专利名称：预置式耐高湿高温高压玻璃钢电极系的制作方法
技术领域：
本实用新型属于地球物理勘探中的地层电特性测量领域，特别是一种用于石油勘探测井仪的探测电极系。
现有此类电极系是在一个长园柱形绝缘载体上按设计要求装有多个不同宽度和不同间距排列的金属环所构成，这些金属环称为电极，其整体称为电极系。绝缘载体一般采用密度为1.4克/厘米3至1.7克/厘米3、吸水性≥0.2％的玻璃钢材料作基体，在该基体上刻槽、钻孔、装配上各种电极称作玻璃钢电极系。有的电极系也可采用其他绝缘材料作绝缘层，并在玻璃钢柱外压制一层橡胶作绝缘层，并在其上安装电极形成电极系。目前上述电极系在实际应用中都存在短期使用后出现电极之间绝缘下降以至不能正常使用问题。
在常温常压干燥状态下，上述电极系电极之间绝缘电阻在500VAC测试条件下均能达到≥500MΩ。当将此类电极系置入盛有水的容器的高温高压设备中，并将该设备升温到125℃至150℃，增压至100Mpa时，在恒温恒压一小时后再降温到85℃至90℃，降压到常压，取出电极系擦干表面水珠，再在500VAC测试条件下测量各电极之间绝缘电阻则均≤20MΩ。当上述条件下反复实验多次后其电极之间绝缘电阻可降至＜0.2MΩ，因而不能正常使用。
本实用新型的目的在于提供一种高密度、能耐高湿高温和高压、绝缘性能好并可将电子元器件、内部测量电路和测量电极环预置于玻璃钢基体内形成整体的玻璃钢电极系。它可广泛用作地球物理勘探中的地层电特性测量仪的探测电极，在介质为水、泥浆、油、酸碱盐混合物的高湿、高温、高压环境下长期使用，以提供地层电阻率、自然电位、温度等测量数据。
本实用新型以如下方式实现。
有若干测量电极条通过连接导线与印制板电路输入端相连接，印制板电路输出端与集成电路相连，并由集成电路输出端将处理后的电信号输出，集成电路输出端通过内部连接线与接触块连通，再由外部输出线输出测量数据。
若干个设有不同宽度和不同间距排列的测量电极环、若干条连接导线、印制板电路、集成电路和内部接触器(包括接触块)均被置于多层玻璃丝布内，用真空浸胶经充分固化后形成整体高密度玻璃钢电极系。当然根据需要也可以将单个金属环预置于玻璃钢基体内构成只含一个测量电极环的玻璃钢电极系。
本实用新型有如下优点。
本实用新型做出的整体高密度玻璃钢电极系其玻璃钢基体密度可达≥1.8克/厘米3，吸水性≤0.04％。该电极具有良好的耐腐蚀性能，可在高温200℃、高压180Mpa的水、泥浆、油、弱酸碱盐混合介质环境中长期使用，其各测量电极环之间绝缘电阻在500VAC测试条件下均可达≥20MΩ。
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图1是预置式耐高湿高温高压玻璃钢电极系结构和排列示意图。
图2是玻璃钢电极系的测量电极环结构示意图。
以下结合附图详述本实用新型的实施例。
参照图1，预置式耐高湿高温高压玻璃钢电极系是由测量电极环1、玻璃钢基体2、接触块3、内部连接线4、外部输出线5所构成。安装在玻璃钢基体2中的测量电极环1可以由单个金属环所组成，也可以由若干个设有不同宽度和不同长度的金属条按不同间距排列成金属环所组成。图1中测量电极环M2U、M1U、A1U、M0U、A0、M0L、A1L、M1L、M2L共九个测量电极环构成整个玻璃钢测量电极系，其每个电极电信号的输出均通过不同内部连接线4分别与不同接触块3相连接，并通过外部输出线5输出所测量到的数据。
当该电极系被下入油井测井时，A0电极处于整个测量电极系中心位置设为主电极，用于供给发射电流和测量电流，进而测得地层电阻率、自然电位等参数。以A0电极为对称中心向上排列有四只电极，分别为M0U、A1U、M1U、M2U，向下排列有四只电极，分别为M0L、A1L、M1L、M2L，其中A1U、A1L设为屏蔽电极，用作屏蔽电流的发送，其中M1U、M2U、M1L、M2L设为监督电极，用作监督供电电流，其中M0U、M0L设为测量电极，用作测量基准电压。
玻璃钢基体2由多层玻璃丝布用真空浸灌树脂胶并经固化后预制成，其密度可达≥1.8克/厘米3，吸水性≤0.04％。
接触块3是由高度为18毫米、宽度和长度均为10毫米铜块制成的。内部连接线4由直径为0.5毫米聚四氟乙烯耐高温导线制成的。外部输出线5按整体测井仪器要求设定弹簧接触片或采用塑胶导线制成。
参照图2，玻璃钢电极系的测量电极环1由测量电极条6、连接导线7、印制板电路输入端8、印制板9、集成电路块10、集成电路输出端11、引出导线柱12所构成。
若干个测量电极条6通过连接导线7与印制板电路输入端8相连接，与印制板电路输入端8相通的印制板电路输出端和装在印制板9上集成电路块10的输入端相连通，经集成电路块10中集成电路处理后的电信号由集成电路输出端11输出，并经引出导线柱12通过内部连接线4和接触块3相连通。每一个测量电极环均连有一块接触块，图1中九个测量电极环分别连有九个接触块，在园柱形玻璃钢基体筒壁内均布。每个接触块所收集到的电信号均通过外部输出线5输出，也可以通过其它方式如弹簧接触片直接输出测量数据。
