专利名称：聚焦式相位介电测井方法及测井仪器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种石油、地质领域中在井内测量地层相位介电常数的测量方法及测量仪器。
背景技术：
现有技术中，测量地层相位介电常数的方法是测量微波能量沿井轴传播过程中的相位变化量，通过相位变化与介电常数的关系来确定地层的介电常数。该方法的缺陷是探测深度太浅，无法测量深部原状地层的油气信息。
发明内容
本发明的目的，是提供一种探测深度很深的相位介电常数的测量方法及测量仪器，使用该方法及仪器能准确地测量深部原状地层的相位介电常数及多项参数，从而更加准确地探明地层的含油气状态。
本发明的技术方案如下一种测井方法，是采用高频聚焦电流对地层进行复电阻率模值及相位介电常数进行测量。
一种测井仪器，第一种方案包括高频信号源(1)、高频电流源(2)、采样电阻(3)、聚焦式探头(4)、电流测量电路(5)、电压测量电路(6)、相位测量电路(7)、传输通道(8)及地面计算系统(9)，高频信号源(1)产生500HZ以上的高频信号，传递给高频电流源(2)，高频电流源(2)的一部分经采样电阻(3)后传送给聚焦式探头(4)作为测量电流，另一部分直接送给聚焦式探头(4)作为屏蔽电流，聚焦式探头(4)将高频电流送入地层产生相应的电压、电流、相位信号，电流测量电路(5)从采样电阻(3)两端采集电流信号经放大整理后送入传输通道(8)，相位测量电路(7)从聚焦式探头(4)采集电压信号经放大整理后送入传输通道(8)，相位测量电路(7)可以从电流源相位、电流信号相位、电压信号相位这三个相位中任意采集两个进行直接相位差测量整理后送入传输通道(8)，传输通道(8)将接到的信号送至地面计算系统(9)进行计算；第二方案包括高频信号源(1)、高频电流源(2)、采样电阻(3)、聚焦式探头(4)、双相位检波电流测量电路(10)、双相位检波电压测量电路(11)、传输通道(8)及地面计算系统(9)，其工作方式与第一种方案相同，不同之处的特征在于双相位检波电流测量电路(10)中采用零相位检波测量出电流的实部信息，采用+90°相位检波测量出电流的虚部信息，在双相位检波电压测量电路(11)中，采用零相位检波测量出电压实部信息，采用-90°相位检波测量出电压的虚部信息，四个信息都送入传输通道(8)。
根据测量出的所述复电阻率模值以及所述相位介电常数，确定复电阻率与油气的关系、相位与油气的关系、介电常数与油气的关系，来计算地层的油气饱和度。
图1是被测地层的等效示意图；
图2是地层含油状态与相位变化关系图；图3是聚焦式相位介电常数测井仪第一种方案原理框图；图4是聚焦式相位介电常数测井仪第二种方案原理框图。
具体实施例方式本发明的理论基础是将被测地层看成为如图1所示的电阻、电容并联的等效电路。
本发明所采用的测井方法是通过专用设备产生频率500HZ以上的高频电源(推荐使用频率为8960HZ)，高频电流通过采样电阻后以传统聚焦测井方式进入地层测取地层的复电阻率模值及电流、电压相位变化值，通过相位变化与介电常数的关系来确定地层的介电常数。
聚焦式相位介电常数测井第一种方案在利用以上方法测井时，采用如图3所示的测井仪器，包括高频信号源1、高频电流源2、采样电阻3、聚焦式探头4、电流测量电路5、电压测量电路6、相位测量电路7、传输通道8及地面计算系统9。
高频信号源1产生500HZ以上的高频信号，传递给高频电流源2，高频电流源2的一部分经采样电阻3后传送给聚焦式探头4作为测量电流，另一部分直接送给聚焦式探头4作为屏蔽电流，聚焦式探头4将高频电流送入地层产生相应的电压、电流、相位信号，电流测量电路5从采样电阻3两端采集电流信号经放大整理后送入传输通道8，相位测量电路7从聚焦式探头4采集电压信号经放大整理后送入传输通道8，相位测量电路7可以从电流源相位、电流信号相位、电压信号相位这三个相位中任意采集两个进行直接相位差测量整理后送入传输通道8，传输通道8将接到的信号送至地面计算系统9进行计算。
