专利名称：一种用于测地层电阻率的电极的制作方法
技术领域：
本发明实施例涉及地层勘探技术领域，特别涉及一种用于测地层电阻率的电极。
背景技术：
在地层勘探领域，不可避免的常常需要对地层电阻率进行测量，而对电阻率进行 测量的准确度直接影响对测量地层的油气判断。现有技术中通常使用一种电极系作为测量 地层电阻率的电极，该电极包括主电极，监督电极和屏蔽电极，因此这种电极可以实现三维 电阻率的测量，即不仅可以实现井壁的电阻率成像，而且还可以实现径向的电阻率成像。然而，由于现有技术中的这种测量地层电阻率的电极中主电极上的方位电极周围 都布置有监督电极，导致主电极中的监控电路庞杂，在电极工作时容易受到干扰，实际测量 的电阻率并不准确，不利于这种电极系产品的普及利用。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种用于测地层电阻率的电极，该电极的主电极中 没有庞杂的监控电路，工作时不容易受到干扰，结构简单，实际测量的电阻率准确，有利于 普及利用。为实现上述目的，本发明实施例提供一种用于测地层电阻率的电极，所述电极包 括主电极、监督电极和屏蔽电极，其特征在于，所述主电极由一个环状电极和数个方位电极 组成，所述数个方位电极沿着所述环状电极的周向连续布置，所述环状电极的轴向两侧均 设置有一对用于检测所述主电极与两侧屏蔽电极是否等电位的监督电极。如此可以看出本 实施例所述的主电极中没有监督电极，即没有庞杂的监控电路，所以工作时不容易受到干 扰。为了使得方位电极等电位，所述数个方位电极各自连接的导线并联在一起。本实施例中为了使监督电极更好的监督主电极与两侧屏蔽电极是否等电位，每对 监督电极均设置在主电极与屏蔽电极之间。本实施例中为了有效控制主电极与两侧屏蔽电极的电位相等，本实施例所述的用 于测地层电阻率的电极还包括控制单元，所述控制单元用于当所述监督电极检测出检测所 述主电极与两侧屏蔽电极的电位不相等时，控制主电极与两侧屏蔽电极的电位相等。为例获得理想的探测深度，本实施例中主电极两侧的屏蔽电极均为6个，在主电 极的径向上等距布置。为了适应不同深度的地层，在不同的地层中都能保证探测深度，本实施例提供了 三种长度的电极系，当用于测地层电阻率的电极长为9. 76米，其中所述主电极高度为0. 12 米，每个监督电极高度为0. 02米，每个屏蔽电极高度为0.5米，所述主电极与距离所述主电 极最近的监督电极间距为0. 18米，两监督电极间距为0. 08米，距离所述主电极最近屏蔽电 极与距离所述主电极最远监督电极间距为0. 22米，每个屏蔽电极之间间距为0. 3米。当用于测地层电阻率的电极长为7. 76米，其中所述主电极高度为0. 12米，每个监督电极高度为0. 02米，每个屏蔽电极高度为0. 3米，所述主电极与距离所述主电极最近的监督电极间距为0. 18米，两监督电极间距为0. 08米，距离所述主电极最近屏蔽电极与距离 所述主电极最远监督电极间距为0. 22米，每个屏蔽电极之间间距为0. 3米。当用于测地层电阻率的电极长为5. 76米，其中所述主电极高度为0. 12米，每个监 督电极高度为0. 02米，每个屏蔽电极高度为0. 2米，所述主电极与距离所述主电极最近的 监督电极间距为0. 18米，两监督电极间距为0. 08米，距离所述主电极最近屏蔽电极与距离 所述主电极最远监督电极间距为0. 22米，每个屏蔽电极之间间距为0. 2米。为了探测不同方向角上的地层电阻率，本实施例中的方位电极为12个。本实施例所述的用于测地层电阻率的电极的不仅工作时不容易受到干扰，而且结 构简单，实际测量的电阻率准确，有利于普及利用。