测量电极条6、连接导线7、印制板9、集成电路块10、引出导线柱12均被预置于多层玻璃丝布内，在每层玻璃丝布中均用真空浸灌方法充满树脂类胶，经充分固化后可形成含有多个测量电极环的整体高密度玻璃钢电极系，其玻璃钢基体的密度可≥1.8克/厘米3，吸水性≤0.04％。
将整体玻璃钢电极系置入高温高压设备水中，将温度升到1250℃至200℃，增压到100Mpa至180Mpa的某设定的温度和压力值。在此条件下恒温恒压1小时，随后降温到85℃至90℃，压力降到常压后立即将电极系取出，擦去电极表面水珠，在500VAC检测条件下，测量各电极环1之间绝缘电阻均可达到≥20MΩ。
由于在各种复杂条件下玻璃钢材料绝缘电阻均≥20MΩ，因此通过测量电极环1之间的电流主要是通过外部介质和地层流动，从而保证该电极系在腐蚀性介质(如水、泥浆、油、弱酸碱盐混合物)中长期使用，达到可靠地测量地层电阻率、自然电位、温度等参数目的。
测量电极条6是由宽度为6毫米、长度为50毫米左右、厚度为1至2毫米不锈钢片材料制成的。图2所示由18条这样规格尺寸的测量电极条6构成一个测量电极环1。测量电极环1也可以由不锈钢带来构成一个单独不锈钢电极环，但是其测量精度会低一些。不同测量电极环1可由宽度和长度均不相同的不锈钢片来构成，以组成不同的主电极、屏蔽电极、监督电极和测量电极。
连接导线7是用直径为0.2毫米漆包线或相同规格聚四氟乙烯高温导线制成的。印制板9采用特殊印制电路板制作方法和较薄的玻璃丝布板材料制成的。在印制板9上装有集成电路块10等电子元器件和设有若干个印制板电路输入端8、输出端及集成电路输出端11。引出导线柱12是用厚度为0.5毫米紫铜片或直径为0.5毫米紫铜丝制成的，测量电信号经引出导线柱12通过内部连接线4、接触块3和外部输出线5输出。
权利要求1.预置式耐高湿高温高压玻璃钢电极系由测量电极环(1)、玻璃钢基体(2)、接触块(3)、内部连接线(4)、外部输出线(5)所构成，测量电极环(1)被安装在玻璃钢基体(2)中，由多个测量电极环(1)测得电信号通过若干条内部连接线(4)与若干块接触块(3)分别相连，并通过外部输出线(5)输出，其特征在于测量电极环(1)可以由单个金属环所组成，也可以由若干个设有不同宽度和不同长度的金属条按不同间距排列成金属环所组成，在由多个测量电极环(1)所组成的电极系中设有主电极、屏蔽电极、监督电极和测量电极；每个测量电极环(1)可由若干个测量电极条(6)通过若干条连接导线(7)与印制板电路输入端(8)相连接，与印制板电路输入端(8)相通的印制板电路输出端和装在印制板(9)上的集成电路块(10)输入端连接，经集成电路块(10)中集成电路处理后的电信号由集成电路输出端(11)输出，并经引出导线柱(12)通过内部连接线(4)和接触块(3)相连通；测量电极条(6)、连接导线(7)、印制板(9)、集成电路块(10)、引出导线柱(12)均被预置于多层玻璃丝布内，在每层玻璃丝布中均用真空浸灌法充满树脂类胶，经充分固化后可形成含有多个测量电极环(1)的整体高密度玻璃钢电极系。
2.按照权利要求1所述的电极系，其特征在于所述的玻璃钢基体(2)的密度可≥1.8克/厘米3，吸水性≤0.04％，该电极系在高温125℃至200℃、高压100Mpa至180Mpa的水、泥浆、油、弱酸碱盐混合介质中能长期使用，在500VAC检测条件下其各测量电极环(1)之间绝缘电阻均≥20MΩ。
3.按照权利要求1所述的电极系，其特征在于所述的接触块(3)是由高度为18毫米、宽度和长度均为10毫米铜块制成的，所述的内部连接线(4)是由直径为0.5毫米聚四氟乙烯耐高温导线制成的，所述的外部输出线(5)按整体测井仪器要求设定弹簧接触片或采用塑胶导线制成。
4.按照权利要求1所述的电极系，其特征在于所述的测量电极条(6)是由宽度为6毫米、长度为50毫米左右、厚度为1至2毫米不锈钢片材料制成的，所述的连接导线(7)是用直径为0.2毫米漆包线或相同规格聚四氟乙烯高温导线制成的，所述的引出导线柱(12)是用厚度为0.5毫米紫铜片或直径为0.5毫米紫铜丝制成的。
5.按照权利要求1所述的电极系，其特征在于所述的印制板(9)采用较薄的玻璃丝布板材料制成的，在其上装有集成电路块(10)等电子元器件和设有若干个印制板电路输入端(8)、输出端及集成电路输出端(11)。
专利摘要预置式耐高湿高温高压玻璃钢电极系属于地球物理勘探中的地层电特性测量领域。由多个测量电极条和内部印制板集成电路组成的测量电极环1被预置于多层玻璃丝布内，用真空浸胶固化后可形成高密度玻璃钢基体2，由电极环测得电信号通过内部连接线4与接触块3相连，并通过外部输出线5输出。本电极系可在高温200℃、高压180Mpa的混合介质中长期使用，其电极环间绝缘电阻≥20MΩ，并能广泛用于石油等行业的探测电极，提供地层电阻率、自然电位等测量参数。
文档编号G01N27/07GK2447786SQ00226788
公开日2001年9月12日 申请日期2000年9月8日 优先权日2000年9月8日
发明者张运通, 宋安定, 龚厚生 申请人:西安石油勘探仪器总厂