[发明专利]一种随钻侧向电阻率测井系统及其信号检测方法

摘要

本发明公开了一种基于电容耦合非接触电导检测(Capacitively Coupled Contactless Conductivity Detection，C⁴D)技术的随钻侧向电阻率测井系统及信号检测方法，解决传统随钻侧向电阻率测井油基钻井液下无法测量的问题。该方法将测井的交流测量通路简化等效为井眼电容与地层电阻的串联模型，采用数字相敏解调技术获取测井微弱信号的幅值与相位，根据相关模型即可求得地层电阻率。在此基础上设计了一套随钻侧向电阻率测井模拟实验装置，并在10kHz、15kHz、20kHz、25kHz频率下进行模拟测井实验，研究表明，该方法是可行的，较适用于油基钻井液下高阻地层随钻电阻率测井。

主权项

1.一种基于C⁴D技术的随钻侧向电阻率测井系统的随钻侧向电阻率测井信号检测方法，所述的随钻侧向电阻率测井系统包括待测地层、传感器、信号采集与处理模块；所述的传感器由钻铤以及嵌套于钻铤上的激励线圈和检测电极构成，其中，激励线圈由环形磁芯及绕在磁芯上的线圈构成，检测电极为环形结构，与钻铤之间绝缘；所述的信号采集与处理模块包括顺次连接的正弦交流激励源、运算放大器、模数转换器以及计算机；正弦交流激励源连接激励线圈，信号采集与处理模块的运算放大器同相端接钻铤，反相端接检测电极，传感器检测电极与待测地层之间隔有油基钻井液井眼，钻铤、井眼及地层形成交流测量通路；其特征在于步骤如下：1)设置正弦交流激励源的激励信号为其中，U_i为正弦交流激励信号有效值，f为正弦交流激励信号频率，t为时间变量，作为参考信号，其初相位设为0°；设激励线圈匝数为N_t，则在正弦交流激励信号u_i的激励下，激励线圈两侧钻铤感生电动势u，u在钻铤、油基钻井液井眼、地层构成交流测量回路中形成电流i，为电流i的初相位；2)由钻铤流经运算放大器及检测电极的电流为i_o，运算放大器的反馈电阻为r_f，通过运算放大器将电流信号i_o转化为电压信号u_o，u_o经模数转换器转化为数字信号u_o(n)，式中，A_o为数字序列幅值，N为每周期采样总点数,n小于每次采样总点数；采用数字相敏解调技术对u_o(n)进行解调求得A_o和根据前式则有检测电流测井传感器检测电极与待测地层之间隔有油基钻井液井眼，钻铤、井眼及地层形成交流测量通路模型，将交流测量通路模型等效为油基钻井液井眼电容C与地层电阻R的串联根据所述交流测量通路模型，则有电阻其中，k为模型校正系数；通过现场标定校正可得电阻率ρ＝KR，其中，K为仪表系数，即地层电阻率ρ与等效电阻R的映射关系。