过套管井中瞬变电磁测井装置.pdf

过套管井中瞬变电磁测井装置，包括地面监控设备1，地面监控设备1通过电缆2与井下测井仪3相连，井下测井仪3由发射控制单元4、接收控制单元5、磁化电源6、磁化装置7、发射线圈12和接收线圈13组成，利用瞬变电磁技术，发射低频大功率电磁信号，根据法拉第电磁感应定律，变化磁场产生变化的电场，电磁场的特性是由介质的特性决定，这种体现被测介质特性的磁场被井下测井仪3所接收，从而达到通过接收线圈检测到的信号识别地层特性的目的，具有高效、快捷、非接触的特点。

1、  过套管井中瞬变电磁测井装置，包括地面监控设备(1)，地面监控设备(1)通过电缆(2)与井下测井仪(3)相连，其特征在于，所述的井下测井仪(3)包括发射控制单元(4)、接收控制单元(5)、磁化电源(6)、磁化装置(7)、发射线圈(12)和接收线圈(13)，发射控制单元(4)与发射线圈(12)通过信号线相连，接收控制单元(5)与接收线圈(13)通过数据线相连，磁化电源(6)与磁化装置(7)的磁化线圈(14)相连，磁化线圈(14)外部包裹着圆柱形非金属绝缘物质(15)，绝缘物质(15)上下均开有线圈槽(18)，发射线圈(12)和接收线圈(13)通过线圈槽(18)的轨道缠绕在绝缘物质(15)上，磁化铁芯(11)位于套管(16)中心，垂直插入在磁化线圈(14)内部。

2、  根据权利要求1所述的过套管井中瞬变电磁测井装置，其特征在于，磁化铁芯(11)的上、下两端分别与上磁轭(8)、下磁轭(10)连接，构成整个磁化装置(7)的线圈骨架，铁刷(9)位于上磁轭(8)、下磁轭(10)两侧，铁刷(9)的一端通过转轴(17)与上磁轭(8)、下磁轭(10)相连，铁刷(9)的另一端展开后与套管(16)相接触。

