[实验名称] 感应测井线圈系探测特性测定

1、 实验名称 感应测井线圈系探测特性测定 感应测井是用来测量地层电导率的测井方法，属于电法测井方法之一。该仪器有两部分组成：一为地面测量仪器地面面板；二为下井仪器，下井仪器又有电子线路和线圈系两部分组成。线圈系里有发射线圈和接收线圈组成。 在感应测井仪的发射线圈中通以稳定的20千周交流电流，它将产生一个交变电磁场，这个周期性变化的电磁场的磁通量，在发射线圈周围的地层中感应出一个同样频率的次生电流。在发射线圈附近，放置一个接收线圈，感应测井的记录仪器记录次生电流电磁场在接收线圈中感应出电动势。事实上，导电性地层，可以当作与发射线圈相藕合的单线圈次级回路，为了分析方便起见，我们把地层分成很多围绕着发

2、射线圈的闭合回路。在完全均匀的地层中，这个闭合回路是中心在井轴上的圆环，这些环状单元电路中感应出来的次生电流的密度依赖于单元环状电路对于发射线圈的相对距离和单元环电路的导电率。 本实验就是基于这一理论，在实验室通过模拟地层的刻度环对感应测井仪进行特性测定。 一、实验目的 学习、了解感应测井仪线圈系的探测特性，加深对几何因子理论的理解，熟悉感应测井仪器线圈系纵向和横向(径向)探测特性。 二、工作原理 几何因子理论证明，电导率相同的单位厚度的无限大薄片介质，在线圈系纵向的不同垂直位置上，它对接收线圈所提供的有用信号的大小不同，在理论上可用“纵向微分几何因子特性曲线”(见图l-8中的曲丝1)来描述。

3、 图1-8 0.8米六线圈系的纵向探测特性 曲线1一纵向碳分几何因子 曲线2纵向积分几何因子 从横向(径向)来看，电导率相同的单元厚度的无限长薄圆筒介质，如果与线圈的轴同心，则圆筒介质的半径不同，它对接收线圈所提供的有用信号的大小也不同。在理论上可用“横向(径向)微分几何因子特性曲线”(见图示l-9中的曲线1)来描述。图1-9 0.8米六线圈系的横向探测特性用实体介质来模拟无限大薄片介质或无限长薄简介质是困难的，也不定有必要。双几何因子理论的观点来看，只要能等效地模拟无限大薄片介质或无限薄圆筒介质中产生的涡流电流，就可以在接收线圈中产生等效的有用信号。在本实验中，就是用单元导电环配上造当的电阻

4、来模拟无限大薄片介质或无限大圆筒介质的。 在测定线圈的纵向微分几何因子特性时，可借用感应刻度环，并串联适当的电阻模拟电导率为的无限大薄片介质，只要电阻固定不变，就可以认为它所模拟的无限大薄片介质的电导率也不变。等距离地改变模拟环在线圈系上的位置，测出对应各点的感应读数，就可以绘出线圈系的纵向微分几何因子特性曲线。 在测定线圈系的横向微分几何因子特性时，可用一系列不同半径的导电环，并按比例配上不同的等效电阻，来模拟不同半径的无限长薄圆筒介质。因为，研究的是相对变化，所以不必精确地计算出等效电阻与无限长薄圆筒介质电导率的定量关系。一般都将多圈模拟环垂直地放置在线圈系的记录点上，每次只要将某一线圈的

5、等效电阻接通，来模拟某一半径的无限长薄圆筒介质，并记录其感应读数。随着模拟环半径的增大，所串联的等效电阻将按比例增大，逐次测定不同半径模拟环的感应读数。就可以绘制出线圈系的横向几何因子特性曲线。 由于几何因子理论是一种近似理论，以上的实验方法并不完全符合几何因子理论的假设条件，同时测量中还有人为因素引起的测量误差。因此，实测的线圈系探测特性曲线与理论曲线不可能达到完全一致，但是，其曲线的形状应该差不多。模拟环所串联电阻不可太小，否则涡流太小，误差将增大。 三、应测井仪器简介 感应测井仪器由地面仪器和下井仪器两部分组成，工作原理见下面框图(1-10)图1-lO 感应测井仪的工作原理 在感应测井仪

6、器的下井仪器中，发射电路为发射线圈“T”提供频率为20KHZ的正弦发射电流，而且电流强度恒定不变，同时为相敏检波器提供基准参考电压。接收线圈“R”所接收到的信号，经过测量放大器作线性放大后，送相敏检波器进行相敏检波。由于基准参考信号与有用信号反相，而与无用信号相差900，因此，相敏检波器只输出检波后的有用信号，经过滤波后，以直流形式通过测井电缆传送到地面。感应测井的地面仪器由电源和衰减器组成，电源为感应下井仪器提供工作电压，衰减器可调节感应测井仪器输出信号的幅度。本实验用的是0.8米六线圈系感应测井仪器，0.8米即主发射线圈与接收线圈之间的距离。 四、实验仪器线路的连接 如下面(1-11)图所

7、示 图1.1l 测定感应线圈系探测特性的接线 必须严格、认真的按线路连接，在确认一切无误的情况下，方可开启电源，按步骤实施实验。 注意：下井仪器的第二电缆芯有+250v电压，缆芯与对地的交流电压是32v。连接时要注意不要触电。五、操作步骤1将刻度环套线圈系的记录点上，将地面仪器的开关旋钮入在安全位置上，特别是“交流调节”旋钮应逆时针旋到“0”位置，“直流调节”应逆时针旋到最小位置。 2开启“总电源”开关。调节“交流粗调”到“500mA”（通过调节“交流粗调”和“交流细调”使表头指针指向“0.5mA“位置）。流细调 3预热1015分钟使仪器进入稳定工作状态。4用刻度环检查仪器的线性。将感应测井仪

