本发明专利技术提供了一种用于探测地层复电阻率的多频探测装置，该装置包括：屏蔽电极；主探测电极；两个监督电极，设置在所述屏蔽电极和所述主探测电极之间；信号发生电路，用于产生探测所需的预设探测频率的方波信号；主动屏蔽电路，用于根据所述方波信号生成屏蔽信号到所述屏蔽电极；主探测电路，用于根据所述监督电极的电位差和所述方波信号生成与所述屏蔽信号同频同相位的探测信号，输出到所述主探测电极；电压电流采集电路，用于检测所述监督电极的电位和主探测电极中的电流；数字处理电路，用于对所述电压信号和所述电流信号进行波形分析和处理，计算得到地层的复电阻率频谱。该装置能够产生多种频率信号，准确测量地层的复电阻率频谱。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及地球物理测井仪器科学
，特别涉及一种用于探测地层复电阻率的多频探测装置。
技术介绍
根据长期的岩石物理性质实验研究发现，岩石的电学参数(如电阻率、介电常数)存在频散现象，其频散参数与岩石的含水饱和度有很好的对应关系，而且这两个电学参数的复数包含有丰富的岩石信息，可用来更好油气的探测，区分油水层。在现有的探测仪器中，电法测井仪器大多数采用单一频率的电信号对地层信息进行采集，复电阻率测井仅采用高低两个频点进行测量，阵列感应测井采用8种不同的频率也仅仅是为了配合多种探测深度而设计的，频率低且带宽窄，不能激发岩石的频散现象，探测到的地层信息少且准确性低，斯伦贝谢多频介电扫描成像测井仪(Dielectric Scanner)也只利用了电阻率的实部信息，而无法对复电阻率参数进行准确的测量，从而难以获得岩石电阻率频散曲线，进而难以预测岩石的饱和度。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种用于探测地层复电阻率的多频探测装置，该装置可以使主探测电流聚焦在目标地层，采集到精确的探测电压和电流信号，从而计算得到目标地层的复电阻率频谱。为达到上述目的，本专利技术实施例提出的用于探测地层复电阻率的多频探测装置，包括:屏蔽电极;主探测电极;两个监督电极，设置在所述屏蔽电极和所述主探测电极之间，用于获取所述屏蔽电极与所述主探测电极之间的电位差；信号发生电路，用于产生探测所需的预设探测频率的方波信号;主动屏蔽电路，与所述信号发生电路相连，用于根据所述方波信号生成屏蔽信号，输出到所述屏蔽电极;主探测电路，分别与所述信号发生电路和监督电极相连，用于根据所述监督电极的电位差和所述方波信号生成与所述屏蔽信号同频同相位的探测信号，输出到所述主探测电极；电压电流采集电路，用于检测所述监督电极的电位，以及检测所述主探测电极中的电流，得到探测电压信号和探测电流信号的幅度与相位信息;数字处理电路，与所述电压电流采集电路相连，用于对所述电压信号和所述电流信号进行波形分析和处理，计算得到地层的复电阻率频谱。可选的，监督电极包括第一监督电极和第二监督电极，所述第一监督电极靠近主探测电极，所述第二监督电极靠近所述屏蔽电极，交流转直流电路将第一监督电极与第二监督电极之间的电位差转换为直流信号以控制所述探测信号的幅度;所述主动屏蔽电路包括差分放大器、第一调制放大电路、第一低通滤波器、第一幅度控制电路和第一恒流源电路;所述主探测电路包括平衡监督电路、第二调制放大电路、第二低通滤波器、第二幅度控制电路和第二恒流源电路;其中，所述第一低通滤波器与第二低通滤波器具有相同的相频特性，所述第一恒流源电路与第二恒流源电路相同；所述平衡监督电路与所述第一监督电极和第二监督电极相连，用于检测两个监督电极之间的电压，经过交直流转换得到所述第二调制放大电路的幅度调制信号;所述第二调制放大电路用于根据所述幅度调制信号对所述方波信号进行调制。可选的，所述电压电流采集电路包括电压采集器、与电压采集器相连的第一带通滤波器、电流采集器和与电流采集器相连的第二带通滤波器，所述第一带通滤波器与第二带通滤波器具有相同的幅频与相频特性。可选的，所述主动屏蔽电路、主探测电路中的恒流源电路、滤波器与调制放大电路具有相同的相频特性。可选的，所述第一恒流源电路与第二恒流源电路为输出电压24V?48V、带宽8MHz以上及输出电流1A以上的功率输出。可选的，所述数字处理电路中包括前级调理电路，混频电路，模数转换电路，所述前级调理电路、混频电路和模数转换电路均为双通道电路，且两通道的幅频与相频特性一致。