感应测井仪器的刻度原理及方法
对感应仪器刻度的认识

的深感 应测 试位 置 , 由于探 头误差 和 电路偏 移 的存 在 , 仪器 的探头 、 仪器 的电路 、 电缆及 地面设 备在 内的整个
仪器的正刻值 T P 4 1 探头误差 +电路偏移 ; L M= 0 + 去 掉测试环电阻, 仪器的零刻值 T P M= FZ 探头误差 + 电
第一作者简 介:杜黎 君, ,96年生 , 女 16 高级工程 师,9 8年 毕业于西安石油 学院 电子仪器 与测量技术 专业 , 18 现从事 测井仪器维修工 作。邮编
石 油 仪 器 P T 0 U N T U N S E R I M IS R ME T
21 00年 l 2月
・
仪 器设备 ・
对 感 应仪 器 刻 度 的认 识
杜 黎君
( 中原 石 油 勘 探 局地 球 物理 测 井 公 司 河 南 濮 阳 )
摘
要 :感应 仪 器 的刻 度 不 同于 其他 电 法仪 器 的刻 度 , 因 为测 量 系统 的 偏 移 是 由两 部 分 组 成 的 , 个 是 感 应 线 圈 系 是 一
4 7 o1 50
21 00年
第2 4卷
第6 期
杜 黎 君 : 感 应 仪 器 刻 度 的认 识 对
R
2 mV 0
2k z 0H 参考信号
图 1 23 50常规 双感 应 接 收 电路 框 图
路偏 移 。增 益 的计 算公 式 : b A
.
由于测 井 现场无 法实 施 主刻 度 , 用 二 级刻 度 的 电路 就
都为 5 0 mh 。 0 m o
地 层 电导率 =( 仪器 测量值 ×G I +O FE AN) F S T 由于感应仪 器 与生 俱 来 的探 头 误 差 , 了通 过 上 除
阵列感应测井仪讲义

1.前 言 2. 理论基础、测量原理 3. 仪器性能 4. 仪器刻度 5.测 井 6. 仪器电路描述 7. 仪器常规检查 8. 信号处理 9. 地质应用简介
前言
传统聚焦型感应测井仪存在如下问题:
•电阻率测量范围小,测量精度低。 •聚焦线圈系的探测深度与垂直分辨率难以调和, 只能折中兼顾,造成仪器的两个主要技术指标不 能满足生产需要。 •常规聚焦型感应仪器只提供深、中、浅三条电阻 率曲线,测量信息不够丰富,不能确定侵入深度, 更不能对复杂侵入剖面做出正确解释。 •浅电阻率测量仪器(八侧向或球形聚焦测井仪) 不能用于油基泥浆测井。
理论基础、测量原理
电磁感应原理为理论基础
线圈系结构
6
•三线位于
4
它们之间的补偿线圈;接收线圈和相应的补偿
线圈构成一个接收阵列
3
•多阵列
7个接收阵列(源距为6~94英寸)
2
•多频率
1
8种频率(10、30、50、70、90、
110、130、150KHz)
0
地面信号处理流程
进行傅立叶变 上传8道时间域 换,在频域中 采样,每道信号 得到8个频率
96个采样点 的实部与虚部 分量,共
7*8*2+1*8*2 =128个分量
计算视电 导率,得
到 7*8*2=11
2个视电导 率值
进行趋 肤效应 校正, 得到7条
视电导 率曲线
进行井 眼校 正,得 到7条视
电导率 曲线
T
仪器的总体结构、测量原理
指数 令据
编码译码 电路
控制测量 电路
前置放大 电路
控制信号
参考信号
接收线圈阵列ROR7
感应测井

∇• E = 0
(2-4)
式中, H 为介质空间中的磁场强度矢量; E为 介质空间中的电场强度矢量;JT 为发射线圈中 的电流密度矢量。将(2-2)代入(2-1),得 到关于 E的方程:
∇×∇× E = −iωµJT − iωµσ E
(2-5)
考虑到式(2-4)以及
∇×∇× E = ∇(∇• E) − ∇2 E
µ 对一般沉积岩, ≈ µ0 = 4π ×10 nH / m (亨/米) , ω σ = 1~ 10−5 s/m(西门子/米), = 2π ×104 rad / s (弧度/秒),由式(2-17)算得电磁波传播的 速度范围为: V = 3.16×105~107 m/s
2
电磁波传播一束产生的附加相移的范围为: θ=22.78~0.72(度) 可见,由于导电介质中电磁波速度的下降 , 在感应测井范围(0.2~3m)内,介质中各场 点 Eϕ的相位存在明显的差别;即使对同一场点, 当介质的导电率不同,因传播原因而产生
iωµST NT IT r −ikR1 Eϕ = − e (1+ ikR ) 1 3 4πR1
3 T
(2-14)
S 式中, T = πa ,为发射线圈面积。式(2-14) 是在对发射线圈的尺寸作了一定限制条件下得 到的波动方程式(2-7)的解的表达式。
如果把复波数k写为k=a-ib
2 式中(2-14)可进一步写为: iωµST NT IT r −bR −iaR Eϕ = − e e (1+ ikR ) (2-16) 1 3 4πR1
第一节 无限均匀介质中感应测 井的传播理论
2.1.1.关于感应测井问题
如下页图所示,在无限均匀介质中,同轴 地放置一个发射线圈T和一个接受线圈R,设: 介质的电导率为 σ、介电常数为 、磁导率 µ ; 发射线圈半径为 aT,线圈匝数为 NR ;发射线圈 T和接收线圈R间的距离(线圈距)为L。
阵列感应测井仪刻度研究

第 6 期
测
井
技
术
Vo. 4 No 6 13 .
