教学第二章-普通感应测井仪器课件

2.1测量原理2.2DIT-D双感应测井仪2.31503双感应测井仪2.4感应测井仪器刻度2.5习题第二章感应测井仪器12.1测量原理第二章感应测井仪器112.1.1基本测量原理2.1.2几何因子理论2.1.3线圈系特性及设计原理2.1.4反褶积校正2.1.5传播效应校正2.1测量原理22.1.1基本测量原理2.1测量原理222.1.1基本测量原理32.1.1基本测量原理33σ在二次交变电磁场作用下，接收线圈中产生与地层电导率σ相关的感应电动势eR，且相位滞后π因直接耦合产生的与地层电导率无关感应电势ex，相位滞后π/2，必须设法消除4σ在二次交变电磁场作用下，接收线圈中产生与地层电导率σ相关4上式中K只和线圈系的结构参数有关，称为仪器常数或线圈系系数g是地层单元环空间几何位置的函数，称为地层单元环几何因子，且全空间地层单元环几何因子总和为12.1.2几何因子理论5上式中K只和线圈系的结构参数有关，称为仪器常数或线圈系系数5主线圈补偿线圈消除井眼影响聚焦线圈:消除围岩影响2.1.3线圈系特性及多线圈系设计原理6主线圈补偿线圈聚焦线圈:消除围岩影响2.1.3线圈系特性及6因感应线圈系纵向探测特性（几何因子GZ）的非理想化使地层受围岩影响畸变成为A采用A与反几何因子GZ-1的褶积运算（即反褶积），能够校正围岩的影响工程应用中从各种因素考虑，采用最简单的三点反褶积处理A=GZ-1*A（w1=w2）Schlumberger的DIT-D（b=78”）σA=1.10σ0-0.05σ1-0.05σ2Atlas3600的1503（b=80”）σA=1.16σ0-0.08σ1-0.08σ22.1.4反褶积校正原理7因感应线圈系纵向探测特性（几何因子GZ）的非理想化使地层7w1=w2=-1.6k/20k=-0.08w0=1＋1.6k/10k=1.162.1.4（续）感应测井仪三点反褶积处理σa=1.16σ0-0.08σ1-0.08σ2缩小数值变化范围，以便ADC和DAC位数不多的要求深度控制的移位寄存加减法运算，电阻为权系数8w1=w2=-1.6k/20k=-0.08w0=1＋1.6k8CSU数控测井系统采用计算机处理Atlas数字测井系统采用非线性模拟运算（分段逼近）Usr很小时，D1，D2截止Usr增到i（r2＋r3）>0.7V时,D1导通Usr增到ir3>0.7V时，D1、D2导通2.1.5传播效应校正UsrUscir39CSU数控测井系统采用计算机处理Usr很小时，D1，D292.2DIT-D双感应测井仪2.2.1仪器工作原理2.2.2主要电路分析2.2.3地面接口电路2.2.4小结102.2DIT-D双感应测井仪2.2.1仪器工作原理10102.2.1仪器工作原理DIT-D结构原理112.2.1仪器工作原理DIT-D结构原理1111DIT-D电路原理框图控制抵消直耦信号大小12DIT-D电路原理框图控制抵消直耦信号大小1212Schlumberger的DIT-D是一种设计的比较完善，性能非常稳定的双感应测井仪，其下井仪由深、中感应信号放大器R、X参考信号放大器R、X相敏检波器20kHz主振荡器X变感器及其它辅助电路，等组成。2.2.2主要电路分析13Schlumberger的DIT-D是一种设计的比较完善，13f0=19.6K～20.56KHzKC≈60～66信号放大器20kHz选频放大选频及移相两级放大150000-190000倍14f0=19.6K～20.56KHz信号放大器20kHz选频放14R参考信号放大器X相移网络从发射信号取样作为输入选频15R参考信号放大器X相移网络从发射信号取样作为输入选频1515变压器偶合全波R-PSD变压器偶合半波X-PSD相敏检波器滤波参考参考16变压器偶合全波R-PSD变压器偶合半波X-PSD相敏检波器滤16组成自动电平控制ALC变压器耦合自激推挽式振荡器，输出电流1.578A，功率约20W频率微调至20000±25HzQ3等组成自动电平控制(ALC)电路，稳定幅度可调用电流互感器提供200mV的参考信号20kHz主振荡器由Q4、Q5晶体管组成的乙类推挽输出功率级（它由Q1、Q2晶体管组成的激励级推动）

17组成自动电平控制ALC变压器耦合自激推挽式振荡器，输出电流172.2.3地面接口电路182.2.3地面接口电路18182.2.4小结DIT-D双感应测井仪的一个显著特点是通过精心设计来避免使用数字逻辑信号，对提高系统的信噪比起了重要作用；

