[发明专利]感应测井仪器发射信号合成装置及其方法、感应测井方法

说明书

本发明涉及感应测井仪器的发射信号合成装置及其方法、以及感应测井方法，采用峰均比技术，根据发射线圈的参数和性能特点，使发射信号的各个频率分量按照一定关系进行计算合成，使发射机前端的高功率放大器更多地工作在线性区域，提高发射电路的效率，防止高峰均比导致的功放性能的下降、信号频谱扩散和畸变。

技术领域

本发明涉及一种感应测井仪器的发射信号的多频合成技术，具体地，涉及感应测井仪器的发射信号合成装置及发射信号合成方法、感应测井方法。

背景技术

测井是利用井下仪器采用不同方法对井下地层进行各种参数测量。目前，所采用的井下测量方法主要有电阻率、声波和放射性等。各种测量方法都可以获得井下地层中的响应的各种物理特性，而这些特性与地层中油、气、水含量存在某种对应关系。因此，测井在石油、天然气等行业的勘探、开发中非常有用。

自20世纪20年代发明电测井以来，一般地说，采用两种电测井方法：一种是通过井下仪器的发射电极直接向井眼周围的地层发射直流电，在地层中形成电场，通过研究地层中电场的变化，求得地层电阻率。而针对井内没有导电介质，如用油基钻井液、空气钻井等，则不能使用直流电法测井；根据电磁感应原理又提出了感应测井方法以测量地层的电导率。从物理学原理知道，电导率与相应的电阻率成倒数关系。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。

感应测井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。如附图8所示，阵列感应测井仪器首先通过发射线圈向地层发送电磁场（附图8最上部分为发射线圈），该电磁场在地层单元环中产生感生电流，激发二次场（附图8中间部分为地层单元环），然后由各组接收线圈接收，二次场在接收线圈中产生二次场感生电动势，接收到的信号经井下仪器处理后，通过遥传系统将信息传送至地面仪器（附图8最下部分为接收线圈）。接收线圈所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：

      ……（1）

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。

为了达到提高感应测井仪器测量的分辨率和增加仪器探测深度而采用信号合成技术，信号合成技术是现代电子系统的重要组成部分，在通讯、雷达、电子对抗、导航、广播电视、遥测遥控、仪器仪表等领域中广泛使用。近些年来，在石油测井领域也逐步推广使用。其中，直接数字频率合成（DDS）技术是20世纪80年代末，随着数字集成电路和微电子技术的发展出现的一种频率合成技术，它从相位量化的概念出发进行频率合成，与传统的频率合成技术相比，直接数字频率合成技术具有频率分辨率高、相位噪声小、稳定性高、易于调整及控制灵活等优点，但直接数字频率合成技术存在合成的频率较低、频谱不纯的缺点。