不极化探头及包括该不极化探头的频谱激发极化测井装置制造方法
【专利摘要】提供了一种不极化探头以及包括该探头用于钻孔的频谱激发极化测井装置。该不极化探头，包含：一主体，具有一内部空间；以及一组电极，设置在该主体内并且相互间隔一预定距离，该电极组包含一电流电极以及一电位电极，该电流电极提供一电流给一目标物，该电位电极测量自该目标物激发的电位；每个电极包含：一内壳，具有一内部空间；一铅条，缠绕在该内壳上；一外壳，覆盖使用该铅条缠绕的该内壳；以及一填料，填充在该外壳与该内壳之间的空间中。
【专利说明】不极化探头及包括该不极化探头的频谱激发极化测井装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种不极化探头以及包括该不极化探头的频谱激发极化测井装置。更具体地，本发明涉及一种不极化探头以及包括该不极化探头用于钻孔的频谱激发极化测井装置，其中该不极化探头可被插入钻孔中并进行频谱激发极化测井以实现含硫化矿石的金属矿体的分布及特征的快速确定。
【背景技术】
[0002]传统激发极化法为一种通过地面电流的施加来激发极化现象并测量以勘测地下结构的方法。
[0003]激发极化法包括两种方法。(a) —种方法为时间域激发极化法，在该方法中，施加电流通过地面一预定时间，并且然后基于电位电极之间的电压测量荷电状态；(b)另一种方法为频域激发极化法，在该方法中，利用两个或两个以上的频率范围(IOHz或更小)测量视电阻率，从而测量频率效应、金属相关系数等。另外，低频施加电流持续I秒或I秒以上之后，测量测量的电位与电流相位之间的相位差。
[0004]在频谱激发极化法中，测量谱频率的振幅和相位。该方法可消除传统激发极化检测电磁耦合的缺点，对大量频率基于激发极化数据允许深层勘探，进行矿物大小、数量及种类的鉴定，并消除各种人工噪声、膜极化等。在该方法中，利用用于评估油田反应的Cole-Cole模型主要分析该激发数据。
[0005]一般，频谱激发极化的勘探是对地表进行的。然而，为了识别矿物矿石及资源存储，通常通过岩心测井基于目视检测进行乏味的研究。因此，分析结构因观察者的经验及知识而不同。通过实验观察及组成物的分析，连同目视检测，最后进行矿体的精确评估。然而，由于该过程耗时长，因此在所属领域需要一种快速评估矿体及其级别的方法。
【发明内容】
[0006]本发明提供一种不极化探头以及包括该不极化探头用于钻孔的频谱激发极化测井装置，其中该不极化探头可被插入钻孔中并进行频谱激发极化测井以实现含硫化矿石的金属矿体的分布及特征的快速确定。
[0007]根据本发明的一方面，一种不极化探头，包含:一主体，具有一内部空间；以及一组电极，设置在该主体内并且相互间隔一预定距离，该电极组包含一电流电极以及一电位电极；每个电极包含:一内壳，具有一内部空间；一铅条，缠绕在该内壳上；一外壳，覆盖使用该铅条缠绕的该内壳；以及一填料，填充在该外壳与该内壳之间的空间中。
[0008]该主体可由聚氯乙烯(PVC)制成。
[0009]该铅条可由铅制成并涂有氯化铅。
[0010]该铅条可缠绕该内壳的外表面一圈，并且该外壳可被穿孔以形成多个孔。
[0011]藉由将氯化铅粉末、氯化钠和石膏混合为一混合物，然后添加蒸馏水搅拌该混合物，并且最后固化该混合物，制备该填料。[0012]氯化铅粉末、氯化钠和石膏的混合物具有50至58: 30至38: 10至18的混合t匕，以重量百分比计。
[0013]该电极组包含第一电流电极以及第一电位电极和第二电位电极，该第一电流电极、该第一电位电极以及该第二电位电极以此顺序自该主体的下部设置。
[0014]在该主体的上部和下部分别提供有一电路板和一电池，该电流电极和该电位电极设置在该电池和该电路板之间，并且该电池、该电路板和该电极组通过电缆相互连接。
[0015]该内壳和该外壳由聚氯乙烯(PVC)制成。
[0016]每个电极在其两侧形成有外螺纹部分并旋入固定至该主体的内螺纹部分，并且一O型环安装在该电极与该主体之间的每个旋入固定部分。
[0017]该主体在其上部连接用于该主体的一防水垫，并且自该主体暴露的一部分的该电缆由一电缆护套所包覆。
