專利名稱：空氣介質(zhì)中識(shí)別油氣層的測(cè)井方法及儀器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種石油、地質(zhì)領(lǐng)域中在空氣鉆井條件下識(shí)別油氣層 的測(cè)井方法及測(cè)井儀器。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中，空氣鉆井工程使導(dǎo)電的泥漿變?yōu)椴粚?dǎo)電的空氣，傳 統(tǒng)的側(cè)向測(cè)井、微球測(cè)井、自然電位測(cè)井都無法進(jìn)行，僅以感應(yīng)測(cè)井 獲得的電導(dǎo)率資料識(shí)別油氣層是靠不住的，高效率的空氣鉆井技術(shù)急 需新的空氣介質(zhì)測(cè)井技術(shù)配套完善。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種在空氣介質(zhì)條件下識(shí)別油氣層的測(cè)井 方法及測(cè)井儀器，核心內(nèi)容是依靠新的測(cè)井儀器獲得地層電容率資 料，依靠電容率資料計(jì)算地層的含油氣飽和度。依據(jù)本發(fā)明的一方面提供一種測(cè)井方法，該方法把被測(cè)地層看成為電阻電容并聯(lián)的等效電路，其特征在于采用頻率20Hz至lOOKHz 的交變電流送入發(fā)射線圈，發(fā)射線圈產(chǎn)生交變電磁場(chǎng)，交變電磁場(chǎng)穿 過空氣介質(zhì)后進(jìn)入地層形成渦流，渦流在電容中形成虛部電流，接收 線圈在渦流作用下產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)通過對(duì)應(yīng)的相敏檢波 電路分解出虛部Ic,虛部Ic通過電容網(wǎng)絡(luò)刻度方式轉(zhuǎn)換為電容率， 電容率資料采用飽和度公式S(Fl^(C-Cw)計(jì)算獲得含油(氣)飽和度 數(shù)據(jù)。依據(jù)本發(fā)明的一方面提供一種測(cè)井儀器，包括信號(hào)源l、發(fā)射電路2、采樣電路3、發(fā)射線圈4、接收線圈6、放大電路7、信號(hào)分選 電路8、參考信號(hào)9、傳輸通道10及計(jì)算系統(tǒng)11,信號(hào)源1產(chǎn)生頻 率20Hz至100KHz范圍內(nèi)的基本信號(hào)傳送給發(fā)射電路2，發(fā)射電路2 傳送給采樣電路3，采樣電路3將信號(hào)傳送給參考信號(hào)9并將發(fā)射電 流傳送給發(fā)射線圈4，發(fā)射線圈4將電磁波送給被測(cè)地層5，接收線 圈6從被測(cè)地層5感應(yīng)獲得信號(hào)傳送給放大電路7,放大電路7傳送 給信號(hào)分選電路8，參考信號(hào)9傳送給信號(hào)分選電路8，信號(hào)分選電 路8將實(shí)部Ir、虛部Ic、模Iz、相位e信號(hào)傳送給傳輸通道10，傳 輸通道10將信號(hào)傳送給計(jì)算系統(tǒng)11，計(jì)算系統(tǒng)11按Ic = Iz*Sin e 、 Ic- Vl7^ 、 Ic=IR*tg 6三種方式計(jì)算虛部Ic并按飽和度公式 ScfK(C-Cw)計(jì)算含油氣飽和度數(shù)據(jù)。
圖1是空氣介質(zhì)中識(shí)別油氣層的測(cè)井儀器原理框圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的理論基礎(chǔ)是將被測(cè)量地層看成為電阻電容并聯(lián)的等效 電路，電阻只能流過實(shí)部電流，電容只能流過虛部電流。