一種電磁波測井儀器試驗裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及石油、天然氣鉆井作業(yè)隨鉆測量或隨鉆測井技術(shù)領(lǐng)域中的一種電磁波 測井儀器試驗裝置，特別適用于為地質(zhì)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)隨鉆方位電磁波儀器的設(shè)計研發(fā)提供 依據(jù)和試驗驗證。 技術(shù)背景
[0002] 在油田勘探和開發(fā)過程中，需要測量地層地質(zhì)信息和工程參數(shù)。隨著勘探開發(fā)技 術(shù)的不斷進步，對測量參數(shù)的準(zhǔn)確性和多樣性要求越來越高。所需要的參數(shù)往往包含地層 環(huán)境參數(shù)、井下鉆具位置、方位以及鉆井環(huán)境參數(shù)等。目前已經(jīng)有多種常規(guī)電纜測井儀器以 及隨鉆測井儀器可以提供以上參數(shù)。電磁波電阻率儀器作為評價地層性質(zhì)的重要儀器可以 提供地層電阻率信息，來對地層含油性進行評價。儀器往往包含一個或者多個發(fā)射和接收 天線來接收地層感應(yīng)信號。根據(jù)采用頻率不同，分為感應(yīng)電阻率儀器和電磁波電阻率儀器。 對于隨鉆電磁波電阻率儀器來說通常采用接收線圈的幅度比或相位差來轉(zhuǎn)換得到地層電 阻率信息。方位電磁波電阻率除了用于地層評價外主要用來地質(zhì)導(dǎo)向。目前具備方位分辨 功能的隨鉆儀器由于探測深度太小，限制了其在地質(zhì)導(dǎo)向方面的應(yīng)用。隨鉆方位電磁波電 阻率儀器則克服了探測深度小的缺陷，可以更好的應(yīng)用于地質(zhì)導(dǎo)向。
[0003] 目前斯倫貝謝、哈利伯頓、貝克休斯等國際石油工程服務(wù)公司相繼公布了自己在 多分量、多線圈距、多頻率儀器方面的專利技術(shù)（No. 6777940、No. 7038455、No. 7557580、 No. 6181138、No. 20050140373、N〇. 7375530、N〇. 7483793 等）基于此推出了隨鉆方位電磁波 儀器，在地層評價和地質(zhì)導(dǎo)向方面獲得了廣泛的應(yīng)用并取得了良好的效果。
[0004] 國內(nèi)在隨鉆方位電磁波儀器的設(shè)計制造方面基本空白，相應(yīng)的基礎(chǔ)理論研究也相 對滯后，作為地質(zhì)導(dǎo)向的重要工具，其測試裝置也是儀器成功研發(fā)和應(yīng)用的重要保證，由于 隨鉆方位電磁波儀器響應(yīng)的特殊性，以往常規(guī)測井儀器的試驗井和刻度井不能使用。因此 有必要研制出的電磁波儀器地面試驗裝置以對相關(guān)儀器的設(shè)計制造、理論模型計算以及數(shù) 據(jù)采集和處理方法進行的驗證和應(yīng)用。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種可調(diào)線圈距的電磁波測井儀 器試驗裝置，用于理論驗證指導(dǎo)儀器設(shè)計以及驗證數(shù)據(jù)采集和處理方法的正確性。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案包括： 一種電磁波測井儀器實驗裝置，包括帶有線圈的天線、金屬短節(jié)、支架、電源和信號處 理裝置，其中：天線至少有一個軸向天線和一個橫向天線，軸向天線的磁矩方向與金屬短節(jié) 軸線重合，橫向天線的磁矩方向與金屬短節(jié)軸線垂直，天線設(shè)置在金屬短節(jié)上并沿金屬短 節(jié)構(gòu)成滑動和旋轉(zhuǎn)連接配合，電源和信號處理裝置與天線連接，支架支撐在金屬短節(jié)下方。
[0007] 上述方案還包括旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置和方位測量裝置，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置與金屬短節(jié)的一端 構(gòu)成旋轉(zhuǎn)配合連接，方位測量裝置設(shè)在金屬短節(jié)上，并與信號處理裝置連接。旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置 優(yōu)選變速驅(qū)動。
[0008] 上述方案進一步包括在金屬短節(jié)下面鹽水溶液池，并把鹽水溶液面與空氣結(jié)合面 作為界面；所述支架至少由兩個無磁絕緣材料制成的支撐基座間隔分布在金屬短節(jié)的下 方，且支撐基座具有高度調(diào)整機構(gòu)，支撐基座與金屬短節(jié)連接處采用軸承連接。
[0009] 更進一步包括：軸向天線至少包含2個，并分置在橫向天線的兩側(cè)，橫向天線旋轉(zhuǎn) 一周分為不少于四個扇區(qū)，在每個扇區(qū)分別與信號處理裝置連接。
