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《测井仪器原理》(一)-第2章-2008

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• 量原理• 503双感应测井仪• 产双感应测井仪• 应测井刻度• 考题第二章 感应测井仪器• 本测量原理• 何因子理论• 圈系特性及设计原理• 褶积校正• 量原理σ ')('' 2" 0• 在二次交变电磁场作用下,接收线圈中产生与地层电导率 σ 相关的感应电动势 且相位滞后 π• 因直接耦合产生的与地层电导率无关感应电势 相位滞后 π /2,本测量原理 3332224L  422232323223333])2([])2([22 上式中• 为仪器常数或线圈系系数• 为地层单元环几何因子,且全空间地层单元环几何因子总和为 何因子理论• 双线圈系的径向特性说明感应测井信号受井眼及井眼附近地层影响较大• 双线圈系的纵向特性说明感应测井信号受围岩影响较大• 双线圈系不能很好的消除直耦信号双线圈系• 加入与 主接收线圈反向串联的补偿接收线圈可以较好的消除井眼影响• 加入与 圈系特性及多线圈系设计原理• 多线圈系总直耦电动势 多线圈系在改善径、纵向探测特性的同时,也损失了一些有用信号,关键是通过合理设计来改善信噪比• 要有合理的探测深度• 加入补偿接收线圈时保持纵向特性的对称性• 双感应测井仪中公用的发射线圈组对深、浅接收线圈组的综合影响因此,多线圈系结构设计是一个复杂的问题  iL 0 00000 2  0, 3 000  ;;  1 , , 0,   ij  0K  0Z  )( 续 1) 其它必须考虑的因素• 线圈系排列如下: 对圈数 )0 1 m)• 径向探测特性明显改善,井眼附近的几何因子已近似于零• 纵向探测特性改善,以 测深度已达 续 2) 国产 6因感应线圈系纵向探测特性(几何因子 非理想化使地层 受围岩影响 畸变成为 A• 采用 反褶积),能够校正围岩的影响• 工程应用中从各种因素考虑,采用最简单的 三点反褶积处理A   A )()()(2281 2221)(2=      )()()()( 11221100)(  12 10  22()22([)2( 10  w1= b=78”)σ A=• 503( b=80”)σ A=褶积校正原理• 拟计算误差大,对不同的深度采样间隔缺乏灵活性w1=0k=+ 0k=续) 1503双感应测井仪三点反褶积处理)(0  1 )15232( 532     2• 0 0 0 4 8 1 0 73 9.1  • i( > 321 ])([ 11321 818321 )( )]()([ 21211321 72732 器工作 原理• 探测为 7线圈系,中探测的为 9线圈系。• 接收信号回路串接 信号分量,串接误差校正变压器进行 线圈系误差 校正和 温度补偿 ,该变压器在内刻度时引入刻度信号。• 深、中感应接收信号经高倍选频放大器放大到 4V/S。• 可对下井仪进行两点(内)刻度。• 由车载计算机对双感应信号进行 三点反褶积计算、线圈系误差校正以及传播效应校正。图能非常稳定的双感应测井仪,其下井仪由• 深、中感应 信号放大器• R、 R、 20等组成。要电路分析414133124133122221 )()( )()(  )()()()( 1111020020)()(1 )()( 0 ~ 6616131715141317 )(1  信号放大器R C 1)//1( 813 991  参考信号放大器变压器偶合自激推挽式振荡器,输出电流 率约 20W• 频率微调至 20000± 25定幅度可调• 用电流互感器提供 200度补偿变压器模拟线圈变感器及误差校正、面接口 电路感应测井接口插板 插板有效性检测电路位地址寻址 , 如成功说明 信号放大 、 滤波电路三道滤波电路分别处理深感应 、 中感应和球形聚焦 ( 或八侧向 ) 测井信号;• 井下继电器控制电路通过 1和 控制下井仪处于 “ 测井 ” 、 “ 内刻度 或 “ 内刻度 三个状态之一 , 等组成 。地面接口电路框图插板有效性检测电路 信号放大、结• 提高系统的信噪比起了重要作用;对于所有传统测井仪来说,感应测井仪输入信号是最弱的(约在数十 用 则 为克服非对称线圈系制造误差产生的影响,输入回路中串入误差校正、温度补偿变压器;• 此仪器对使用的元器件性能要求很高,否则不可能保证诸多相位处理的效果;主要指 理精度较高。