可选的，所述数字处理电路中包括前级调理电路，混频电路，模数转换电路，所述混频电路用于使用预设频率的本振信号对所述探测电压信号和探测电流信号降频，所述前级调理电路，混频电路和模数转换电路均为双通道电路，且其两通道的幅频与相频特性高度一致。可选的，所述探测信号是频率范围为1kHz?500kHz的正弦波信号。通过本专利技术装置的实施例，可以利用屏蔽电流将主探测电流聚焦在目标地层，使测得到探测电压和探测电流更准确，通过对探测电压和探测电流的波形进行采集处理得到探测电压与探测电流的幅度比和相位差，从而得到目标地层的复电阻率，同时还可以在较宽的频带内使用多个频率的探测信号对目标深度的地层进行探测，求得目标地层的复电阻率频谱，进而更加准确的评估地层的含水饱和度等重要信息。为让本专利技术的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。【附图说明】为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术一实施例提出的用于探测地层复电阻率的多频探测装置的结构示意图；图2是本专利技术一个具体实施例的用于探测地层复电阻率的多频探测装置的电路结构示意图；图3是本专利技术一个实施例的调制放大电路的示意图；图4是本专利技术一个实施例的信号发生电路的示意图；图5是本专利技术一个实施例的仪表放大器的电路不意图；图6是本专利技术一个实施例的功率放大电路的不意图；图7是本专利技术一个实施例采用的KRC低通滤波器的电路原理示意图；图8是本专利技术一个实施例的数字处理电路的示意图。【具体实施方式】下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。下面参考附图描述根据本专利技术实施例的用于探测地层复电阻率的多频探测装置。本专利技术的实施例采用具有线圈系的探测器对地层进行探测，线圈系包括接收线圈和发射线圈，在利用探测器对目标深度的地层进行探测的过程中，首先采用发射线圈向目标深度的地层发射某一频率或某几个频率的探测信号，所发射的探测信号穿过所述目标深度的地层，受到所穿过地层的影响，发生幅度和相位等的变化。当这些信号再次反射到接收线圈时，这些信号对应的矢量电位和矢量电流等参数就可以被测量到。图1是本专利技术一实施例提出的用于探测地层复电阻率的多频探测装置的结构示意图，如图1所示，该装置包括:屏蔽电极A;主探测电极A0;参考电极N(图中未示出)；监督电极Ml和Ml’设置在所述屏蔽电极和所述主探测电极之间，用于获取所述屏蔽电极与所述主探测电极之间的电压。在实际探测中，各电极套在探测芯棒上，由上到下依次为1六、11’、11)0^0的下方还可以对称地设置另一组屏蔽电极和监督电极，本实施例中仅针对其中上侧的部分进行介绍，涉及到的
技术实现思路
可以类推适用于对称的另一半电极。参考电极N视为距离主探测电极A0无限远，作为所有信号的接收回路。[003当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于探测地层复电阻率的多频探测装置，其特征在于，包括：屏蔽电极；主探测电极；两个监督电极，设置在所述屏蔽电极和所述主探测电极之间，用于获取所述屏蔽电极与所述主探测电极之间的电位差；信号发生电路，用于产生探测所需的预设探测频率的方波信号；主动屏蔽电路，与所述信号发生电路相连，用于根据所述方波信号生成屏蔽信号，输出到所述屏蔽电极；主探测电路，分别与所述信号发生电路和监督电极相连，用于根据所述监督电极的电位差和所述方波信号生成与所述屏蔽信号同频同相位的探测信号，输出到所述主探测电极；电压电流采集电路，用于检测所述监督电极的电位，以及检测所述主探测电极中的电流，得到探测电压信号和探测电流信号的幅度与相位信息；数字处理电路，与所述电压电流采集电路相连，用于对所述电压信号和所述电流信号进行波形分析和处理，计算得到地层的复电阻率频谱。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：柯式镇，姜明，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团公司，中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：北京;11
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