De 2 0 c 01
2 1 年 1 月 00 2
W EII ) I GGI ( NG TECH NOL OGY
文 章 编 号 :0413 (0 0 0—5 60 1 0—3 8 2 1 )607 —5
阵 列 感 应 测 井 仪 刻 度 研 究
2 .Te h o o y Ce t r c n l g n e ,Ch n t o e m o g n i a Pe r l u L g i g CO. LTD.,Xi a ’ n,S a x 1 0 7, i a) ha n i7 0ห้องสมุดไป่ตู้7 Ch n
Ab t a t Ac o d n o c l r t n p i cp e o r a n u t n l g i g t o ,d rv d i h e a sr c : c r i g t ai a i rn i l f a r y i d c i o g n o l e i e s t e r l— b o o to s i q a i n b t e o d c i iy a d i e a c fc l r t n l o .U sn l r l o fi in i n h p e u to e we n c n u tv t n mp d n e o a i a i p b o o i g p u a e f e t c c v la e sg a a i r t n m e h d e ev d a e t e s a e g i a u s o u r a i h i a i r — o t g i n l l a i t o ,r c i e r h c l an v l e fs b a r y wh c s c l a c b o b t d i a i r to o i o t h e i d f ime e sc l r to o p .Pr p s d a e c r e t n e c l a i n p st n wi t r e k n s o a t r a i a i n l o s n b i h d b o o e r o rci o c a t o e s rn h o d r o so r a d c i n l g i g t o n h l p c n h a i r — h r s f rm a u i g t e s n e e r r f r y i u t g n o l afs a e a d t e c l a a n o o i b t n d t i fa r y i d c i n l g i g t o . i e a l o r a n u t o g n o 1 o s o Ke r s a r y i d c i n l g i g,c l r t n c e f in ,c l r t n l o ,e r r y wo d : r a n u t o g n o a i a i o f i e t a i a i o p ro b o c b o
感应测井

Zβ
R
设发射线圈 T 通
dH’
以 固 定 频 率 ( 20kHz )和固 定幅度的正弦 交流电,它将 在周围介质中 L 形成一个交变 电磁场。
θ0
ρR
ψ r
dz dr z
r
ρT
T
Z
β
dH’
R
线圈周围的介质可
ρR ψ
以看成是无数个截 面积 为 drdz ,半径 为r的圆环组成, 这个圆环称为单元 L 环,这种单元环是 种闭合线圈。
第一步:求取单元环的感应电动势和感应电流
要求取感应电动势或感应电流
单元环的磁通量 单元环的磁场强度 发射线圈的磁偶极距
1、发射线圈通以正弦交流电I,有:
I I 0e
it
i 1 2f
I0是常数;i是虚数单位; ω是交流电的交频率;f是交流电源的频率。
2、单元环的感应电动势 根据电磁感应原理,单元环的感应电动势V为
dz dr z
r
dr
θ0
ρT
r
dz
T
x
o
d
y
Z
β
dH’ ρR ψ r
R
空间全部但圆环在
接收线圈中产生的 总感应电动势称为 感应测井的有用信 号,大小与地层的 电导率有关。 接收线圈与发射线 圈直接耦合产生的 电动势与地层电导 率无关,称为无用 信号。
dz dr z
L
r
θ0
ρT
T
Z
β
dH’ ρR ψ r
R
感应测井的设计就
是要尽可能压制无 用信号,提高有用 信号的比例。 通过测量有用信号 来达到测量地层电 导率的目的。 下面就来推导这种 地层的电导率。
感应测井

二、无用信号及与有用信号关系
1、发射线圈在接收线圈出产生的磁场强度
nT S 0 I Hz 3 2L
2、在接收线圈中产生的磁通量
nT nR S 02 z H z n R S 0 I M TR I 3 2L 2 nT n R S 0 M TR I 3 2L
MTR是接收线圈与发射线圈的互感。
由于地层由无数个这样的单元环组成,这样
这个地层在单元环中产生的感应电动势为
VR K
0
gdrdz
VR K
0
gdrdz
0
gdrdz 1
VR K
上述公式成立的前提是地层的电导率σ 无限均匀, 此时均匀介质的有用信号与其电导率成正比。
一致。
5、磁场强度
磁偶极距在面积元drdz中心产生的磁场强度在
矢径方向的分量是
M cos nT S 0 I cos H 3 3 2T 2T
θ为矢径方向与M方向的夹角。
于是
0
0
nT S 0 I 1 2 H 2 sin d sin 0 T 2
Zβ
R
设发射线圈 T 通
dH’
以 固 定 频 率 ( 20kHz )和固 定幅度的正弦 交流电,它将 在周围介质中 L 形成一个交变 电磁场。
θ0
ρR
ψ r
dz dr z
r
ρT
T
Z
β
dH’
R
线圈周围的介质可
ρR ψ
以看成是无数个截 面积 为 drdz ,半径 为r的圆环组成, 这个圆环称为单元 L 环,这种单元环是 种闭合线圈。
感应测井
介质电导率!
