一种快测阵列感应测井系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种快测阵列感应测井系统，包括经由高性能集成电子线路、线圈系、压力平衡装置组成的井下测量装置，测井得到的快测阵列感应测量信号输送至地面采集模块，经过数据处理模块进行数据合成处理后通过记录仪显示单元显示，从而完成快测阵列感应仪器系统的信号测量。通过线圈系参数与结构优化、高性能集成电路系统、工作模式优化、厚膜集成与一体化设计等技术，在保证仪器纵向分辨率和径向探测深度不变的基础上，仪器长度由原来9.86m缩短到4.96m，测量精度由原来±1mS/m提高到±0.5mS/m。仪器现场应用表明，仪器稳定可靠，可操作性、易维护性大大提高。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种用于快测平台探测裸眼井周围地层电阻率的快测阵列感应成像测井系统，属于快测平台电法领域的地球物理测井技术。技术背景随着油田开发方式的多样化，油藏状况越来越复杂，国外三大测井公司斯伦贝谢、贝克一阿特拉斯、哈里伯顿均先后推出了自己的快测平台ExpressPlatform、LOG-1Q、FOCUS测井系统。随着国内钻井提速，井况越来越恶劣，研制长度短、时效快的快速测井平台成为油田勘探开发提速提效的迫切需求。国产EILog快测平台正是在此背景下开发，通过探测器优化、电路共用与集成，使用新的机电工艺设计，缩短了仪器长度，增强了测量的稳定性。目前，先进的快测阵列感应测井仪器应用广泛，它以电磁感应原理为理论依据，主要由电子线路、线圈系，电路共用与集成、计算机技术及数据处理等先进方法，通过多路遥测短节，把采集的大量数据送到地面，再经过计算机进行处理，得出具有5种不同探测深度和3种不同纵向分辨率曲线。快测阵列感应测井仪器的主要组成部分是线圈系结构，线圈系采用一个发射线圈、8个接收线圈阵列的三线圈系源距和工作频率与公开专利CN102042009A线圈系参数一致，以保证仪器原三种纵向分辨率和五种径向探测深度不变。但是，常规的阵列感应测井仪线圈系芯轴，选用无磁的钛合金材料。
技术实现思路
为了高效地满足快测平台现场应用要求，本技术实施例提供了一种石油勘探设备快测阵列感应测井系统，仪器通过线圈系参数与结构优化、高性能集成电路系统、工作模式优化、厚膜集成与一体化设计等技术，在保证仪器纵向分辨率和径向探测深度不变的基础上，仪器长度由原来9.86m缩短到4.96m，测量精度由原来±lmS/m提高到±0.5mS/mo仪器现场应用表明，仪器稳定可靠，可操作性、易维护性大大提高。本技术的目的是通过下述技术方案来实现的:一种快测阵列感应测井系统，该系统包括包含有厚膜集成电路单元模块和高性能采集处理单元模块的高性能集成电子线路装置；包含有线圈系芯轴和线圈骨架与线圈屏蔽层的线圈系；采取皮囊压力平衡的方式与复合芯轴的结构相匹配的压力平衡装置；用于实时采集、监测快测阵列感应仪器测井数据的地面采集模块；用于对地面采集模块的原始测井数据进行处理的数据处理模块；以及用于记录地层信息曲线和图像数据的记录仪显示单元;由所述高性能集成电子线路装置、线圈系、压力平衡装置组成井下测量装置，井下测量装置与地面采集模块相连，地面采集模块通过数据处理模块连接至记录仪显示单元，从而完成阵列感应仪器系统的信号测量。进一步地，所述线圈系与高性能集成电子线路装置相连，高性能集成电子线路装置包括发射驱动电路、前置放大和带通滤波电路、数据采集电路和电源管理单元。进一步地，所述发射驱动电路包括二级刻度电路和发射解码与驱动电路，二级刻度电路分别与线圈系和前置放大和带通滤波电路连接，发射解码与驱动电路分别连接线圈系和数据采集电路。进一步地，所述前置放大和带通滤波电路包括若干个前置放大电路和带通滤波电路，各前置放大电路和带通滤波电路分别连接线圈系的8通道和数据采集电路。进一步地，所述数据采集电路包括与发射解码与驱动电路连接的发射控制波形电路，与若干个前置放大电路和带通滤波电路相连的电平转换电路，各电平转换电路分别依次对应连接8个PGA可编程增益放大器、高速A/D转换电路；所述发射控制波形电路和高速A/D转换电路分别连接FPGA主控单元，FPGA主控单元通过CAN接口连接DSP微处理器。进一步地，DSP微处理器分别连接线圈系温度检测电路、自然电位SP、工作电压检测电路和电子仪温度检测电路。