一種快測陣列感應測井系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種用于快測平臺探測裸眼井周圍地層電阻率的快測陣列感應成像測井系統，屬于快測平臺電法領域的地球物理測井技術。
技術背景
[0002]隨著油田開發方式的多樣化，油藏狀況越來越復雜，國外三大測井公司斯倫貝謝、貝克一阿特拉斯、哈里伯頓均先后推出了自己的快測平臺ExpressPlatform、LOG-1Q、FOCUS測井系統。隨著國內鉆井提速，井況越來越惡劣，研制長度短、時效快的快速測井平臺成為油田勘探開發提速提效的迫切需求。國產EILog快測平臺正是在此背景下開發，通過探測器優化、電路共用與集成，使用新的機電工藝設計，縮短了儀器長度，增強了測量的穩定性。目前，先進的快測陣列感應測井儀器應用廣泛，它以電磁感應原理為理論依據，主要由電子線路、線圈系，電路共用與集成、計算機技術及數據處理等先進方法，通過多路遙測短節，把采集的大量數據送到地面，再經過計算機進行處理，得出具有5種不同探測深度和3種不同縱向分辨率曲線。快測陣列感應測井儀器的主要組成部分是線圈系結構，線圈系采用一個發射線圈、8個接收線圈陣列的三線圈系源距和工作頻率與公開專利CN102042009A線圈系參數一致，以保證儀器原三種縱向分辨率和五種徑向探測深度不變。但是，常規的陣列感應測井儀線圈系芯軸，選用無磁的鈦合金材料。
【實用新型內容】
[0003]為了高效地滿足快測平臺現場應用要求，本實用新型實施例提供了一種石油勘探設備快測陣列感應測井系統，儀器通過線圈系參數與結構優化、高性能集成電路系統、工作模式優化、厚膜集成與一體化設計等技術，在保證儀器縱向分辨率和徑向探測深度不變的基礎上，儀器長度由原來9.86m縮短到4.96m，測量精度由原來±lmS/m提高到±0.5mS/mo儀器現場應用表明，儀器穩定可靠，可操作性、易維護性大大提高。
[0004]本實用新型的目的是通過下述技術方案來實現的:
[0005]一種快測陣列感應測井系統，該系統包括包含有厚膜集成電路單元模塊和高性能采集處理單元模塊的高性能集成電子線路裝置；包含有線圈系芯軸和線圈骨架與線圈屏蔽層的線圈系；采取皮囊壓力平衡的方式與復合芯軸的結構相匹配的壓力平衡裝置；用于實時采集、監測快測陣列感應儀器測井數據的地面采集模塊；用于對地面采集模塊的原始測井數據進行處理的數據處理模塊；以及用于記錄地層信息曲線和圖像數據的記錄儀顯示單元;
[0006]由所述高性能集成電子線路裝置、線圈系、壓力平衡裝置組成井下測量裝置，井下測量裝置與地面采集模塊相連，地面采集模塊通過數據處理模塊連接至記錄儀顯示單元，從而完成陣列感應儀器系統的信號測量。
[0007]進一步地，所述線圈系與高性能集成電子線路裝置相連，高性能集成電子線路裝置包括發射驅動電路、前置放大和帶通濾波電路、數據采集電路和電源管理單元。
[0008]進一步地，所述發射驅動電路包括二級刻度電路和發射解碼與驅動電路，二級刻度電路分別與線圈系和前置放大和帶通濾波電路連接，發射解碼與驅動電路分別連接線圈系和數據采集電路。
[0009]進一步地，所述前置放大和帶通濾波電路包括若干個前置放大電路和帶通濾波電路，各前置放大電路和帶通濾波電路分別連接線圈系的8通道和數據采集電路。
[0010]進一步地，所述數據采集電路包括與發射解碼與驅動電路連接的發射控制波形電路，與若干個前置放大電路和帶通濾波電路相連的電平轉換電路，各電平轉換電路分別依次對應連接8個PGA可編程增益放大器、高速A/D轉換電路；所述發射控制波形電路和高速A/D轉換電路分別連接FPGA主控單元，FPGA主控單元通過CAN接口連接DSP微處理器。