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用 的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本 领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他 的附图。图1为本发明实施例提供的一种用于测地层电阻率的电极上电极分布平面示意 图。图2为本实施例的第一种对应该电极系6种探测等级的探测特性图。图3为本实施例的第二种对应该电极系6种探测等级的探测特性图。图4为本实施例的第二种对应该电极系6种探测等级的探测特性图。图5为本实施例中6种探测等级下方向电极探测低阻地层的曲线图。图6为本实施例中的方位电极对应的电阻率变化状态示意图。图7为本实施例中探测深度与电阻率变化关系图。
具体实施例方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的 示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定，基于本发明中的实 施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属 于本发明保护的范围。本发明实施例为提供一种用于测地层电阻率的电极，该电极由主电极、屏蔽电极 以及位于主电极与屏蔽电极间的监督电极组成，屏蔽电极共12个，以6个一组在主电极两 侧对称布置，这样可以增加探测深度。本实施例提供的用于测地层电阻率的电极整体为棒状结构，如图1所示，图1为本 发明实施例提供的一种用于测地层电阻率的电极上电极分布平面示意图。由图1可以看 出，主电极1位于整个电极的中间，主电极1由一个环状电极11和数个方位电极12组成， 该环状电极11固定在棒状介质的中间，而数个方位电极12沿着环状电极11的周向连续布 置一圈，这样主电极1就可以通过方位电极12探测不同方位角上地层介质的电阻率，而与现有技术不同的是这些方位电极12之间没有监督电极来控制各个方位电极来等电位，数 个方位电极仅仅是将各自连接的导线并联在一起来等电位，这样就避免了在整个电极内部 使用庞杂的监控回路，比如将12个方位电极12沿着环状电极11的周向连续布置一圈，这 样主电极1通过12个方位电极可以从该径向上对应不同方向角的地层，当主电极1通电后 即可向地层传递电流，其中这12个方位电极各自连接的导线并联在一起，以使这12个方位 电极等电位。而为了使得主电极1更有效的向地层传递电流，本实施例在主电极1两侧还 设置有抑制主电极1电流向外扩散的屏蔽电极3，具体的，在环状电极11的轴向两侧均设置 有数个与主电极1同极性的屏蔽电极3，在屏蔽电极与主电极1等电位的情况下，屏蔽电极 3与主电极1上的电流相互排斥，这样使得主电极1上的电流更加集中的向地层传递。而 为了检测主电极1与两侧屏蔽电极2是否等电位，在每侧的屏蔽电极与主电极1之间还分 别设置有一对监督电极2，每对监督电极中一个距离主电极1最近，另一个距离屏蔽电极最 近，这样监督电极2就可以通过距离主电极1与屏蔽电极3最近的电极检测主电极1与屏 蔽电极3是否等电位。当监督电极2检测出主电极1与屏蔽电极3上的电位不相等时，本用于测地层电 阻率的电极中的控制单元(图1中未示出)控制主电极与两侧屏蔽电极的电位相等，比如 当监督电极检测出主电极1上的电位比屏蔽电极3的电位低，则控制单元根据监督电极的 检测结果调节的主电极1上的电流使其与屏蔽电极上的电位相同，具体调节方式可以通过 控制放大器等元件来实现，本领域技术人员完全可以通过其掌握的普通技术知识来实现对 电极上电位的调整，故本实施例在此不做赘述。本实施例中每侧的屏蔽电极均为6个，在所述主电极的径向上等距布置。这样可 以有6种等级对主电极1上的电流进行排斥，从而具有6种探测深度，而参与的屏蔽电极越 多，对主电极1上电流排斥的作用越强，使得主电极1向地层传递的电流越强，达到理想的 探测深度，其中不参与屏蔽的屏蔽电极则作为回路电极。通过上述叙述可知本实施例所述 的用于测地层电阻率的电极不仅可以以电极阵列的方式(即主电极、监督电极和屏蔽电极 组成的电极阵列)探测地层径向深度方向的电阻率，而且也可以通过主电极上的方位电极 探测不同方向角地层上的电阻率，这样通过电极阵列的方式探测地层的深度与通过方位电 极探测地层的深度基本相同。根据不同的屏蔽等级，本实施例所述的电极总共可以测得78 个不同的电阻率值(6种不同屏蔽等级，每种屏蔽等级可以测得一个主电极电阻率和12个 方位电极电阻率)，而电阻率可以根据以下公式求得。