本發(fā)明所釆用的測(cè)井方法是通過專用設(shè)備產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)頻率 在20Hz至lOOKHz范圍內(nèi)的交變電流送入發(fā)射線圈，發(fā)射線圈產(chǎn)生 交變電磁場(chǎng)，交變電磁場(chǎng)穿過空氣介質(zhì)后進(jìn)入地層形成渦流，渦流在 電阻中形成實(shí)部電流在電容中形成虛部電流，接收線圈在渦流作用下 產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)通過對(duì)應(yīng)的相敏檢波電路分解出實(shí)部 Ir、虛部Ic、模Iz、相位e四種信號(hào)，實(shí)部信號(hào)lR通過傳統(tǒng)的電阻網(wǎng)絡(luò)刻度方式轉(zhuǎn)換為電導(dǎo)率，虛部信號(hào)Ic通過電容網(wǎng)絡(luò)刻度方式轉(zhuǎn)換為電容率，在沒有直接測(cè)得虛部信號(hào)Ic時(shí)任選Ic=Iz *sin 0 、 Ic= VIzMr2、 Ic=IR*tg 9三種方式之一間接計(jì)算的虛部Ic與直接測(cè)量 的虛部Ic相等，電導(dǎo)率資料按傳統(tǒng)方式應(yīng)用，電容率資料采用飽和 度計(jì)算公式So二K(C-O)獲得含油氣飽和度數(shù)據(jù)(其中C代表測(cè)量獲得 的電容率、O代表巖石骨架100%含水時(shí)電容率、K代表電容率與飽 和度單位的轉(zhuǎn)換系數(shù)，O和K具體量值在施工地區(qū)實(shí)測(cè)取得)。本發(fā)明所提供測(cè)井儀器包括信號(hào)源l、發(fā)射電路2、采樣電路3、 發(fā)射線圈4、接收線圈6、放大電路7、信號(hào)分選電路8、參考信號(hào)9、 傳輸通道10及計(jì)算系統(tǒng)11，信號(hào)源1產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)頻率在20Hz 至100KHz范圍內(nèi)基本信號(hào)傳送給發(fā)射電路2，發(fā)射電路2將基本信 號(hào)進(jìn)行功率放大后傳送給采樣電路3，采樣電路3采集電流信號(hào)傳送 給參考信號(hào)9并將發(fā)射電流傳送給發(fā)射線圈4，發(fā)射線圈4將電流能 量轉(zhuǎn)換為電磁波，電磁波穿過空氣介質(zhì)后進(jìn)入被測(cè)地層5形成渦流， 接收線圈6從被測(cè)地層5的渦流中感應(yīng)獲得信號(hào)傳送給放大電路7， 放大電路7將信號(hào)放大后傳送給信號(hào)分選電路8，參考信號(hào)9產(chǎn)生相 敏檢波必需的門信號(hào)傳送給信號(hào)分選電路8，信號(hào)分選電路8采用與 發(fā)射電流同相(或反相)的參考信號(hào)檢波得到實(shí)部Ir、采用與發(fā)射電 流相位差90度的參考信號(hào)檢波得到虛部Ic、采用與發(fā)射電流相位差 90度的參考信號(hào)檢波得到相位e (被檢波信號(hào)放大為方波)、采用自 相關(guān)的參考信號(hào)檢全波得到模Iz，信號(hào)分選電路8將信號(hào)傳送給傳輸 通道10，傳輸通道10將全部信號(hào)傳送給計(jì)算系統(tǒng)11，計(jì)算系統(tǒng)11 按Ic=Iz*sin 6 、 ic= VIz2-Ir2 、 Ic=IR*tg 0三種方式計(jì)算虛部Ic并按飽和度計(jì)算公式ScfK(C-O)計(jì)算含油氣飽和度數(shù)據(jù)。發(fā)射^圈4和接收線圈6機(jī)械結(jié)構(gòu)技術(shù)采用傳統(tǒng)感應(yīng)測(cè)井探頭成 熟技術(shù)。信號(hào)分選龜路8采用只分選^Tle的^l嫩把電路變得最簡(jiǎn) 單；信號(hào)分選電路8采用將四個(gè)信號(hào)全分選的方案能夠資料相互印證 降低失誤率。優(yōu)選地，信號(hào)分選電路8分選實(shí)部k、虛部Ic信號(hào)。優(yōu)選地，信號(hào)源l產(chǎn)生1000Hz的基本信號(hào)。由于電磁波既能夠穿過空氣介質(zhì)又能夠穿過泥漿介質(zhì)，因此該儀 器既能在空氣介質(zhì)中測(cè)井又能在泥漿介質(zhì)中測(cè)井。
權(quán)利要求