对于所有传统测井仪来说，感应测井仪输入信号是最弱的（约在数十uV量级）用X变感器串入输入回路，使X信号在放大之前就被抑制掉大部分； 否则X信号在到达PSD之前就可能使放大器饱和为克服非对称线圈系制造误差产生的影响，输入回路中串入误差校正、温度补偿变压器；DIT-D有很宽的工作温度范围，因此仪器对使用的元器件性能要求很高，否则不可能保证诸多相位处理的效果； 主要指RC器件的精度和温度系数DIT-D的主要计算处理均由车载计算机完成，处理精度较高。192.2.4小结DIT-D双感应测井仪的一个显著特点是通过精192.3.1仪器工作原理2.3.2主要电路分析2.3.3地面仪电路2.3.4小结2.31503双感应测井仪202.3.1仪器工作原理2.31503双感应测井仪20202.3.1仪器工作原理1503双感应测井仪的深感应为对称的6线圈系，深感应为不对称的8线圈系采用20kHz发射频率从参考信号放大电路取出一可调信号抵消残余的基值信号（X信号和线圈误差信号等）相敏检波器检出深、中感应的R信号后送到地面进一步处理下井仪也设有内刻度电路用与仪器的校验深感应的三点反褶积处理及传播效应校正处理由地面仪（面板）中的非线性模拟运算电路完成，中感应不作这类处理212.3.1仪器工作原理1503双感应测井仪的深感应为对称的211503双感应测井仪电路原理框图221503双感应测井仪电路原理框图22222.3.2主要电路分析发射电路接收前置放大器信号放大器、参考信号放大器内刻度电路相敏检波电路232.3.2主要电路分析发射电路2323数字振荡器滤波放大电路在电极系内发射电路、接收前置放大器功率放大24数字振荡器滤波放大电路在电极系内发射电路、接收前置放大器功率24参考信号放大器单极性转双极性PSD选频信号放大器内刻度深、中感应信号放大器、参考信号放大器和相敏检波器参考信号测量道25参考信号放大器PSD选频信号放大器内刻度深、中感应信号放大器252.3.3地面仪电路262.3.3地面仪电路26262.4.1测井仪器刻度的基本概念2.4.2感应测井刻度原理2.4.3最佳刻度环直径和最佳刻度点2.4感应测井仪器刻度272.4.1测井仪器刻度的基本概念2.4感应测井仪器刻度227测井刻度的作用是建立测井响应值与测井工程值之间的对应关系