η 7 Um,Ka=K~—
1J式中，^Zm,为第i个监督电极的电位；Ij为测量到的供电电极电流k为仪器常数.为了适应不同深度的地层，在不同的地层中都能保证探测深度，本实施例提供了 三种长度的电极系，即用于测地层电阻率的电极，该电极系的总长度为9. 76米，其中所述 主电极高度为0. 12米，每个监督电极高度为0. 02米，每个屏蔽电极高度为0. 5米，所述主 电极与距离所述主电极最近的监督电极间距为0. 18米，两监督电极间距为0. 08米，距离所述主电极最近屏蔽电极与距离所述主电极最远监督电极间距为0. 22米，每个屏蔽电极之间间距为0. 3米。图2为本实施例的第一种对应该电极系6种探测等级的探测特性图，在只有 一对屏蔽电极排斥主电极的第一屏蔽等级中整个电极的探测深度最浅，大约是0. 5米；在6 对屏蔽电极都排斥主电极的第六屏蔽等级中整个电极的探测深度最深，大约是1. 5米。当用于测地层电阻率的电极长为7. 76米时，其中所述主电极高度为0. 12米，每个 监督电极高度为0. 02米，每个屏蔽电极高度为0. 3米，所述主电极与距离所述主电极最近 的监督电极间距为0. 18米，两监督电极间距为0. 08米，距离所述主电极最近屏蔽电极与距 离所述主电极最远监督电极间距为0. 22米，每个屏蔽电极之间间距为0. 3米。图3为本实 施例的第二种对应该电极系6种探测等级的探测特性图，在只有一对屏蔽电极排斥主电极 的第一屏蔽等级中整个电极的探测深度最浅，大约是0. 5米；在6对屏蔽电极都排斥主电极 的第六屏蔽等级中整个电极的探测深度最深，大约是1. 375米。当用于测地层电阻率的电极长为5. 76米时，其中所述主电极高度为0. 12米，每个 监督电极高度为0. 02米，每个屏蔽电极高度为0. 2米，所述主电极与距离所述主电极最近 的监督电极间距为0. 18米，两监督电极间距为0. 08米，距离所述主电极最近屏蔽电极与距 离所述主电极最远监督电极间距为0. 22米，每个屏蔽电极之间间距为0. 2米。图4为本实 施例的第三种对应该电极系6种探测等级的探测特性图，在只有一对屏蔽电极排斥主电极 的第一屏蔽等级中整个电极的探测深度最浅，大约是0. 5米；在6对屏蔽电极都排斥主电极 的第六屏蔽等级中整个电极的探测深度最深，大约是1. 25米。如图5所示，图5为本实施例中6种探测等级下方向电极探测低阻地层的曲线图。 在图5中周向刻度为方位坐标，径向坐标表示电阻率，图例中的编号为方向电极的序号，比 如Rab NO. = 1表示第1方向电极，由图3可以清楚看出在各个曲线上曲率较小的一段曲 线即表示该方位上的地块为低阻，由于方位与方位电极是对应的，所以当低阻地块出现在 哪个方位，对应该方位上的方位电极探测的数据就会现变化。为了进一步说明本实施例中的方位电极具有较好的探测特性，如图6所示，图6为 本实施例中的方位电极对应的电阻率变化状态示意图，从图6可以清楚看出，当基岩电阻 率为100欧姆米时，第6方位电极对应地块的电阻率逐渐减小，曲线的变化越是明显。如图 7所示，图7为探测深度与电阻率变化关系图，从图7也可以清楚看出，对于一个围岩电阻率 为100欧姆米、目的层厚度为2米、电阻率为100欧姆米但在六号方位电极方位上有一电阻 率为0. 1欧姆米的低阻地块的三层介质地层进行了测试，得到的12个方位曲线均有异常表 现，但正对低阻地块的第6方位电极测得的电阻率幅度最大。综上所述，本实施例所述的用于测地层电阻率的电极不仅结构简单，实际测量的 电阻率准确，而且可以对地层的径向深度和不同方向角对应的地层进行有效探测，由于主 电极中没有设置监督电极和相应的庞杂电路，工作时不容易受到干扰，根据实际需求可将 整个电极的长度设置为9. 