了一种井臂成像测井装置，该装置包括推