=====》 交变的磁场 介质 ====
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
感应测井
针对:油基泥浆钻井、干 井、高阻泥浆等 基于:普通电阻率、侧向 测井无法向地层供电 适应地层:低阻目的层 利用电磁感应原理来测量 地层的介质电导率---电阻 率的倒数
感应测井仪的基本结构
基本测量原理
电磁感应理论原理基础 电磁感应理论原理基础 理论
划分渗透层
低电阻率油气层识别
地层对比
地层对比
常规感应测井是利用电磁感应原理 来测量地层电导率的,它在测量时, 1、通过对发射线圈提供一个幅度 和频率恒定的交变电流,使其在发 射线圈周围地层中产生交变磁场。 2、这个交变磁场在通过地层时感 生出以井轴为中心的圆环状涡流, 其强度与地层的电导率成正比。 3、涡流在地层中流动时又产生出 另一个交变磁场,即二次磁场, 4、二次磁场在穿过接受线圈时感 生出电流并被记录下来,接收线圈 测量的感生电流的大小与地层的电 导率成正比。
感应测井
二 、感应测井线圈系的选择
双线圈系(一个发射线圈,一个接收线圈)的探测特性. 复合线圈系( 多个发射线圈,多个接收线圈)的探测特性. 感应测井仪器(线圈系)的探测特性(探测深度和纵 向分辨率)是评估感应测井仪器的重要指标,它与地层
参数(如冲洗带电导率、原状地层电导率、围岩电导率)
分布有关。现在流行的横向探测深度和纵向分辨率的定 义是基于道尔(Doll)的几何因子理论发展起来的。
s
围岩
t
s
i
m
侵入带 围岩
原状地层
分区均匀介质地层模型
无用信号Vx(发射线圈和接收线圈间的直接耦合电动势):
VX
2 i nT nR S0 I 3 2 L
将VR与Vx相比,并带入常数得
| VR | 8% | VX |
在测井中,应把VX 消除掉。为消除无用信号,一般采用 下面两个措施: 1) 采用复合线圈系,有意识地压制无用信号。 2) 利用VX与VR间90°的相位差,可在线路中加入相敏检 波器来进一步压制。
2. 复合线圈系
复合线圈系是由串联在一起的多个发射线圈和串联在
一起的多个接收线圈所组成。它们分别用 T0 , T1 , …… , TL 和 R0 , R1 , …… , Rm 代表 , 其匝数分别是 nT0 , ……, nTL和nR0,……,nRm,其中T0和R0称为主发射和主接收线 圈,它们的匝数 nT0和nR0)一定是最大的
围岩影响较大 薄层探测不准
定义纵向积分几何因子等于0.5时对应的层厚为纵向分辨率。
Cs
Ct
Cs
一个h=1m,Ct=200ms/m的水平地层,在Cs=400ms/m的围岩 中,求线圈距为1m的双线圈系在地层中点时的视电导率值和 围岩贡献的大小? Ca=Ct*Gt+Cs*(1-Gt) 通过查图,可知Gt=0.5 Ca=200*0.5+400*0.5=300ms/m 围岩的贡献率: Cs*(1-Gt)/Ca=400*0.5/300=66.7%
关于石油测井仪器的刻度体系的研究
关于石油测井仪器的刻度体系的研究摘要:测井行业中,常见使用器具包括石油测井仪器,测井业中的“刻度”与计量学中的“校准”类似。
工程作业中,测井仪器的刻度存在问题较多,包括:单位不统一、量值不标准、仪器纵向、横向未形成完善的刻度体系等,导致后期测井数据存在一定偏差,因此相关作业人员需要优化石油测井仪器的刻度体系,建立更加合理的测井仪器刻度体系,以期充分提高作业水平。
关键词:石油测井;刻度体系;测井仪器一、测井仪器的刻度1、测井仪器刻度概述测井仪器刻度作业原理:借助带有刻度的装置建立测井仪器测量值,结合装置已知量值、对应关系等要素进行整体作业。
一般测井行业中提及的“刻度”属于业内常规叫法,实际从大众理解角度上应该称为“计量”,这对了解测井仪器刻度而言十分重要。
该类作业属于计量工作范围之内,因此可被纳入法制管理范畴。
为了解决测井仪器刻度体系的不足,首先需要建立统一标准刻度,借助该标准体现刻度对应的量值,即专业机构中最高的标准装置,同时中转性区域内部需要由标准刻度装置,该装置在国内各大油田中应用广泛。
