一種地層電阻率成像方法和微電阻率成像掃描儀技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)實(shí)施例公開了一種地層電阻率成像方法和微電阻率成像掃描儀，應(yīng)用于地層電阻率成像領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)油基泥漿或者合成基泥漿中地層電阻率成像的目的。所述方法包括：電阻率掃描儀上的每個(gè)極板上均設(shè)置有一對(duì)用于產(chǎn)生交流電流的發(fā)射電路，每個(gè)發(fā)射電路通過(guò)電極發(fā)射或接收信號(hào)，在兩個(gè)電極之間設(shè)置有多對(duì)鈕扣電極，所述方法包括：對(duì)于任一極板，由該極板上的任一發(fā)射電路通過(guò)電極發(fā)射交流電流；在所述交流電流通過(guò)井內(nèi)泥漿和地層構(gòu)成的回路到達(dá)該極板上另一電極的過(guò)程中，獲得每對(duì)鈕扣電極之間的電壓差；依據(jù)交流電流和每對(duì)鈕扣電極之間的電壓差確定每對(duì)鈕扣電極之間的地層電阻率，以獲得地層電阻率圖像。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
—種地層電阻率成像方法和微電阻率成像掃描儀
本專利技術(shù)涉及地層電阻率成像
，尤其涉及一種地層電阻率成像方法和微電阻率成像掃描儀。
技術(shù)介紹
目前，為了獲取井下地層分布情況，主要采用地層電阻率成像的方法，在過(guò)去，為采集高質(zhì)量的微電阻率成像數(shù)據(jù)資料，只能選擇使用水基泥漿。 隨著鉆井技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的人們開始采用油基泥漿或合成基泥漿，油基泥漿具有抗高溫、抗鹽鈣侵蝕，有利于井壁穩(wěn)定、潤(rùn)滑性好、對(duì)油氣層損害小的特點(diǎn)，合成基泥漿對(duì)環(huán)境的影響較小，并且鉆井效率較高。但是油基泥漿和合成基泥漿的電阻率較大，直接采用現(xiàn)有水基泥漿微電阻率掃描儀無(wú)法在油基泥漿和合成基泥漿中成像。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)實(shí)施例提供了一種地層電阻率成像方法和微電阻率成像掃描儀，可應(yīng)用于油基泥漿和合成基泥漿中，通過(guò)測(cè)量地層電阻率獲取電阻率圖像，進(jìn)而確定巖層的發(fā)育情況，比如巖層致密還是巖層疏松或裂縫、孔洞發(fā)育等。 有鑒于此，本專利技術(shù)第一方面提供一種地層電阻率成像方法，可包括: 電阻率掃描儀上的每個(gè)極板上均設(shè)置有一對(duì)用于產(chǎn)生交流電流的發(fā)射電路，每個(gè)發(fā)射電路通過(guò)電極發(fā)射或接收信號(hào)，在兩個(gè)電極之間設(shè)置有多對(duì)鈕扣電極，所述方法包括: 對(duì)于任一極板，由該極板上的任一發(fā)射電路通過(guò)電極發(fā)射交流電流； 在所述交流電流通過(guò)井內(nèi)泥漿和地層構(gòu)成的回路到達(dá)該極板上另一電極的過(guò)程中，獲得每對(duì)鈕扣電極之間的電壓差； 依據(jù)交流電流和每對(duì)鈕扣電極之間的電壓差確定每對(duì)鈕扣電極之間的地層電阻率，以獲得地層電阻率圖像。 在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，優(yōu)選的，不同極板上的發(fā)射電路通過(guò)電極發(fā)射的交流電流的頻率不同。 在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，優(yōu)選的，所述交流電流通過(guò)電容耦合的方式從泥漿進(jìn)入地層。 在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，優(yōu)選的，依據(jù)交流電流和每對(duì)鈕扣電極之間的電壓差確定每對(duì)鈕扣電極之間的地層電阻率時(shí)，計(jì)算公式如下:R = KV/I ； 其中，R為地層電阻率，K為掃描儀的幾何因子，V為一對(duì)鈕扣電極之間的電壓差，I為一對(duì)電流的平均值，所述一對(duì)電流包括所述交流電流和該極板上另一電極接收的電流。 本專利技術(shù)第二方面提供一種微電阻率成像掃描儀，所述掃描儀包括多個(gè)極板，每個(gè)極板上均設(shè)置有一對(duì)用于產(chǎn)生交流電流的發(fā)射電路，每個(gè)發(fā)射電路通過(guò)電極發(fā)射或接收信號(hào)，在兩個(gè)電極之間設(shè)置有多對(duì)鈕扣電極。 