[0018]根据本发明的另一方面，一种用于钻孔的频谱激发极化测井装置，包含:根据权利要求I至11中任一项所述的不极化探头；一绞车，利用电缆将该不极化探头在一钻孔内升起或降下；一测量仪器，该测量仪器经由该电缆连接至该绞车，并传输电流且接收测量的电位，用以进行激发极化检测；以及一附加电极，安装于地面之上，用以在该测量仪器的控制下提供电流至地面。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]通过结合附图对本发明的示例性实例进行详细描述，本发明的上述和其它特性及优点将会变得更加清楚，其中:
[0020]图1为根据本发明一示例性实施例用于钻孔的频谱激发极化测井装置的视图；
[0021]图2为根据本发明一示例性实施例的不极化探头的剖视图；
[0022]图3为根据本发明示例性实施例的不极化探头的组装电极的侧剖视图；
[0023]图4为根据本发明示例性实施例的不极化探头的电极的侧剖视图；以及
[0024]图5为描述通过根据本发明一示例性实施例用于钻孔的频谱激发极化测井装置测量的频谱激发极化的测井结果及测井结果的电阻率的视图。
【具体实施方式】
[0025]参见所附附图，将详细描述本发明的示例性实施例。
[0026]参见图1，根据本发明一示例性实施例的频谱激发极化测井装置配置以在钻孔内进行频谱激发极化的测井。该测井装置包括探头100、绞车200以及测量仪器300，其中探头100插入钻孔，绞车200利用电缆升起或降下探头100，测量仪器300经由电缆连接至绞车200并传输电流且接收测量的电位。
[0027]测量仪器300包括传输器以及接收器，其中该传输器传输电流，该接收器接收测量的电位。这里，该传输器可经由恒流电路传输100 μ A至IOOmA范围内的电流以及10 μ Hz至32MHz范围内的频率。该接收器可接收测量的电位，从而测量仪器300可谱测振幅及相位差。
[0028]绞车200缠绕或松开电缆以将探头100在钻孔内升起或降下，其中该探头100连接至该电缆。该绞车200可松开电缆至500m的深度，其达到该钻孔的最低深度，从而在此测量频谱激发极化。通过电动机进行该电缆的缠绕或松开，用以在该钻孔内移动探头100。
[0029]探头100可包括不极化电极组，并且经由电缆连接至测量仪器300。该探头100是测井频谱激发极化中最重要的组件之一。将该探头100插入至钻孔内以执行激发极化测井。该探头100防水，抗500m或更深的水压。该探头100的详细结构如图2所示。
[0030]参见图2，探头100包括防水主体11，在该防水主体11下部处的电池12，在该主体11上部处的电路板13以及电极组C1、P1、P2。这里，电池12、电路板13以及电极通过电缆而相互连接。
[0031]主体11由圆管形成，其封装电池12，电路板13以及电极C1、P1、P2。该主体11由不导电材料制成。优选地，该主体11由具有大约47mm直径的聚氯乙烯(PVC)管组成。
[0032]电池12提供充电功率至所述电极。具体地，电池12可提供操作功率至第一和第二电位电极P1、P2，并且为电路板13供电以放大测量的信号。具有高容量的电池12可提供充电功率至第一电流电极Cl以使测量电流绕流钻孔，提供操作功率至第一和第二电位电极P1、P2，并提供放大功率至电路板13。因此，可利用电池12而不需要单独应用外部电源至探头100来执行频谱激发极化测井。
[0033]电路板13可包括放大电路，其放大由第一和第二电位电极P1、P2测量的电位，并将该测量的电位输出至测量仪器300。
[0034]主体11在其上部连接防水垫14，用于主体11的防水。自主体11暴露的电缆部分由电缆护套15所包覆。
[0035]排列所述电极，使得第一电流电极Cl、第一电位电极Pl以及第二电位电极P2以指定的顺序设置在电池12与电路板13之间。此外，第二电流电极C2(未显示)可置于地面之上。这里，各个电极可以大约300mm的规定间隔置于主体11内。
[0036]利用所述电极排列，将第一电流电极Cl插入钻孔并沿着钻孔移动，同时接收于探头100。第二电流电极C2被置于地上，从而允许更宽范围的激发极化测井。这里，第一和第二电流电极Cl、C2由外部电源经由电缆供电，或者由电池12供电，从而所述电极可在钻孔周围提供电流。此外，将第一和第二电位电极Pl、P2插入钻孔并沿着钻孔移动，同时接收于探头100。借助金属矿带的识别，该电位电极在移动期间可测量激发极化。
