一種井臂成像測井裝置和方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及石油測井技術，尤其涉及一種井壁成像測井裝置和方法。
【背景技術】
[0002]在現在的泥漿井壁成像測井技術中，普遍采用導電泥漿井壁成像技術。導電泥漿成像技術屬于直流電測井的范疇，這就要求井內必須充滿導電的泥漿或水等鉆井液體，才能使測量電流由井內進入地層，達到測量地層電阻率的目的。但是，對于有些資料井，為了準確地了解地層的原始含油飽和度或保持地層的原始滲透性，往往采用非導電泥漿(即，油基泥漿和合成泥漿)，以便提高鉆井效率和減小井壁的不穩定性。然而采用非導電泥漿，泥漿導電性能變差，常規的利用導電泥漿進行井壁成像的裝置中的鈕扣電極的電流難以從井眼進入地層；這就使得利用非導電泥漿進行直流電測井的井壁成像遇到無法克服的困難。
[0003]另外，在非導電泥漿環境下，井壁成像的測量還受到地層電阻率、地層介電常數、泥漿電阻率、泥漿介電常數、井壁與成像電極間隙大小等關鍵因素影響，常規的利用導電泥漿進行井壁成像的技術并不能準確計算出上述影響因素，滿足非導電泥漿井況下的井壁成像的測量需求。
[0004]進一步地，常規的利用導電泥漿進行井壁成像的技術僅能對導電泥漿井眼進行井壁二維電導率成像，但是只用電導率這樣的信息進行井壁成像并不利于地質解釋人員對儲層進行全面的評價解釋。
【發明內容】
[0005]為了解決上述問題，本發明提出了一種多頻非導電泥漿井壁成像測井裝置和方法，能夠解決地層電阻率、地層介電常數、泥漿電阻率、泥漿介電常數、井壁與電極間隙等參數對井壁成像測量的影響，更好地滿足非導電泥漿井況下的井壁電成像測量需求。
[0006]為了達到上述目的，本發明提出了一種井臂成像測井裝置，該裝置包括推靠器、電子線路短節和回流電極。
[0007]推靠器的一端與電子線路短節的一端固定連接，包括多個可調節的測量極板，每個測量極板用于通過調節以貼合井壁，并向井壁地層發射多種頻率的混頻信號或者各種頻率的掃頻信號。
[0008]回流電極的一端與電子線路短節的另一端固定連接，包括多個可調節電極臂，每個電極臂用于接收所述混頻信號或掃頻信號在所述井壁地層中傳輸一段路徑后返回的多頻響應信號。
[0009]電子線路短節中內置有處理器，處理器用于接收多頻響應信號，并基于多頻響應信號計算井壁地層電阻率、井壁地層介電常數，以及泥漿電阻率、泥漿介電常數，獲得井壁二維圖像。
[0010]優選地，推靠器包括測量極板，所述測量極板包括多頻激勵信號產生模塊、極板外殼和微電極陣列。
[0011]多頻激勵信號產生模塊，與電子線路短節和微電極陣列連接，用于接收到電子線路短節發出的控制信號后，通過極板外殼和微電極陣列向井壁地層發射多種頻率的混頻信號或者各種頻率的掃頻信號。
[0012]極板外殼，用于安裝并保護多頻激勵信號產生模塊和微電極陣列。
[0013]優選地，推靠器還包括固定桿、滑桿、滑動槽、轉軸以及依次連接的第一支架、第二支架和第三支架。
[0014]固定桿的一端與所述電子短接連接，另一端與滑桿的一端相連，滑桿的另一端與多頻非導電泥漿井臂成像測井裝置的端頭相連。
[0015]三個支架分別通過所述轉軸相互連接，并隨轉軸轉動，每個第二子支架上安裝有一個測量極板。
[0016]其中，第一支架的未與第二支架連接的一端被固定安裝在固定桿上，第三支架的未與第二支架連接的一端被可滑動地安裝在滑桿上的滑動槽中。
[0017]優選地，推靠器上包括6個測量極板；每個測量極板包括一個多頻激勵信號產生模塊和一個微電極陣列，該一個微電極陣列包括15個微電極。
[0018]優選地，處理器包括相互連接的多頻響應信號檢測模塊和主控制模塊。
[0019]多頻響應信號檢測模塊，與回流電極相連，用于接收回流電極發送的井壁地層返回的所述混頻信號或所述掃頻信號。