從以上本專利技術(shù)提供的實(shí)施例可以看出，本實(shí)施例具有以下優(yōu)點(diǎn): 基于水基泥漿做電阻率成像時(shí)，電流流經(jīng)的回路較長(zhǎng)，而水基泥漿的電阻率一般較小，即使回路較長(zhǎng)，電流流經(jīng)回路最終達(dá)到接收端時(shí)的強(qiáng)度仍然足夠用于電阻率成像。而油基泥漿和合成基泥漿的電阻率較大，電流在回路中衰減較大，最終不能成像。而本專利技術(shù)實(shí)施例將用于產(chǎn)生電流的發(fā)射電路設(shè)置在極板上，產(chǎn)生的電流通過(guò)電極發(fā)射進(jìn)入地層，然后由地層回到極板上的另一發(fā)射電路，發(fā)射回路小，信號(hào)衰減小，使得信號(hào)的穿透力更強(qiáng)，相應(yīng)的，信號(hào)進(jìn)入地層返回的信號(hào)也更強(qiáng)，可以用于獲得地層電阻率，根據(jù)獲得的地層電阻率即可得到地層電阻率圖像。 【附圖說(shuō)明】 圖1為本專利技術(shù)實(shí)施例提供的一種測(cè)量地層電阻率的原理圖； 圖2為圖1所不原理圖的等效圖； 圖3為本專利技術(shù)實(shí)施例提供的采用3對(duì)鈕扣電極作地層電阻率成像時(shí)對(duì)應(yīng)的泥漿、地層等效電路； 圖4為本專利技術(shù)實(shí)施例提供的6對(duì)鈕扣電極在極板上的分布示意圖； 圖5為發(fā)射電路中信號(hào)發(fā)射部分的示意圖； 圖6為圖5所示發(fā)射電路中信號(hào)發(fā)射部分的一種具體結(jié)構(gòu)。 【具體實(shí)施方式】 為使本專利技術(shù)的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本專利技術(shù)實(shí)施例中的附圖，對(duì)本專利技術(shù)實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本專利技術(shù)一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本專利技術(shù)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本專利技術(shù)保護(hù)的范圍。 下面對(duì)本專利技術(shù)提供的技術(shù)方案做詳細(xì)公開的說(shuō)明，本專利技術(shù)實(shí)施例提供的技術(shù)方案可以應(yīng)用于油基泥漿和合成基泥漿中，為了便于說(shuō)明，以油基泥漿為例進(jìn)行描述。 在油基泥漿中，采用微電阻率掃描儀測(cè)量地層電阻率時(shí)，多個(gè)極板全部緊貼井壁，由地面裝置控制極板上的發(fā)射電路通過(guò)電極發(fā)射交變電流脈沖。其中，在每個(gè)極板上均設(shè)置有一對(duì)用于產(chǎn)生交流電流的發(fā)射電路，發(fā)射電路通過(guò)電極發(fā)射或接收信號(hào)。電極發(fā)射的電流垂直于極板外表面(即井壁)進(jìn)入地層，通過(guò)井內(nèi)泥漿和地層構(gòu)成的回路而再回到極板上，由另一電極接收。在極板的一對(duì)電極之間有多對(duì)用于測(cè)量電壓的鈕扣電極，由于極板緊貼井壁，所以位于極板上的鈕扣電極對(duì)可以對(duì)應(yīng)的測(cè)量地層中兩點(diǎn)的電壓差，電壓差的大小反映出鈕扣電極正對(duì)著的地層鄰域由于巖石結(jié)構(gòu)或化學(xué)上的非均質(zhì)性引起的微電阻率的變化。鈕扣電極的電流經(jīng)適當(dāng)處理可刻度為彩色或灰色等圖像，反映地層微電阻率的變化，從而反映出井壁上地層巖石結(jié)構(gòu)變化。一般電阻率值越大，色度越亮，其反映的巖層致密、堅(jiān)硬；電阻率值越小，色度越暗，其反映的巖層疏松或裂縫、孔洞發(fā)育等。 本實(shí)施例中，將發(fā)射電路設(shè)置在極板上，可以減小發(fā)射回路，使得信號(hào)的穿透力更強(qiáng)，相應(yīng)的，信號(hào)進(jìn)入地層返回的信號(hào)也更強(qiáng)，從而可以測(cè)得地層電阻率，根據(jù)測(cè)得地層電阻率即可得到地層電阻率圖像。 泥漿和地層相當(dāng)于一個(gè)電容，電流發(fā)射頻率越高越容易穿透，極板接收到的信號(hào)越強(qiáng)，優(yōu)選的，交流電流的頻率范圍可以為:25kHz-39kHz。由于電極接收信號(hào)時(shí)采用濾波的方式，每個(gè)極板只能接收自己發(fā)射的頻率的信號(hào)，因此，多個(gè)極板可以選用不同的發(fā)射頻率，對(duì)于其中一個(gè)極板來(lái)說(shuō)，可以過(guò)濾掉其他極板上發(fā)射電路通過(guò)電極發(fā)射的信號(hào),減少極板之間信號(hào)的相互干擾。 