[0037]参见图3，第一电流电极Cl、第一电位电极Pl以及第二电位电极P2在两侧可包括外螺纹部分并旋入固定至主体11的内螺纹部分。为了电极与主体之间的旋入固定部分的防水，橡胶O型环16可安装在每个电极Cl和C2与主体之间的旋入固定部分。
[0038]参见图4，将详细描述包括第一电流电极Cl、第一电位电极Pl以及第二电位电极P2的电极的结构。
[0039]所述电极C1、P1、P2为不极化电极，通过所述电极，电流可通过电极和电解液之间的接口上的电荷移动流动。在本领域内，然而，极化电极，如铜管，用作一电极。利用该铜管，正常电流被阻碍，因为电解液中的正离子聚集在负电极周围以及电解液中的负离子聚集在正电极周围。
[0040]在激发极化的实际测量中，该电流电极首先向含硫化矿的矿体提供电流持续一定时间(如一秒)，然后停止电流的供给激发该矿体极化。然后，该电位电极测量该矿体的激发极化。然而，由于该铜管用作一电极，在该电极发生极化，从而在矿体的极化信号中激发噪声。[0041]在该实施例中，电极Cl、Pl或P2包括内壳21，该内壳21具有一内部空间。铅条22缠绕在内壳21上。外壳24环绕使用铅条22缠绕的内壳21。填料23填充在外壳24与内壳21之间的空间中。铅条22连接至电缆。
[0042]内壳21可由中空聚氯乙烯(PVC)管形成。
[0043]铅条22可由拉长的铅(Pb)条形成，其可涂有氯化铅(PbCl2)。具体地，铅条22可经由电解涂有氯化铅(PbCl2)。在铅条22的制备期间，该铅条可通过其它涂布法代替电解涂有氯化铅。
[0044]铅条22缠绕内壳21的外表面一圈。利用铅条22的缠绕结构，当沿着钻孔向上或向下移动时，所述电极(C1、P1、P2)可在所有水平方向上(360° )进行激发极化测井。
[0045]藉由使用蒸馏水混合石膏(CaSO4.2Η20)、氯化铅(PbCl2)粉末及氯化钠(NaCl)以形成填料浆，制备填充在外壳24与使用铅条22缠绕的内壳21之间的空间中的填料23。将该制备的浆倒入外壳24内的空间中并接着固化。
[0046]藉由以50至58重量百分比:30至38重量百分比:10至18重量百分比的混合比混合氯化铅(PbCl2)粉末、氯化钠(NaCl)以及石膏(CaS042H20)，制备填充外壳24的填料浆。优选混合比为54重量百分比:34重量百分比:12重量百分比，并当添加蒸馏水及固化该混合物时，可搅拌该混合物。
[0047]外壳24被全部穿孔以形成多个孔25。当所述电极沿着钻孔向上或向下移动时，所述穿孔25允许所述电极Cl、Pl和P2在环绕钻孔的每个方向上，如在该钻孔内所有水平方向上(360° )，进行激发极化测井。
[0048]接着，描述制造该不极化电极的方法。首先，制造内壳21，涂有氯化铅的铅条22，所有表面上形成有孔的外壳24，以及填料。该铅条22缠绕内壳21的外表面一圈(360° )并固定。然后，将外壳24环绕该内壳。将以上述混合比的氯化铅(PbCl2)粉末、氯化钠(NaCl)以及石膏(CaS042H20)的混合物填充在外壳24的内部。缓慢添加蒸馏水，利用蒸馏水将该混合物混合为一浆，从而完全填充该外壳24的内部空间。然后将该浆置于阴暗处干燥3天。
[0049]实例
[0050]利用频谱激发极化测井装置，在韩国Samchuck的Gagok矿的隧道中进行激发极化测井。本发明用于检测矿体的评估特性的可能性。
[0051]Gagok矿具有下述地质特征，花岗质片麻岩分布为母岩。Jangsan石英岩层、Myobong板岩层、Pungchon石灰岩层、Hwajeol层、Dongjum石英岩层相互匹配分布以相互匹配于该母岩之上。Gagok矿内的矿石通常包括方铅矿和闪锌矿，其中Punchon石灰岩及Myobong板岩层内的石灰岩形成为接触交代矿床。
[0052]目标物钻孔为Gagok矿隧道中的钻孔第11_2号，用以进行频谱激发极化检测。