采集到的信息由地面计算系统9按如下方式计算地质参数采集到复电压V、复电流I及相位θ，由公式Z＝V/I计算出复电阻率模值Z，由公式X＝Z·sinθ计算出虚部X，由公式R＝Z·cosθ计算出实部R，由公式ε＝K·1/X计算出介电常数ε(其中常数K＝2kd/fs，当使用频率及探头几何尺寸固定以后K为固定值)。
聚焦式相位介电常数测井第二种方案采用如图4所示的第二种方案的仪器，包括高频信号源1、高频电流源2、采样电阻3、聚焦式探头4、双相位检波电流测量电路10、双相位检波电压测量电路11、传输通道8及地面计算系统9。
第二种方案大部分电路及工作方式与第一种方案相同，不同之处的特征在于双相位检波电流测量电路10中采用零相位检波测量出电流的实部信息，采用+90℃相位检波测量出电流的虚部信息，在双相位检波电压测量电路11中，采用零相位检波测量出电压实部信息，采用-90°相位检波测量出电压的虚部信息，四个信息都送入传输通道8。
采集到的信息都由地面计算系统9按如下方式计算地质参数第二种方案采集到实部电压V、实部电流I及虚部电流I，由公式R＝V/I计算出实部电阻R，由公式X＝V/I计算出虚部X，采用公式tanθ＝X/R计算相位θ，采用公式C＝1/2πxf计算电容C，采用ε＝K·1/X计算介电常数ε。
依据上述地质参数应用以下方法可以准确得到地层的油气信息R/Z值越高含油饱和度越高；利用介电常数与油水关系确定含油饱和度；利用如图2所示的含油状态与相位关系确定含油饱和度。
权利要求
1.一种测井方法，其特征在于采用高频聚焦电流对地层进行复电阻率模值及相位介电常数进行测量。
2.一种测井仪器，第一种方案包括高频信号源(1)、高频电流源(2)、采样电阻(3)、聚焦式探头(4)、电流测量电路(5)、电压测量电路(6)、相位测量电路(7)、传输通道(8)及地面计算系统(9)，其特征在于高频信号源(1)产生500HZ以上的高频信号，传递给高频电流源(2)，高频电流源(2)的一部分经采样电阻(3)后传送给聚焦式探头(4)作为测量电流，另一部分直接送给聚焦式探头(4)作为屏蔽电流，聚焦式探头(4)将高频电流送入地层产生相应的电压、电流、相位信号，电流测量电路(5)从采样电阻(3)两端采集电流信号经放大整理后送入传输通道(8)，相位测量电路(7)从聚焦式探头(4)采集电压信号经放大整理后送入传输通道(8)，相位测量电路(7)可以从电流源相位、电流信号相位、电压信号相位这三个相位中任意采集两个进行直接相位差测量整理后送入传输通道(8)，传输通道(8)将接到的信号送至地面计算系统(9)进行计算；第二方案包括高频信号源(1)、高频电流源(2)、采样电阻(3)、聚焦式探头(4)、双相位检波电流测量电路(10)、双相位检波电压测量电路(11)、传输通道(8)及地面计算系统(9)，其工作方式与第一种方案相同，不同之处的特征在于双相位检波电流测量电路(10)中采用零相位检波测量出电流的实部信息，采用+90°相位检波测量出电流的虚部信息，在双相位检波电压测量电路(11)中，采用零相位检波测量出电压实部信息，采用-90°相位检波测量出电压的虚部信息，四个信息都送入传输通道(8)。
3.根据权利要求1的方法，其特征在于根据测量出的所述复电阻率模值以及所述相位介电常数，确定复电阻率与油气的关系、相位与油气的关系、介电常数与油气的关系，来计算地层的油气饱和度。
全文摘要
本发明涉及一种石油、地质领域中在井内测量地层相位介电常数的测量方法及采用该方法所使用的测井仪器。测井方法是向地层供给高频聚焦电流，测量地层的复电阻率模值及相位，通过已知的公式计算出地层的电阻率、高频介电常数、高频电容率等多项有用地质参数；测井仪器由高频信号源、高频电流源、采样电阻、聚焦式探头、电流测量电路、电压测量电路、相位测量电路、传输通道及地面计算系统组成。该方法能直观、准确地测量深部原状地层的油气信息。
文档编号G01V3/24GK1450364SQ0211644
公开日2003年10月22日 申请日期2002年4月5日 优先权日2002年4月5日
发明者邓友明 申请人:邓友明