8、的下井仪器横卧放置在离地面1.5米高支撑架上，周围不应有制品或其它导电物品。刻度环对准仪器的记录点，当废工环半径r不同是时，应该接入不同的刻度电阻RD，才能模拟不同电阻率R(或电导率)的无限介质，具体数据见表1-1。表1-1 刻度系数及刻度电阻表(·m)201052.52KP(mvm)50100200400500(1/m)R=0.3m8.84.32.10.9250.70.45RDr=0.5m47.423.751.855.924.742.37R=0.54m52.126.013.56.55.22.60本实验选用r=0.6 ×=0.3米刻度电阻采用电阻箱（ZX-1旋转电

9、阻箱）。接线时，应将刻度环的两根引线的一端接“0”接线柱上，另一端接“9.9”或“9999.9”接线柱上。刻度时，先将刻度环引线的任一端从电阻箱的接线柱上去掉，刻度环相当于开路，其电阻为“”，而电导率为1/=0，这时检流计应为“0”，否则可调节检流计的调零旋钮”使之指示为零。然后再把去掉的一端接到原接线柱上，电阻箱选择旋钮分别到“2.1、4.3、8.8”，各档时，分别表示模拟的介质电阻为“5、10、20欧姆米（m）”或电导率“200、100、50毫欧姆/米”。在感应测井中，常用的横向比例是n=50毫欧姆/米。如果按横向比例刻度，则横拟环开路（即电阻）时，感应测井仪的输出信号为“基值”，而电阻箱

10、选择开关分别放在“2.1、4.3、8.8”，各档上，检流计的光点应依次偏转“40mm、20mm、10mm”（见表1-2），如果符合这一要求，就认为仪器的线性良好，在刻度横向比例时，可调节“灵敏度细调”和分压器，使检流计光点偏转到要求位置。5测绘感应测井仪线圈系的纵向探测特性用刻度环串联一个电阻来模拟电导率为的无限大薄片介质，这样“刻度环”已变成“模拟环”。将模拟环放在线圈系记录点（即0.8米线圈系的刻度点）上，用光点检流计读出相应偏轩格数，然后沿着线圈系移动模拟环的位置，每隔四厘米来测一个点，并将测得数据例入表1-3内，模拟环开路时的读数为“基值”。表1-2 实际刻度表电导率(毫欧姆米)200

11、10050电阻率(欧姆米)51020刻度电阻(欧姆)2.14.38.8偏转(毫米)402010表1-3 线圈系纵向特性数据表上端下端Zcm6020,16,12,8,407,8,12,16,2060读数(格)偏转(格) 将整理的数据在方格纸上绘制成特性曲线(或采用计算机绘制)。基值稳定时可直接用读数绘制。 6测绘感应测井仪线圈系的横向探测特性 采用我们自制的多圈模拟环放在线圈系的记录点上，所有模拟环全部开路时，测出的读数为“基值”，然后按照表1-4所列的模拟电阻，每次接通一个模拟环，测出其读数，填入表内。表1-4 线圈系横向特性数据表模拟环半径0.10.150.20.30.40.50.60.70

12、.80.91O1.1模拟电阻Q6.289.4312.5718.8525.1331.4237.7043.9830.736.5562.1359.08实际配备电阻5.73.91213.324.930.937.343.75056.362369.3读数(格)偏转(格) 将整理的数据在方格纸上绘制成特性曲线(或采用计算机绘制)。由于多线圈模拟环模拟的电导率为的无限长薄圆筒介质，因此，绘制的线圈系横向特性曲线应当类似于线圈系的横向微分几何因子特性曲线。基值稳定时，可直接用读数绘制。 六、最后整理工作 1如果所测数据结果符合实验要求，可将仪器的开关，旋钮恢复到安全位置，先断开感 应测井仪器的直流下井电流，再断

13、开总电源的开关，光点检流计旋钮旋到“短路”位置， 拆除掉所有连接导线，认真整理归纳好。 2按实验的要求整理好实验报告。附注：感应测井仪线圈系介绍 线圈系的作用是发射和接收信号目前采用的是主线圈间距0.8米的六线圈系。由两面组结构、性能、尺寸完全相同的线圈组成。其结构如下面图示构羹霎系警竺望墨耋譬翌羹鉴篓三。曼碧采用的是主线圈间距o8米的六线圈系。由两组结构、性能、尺寸完全相同的线圈组成其结构如下面图票”“戳四不。出纰珀 线圈系结构原理示图 主线圈间距：0.8米，100圈，用于发射和接收信号； 输助线圈间距：0.4米，25圈，用于减小井的影响： 聚焦线圈间距：2米，7圈，用于减小邻层影响。线圈系的性能是：当井径不大于30厘米时，对测量结果无影响。地层厚度大于1.8米时，围岩产生的有用讯号只占总有用讯号的20，探测半径1.3米。线圈系绕在外径75毫米，内径60毫米的玻璃钢骨架上，先在骨架上绕上一层予先剪好的栅状铜箔，外面裹以黄蜡绸，上面在绕线圈，外面再绕一层栅状铜箔，并与内层的栅状铜箔焊在一起并接地（用作静电屏蔽）。线圈绕好后固定在玻璃钢做的中心杆上，杆长2.5米，外径59毫米，内径32毫米。引线嵌在予先绕好的槽内。为了防止线圈系的参数变化，在线圈系调整好后用环氧树脂封固，并通电加热使之老化，