76米、7. 76米或5. 76米，从而可以适应各种不同地况的地层，有 利于这种电极系产品的普及利用。当然，以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一 步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明 的保护范围，凡在本发明的逻辑和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含 在本发明的保护范围之内。
权利要求
一种用于测地层电阻率的电极，所述电极包括主电极、监督电极和屏蔽电极，其特征在于，所述主电极由一个环状电极和数个方位电极组成，所述数个方位电极沿着所述环状电极的周向连续布置，所述环状电极的轴向两侧均设置有一对用于检测所述主电极与两侧屏蔽电极是否等电位的监督电极。
2.根据权利要求1所述的电极，其特征在于，所述数个方位电极各自连接的导线并联 在一起，以使所述数个方位电极等电位。
3.根据权利要求1或2所述的电极，其特征在于，每对监督电极均设置在主电极与屏蔽 电极之间。
4.根据权利要求1或2所述的电极，其特征在于，所述用于测地层电阻率的电极还包括 控制单元，所述控制单元用于当所述监督电极检测出检测所述主电极与两侧屏蔽电极的电 位不相等时，控制主电极与两侧屏蔽电极的电位相等。
5 根据权利要求4所述的电极，其特征在于，每侧的屏蔽电极均为6个，在所述主电极 的径向上等距布置。
6.根据权利要求5所述的电极，其特征在于，所述用于测地层电阻率的电极长为9.76 米，其中所述主电极高度为0. 12米，每个监督电极高度为0. 02米，每个屏蔽电极高度为0. 5 米，所述主电极与距离所述主电极最近的监督电极间距为0. 18米，两监督电极间距为0. 08 米，距离所述主电极最近屏蔽电极与距离所述主电极最远监督电极间距为0. 22米，每个屏 蔽电极之间间距为0.3米。
7.根据权利要求5所述的电极，其特征在于，所述用于测地层电阻率的电极长为7.76 米，其中所述主电极高度为0. 12米，每个监督电极高度为0. 02米，每个屏蔽电极高度为0. 3 米，所述主电极与距离所述主电极最近的监督电极间距为0. 18米，两监督电极间距为0. 08 米，距离所述主电极最近屏蔽电极与距离所述主电极最远监督电极间距为0. 22米，每个屏 蔽电极之间间距为0.3米。
8.根据权利要求5所述的电极，其特征在于，所述用于测地层电阻率的电极长为5.76 米，其中所述主电极高度为0. 12米，每个监督电极高度为0. 02米，每个屏蔽电极高度为0. 2 米，所述主电极与距离所述主电极最近的监督电极间距为0. 18米，两监督电极间距为0. 08 米，距离所述主电极最近屏蔽电极与距离所述主电极最远监督电极间距为0. 22米，每个屏 蔽电极之间间距为0.2米。
9 根据权利要求4所述的电极，其特征在于，所述方位电极为12个。
全文摘要
本发明实施例涉及一种用于测地层电阻率的电极，属于地层勘探技术领域，所述电极包括主电极、监督电极和屏蔽电极，所述主电极由一个环状电极和数个方位电极组成，所述数个方位电极沿着所述环状电极的周向连续布置，所述环状电极的轴向两侧均设置有一对用于检测所述主电极与两侧屏蔽电极是否等电位的监督电极。如此可以看出本实施例所述的主电极中没有监督电极，即没有庞杂的监控电路，所以工作时不容易受到干扰。该电极的主电极中没有庞杂的监控电路，工作时不容易受到干扰，结构简单，实际测量的电阻率准确，有利于普及利用。
文档编号G01V3/02GK101819282SQ20101016242
公开日2010年9月1日 申请日期2010年4月28日 优先权日2010年4月28日
发明者柯式镇 申请人:中国石油天然气集团公司;中国石油大学(北京)