[0020]主控制模塊用于從多頻響應信號檢測模塊接收到的井壁地層返回的混頻信號或掃頻信號中采集信號的幅度與相位；對信號的幅度與相位進行計算，并將計算結果傳給所述上位機；還用于接收上位機發送的命令，命令包括使多頻激勵信號產生模塊發射多種頻率的混頻信號或者各種頻率的掃頻信號的控制信息，以及所發射的混頻信號或者各種頻率的掃頻信號的幅度與相位信息。
[0021]優選地，回流電極還包括中心桿、套接在中心桿兩端的彈簧和滑塊。
[0022]中心桿，一端與電子線路短節連接，另一端與多頻非導電泥漿井臂成像測井裝置的端尾相連，用于支撐電極臂、彈簧和所滑塊。
[0023]電極臂，兩端分別安裝在中心桿兩端的兩個滑塊上。
[0024]兩個彈簧，一端分別固定在中心桿的中間位置上，另一端分別與兩個滑塊連接，用于通過滑塊對電極臂進行伸縮調節。
[0025]優選地，本發明還提出一種基于上述井臂成像測井裝置的井臂成像測井方法，該方法包括:
[0026]井臂成像測井儀器入井，回流電極上的彈簧與推靠器上的支架依據井壁變化進行滑動與伸縮調節，使回流電極上的電極臂與推靠器上的測量極板緊貼井壁。
[0027]測量極板向井壁地層發射多種頻率的混頻信號或者各種頻率的掃頻信號。
[0028]電極臂接收混頻信號或掃頻信號在井壁地層中傳輸一段路徑后返回的多頻響應信號。
[0029]電子線路短節中的處理器接收多頻響應信號，并基于多頻響應信號計算井壁地層電阻率、井壁地層介電常數，以及泥漿電阻率、泥漿介電常數，獲得井壁二維圖像。
[0030]優選地，該方法還包括，測量極板中的多頻激勵信號產生模塊接收到電子線路短節發出的控制信號后，通過微電極陣列向井壁地層發射多種頻率的混頻信號或者各種頻率的掃頻信號。
[0031]優選地，該方法還包括，推靠器的第三支架在滑桿上的滑動槽中依據井壁變化進行滑動與伸縮調節。
[0032]優選地，該方法還包括，處理器的多頻響應信號檢測模塊接收回流電極發送的井壁地層返回的所述混頻信號或掃頻信號；
[0033]處理器的主控制模塊從多頻響應信號檢測模塊接收到的井壁地層返回的混頻信號或掃頻信號中采集信號的幅度與相位；對信號的幅度與相位進行計算，并將計算結果傳給上位機；并且接收上位機發送的命令，該命令包括使多頻激勵信號產生模塊發射多種頻率的混頻信號或者各種頻率的掃頻信號的控制信息，以及所發射的所述混頻信號或者各種頻率的掃頻信號的幅度與相位信息。
[0034]與現有技術相比，本發明包括:推靠器、電子線路短節和回流電極。推靠器的一端與電子線路短節的一端連接，包括多個可調節的測量極板，向井壁地層發射多種頻率的混頻信號或者各種頻率的掃頻信號。回流電極的一端與電子線路短節的另一端連接，包括多個可調節電極臂，接收混頻信號或掃頻信號在井壁地層中傳輸一段路徑后返回的多頻響應信號。電子線路短節中內置有處理器，接收該多頻響應信號并計算井壁地層電阻率、井壁地層介電常數，以及泥漿電阻率、泥漿介電常數，獲得井壁二維圖像。能夠克服地層電阻率、地層介電常數、泥漿電阻率、泥漿介電常數、井壁與電極間隙等關鍵因素對成像測量的影響，并提高非導電泥漿井壁成像效果。
【附圖說明】
[0035]下面對本發明實施例中的附圖進行說明，實施例中的附圖是用于對本發明的進一步理解，與說明書一起用于解釋本發明，并不構成對本發明保護范圍的限制。
[0036]圖1為本發明井壁成像測井裝置結構示意圖；
[0037]圖2為本發明井壁成像測井裝置測量原理框圖；
[0038]圖3為本發明井壁成像測井方法流程圖。
【具體實施方式】
[0039]為了便于本領域技術人員的理解，下面結合附圖對本發明作進一步的描述，并不能用來限制本發明的保護范圍。
[0040]非導電泥漿具有使鉆井速度更快，井壁更穩定、更規則，能顯著地節約了鉆井成本，因此，非導電泥漿得到了廣泛的應用。隨著油基泥漿、人工合成泥漿等非導電泥漿的廣泛應用，非導電泥漿井壁電成像測量也逐漸成為一個不可回避的技術難題，是近年來國內外測井領域的一個研宄熱點。
[0041]如圖1所示，本發明提出了一種井臂成像測井裝置，該裝置包括推