一種利用瞬變電磁模擬信號進行測井的系統及其方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及石油工程測井施工中套管井地層電阻率測量和剩余油評價的專用儀器，特別是涉及一種瞬變電磁模擬信號進行測井的系統及其方法。
【背景技術】
[0002]在石油開發的過程中，為了評價地層的剩余油飽和度，需要通過套管對地層電阻率進行有效測量。即在套管內測量套管外地層的電阻率。由于套管的高電導率和磁導率的影響，不論用直流還是用交流方法，儀器實現起來非常困難。目前的過套管地層電阻率測量方法是直流法，電極扎到套管上供電，只能夠定點測量，受接觸影響大，對井眼要求高，施工難度大，測井成功率低。為了滿足剩余油評價的要求，需要在套管井內連續地測量套管外地層的電阻率。

【發明內容】

[0003]為了解決現有技術問題，本發明提供一種利用瞬變電磁模擬信號進行測井的系統及其方法，該系統及方法通過在套管井內連續測量瞬變電磁場響應得到套管外地層的電阻率，獲得剩余油評價所需要的地層電阻率曲線，不受接觸影響，施工容易，工作效率高。
[0004]針對現有技術中存在的問題，本發明采用如下技術方案:
[0005]—種利用瞬變電磁模擬信號進行測井的系統，包括地面采集單元和井下測量單元以及電纜三部分;所述地面采集單元中的地面供電模塊將直流或交流電提供給井下測量單元中井下電路電源和地面同步處理模塊、地面高精度AD轉換電路及地面顯示保存模塊，所述井下電路電源將電流提供給井下瞬變電磁激發電源供電(大電流)，也給井下電子線路供電(小電流)；所述井下瞬變電磁激發主電源將電流提供給功率模塊；
[0006]所述井下測量單元同時啟動控制模塊，所述控制模塊將控制信號分別發送給驅動模塊和選通電路，所述驅動模塊將驅動信號發送給所述功率模塊，所述功率模塊按照驅動信號的要求控制發射模塊中的電流通、斷激發瞬變電磁場；
[0007]所述選通電路接收控制信號后選擇井下接收模塊響應信號，即所述選通電路將多路信號選通其中之一以后發送給濾波放大模塊，所述濾波放大模塊將濾波信號發送功率放大模塊，所述功率放大模塊將放大信號通過電纜發送給地面同步處理模塊；
[0008]所述地面同步處理模塊將多個源距的原始響應波形放大處理并發送給地面高精度AD轉換電路進行模數轉換，所述地面高精度AD轉換電路將轉換數字信號發送給地面顯示保存t吳塊；
[0009]所述地面顯示保存模塊將數字信號與空氣狀態下所測量的的響應信號進行聯合處理獲得渦流電磁感應電動勢的響應波形后進行顯示、保存。
[0010]所述接收模塊由多個接收線圈組成。
[0011]本發明還可以采用如下技術方案:
[0012]—種利用瞬變電磁模擬信號進行測井的方法，包括如下步驟:
[0013]第一，地面采集單元通過地面供電模塊將直流或交流信號提供給井下測量單元中井下電路電源，同時，地面供電模塊還將直流或交流信號提供給地面同步處理模塊、地面高精度AD及地面顯示保存模塊，所述井下電路電源將電流提供給井下瞬變電磁激發主電源；所述井下瞬間電磁激發主電源將瞬變電磁激發電流提供給功率模塊；
[0014]第二，所述井下測量單元啟動控制模塊，所述控制模塊將控制信號分別發送給驅動模塊和選通電路，所述驅動模塊將驅動信號提供給所述功率模塊，所述功率模塊根據驅動信號控制發射模塊中的電流的通斷，按照控制模塊提供的信號激發瞬變電磁場；
[0015]第三，所述選通電路接收控制信號后選擇井下接收模塊的響應，同時，所述選通電路將多路信號的其中一路選通以后信號發送給濾波放大模塊，所述濾波放大模塊將濾波信號發送功率放大模塊，所述功率放大模塊將放大信號通過電纜發送給地面同步處理模塊；；
[0016]第四，所述地面同步處理模塊將經過選通以后的多個源距的原始響應波形信號發送給地面高精度AD轉換電路，所述地面高精度AD轉換電路將轉換數據信號發送給地面顯示保存t吳塊；
[0017]第五，所述地面顯示保存模塊將數字信號與空氣狀態下所測量的的響應信號進行聯合處理獲得渦流電磁感應電動勢的響應波形后進行顯示、保存；
[0018]第六，選取所述渦流響應波形的峰值或者響應頻譜的峰值作為地層電導率測量值，實現地層電阻率的連續測量并為后期處理提供豐富的地層電阻率原始信息。
[0019]所述步驟四中地面同步處理模塊處理波形編碼識別信號，提供波形的識別并提供地面高精度AD轉換電路提供同步信號，保證信號的同步采集。
[0020]所述步驟六中的響應波形是用空氣或者已知地層電導率的響應與所測量的波形聯合處理以去掉直接耦合場和套管、水泥環的二次場，僅僅剩下地層的渦流電磁感應電動勢，用該電動勢的峰值作為地層電導率的指示，或者用其頻譜的峰值(任意一個峰值或者峰的面積)作為地層電阻率的指示曲線，定性指示所測量地層的電阻率，實現連續測量。