测井响应值：如对声波时差、核测井脉冲或地层电阻率探测后产生的信号（模拟电压电流或数字编码）

测井工程值：地层声波时差、密度、中子孔隙度或电阻率、电导率等刻度可按以下分类2.4.1测井仪器刻度的基本概念 内刻度 刻度 模拟刻度 外刻度 实体刻度刻度时测量电路与探头断开，因此输出结果不反映仪器的真实响应，是一种“假”刻度，一般仅用于检查仪器是否正常工作刻度时测量电路探头连接，但不提供实际的地层环境，因此仪器输出结果反映的是在模拟环境下的响应，如感应测井仪用刻度环刻度、密度测井仪用刻度块刻度，一般仅作为三级刻度用于测井现场对仪器的测前或测后标定。模拟刻度必须通过精确的理论计算和、或由更高的标准或实体刻度来传递。测井仪器获得在真实的地质环境下的响应，准确、可靠，如密度仪器在核标准刻度井群或感应仪器在大水池中的刻度等。缺点是造价昂贵，刻度电少和使用不便。28测井刻度的作用是建立测井响应值与测井工程值之间的对应关系2.28感应测井采用刻度环作为模拟式外刻度。当刻度环套在线圈系记录点且环平面与线圈系垂直时：2.4.2感应测井刻度原理刻度环感应电流接收线圈中产生感应电势关键要找到用集中参数R代替分布参数σ时的对应关系“补偿法”依据上式考虑到电抗的影响；“自然法”用R=ρKC简化，忽略X的影响；而“谐振法”通过串接电容电抗为零的方式使刻度线性范围最大，是感应测井的首选刻度方法。29感应测井采用刻度环作为模拟式外刻度。2.4.2感应测井刻度29求解刻度系数KC的关键是解出刻度环相对于复合线圈系的几何因子g，可得到点状法计算的刻度系数为KD积分法计算的刻度系数更KI接近实际的KC感应测井刻度环刻度系数计算方法30求解刻度系数KC的关键是解出刻度环相对于复合线圈系的几何因302.4.3最佳刻度环直径和最佳刻度点通过对刻度环直径及其在线圈系位置的选取，使刻度系数最大化的同时保证因刻度直径的微小变化和刻度环位置微小变化引起刻度系数KC的变化最小，称为选取最佳刻度环直径和最佳刻度点6ILD-0.8线圈系g在Z-r平面的等值线图6ILD-0.8线圈系K-Z关系图6ILD-1线圈系K-Z关系图312.4.3最佳刻度环直径和最佳刻度点通过对刻度环直径及其在312.5习题1、感应测井仪线圈系设计中采用什么措施减少井眼和围岩的影响？2、试述反褶积校正原理及处理流程。3、DIT-D感应测井仪为抵消无用信号的影响，在电路设计上采取了哪些措施？4、试列出几种不同类型的PSD并说明其特点。5、试看图分析DLT-D感应测井仪器电路原理框图的工作原理。6、试述DLT-D感应测井仪器电路中抵消直耦信号的方法。7、试用所学的感应测井知识，设计出一个感应测井仪结构组成框图。322.5习题1、感应测井仪线圈系设计中采用什么措施减少井眼和322.1测量原理2.2DIT-D双感应测井仪2.31503双感应测井仪2.4感应测井仪器刻度2.5习题第二章感应测井仪器332.1测量原理第二章感应测井仪器1332.1.1基本测量原理2.1.2几何因子理论2.1.3线圈系特性及设计原理2.1.4反褶积校正2.1.5传播效应校正2.1测量原理342.1.1基本测量原理2.1测量原理2342.1.1基本测量原理352.1.1基本测量原理335σ在二次交变电磁场作用下，接收线圈中产生与地层电导率σ相关的感应电动势eR，且相位滞后π因直接耦合产生的与地层电导率无关感应电势ex，相位滞后π/2，必须设法消除36σ在二次交变电磁场作用下，接收线圈中产生与地层电导率σ相关36上式中K只和线圈系的结构参数有关，称为仪器常数或线圈系系数g是地层单元环空间几何位置的函数，称为地层单元环几何因子，且全空间地层单元环几何因子总和为12.1.2几何因子理论37上式中K只和线圈系的结构参数有关，称为仪器常数或线圈系系数37主线圈补偿线圈消除井眼影响聚焦线圈:消除围岩影响2.1.3线圈系特性及多线圈系设计原理38主线圈补偿线圈聚焦线圈:消除围岩影响2.1.3线圈系特性及38因感应线圈系纵向探测特性（几何因子GZ）的非理想化使地层受围岩影响畸变成为A采用A与反几何因子GZ-1的褶积运算（即反褶积），能够校正围岩的影响工程应用中从各种因素考虑，采用最简单的三点反褶积处理A=GZ-1*A（w1=w2）Schlumberger的DIT-D（b=78”）σA=1.10σ0-0.05σ1-0.05σ2Atlas3600的1503（b=80”）σA=1.16σ0-0.08σ1-0.08σ22.1.4反褶积校正原理39因感应线圈系纵向探测特性（几何因子GZ）的非理想化使地层39w1=w2=-1.6k/20k=-0.08w0=1＋1.6k/10k=1.162.1.4（续）感应测井仪三点反褶积处理σa=1.16σ0-0.08σ1-0.08σ2缩小数值变化范围，以便ADC和DAC位数不多的要求深度控制的移位寄存加减法运算，电阻为权系数40w1=w2=-1.6k/20k=-0.08w0=1＋1.6k40CSU数控测井系统采用计算机处理Atlas数字测井系统采用非线性模拟运算（分段逼近）Usr很小时，D1，D2截止Usr增到i（r2＋r3）>0.7V时,D1导通Usr增到ir3>0.7V时，D1、D2导通2.1.5传播效应校正UsrUscir341CSU数控测井系统采用计算机处理Usr很小时，D1，D2412.2DIT-D双感应测井仪2.2.1仪器工作原理2.2.2主要电路分析2.2.3地面接口电路2.2.4小结422.2DIT-D双感应测井仪2.2.1仪器工作原理10422.2.1仪器工作原理DIT-D结构原理432.2.1仪器工作原理DIT-D结构原理1143DIT-D电路原理框图控制抵消直耦信号大小44DIT-D电路原理框图控制抵消直耦信号大小1244Schlumberger的DIT-D是一种设计的比较完善，性能非常稳定的双感应测井仪，其下井仪由深、中感应信号放大器R、X参考信号放大器R、X相敏检波器20kHz主振荡器X变感器及其它辅助电路，等组成。2.2.2主要电路分析45Schlumberger的DIT-D是一种设计的比较完善，45f0=19.6K～20.56KHzKC≈60～66信号放大器20kHz选频放大选频及移相两级放大150000-190000倍46f0=19.6K～20.56KHz信号放大器20kHz选频放46R参考信号放大器X相移网络从发射信号取样作为输入选频47R参考信号放大器X相移网络从发射信号取样作为输入选频1547变压器偶合全波R-PSD变压器偶合半波X-PSD相敏检波器滤波参考参考48变压器偶合全波R-PSD变压器偶合半波X-PSD相敏检波器滤48组成自动电平控制ALC变压器耦合自激推挽式振荡器，输出电流1.578A，功率约20W频率微调至20000±25HzQ3等组成自动电平控制(ALC)电路，稳定幅度可调用电流互感器提供200mV的参考信号20kHz主振荡器由Q4、Q5晶体管组成的乙类推挽输出功率级（它由Q1、Q2晶体管组成的激励级推动）

