[发明专利]感应测井平行平面线圈及感应测井设备

说明书

本发明涉及一种用于感应测井平行平面线圈，具有较高的空间尺寸精度和稳定性，能够满足高精度感应测井的要求。该平行平面线圈具有在柱状绝缘体的柱面环绕的多个平面线圈，多个所述平面线圈分别具有相同的形状和尺寸并且各个线圈面的中心法线与柱状绝缘体的轴线重合，多个所述平面线圈在柱体的轴向隔开固定间距而排列，相邻的所述平面线圈彼此交叉绝缘跨接。

技术领域

本发明涉及一种线圈，特别涉及用于感应测井仪器的平行平面线圈。

背景技术

感应测井是利用交流电的互感原理，利用发射线圈中的交流电流在接收线圈中感应出电动势，由于发射线圈和接收线圈都在井内，发射线圈的交流电流必然在井筒周围地层中感应出涡流，而该涡流又对接收线圈的感应电动势产生影响，因此该电动势与涡流的强度有关，即与地层的电导率有关。

阵列感应测井仪是在普通阵列感应仪器的基础之上发展起来的，该仪器具有一定的径向探测能力。仪器采用一系列不同线圈距的线圈系对同一地层进行测量，然后通过硬件或软件聚焦处理获得不同径向探测深度的地层电导率，从而有效地识别油气层。阵列感应测井仪首先通过发射线圈向地层发送电磁场，然后由各组接收线圈接收，接收到的信号经井下仪器处理后遥传至地面仪器。

用于感应测井的发射线圈和接收线圈一般为沿着某个方向分布的多匝线圈，一部分多匝线圈构成发射线圈，另一部分多匝线圈构成接收线圈。感应测井仪器的测量精度由这些发射线圈和接收线圈的空间尺寸精度和稳定性决定。于是就需要考虑设计一种线圈形式来确保线圈天线的空间尺寸精度和稳定性。

例如，在线圈为圆形形式的情况下，接收线圈接收到的二次磁场所产生的感应信号与地层电导率有关，称为有用信号，用V_R表示。假设地层介质为均匀无限介质，根据理论计算，有用信号V_R以下式表示：

n_T，S_T分别为发射线圈天线的匝数和面积；

I为发射线圈的电流强度；

n_R，S_R分别为接收圈天线的匝数和面积；

L为发射线圈到接收线圈之间的距离，简称线圈距；

μ为介质的磁导率，在沉积岩的情况下μ=4π×10^-7H/m；

ω为电流的角频率，ω=2πf，f为电流的频率；

σ为地层的电导率。

这里，线圈的匝数一般为整数，而线圈的面积则是最主要的几何参数。推导公式的时候，用到了毕奥萨伐尔定律和电磁感应定律，公式中的发射线圈面积S_T和接收线圈面积S_R实际为线圈在地层涡流面的投影面积，或者理解为每一微元线圈在地层涡流面的投影所形成的面积。因为所有发射线圈具有相同的几何特征S_T，所有接收线圈也具有相同的几何特征S_R，所以投影面积的几何精度就决定了仪器的测量精度，该投影面积主要受线圈半径R和线圈和投影面的夹角θ影响。于是就需要一种平面线圈用在地层参数的测量，从而减少线圈半径R和夹角θ的影响。

美国专利US2004263414A1给出了一种平面线圈的形式，每一匝线圈为圆形线圈，各匝线圈具有不同的半径R，所有线圈位于一个平面上，这样的线圈形式不能满足各匝线圈的几何特征相同的要求。

中国专利201010274477给出了一种空间线圈形式，该方案在印制板双面板上均匀密布环状印刷线路，形成印制板式线圈，而不是导线绕制的线圈。该发明的目的是提供一种柔性版线圈的设计结构，线圈并非位于一个平面上，而是一种圆弧型的结构形式，而且各匝线圈的几何参数不同，线圈的几何精度较差。