[0021]本發明有益效果:
[0022]1、本發明利用瞬變電磁激發方法，利用電磁感應原理，在套管井內激發瞬變電磁場，是一種非接觸測量方法，實現了連續測量，不受接觸影響，保證了測量準確性。2、本發明中激發的頻譜是連續的，主要頻率成分是低頻(小于5Hz)，這些頻率的電磁感應幅度小，受套管的屏蔽影響小，大部分電磁能量能夠穿過套管進入地層，在地層中激發出渦流，渦流再次感應的電動勢與地層的電導率成正比，進而可以實現連續測量地層的電阻率。3、在本發明中所獲得的原始測井波形包含地層電阻率信息，供后期處理使用，直接將空氣的響應作為標準響應，與所測量的原始波形聯合處理以后獲得渦流的感應電動勢響應，該電動勢峰值的幅度與地層電導率相關，經過刻度可以變成地層的電阻率現場指示曲線，定性或者定量分析剩余油的分布情況。
【附圖說明】
[0023]圖1是本發明一種利用瞬變電磁模擬信號進行地層電阻率測井的系統結構示意圖。
[0024]圖2是本發明一種利用瞬變電磁模擬信號進行地層電阻率測井的波形頻譜圖。
[0025]圖3是本發明一種利用瞬變電磁模擬信號進行地層電阻率測井的四種原始波形圖。
【具體實施方式】
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[0026]下面結合附圖對本發明作進一步詳細地說明:
[0027]圖1所示，本發明提供一種利用瞬變電磁模擬信號進行測井的系統，包括地面采集單元I和井下測量單元2和電纜3;所述地面采集單元I中的地面供電模塊101將直流或交流信號提供給井下測量單元2中井下電路電源201，同時，所述地面供電模塊101將直流或交流信號提供給地面同步處理模塊102、地面高精度AD轉換電路103及地面顯示保存模塊104。所述井下電路電源201將大電流提供給井下瞬間電磁激發主電源202;所述井下瞬間電磁激發主電源202將大電流提供給功率模塊203，所述井下采集單元2啟動控制模塊204，所述控制模塊204將控制信號分別發送給驅動模塊205和選通電路208，所述驅動模塊205按照控制信號驅動功率模塊203，所述功率模塊203控制發射模塊206中線圈的電流通和斷，激發出強的瞬變電磁場。
[0028]所述選通電路208接收控制信號后選擇井下接收模塊207所接收到的多個響應信號，同時，所述選通電路208將多路信號的其中一路選通以后信號發送給濾波放大模塊209，所述濾波放大模塊209將濾波信號發送功率放大模塊210，所述功率放大模塊210將放大信號通過電纜3發送給地面同步處理模塊102。
[0029]所述地面同步處理模塊102將每次選通的多個源距的原始響應波形信號發送給地面高精度AD轉換電路103轉換為數字信號，所述地面高精度AD轉換電路103將數據信號發送給地面顯示保存模塊104。
[0030]所述地面顯示保存模塊104將數字信號與空氣狀態下所測量的的響應信號進行聯合處理獲得渦流電磁感應電動勢的響應波形后進行顯示、保存。
[0031]所述接收模塊207由多個接收線圈組成。
[0032]本發明實際的工作原理為，地面供電模塊101是直接將大功率的直流電或者交流電經過電纜供給井下測量單元2，井下測量單元2通過井下電磁激發主電源202和井下電路電源201將接收到的電流分成成兩個直流電源。一個是大功率電源，其電壓要求穩定，電流最高能夠提供到5A;—個是小功率電源，為控制模塊204、驅動模塊205和選通電路208、濾波放大模塊209提供電源。
[0033]控制模塊204產生控制信號給驅動模塊205和選通電路208，所述驅動模塊205直接驅動功率模塊203中的大功率三極管導通和關斷，使發射模塊206中線圈的電流快速變化，激發出瞬變電磁場，所述選通電路控制所述接收模塊207的四個接收探頭，即接收線圈同時受到響應信號，經過多路選通電路208中的選擇開關每次使其一路信號進入濾波放大模塊209進行濾波放大等信號處理，同時所述功率放大模塊210對濾波信號進行功率放大，所述功率放大模塊210將放大以后的信號通過電纜3發送給地面同步處理模塊102。
[0034]地面同步處理模塊102處理出井下測量單元2發出的實際測量信號和同步信號，該同步信號給地面高精度AD轉換電路103，使地面高精度AD轉換電路開始采集地面同步處理模塊102處理過的信號，獲得圖2所示的波形。地面顯示保存模塊104將地面高精度AD轉換電路103傳送的波形數據通過按照深度顯示、存盤。同時，與空氣狀態下所測量的響應聯合處理，獲得渦流電磁感應電動勢，取其峰值或者幅度