器工作 原理• 1503双感应测井仪的深感应为对称的 6线圈系,深感应为不对称的 8线圈系• 采用 20从参考信号放大电路取出一可调信号抵消残余的基值信号( 相敏检波器检出深、中感应的 下井仪也设有内刻度电路用与仪器的校验• 深感应的三点反褶积处理及传播效应校正处理由地面仪(面板)中的非线性模拟运算电路完成,要电路分析• 发射电路• 接收前置放大器• 信号放大器、参考信号放大器• 内刻度电路• 相敏检波电路振荡器滤波放大电路在电极系内发射电路、接收前置放大器参考信号放大器 频信号放大器 内刻度深、中感应信号放大器、面仪电路• 配合 1503双感应测井仪的地面仪为 3600数字测井系统的 3456感应测井专用面板• 3456面板共有四道测量电路,其中 电路最为复杂• 3456面板采用了多个 非线性模拟运算电路 来处理传播效应校正、对数放大、倒数处理等• 3456面板 三 点反褶积运算电路复杂,性能不高3456感应测井地面面板框图传播效应校正二级 数放大至褶积器反向器3456面板 111)( 1210 1 122111221对数、反对数非线性模拟运算电路2134 3'0 e  0111 12234'0 i)( 0222 )(3 31100  3 3100i 21 23 43'01 ln)i 0212)l n (00 1 22  倒数运算3456面板中的有源 数、结• 1503在前置放大器的输出端和信号放大器输入端之间引入一可调信号来抵消残余基值信号,内刻度操作也在该点进行;• 与 1503的电路简单实用,但仪器的技术指标也低一些;• 感应测井信号的地面处理面板采用了多个非线性模拟运算电路处理传播效应校正、对数标尺、电导率电阻率标尺,电路复杂,性能不高且造价昂贵。要电路分析主振荡、器工作原理• 国产双感应测井仪深感应为对称六线圈系,线圈距为 1m;中感应为非对称的七线圈,线圈距 井下发射回路中增加一恒流控制电路维持发射电流的稳定。主振荡器 大电路饱和差动放大例积分放大器 发射电流调节器双稳触发器0010 n 发射恒流电路比例微分放大器 移相器 全波 0=73 1 i 2/)()(098 802 )21( 07700 1177 770  1([22 1771771   结• 国产双感应测井仪采用晶体振荡器获得高的频率稳定性;• 通过对发射回路的稳流控制以提高仪器的测量精度;• 通过调节改变测量信号的相位使通过 信号。应测井刻度• 测井刻度的作用是建立测井响应值与测井工程值之间的对应关系测井响应值 :如对声波时差、核测井脉冲或地层电阻率探测后产生的信号(模拟电压电流或数字编码)测井工程值 :地层声波时差、密度、中子孔隙度或电阻率、电导率等• 井仪器刻度的基本概念内刻度刻度模拟刻度外刻度实体刻度刻度时测量电路与探头断开,因此输出结果不反映仪器的真实响应,是一种“假”刻度,一般仅用于检查仪器是否正常工作刻度时测量电路探头连接,但不提供实际的地层环境,因此仪器输出结果反映的是在模拟环境下的响应,如感应测井仪用刻度环刻度、密度测井仪用刻度块刻度,一般仅作为三级刻度用于测井现场对仪器的测前或测后标定。模拟刻度必须通过精确的理论计算和、或由更高的标准或实体刻度来传递。测井仪器获得在真实的地质环境下的响应,准确、可靠,如密度仪器在核标准刻度井群或感应仪器在大水池中的刻度等。缺点是造价昂贵,刻度电少和使用不便。• 感应测井采用刻度环作为模拟式外刻度。• 当刻度环套在线圈系记录点且环平面与线圈系垂直时:应测井刻度原理  rx 23222)(2 1,1,2,1,2,1, 222   • 刻度环感应电流接收线圈中产生感应电势   1,, 1,22  ,,1,2 22   22)2(2 C  • 关键要找到用集中参数 时的对应关系• “补偿法 ” 依据上式考虑到电抗的影响; “ 自然法 ” 用 R=ρ 略 “谐振法”通过串接电容电抗为零的方式使刻度线性范围最大,是感应测井的首选刻度方法。• 求解刻度系数 g,可得到点状法计算的刻度系数为 1,,1,22 1,,1,3342222• 积分法计算的刻度系数更  232223224334 )()(   21 21 23222322 )()(jj   21 21jj xx ji yx 1,,1,4佳刻度环直径和最佳刻度点• 通过对刻度环直径及其在线圈系位置的选取,使刻度系数最大化的同时保证因刻度直径的微小变化和刻度环位置微小变化引起刻度系数 考题• 感应测井仪线圈系设计中采用什么措施减少井眼和围岩的影响?• 试述反褶积校正原理及处理流程。• 感应测井仪发射电流的稳定非常重要,所学的三种仪器是怎样处理这一问题的?• 所学的三种双感应测井仪为抵消无用信号的影响,各自在电路设计上采取了哪些措施?• 怎样将感应测井仪接受线圈的微弱信号进行放大?• 试列出几种不同类型的 试用 试述确定感应测井仪刻度环刻度元件参数的三种方法,哪种最常用,为什么?• 试用所学的感应测井知识,设计出一个感应测井仪结构组成框图。
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