[发明专利]一种多功能的电阻率测井实验装置

说明书

技术领域

本发明属于应用地球物理测井领域，具体地，涉及一种电法测井方法的实验设备，用于普通电阻率测井和双侧向测井原理的实验教学。

背景技术

电阻率测井是发展最早的石油测井方法之一，是根据地层岩性和孔隙中流体电阻率或电导率差异识别油气层和水层。仪器测量的电阻率因井内流体、侵入带及围岩电阻率的影响，与真实地层电阻率存在一定的差异，称为视电阻率。电阻率测井实验教学是石油高等院校勘探和开发专业最重要的专业实践课程之一，主要通过物理模拟实验研究普通电阻率测井和电流聚焦类测井的基本原理和测井响应特征。教学实验装置专业性较强的特点限制了该类设备的研究和生产，以天然岩石(邓少贵，李刚，谭宝海，陈雪莲. 基于同一平台的声电测井模拟系统设计与研究. 实验室科学，2010，13（1）：100-103)和电阻箱(何雪坤，李立伟，刘帅，陈力，唐亮. 一种用于双侧向测井仪的模拟刻度装置. 中国专利：201120227731.1)来模拟地层，用模拟设备和野外现场测井仪来测量地层电阻率的教学实验装置被用于电阻率测井教学实验，且仅在几所高校使用，这些装置无法完全满足以下教学要求：

1、用于研究不同电阻率地层测井响应的可变电阻率模拟地层；

2、用于数据处理和解释实践的数字化电阻率测量数据；

3、用于兼具普通电阻率和双侧向测井的多功能实验仪；

4、用于研究不同电极系参数测井响应的组合电极系。

这些实验装置被主要用于电阻率测井的原理验证性实验，对于开展设计性和综合性的电阻率测井实验存在困难。

发明内容

为克服现有技术的缺陷，本发明提供一种多功能的电阻率测井实验装置，该装置的地层电阻率和电极系可变，用于普通电阻率和双侧向测井的多功能教学实验，以解决不同电阻率地层以及不同电极系的测井响应特征和测井数据重复使用的教学实验问题。

为实现上述目的，本发明采用下述方案：

一种多功能的电阻率测井实验装置，包括：水槽体、模拟地层模块、传动机构、回路电极、电极系组和测量测控仪器，其特征在于：水槽体用于盛放水溶液、水槽体整个底部设有回路电极，水槽体内设有多个模拟地层模块，水槽体、水溶液和模拟地层模块共同构建了电阻率测井的地层环境；

模拟地层模块的轴心有模拟井孔，壳体内部充填高电阻率液体，模拟井孔的侧壁上沿井轴方向Z均匀直线排列有第一镀金金属探针；

水溶液液面与模拟地层模块顶面在同一水平面上或略低于模拟地层模块顶面，但不能低于模拟井孔底面；

传动机构，包括步进电机、传动轮、滑块、拽引钢丝和导轨；所述的步进电机、传动轮、拽引钢丝和滑块构成循环运动机构，依靠步进电机的运转带动滑块在导轨上移动；

电极系组包括骨架、电极系；骨架上安装有电极系，滑块在导轨上移动时带动骨架和电极系同步在模拟井孔内移动； 

测量测控仪器与步进电机相连接，用于对步进电机的转动速度和方向控制；测量测控仪器与回路电极和电极系组相连接，用于提供供电电流和电阻率测量，并将数字化的电阻率数据送入计算机，用于后续数据处理和解释。

优选地，水槽体为顶部开口的长方体，由不导电材料粘接而成；所述水溶液为淡水或盐水，水溶液用于模拟钻井滤液和低电阻率地层；回路电极为长方形金属材料。

优选地，回路电极采用铜板；水槽体采用聚氯乙烯。

优选地，模拟地层模块为内部中空半圆柱形的壳体，壳体外壁为绝缘材料，所述模拟地层模块顶面外侧设有悬挂架，模拟地层模块通过悬挂架悬挂在水槽体长边侧壁边缘，使得模拟地层模块悬浮在水溶液中而不与回路电极接触；所述模拟地层模块可沿着水槽体长轴方向水平移动，以便于改变相邻两个模拟地层模块之间的距离，壳体顶面设有进口阀门，壳体靠底部的侧面设有出口阀门，壳体底部厚度从出口阀门侧向对面逐渐递增，模拟井孔为半圆形的直通孔，井壁有第一镀金金属探针将模拟地层模块内部高电阻率液体与井眼内的水溶液短路连接；第一镀金金属探针直径1mm，相邻探针间距2mm。

优选地，模拟地层模块的两个侧面壁和底壁上也有实现内外短路连接的第二镀金金属探针和第三镀金金属探针，所述的第二镀金金属探针沿径向排列，相邻探针间距从5mm至50mm沿径向深度方向不等间距排列，所述的第三镀金金属探针沿模拟地层模块底部平行于井轴方向等间隔直线分布，第三镀金金属探针长度从5mm至50mm均匀递增。

当然，这些镀金探针可以在不止一个径向方向排列，间距可以更大或更小，或等间距排列。