優(yōu)選的，極板可以選擇兩層六個(gè)極板的設(shè)計(jì)，這樣，井眼覆蓋率較大，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，層數(shù)及極板的數(shù)量可能會(huì)增加，這樣會(huì)使井眼覆蓋率增加，能得到更多的井下信肩、O 發(fā)射電路安裝在極板上，可以減小發(fā)射回路，使信號(hào)穿透力更強(qiáng)，得到更強(qiáng)的地層中的電信號(hào)響應(yīng)，從而得到更高清晰度的測(cè)井曲線。對(duì)應(yīng)的，參考圖1所示，為地層電阻率測(cè)量的原理圖，本圖僅示出電流從發(fā)射到接收的回路，在實(shí)際應(yīng)用中，發(fā)射電路還需要連接其他的信號(hào)處理設(shè)備或者電路，其中所示的測(cè)量電極即為鈕扣電極，圖1中以兩對(duì)鈕扣電極為例示出，發(fā)射電路通過(guò)電極發(fā)射或接收信號(hào)。每個(gè)極板上的發(fā)射電路發(fā)出的信號(hào)是通過(guò)電容耦合方式從泥漿泥餅到地層。相應(yīng)的，圖2為圖1所示原理圖的等效圖。 當(dāng)有3對(duì)鈕扣電極時(shí)，對(duì)應(yīng)的泥漿、地層等效電路參考圖3所示，有3個(gè)由電阻和電容構(gòu)成的并聯(lián)電路并聯(lián)在一起，與鈕扣電極的對(duì)數(shù)相等，一對(duì)鈕扣電極對(duì)應(yīng)連接3個(gè)并聯(lián)電路中的一個(gè)(并沒(méi)有固定的對(duì)應(yīng)關(guān)系)。對(duì)于鈕扣電極多于3對(duì)的情況，可以依此類推，比如，6對(duì)鈕扣電極時(shí)，共有6個(gè)電路并聯(lián)在一起，每個(gè)電路均由電阻和電容并聯(lián)構(gòu)成，一對(duì)鈕扣電極對(duì)應(yīng)連接6個(gè)并聯(lián)電路中的一個(gè)。 以6對(duì)鈕扣電極為例，其在極板上的分布參考圖4所示，每列兩個(gè)看作一對(duì)，圖4僅用于示意性的說(shuō)明，與實(shí)際形狀并不一定相符，發(fā)射電流從極板垂直進(jìn)入地層，從每對(duì)鈕扣電極得到電壓差，經(jīng)過(guò)一系列的計(jì)算和處理，得到地層電阻率。 電阻率計(jì)算公式為R = KV/I，其中，R為地層電阻率，K為掃描儀的幾何因子，V為一對(duì)鈕扣電極之間的電壓差，I為一對(duì)電流的平均值，所述的一對(duì)電流為發(fā)射電本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種地層電阻率成像方法，其特征在于，電阻率掃描儀上的每個(gè)極板上均設(shè)置有一對(duì)用于產(chǎn)生交流電流的發(fā)射電路，每個(gè)發(fā)射電路通過(guò)電極發(fā)射或接收信號(hào)，在兩個(gè)電極之間設(shè)置有多對(duì)鈕扣電極，所述方法包括：對(duì)于任一極板，由該極板上的任一發(fā)射電路通過(guò)電極發(fā)射交流電流；在所述交流電流通過(guò)井內(nèi)泥漿和地層構(gòu)成的回路到達(dá)該極板上另一電極的過(guò)程中，獲得每對(duì)鈕扣電極之間的電壓差；依據(jù)交流電流和每對(duì)鈕扣電極之間的電壓差確定每對(duì)鈕扣電極之間的地層電阻率，以獲得地層電阻率圖像。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種地層電阻率成像方法，其特征在于，電阻率掃描儀上的每個(gè)極板上均設(shè)置有一對(duì)用于產(chǎn)生交流電流的發(fā)射電路，每個(gè)發(fā)射電路通過(guò)電極發(fā)射或接收信號(hào)，在兩個(gè)電極之間設(shè)置有多對(duì)鈕扣電極，所述方法包括: 對(duì)于任一極板，由該極板上的任一發(fā)射電路通過(guò)電極發(fā)射交流電流； 在所述交流電流通過(guò)井內(nèi)泥漿和地層構(gòu)成的回路到達(dá)該極板上另一電極的過(guò)程中，獲得每對(duì)鈕扣電極之間的電壓差； 依據(jù)交流電流和每對(duì)鈕扣電極之間的電壓差確定每對(duì)鈕扣電極之間的地層電阻率，以獲得地層電阻率圖像。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，不同極板上的發(fā)射電路通過(guò)電極發(fā)射的交流電流的頻率不同。3.根據(jù)權(quán)利...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李東生，柴細(xì)元，嵇成高，李國(guó)英，張崇軍，張瑜，顏肖平，張洪元，司云，于春蕾，董雪菲，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：北京中石曙光科技有限公司，中國(guó)石油集團(tuán)渤海鉆探工程有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：北京;11