进一步地，所述压力平衡装置包括皮囊支撑轴，及包裹在皮囊支撑轴外侧的皮囊，所述皮囊支撑轴的一端皮囊内镶装有皮囊左堵头，皮囊左堵头与皮囊支撑轴之间设有皮囊芯体；在皮囊支撑轴的另一端镶装有套有O型密封圈的皮囊右堵头。进一步地，所述皮囊右堵头通过金属扎带连接球形堵头，皮囊左堵头通过金属扎带连接线圈系下管轴。本技术实施提供的技术方案带来的有益效果是:本技术采用的新型管材为主体、外表面覆盖玻璃钢的复合芯轴，其中芯轴是无磁铍青铜金属管长轴，外壁上有玻璃钢套，将金属管长轴与玻璃钢套复合粘接为一体构成阵列线圈系骨架，并且采用一种组合线圈的方式，将各个阵列的接收线圈和屏蔽线圈与安装的阵列线圈系一一对应，通过特殊三线圈系结构设计，解决了相邻两个接收线圈阵列主接收线圈与屏蔽线圈之间位置干涉技术难题；通过绕线工艺改进与实验优化，解决了快测阵列结构线圈各道直接耦合信号过大技术难题。其次，是快测阵列感应集成采集系统，采用开关电源、发射接收一体化设计、电路厚膜集成技术，去掉保温瓶，减少接头，实现了仪器长度与重量均缩小一半；通过实时二级刻度技术、系统内刻信号幅度与相位同步校正技术，解决了电路的温度漂移技术难题；通过采用高性能DSP与FPGA架构，倍增采集通道数，优化采集时序与DPSD算法，利用更多采集时间和获取更大数据量来提高测量精度，解决了高密度条件下强弱信号的影响及噪声抑制难题，并实现小信号测量精度提高。压力平衡装置，本技术改进了活塞式压力平衡短节，采取皮囊压力平衡的方式与复合芯轴的结构相匹配设计，有效缩短整体仪器0.5m。通过采取上述手段开发的适于快测平台的快测阵列感应测井系统已成功应用并开始产业化。仪器系统设计方法与电路一体化设计技术对于其他仪器设计具有重要参考价值。【附图说明】下面结合附图对本技术方法以作进一步的说明:图1为快测阵列感应感应测井系统示意图；图2为电子仪主控采集处理单元示意图；图3为主控采集单元DSP&FPGA交互工作时序示意图；图4为厚膜集成电路单元模块单元示意图；图5为新型优化线圈系结构示意图；图6为压力平衡结构单元示意图；图7为测井资料解释成果图。【具体实施方式】为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术实施方式作进一步地详细描述。如图1所示，本技术实施例提供一种快测阵列感应测井系统，该系统主要由6个环节组成:高性能集成电子线路装置I，包括高性能采集处理单元模块和厚膜集成电路单元模块。用于产生三电平控制信号提供给发射电路，启动发射控制电路。发射信号经驱动后由发射线圈向地层发射，每个接收子阵列线圈接收由地层产生的电磁感应信号，通过高性能采集处理单元模块采集接收线圈产生的地层感应电动势，并将采集数据结果上传至地面，可以实时获得8个通道的主线圈测量信号。线圈系2，具体包括线圈系芯轴和线圈骨架与线圈屏蔽层，用于支撑阵列感应仪器线圈系总成，其上安装有一体化线圈系结构和特殊的绕线技术的线圈系总成的所有阵列线圈骨架，起到很好的绝缘、抗冲击、减震、承力作用。压力平衡装置3，采取皮囊压力平衡的方式与复合芯轴的结构相匹配设计，用于皮囊注油的方式，在井下高温高压环境下保持线圈系玻璃钢内外压力的平衡。地面采集模块4，用于实时采集、监测快测阵列感应仪器测井数据，包括控制仪器刻度和测井。刻度完成三个任务，一当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种快测阵列感应测井系统，其特征在于，该系统包括包含有厚膜集成电路单元模块和高性能采集处理单元模块的高性能集成电子线路装置；包含有线圈系芯轴和线圈骨架与线圈屏蔽层的线圈系；采取皮囊压力平衡的方式与复合芯轴的结构相匹配的压力平衡装置；用于实时采集、监测快测阵列感应仪器测井数据的地面采集模块；用于对地面采集模块的原始测井数据进行处理的数据处理模块；以及用于记录地层信息曲线和图像数据的记录仪显示单元；由所述高性能集成电子线路装置、线圈系、压力平衡装置组成井下测量装置，井下测量装置与地面采集模块相连，地面采集模块通过数据处理模块连接至记录仪显示单元。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈涛，白彦，陈章龙，宋青山，范晓文，王水航，师光辉，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团公司，中国石油集团测井有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11