49组成自动电平控制ALC变压器耦合自激推挽式振荡器，输出电流492.2.3地面接口电路502.2.3地面接口电路18502.2.4小结DIT-D双感应测井仪的一个显著特点是通过精心设计来避免使用数字逻辑信号，对提高系统的信噪比起了重要作用；

对于所有传统测井仪来说，感应测井仪输入信号是最弱的（约在数十uV量级）用X变感器串入输入回路，使X信号在放大之前就被抑制掉大部分； 否则X信号在到达PSD之前就可能使放大器饱和为克服非对称线圈系制造误差产生的影响，输入回路中串入误差校正、温度补偿变压器；DIT-D有很宽的工作温度范围，因此仪器对使用的元器件性能要求很高，否则不可能保证诸多相位处理的效果； 主要指RC器件的精度和温度系数DIT-D的主要计算处理均由车载计算机完成，处理精度较高。512.2.4小结DIT-D双感应测井仪的一个显著特点是通过精512.3.1仪器工作原理2.3.2主要电路分析2.3.3地面仪电路2.3.4小结2.31503双感应测井仪522.3.1仪器工作原理2.31503双感应测井仪20522.3.1仪器工作原理1503双感应测井仪的深感应为对称的6线圈系，深感应为不对称的8线圈系采用20kHz发射频率从参考信号放大电路取出一可调信号抵消残余的基值信号（X信号和线圈误差信号等）相敏检波器检出深、中感应的R信号后送到地面进一步处理下井仪也设有内刻度电路用与仪器的校验深感应的三点反褶积处理及传播效应校正处理由地面仪（面板）中的非线性模拟运算电路完成，中感应不作这类处理532.3.1仪器工作原理1503双感应测井仪的深感应为对称的531503双感应测井仪电路原理框图541503双感应测井仪电路原理框图22542.3.2主要电路分析发射电路接收前置放大器信号放大器、参考信号放大器内刻度电路相敏检波电路552.3.2主要电路分析发射电路2355数字振荡器滤波放大电路在电极系内发射电路、接收前置放大器功率放大56数字振荡器滤波放大电路在电极系内发射电路、接收前置放大器功率56参考信号放大器单极性转双极性PSD选频信号放大器内刻度深、中感应信号放大器、参考信号放大器和相敏检波器参考信号测量道57参考信号放大器PSD选频信号放大器内刻度深、中感应信号放大器572.3.3地面仪电路582.3.3地面仪电路26582.4.1测井仪器刻度的基本概念2.4.2感应测井刻度原理2.4.3最佳刻度环直径和最佳刻度点2.4感应测井仪器刻度592.4.1测井仪器刻度的基本概念2.4感应测井仪器刻度259测井刻度的作用是建立测井响应值与测井工程值之间的对应关系

测井响应值：如对声波时差、核测井脉冲或地层电阻率探测后产生的信号（模拟电压电流或数字编码）

测井工程值：地层声波时差、密度、中子孔隙度或电阻率、电导率等刻度可按以下分类2.4.1测井仪器刻度的基本概念 内刻度 刻度 模拟刻度 外刻度 实体刻度刻度时测量电路与探头断开，因此输出结果不反映仪器的真实响应，是一种“假”刻度，一般仅用于检查仪器是否正常工作刻度时测量电路探头连接，但不提供实际的地层环境，因此仪器输出结果反映的是在模拟环境下的响应，如感应测井仪用刻度环刻度、密度测井仪用刻度块刻度，一般仅作为三级刻度用于测井现场对仪器的测前或测后标定。模拟刻度必须通过精确的理论计算和、或由更高的标准或实体刻度来传递。测井仪器获得在真