[0011]進一步地，DSP微處理器分別連接線圈系溫度檢測電路、自然電位SP、工作電壓檢測電路和電子儀溫度檢測電路。
[0012]進一步地，所述壓力平衡裝置包括皮囊支撐軸，及包裹在皮囊支撐軸外側的皮囊，所述皮囊支撐軸的一端皮囊內鑲裝有皮囊左堵頭，皮囊左堵頭與皮囊支撐軸之間設有皮囊芯體；在皮囊支撐軸的另一端鑲裝有套有O型密封圈的皮囊右堵頭。
[0013]進一步地，所述皮囊右堵頭通過金屬扎帶連接球形堵頭，皮囊左堵頭通過金屬扎帶連接線圈系下管軸。
[0014]本實用新型實施提供的技術方案帶來的有益效果是:
[0015]本實用新型采用的新型管材為主體、外表面覆蓋玻璃鋼的復合芯軸，其中芯軸是無磁鈹青銅金屬管長軸，外壁上有玻璃鋼套，將金屬管長軸與玻璃鋼套復合粘接為一體構成陣列線圈系骨架，并且采用一種組合線圈的方式，將各個陣列的接收線圈和屏蔽線圈與安裝的陣列線圈系一一對應，通過特殊三線圈系結構設計，解決了相鄰兩個接收線圈陣列主接收線圈與屏蔽線圈之間位置干涉技術難題；通過繞線工藝改進與實驗優化，解決了快測陣列結構線圈各道直接耦合信號過大技術難題。其次，是快測陣列感應集成采集系統，采用開關電源、發射接收一體化設計、電路厚膜集成技術，去掉保溫瓶，減少接頭，實現了儀器長度與重量均縮小一半；通過實時二級刻度技術、系統內刻信號幅度與相位同步校正技術，解決了電路的溫度漂移技術難題；通過采用高性能DSP與FPGA架構，倍增采集通道數，優化采集時序與DPSD算法，利用更多采集時間和獲取更大數據量來提高測量精度，解決了高密度條件下強弱信號的影響及噪聲抑制難題，并實現小信號測量精度提高。壓力平衡裝置，本實用新型改進了活塞式壓力平衡短節，采取皮囊壓力平衡的方式與復合芯軸的結構相匹配設計，有效縮短整體儀器0.5m。
[0016]通過采取上述手段開發的適于快測平臺的快測陣列感應測井系統已成功應用并開始產業化。儀器系統設計方法與電路一體化設計技術對于其他儀器設計具有重要參考價值。
【附圖說明】
[0017]下面結合附圖對本實用新型方法以作進一步的說明:
[0018]圖1為快測陣列感應感應測井系統示意圖；
[0019]圖2為電子儀主控采集處理單元示意圖；
[0020]圖3為主控采集單元DSP&FPGA交互工作時序示意圖；[0021 ]圖4為厚膜集成電路單元模塊單元示意圖；
[0022]圖5為新型優化線圈系結構示意圖；
[0023]圖6為壓力平衡結構單元示意圖；
[0024]圖7為測井資料解釋成果圖。
【具體實施方式】
[0025]為使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本實用新型實施方式作進一步地詳細描述。
[0026]如圖1所示，本實用新型實施例提供一種快測陣列感應測井系統，該系統主要由6個環節組成:
[0027]高性能集成電子線路裝置I，包括高性能采集處理單元模塊和厚膜集成電路單元模塊。用于產生三電平控制信號提供給發射電路，啟動發射控制電路。發射信號經驅動后由發射線圈向地層發射，每個接收子陣列線圈接收由地層產生的電磁感應信號，通過高性能采集處理單元模塊采集接收線圈產生的地層感應電動勢，并將采集數據結果上傳至地面，可以實時獲得8個通道的主線圈測量信號。
[0028]線圈系2，具體包括線圈系芯軸和線圈骨架與線圈屏蔽層，用于支撐陣列感應儀器線圈系總成，其上安裝有一體化線圈系結構和特殊的繞線技術的線圈系總成的所有陣列線圈骨架，起到很好的絕緣、抗沖擊、減震、承力作用。
[0029]壓力平衡裝置3，采取皮囊壓力平衡的方式與復合芯軸的結構相匹配設計，用于皮囊注油的方式，在井下高溫高壓環境下保持線圈系玻璃鋼內外壓力的平衡。
[0030]地面采集模塊4，用于實時采集、監測快測陣列感應儀器測井數據，包括控制儀器刻度和測井。刻度完成三個任務，一