[0010] 所述天線發(fā)射信號頻率范圍在100kHz-4MHz之間。
[0011] 該發(fā)明裝置是基于已有的帶有線圈的天線、金屬短節(jié)、支架、電源和信號處理裝置 基礎(chǔ)上進行創(chuàng)新和改進，可以實現(xiàn)多線圈距、多分量以及多頻率的電磁場信號測量。驗證方 位電磁波信號采集和處理算法，界面距離反演算法以及層界面方位、傾角算法的正確性和 準(zhǔn)確性，為實際儀器的研發(fā)、定型提供保障。
【附圖說明】
[0012] 圖1為本發(fā)明一個實施例的示意圖。
[0013] 圖2為本發(fā)明實施例的金屬短節(jié)軸線與界面不同夾角時測試示意圖。
【具體實施方式】
[0014] 下面將結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進行清楚、完整的描述。
[0015] 實施例1 一種電磁波測井儀器實驗裝置，包括帶有線圈的天線、金屬短節(jié)3、支架（1和2 )、電源 和信號處理裝置40,其中：天線至少有一個軸向天線11和一個橫向天線12,軸向天線11的 磁矩方向與金屬短節(jié)3軸線重合,橫向天線12的磁矩方向與金屬短節(jié)3軸線垂直,兩個天 線設(shè)置在金屬短節(jié)3上，天線之間的距離可調(diào)，并通過螺母固定，電源和信號處理裝置(可 利用現(xiàn)行的計算機及配套軟件）40與天線連接，支架（1和2)支撐在金屬短節(jié)下方。兩種 天線可以作為發(fā)射天線或接收天線，線圈的發(fā)射頻率在100kHz-4MHz之間可調(diào)。
[0016] 試驗過程中，以軸向天線11作為發(fā)射天線，橫向天線12作為接收天線，金屬短節(jié) 3平行于地面，采集和處理接收天線12測得的信號，移動發(fā)射天線11或接收天線12,改變 線圈距，繼續(xù)采集和處理接收天線12測得的信號，重復(fù)以上步驟，得到ZX電動勢信號隨線 圈距的變化規(guī)律。
[0017] 試驗過程中，將橫向接收天線12旋轉(zhuǎn)90°，重復(fù)進行以上測量，可測得ZY電動勢信 號隨線圈距變化規(guī)律。將橫向天線12作為發(fā)射天線，軸向天線11作為接收天線，重復(fù)以上 測量，可以測得XZ電動勢信號隨線圈距的變化規(guī)律。
[0018] 實施例2 在實施例1的基礎(chǔ)上，在橫向天線12的另一側(cè)還設(shè)置由軸向天線15。
[0019] 試驗過程中，將軸向天線11作為發(fā)射天線，軸向天線15作為接收天線，重復(fù)以上 測量步驟，可以測得ZZ電動勢信號隨線圈距變化規(guī)律。
[0020] 實施例3 在實施例1的基礎(chǔ)上，實驗裝置中增加旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置10和方位測量裝置20.金屬短節(jié) 3-端與旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置10相連，可以帶動金屬短節(jié)3轉(zhuǎn)動，用于模擬旋轉(zhuǎn)鉆鋌。金屬短節(jié)3 一端安裝方位測量裝置20,實時測量線圈的指向方位。測量過程中所有天線以及方位測 量裝置20通過導(dǎo)線30與信號處理裝置電腦40連接，實時采集和處理信號。旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置 10優(yōu)選變速驅(qū)動。
[0021] 試驗過程中，將軸向天線11作為發(fā)射天線，橫向天線12作為接收天線，確定好天 線11與天線12的距離以及工作頻率，金屬短節(jié)3與地面平行，調(diào)整旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置10轉(zhuǎn)速， 讓旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置10帶動金屬短節(jié)3轉(zhuǎn)動，將一周分為N(N 3 4)個扇區(qū)，分扇區(qū)進行信號采 集和處理信號，通過方位測量裝置20實時采集和記錄橫向天線12的指向方位。
[0022] 實施例4 在實施例1的基礎(chǔ)上，金屬短節(jié)3下面液體為鹽水溶液200,溶液電導(dǎo)率可根據(jù)試驗需 要調(diào)整，這樣鹽水溶液與空氣作為電導(dǎo)率不同的兩種介質(zhì)，用于形成界面100。
[0023] 試驗過程中，將軸向天線11作為發(fā)射天線，橫向天線12作為接收天線，其磁矩方 向與界面100垂直。確定好軸向天線11與橫向天線12的距離以及工作頻率，金屬短節(jié)3 位于界面100位置處，采集和處理橫向天線12測得的信號。改變鹽水溶液200電導(dǎo)率，重 復(fù)以上測量，測得界面100處電動勢幅度信號與界面兩側(cè)電導(dǎo)率差的變化規(guī)律。
[0024] 典型實施例5 參照圖1，