该刻度装置需要比对后进行量值的确定,具体为:由通用所运用的计量标准传递然后再经与最高标准装置或者由最高标准装置传递来完成的,并且要经专业相关的部门进行鉴定、批准到最后才能投入到生产部门进行应用。
此外,还需要充分考虑实际状况,建立不同等级的现场测量刻度器,该刻度器需要由上级单位比对后进行传递。
该类装置就是经常提及的一、二、三、四级刻度器。
2、测井仪器刻度方法第一、附加自由套管的油井刻度方法,作业中如果油井内部自带套管,一般需要在较小井斜位置、自由套管范围之内进行刻度测量,即装置需要安装在测量区域后再进行启动,此时刻度装置会发出声波信号,在首个波到达之前将首波门向基线移动,实现监测的目的,经验表明采样值一般接近零,如果采样值与零偏差过大,需要对首波门进行重新调整,然后记录采样数值、声幅信号,方可认为完成了刻度操作。
感应测井
Doll, 1949
PDF created with pdfFactory Pro trial version
DOLL几何因子理论:概括
1.线圈系周围的介质由无数个单元环组成 2.发射线圈引起的涡流分别在单元环中流动 3.每个单元环都单独存在,且在接收线圈中产 生有用信号de (感应电动势) 4. 一次、二次磁场都是即时磁场 5.接收线圈中有用信号VR (感应电动势)是 所有单元环的有用信号de之和 :
H(磁场强度)
r M H = 2π r 3
r M = IS 0 nT
r环 2π r = σ d rd z
de′ dI′ = r环
PDF created with pdfFactory Pro trial version
DOLL几何因子理论:理论导出VR
为了计算通过 单元环的磁通 量,可以T为球 心作通过单元 环的部分球 面,通过该部 分球面的磁通 也就是通过单 元环的磁通
Φ1
5.接收线圈中产生二次感应电动势VR
PDF created with pdfFactory Pro trial version
定性原理
一次感应电动势Vx与发射电流IT相差90o(滞后) 二次感应电动势VR与发射电流IT相差180o(滞后)
PDF created with pdfFactory Pro trial version
V x = vm e
−p
[(1 + p )sin p − p cos p ]( 实部 )
2 R 0
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
−p
[(1 + p ) cos p − p sin p ]( 虚部 )
P= L (传播系数 ) 2 ωµσ
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
感应测井仪器的刻度原理及方法
一、感应测井仪器的刻度原理
感应测井仪器(Induction Well Logging Instruments)是对井下介质的电磁属性进行测量,测量结果反映出井下介质的物理和化学性质。
感应测井仪器的刻度是指将测量结果标定到一定单位,以便读者了解其意义,进行数据分析和解释,从而提高测井的精度。
感应测井仪器的刻度原理是:先建立一定尺度的棒图,将纵坐标的标尺设定为测量结果,横坐标的标尺设定为单位值,再根据测量结果对横轴进行标定,最后将纵轴标尺设定为单位值即可完成测井仪器的刻度。
二、感应测井仪器的刻度方法
(1)直接刻度法
直接刻度法是使用一组标准样品,然后把相同的样品放入测量仪器里面,通过比较测量值,把人为设定的一组标准样品标定到单位值,从而实现仪器的刻度。
由于使用标准样品,因此仪器的刻度精度较高,但需要准备大量标准样品,成本较高,并且每次测量都要测试标准样品,这可能影响仪器的精度,而且测试样品的数量多,费用也会相应增加。
(2)间接刻度法
间接刻度法是依据某种物理规律,利用仪器计算出的测量结果自动标定到单位值,从而实现仪器的刻度。
由于不需要消耗大量标准样
品,只需要简单的计算,因此其刻度精度不会因为测量次数的多少而变化,而且成本较低,是一种比较理想的刻度方法。