[0053]钻孔第11-2号的深度为400m。作为激发极化检测的结果，在330至340m处发现矿化带；在其它部分发现板岩层。图5显示了频谱激发极化及电阻率的测井结果。在0.125至16HZ的频率范围内测量频谱激发极化测井，并为了证明该测量结果，将该测量结果与电阻率测试结果对比。
[0054]如图5的电阻率测试结果所示，矿石分布部分处的电阻率低于板岩层的其它部分处的电阻率，因为该矿石分布部分包含硫化矿石，相对于板岩层，硫化矿石具有高电导率。可以发现的是，具有低电阻率的区域意味着一矿化带，从而在该区域发生激发极化大相位差。因此，作为激发极化检测的结果，在矿化带中相变显著，这有助于含硫化矿石的金属矿床的位置的确定。
[0055]将配置以在含硫化矿石的金属矿体的检测中有效的本发明的不极化探头插入钻孔中，然后进行频谱激发极化测井，从而实现含硫化矿石的金属矿体的分布及特征的快速确定。
[0056]此外，极化发生在探头的电极之间，用以防止自矿体激发的极化信号变为噪声。结果，所述电位电极能精确测量自含硫化矿石的矿体激发的极化。
[0057]此外，该探头包括缠绕该电极的铅条以及穿孔外PVC壳，从而在该钻孔内任何方向上实现激发极化的测量。
[0058]尽管参见所附附图已公开部分示例性实施例，应理解的是，上述实施例仅为说明之目的，并不只在限制所附权利要求阐述的本发明的范围。因此，对于熟悉本领域的人员显而易见的是，在不脱离本发明的精神和范围内可进行各种修饰、变更及选择。本发明的范围应仅由所附权利要求及其等量所限制。
【权利要求】
1.一种不极化探头，其特征在于，包含: 一主体,具有一内部空间；以及 一组电极，设置在该主体内并且相互间隔一预定距离，该电极组包含一电流电极以及一电位电极； 每个电极包含: 一内壳，具有一内部空间； 一铅条，缠绕在该内壳上； 一外壳，覆盖使用该铅条缠绕的该内壳；以及 一填料，填充在该外壳与该内壳之间的空间中。
2.如权利要求1所述的不极化探头，其特征在于，该主体由聚氯乙烯(PVC)制成。
3.如权利要求1所述的不极化探头，其特征在于，该铅条由铅制成并涂有氯化铅。
4.如权利要求1所述的不极化探头，其特征在于，该铅条缠绕该内壳的一外表面一圈，并且该外壳被穿孔以形成多个孔。
5.如权利要求1所述的不极化探头，其特征在于，藉由将氯化铅粉末、氯化钠和石膏混合为一混合物，然后添加蒸馏水搅拌该混合物，并且最后固化该混合物，制备该填料。
6.如权利要求5所述的不极化探头，其特征在于，氯化铅粉末、氯化钠和石膏的混合物具有50至58: 30至38: 10至18的混合比，以重量百分比计。
7.如权利要求1所述的不极化探头，其特征在于，该电极组包含一第一电流电极以及一第一电位电极和一第二电位电极，该第一电流电极、该第一电位电极以及该第二电位电极以此顺序自该主体的一下部设置。
8.如权利要求1所述的不极化探头，其特征在于，在该主体的一上部和一下部分别提供有一电路板和一电池，该电流电极和该电位电极设置在该电池和该电路板之间，并且该电池、该电路板和该电极组通过一电缆相互连接。
9.如权利要求1所述的不极化探头，其特征在于，该内壳和该外壳由聚氯乙烯(PVC)制成。
10.如权利要求1所述的不极化探头，其特征在于，每个电极在其两侧形成有外螺纹部分并旋入固定至该主体的内螺纹部分，并且一 O型环安装在该电极与该主体之间的每个旋入固定部分。
11.如权利要求1所述的不极化探头，其特征在于，该主体在其一上部连接用于该主体的一防水垫，并且自该主体暴露的一部分的该电缆由一电缆护套所包覆。
12.一种用于钻孔的频谱激发极化测井装置，其特征在于，包含: 根据权利要求1至11中任一项所述的不极化探头； 一绞车，利用一电缆将该不极化探头在一钻孔内升起或降下； 一测量仪器，该测量仪器经由该电缆连接至该绞车，并传输电流且接收一测量的电位，用以进行激发极化检测；以及 一附加电极，安装于地面之上，用以在该测量仪器的控制下提供电流至地面。
【文档编号】G01V3/18GK103576207SQ201210442509
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2012年11月8日 优先权日:2012年7月27日
【发明者】成乐勋, 朴三奎 申请人:韩国地质资源研究院