1. 一種測(cè)井方法，把被測(cè)地層看成為電阻電容并聯(lián)的等效電路，其特征在于采用頻率20Hz至100KHz的交變電流送入發(fā)射線圈，發(fā)射線圈產(chǎn)生交變電磁場(chǎng)，交變電磁場(chǎng)穿過空氣介質(zhì)后進(jìn)入地層形成渦流，渦流在電容中形成虛部電流，接收線圈在渦流作用下產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)通過對(duì)應(yīng)的相敏檢波電路分解出虛部IC，虛部IC通過電容網(wǎng)絡(luò)刻度方式轉(zhuǎn)換為電容率，電容率資料采用飽和度公式S0＝K*(C-CW)計(jì)算獲得含油(氣)飽和度數(shù)據(jù)。
2、 一種測(cè)井儀器，包括信號(hào)源(l)、發(fā)射電路(2)、采樣電路(3)、 發(fā)射線圈(4)、接收線圈(6)、放大電路(7)、信號(hào)分選電路(8)、參考信 號(hào)(9)、傳輸通道(10)及計(jì)算系統(tǒng)(11)，信號(hào)源(l)產(chǎn)生頻率20Hz至 腦KHz范圍內(nèi)的基本信號(hào)傳送給發(fā)射電路(2)，發(fā)射電路(2)傳送給采 樣電路(3)，采樣電路(3)將信號(hào)傳送給參考信號(hào)(9)并將發(fā)射電流傳送 給發(fā)射線斷4)，發(fā)射線圈(4)將電磁波送給被測(cè)地層(5)，接收線圈(6) 從被測(cè)地層(5)感應(yīng)獲得信號(hào)傳送給放大電路(7)，放大電路(7)傳送 給信號(hào)分選電路(8)，參考信號(hào)(9)傳送給信號(hào)分選電路(8)，信號(hào)分選 電路(8)將實(shí)部lR、虛部Ic、模Iz、相位0信號(hào)傳送給傳輸通道(10)， 傳輸通道(10)將信號(hào)傳送給計(jì)算系統(tǒng)(11)，計(jì)算系統(tǒng)(ll)按Ic= Iz *sin 6 、 IC= VIz2-Ir2 、 Ic=IR*tg e三種方式計(jì)算虛部Ic并按 炮和度公式ScfK(C-Cw)計(jì)算含油(氣)飽和度數(shù)據(jù)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的測(cè)井儀器，其特征在于信號(hào)源1產(chǎn)生 頻率1000Hz的基本信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種石油、地質(zhì)領(lǐng)域中在空氣鉆井條件下識(shí)別油氣層的測(cè)井方法及測(cè)井儀器。該方法是采用頻率1000Hz的交變電流送入發(fā)射線圈，發(fā)射線圈產(chǎn)生交變電磁場(chǎng)，交變電磁場(chǎng)穿過空氣介質(zhì)后進(jìn)入地層形成渦流，渦流在地層電容中形成虛部電流，接收線圈在渦流作用下產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)通過對(duì)應(yīng)的相敏檢波電路分解出虛部I<sub>C</sub>，虛部I<sub>C</sub>通過電容網(wǎng)絡(luò)刻度方式轉(zhuǎn)換為電容率，電容率資料采用飽和度公式S<sub>0</sub>＝K*(C-C<sub>W</sub>)計(jì)算獲得含油(氣)飽和度數(shù)據(jù)。該儀器主要包括信號(hào)源(1)、發(fā)射電路(2)、采樣電路(3)、發(fā)射線圈(4)、接收線圈(6)、放大電路(7)、信號(hào)分選電路(8)、參考信號(hào)(9)、傳輸通道(10)及計(jì)算系統(tǒng)(11)。該儀器既能在空氣介質(zhì)中測(cè)井又能在泥漿介質(zhì)中測(cè)井。
文檔編號(hào)G01V3/30GK101235715SQ200710048389
公開日2008年8月6日 申請(qǐng)日期2007年2月2日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月2日
發(fā)明者霞 鄧 申請(qǐng)人:霞 鄧