3、  根据权利要求1或2所述的过套管井中瞬变电磁测井装置，其特征在于，发射控制单元(4)向发射线圈(12)中注入的是双极性瞬变电磁激励信号。

过套管井中瞬变电磁测井装置
技术领域
本发明属于资源环境开发领域的一种测井装置，特别涉及一种应用套管磁化技术和瞬变电磁技术结合起来实现生产井地层探测的过套管井中瞬变电磁测井装置。
背景技术
随着油气生产过程的不断进行，大量生产井相继进入中后期，含水率不断升高，产量逐渐下降，为了提高油田的产能，延长油田寿命，增加可采储量，在油田的开发中需要确定死油气区，跟踪油藏流体饱和度的变化以及油藏液体界面的移动情况，而跟踪老油藏中流体饱和度的变化需要在生产井中进行。生产井测井技术已经成为油藏动态监测、剩余油分布监测、确定油气枯竭指数的重要技术手段，是油气资源中后期开发关注的焦点。
与裸眼井不同，生产井中安装了金属套管，由于金属套管具有良好的导电性和较高的导磁性，套管内发射的高频电磁信号在传播过程中大部分被金属套管所屏蔽，套管外的地层中未能形成有效的二次场，故而接收线圈感应不到带有地层信息的信号。金属套管的存在加大了电法测井的难度，常规的感应测井技术在生产井测井中的应用受到了制约。
国内外对过套管电阻率测量主要是通过构建一种与套管相接触的电极系，在电极系的各电极上施加一定的电压，并与地面电极构成回路，通过测量套管上不同两点间的电压降而求解出流入地层的电流，进而根据电流和电压的关系求出地层的电阻率，如西方阿特拉斯公司和天然气研究院共同开发的过套管地层电阻率测井仪，斯伦贝谢公司开发的双信道套管井地层电阻率测井仪以及贝克阿特拉斯研制的过套管电阻率测井仪等。
这些过套管电阻率测井方法存在的主要问题是：在电极与套管接触的过程中，会产生热电势，同时也会因测井仪器的提升使电极系与套管壁产生磨擦，并产生磨擦电势，由于被测信号多为nV级信号，而磨擦电势和热电势一般为μV级或更高。另外，由于套管本身的电导率比地层的电导率大好几个数量级，因此通过与套管相接触的电极对地层施加发射电极时，绝大部分电流消耗在套管上，只有很小的一部分电流流入地层，加之套管的锈蚀、套管外水泥的胶结质量、地层本身的自然电位等多种因素的影响，使得信噪比很低，有用信号实际上是淹没在噪声中的，测井难度大，技术复杂，仪器造价很高，不利于普及，制约了技术的推广和应用。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种过套管井中瞬变电磁测井装置，能够实现对套管外地层特性的识别，具有高效、快捷、非接触的特点。
本发明的技术方案是这样实现的：过套管井中瞬变电磁测井装置，包括地面监控设备1，地面监控设备1通过电缆2与井下测井仪3相连。
所述的井下测井仪3包括发射控制单元4、接收控制单元5、磁化电源6、磁化装置7、发射线圈12和接收线圈13，发射控制单元4与发射线圈12通过信号线相连，接收控制单元5与接收线圈13通过数据线相连，磁化电源6与磁化装置7的磁化线圈14相连，磁化线圈14外部包裹着圆柱形非金属绝缘物质15，绝缘物质15上下均开有线圈槽18，发射线圈12和接收线圈13通过线圈槽18的轨道缠绕在绝缘物质15上，磁化铁芯11位于套管16中心，垂直插入在磁化线圈14内部。
磁化铁芯11的上、下两端分别与上磁轭8、下磁轭10连接，构成整个磁化装置7的线圈骨架，铁刷9位于上磁轭8、下磁轭10两侧，铁刷9的一端通过转轴17与上磁轭8、下磁轭10相连，铁刷9的另一端展开后与套管16相接触。
发射控制单元4向发射线圈12中注入的是双极性瞬变电磁激励信号。
本发明对井中测量区域附近的套管16进行磁化处理，使其达到磁饱和，降低其磁导率，减小套管对电磁信号的影响，利用瞬变电磁技术，发射的低频大功率电磁信号传过套管16，根据法拉第电磁感应定律，穿过套管的变化磁场16可以产生变化的电场，而套管16外电磁场的特性是由介质的特性决定的，这种体现被测介质特性的磁场同样可以通过套管16而被井下测井仪3所接收，从而达到通过接收线圈检测到的信号识别地层特性的目的。
附图说明
图1是本发明的测井装置结构示意图。
图2是本发明测井装置的局部结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作详细叙述。
参照图1，过套管井中瞬变电磁测井装置，包括地面监控设备1，地面监控设备1通过电缆2与井下测井仪3相连，井下测井仪3包括发射控制单元4、接收控制单元5、磁化电源6、磁化装置7、发射线圈12和接收线圈13，发射控制单元4与发射线圈12通过信号线相连，接收控制单元5与接收线圈13通过数据线相连，磁化电源6与磁化装置7的磁化线圈14相连，磁化线圈14外部包裹着圆柱形非金属绝缘物质15，绝缘物质15上下均开有线圈槽18，发射线圈12和接收线圈13通过线圈槽18的轨道缠绕在绝缘物质15上，磁化铁芯11位于套管16中心，垂直插入在磁化线圈14内部，磁化铁芯11的上、下两端通过螺纹分别与上磁轭8、下磁轭10连接，构成整个磁化装置7的线圈骨架，铁刷9位于上磁轭8、下磁轭10两侧，铁刷9的一端通过转轴17与上磁轭8、下磁轭10相连，铁刷9的另一端展开后与套管16相接触。
参见图2，磁化装置7包括上磁轭8、铁刷9、下磁轭10、磁化铁芯11、磁化线圈14、转轴17，磁化铁芯11垂直插入在磁化线圈14内部，磁化线圈14与磁化电源6相连，磁化铁芯11的上、下两端通过螺纹分别与上磁轭8、下磁轭10连接，构成整个磁化装置7的线圈骨架，铁刷9位于上磁轭8、下磁轭10两侧，铁刷9的一端通过转轴17与上磁轭8、下磁轭10相连，铁刷9的另一端展开后与套管16相接触。
本发明的工作原理为：
(1)启动测井仪3的磁化装置7，调节转轴17使铁刷9与生产井中的套管16相接触，连同铁芯11、上磁轭8，下磁轭10构成闭合的磁回路，通过磁化电源6向磁化线圈14中注入直流电，在生产井中产生稳定磁场，实现对探测区域附近套管的磁化处理；
(2)启动发射控制单元4，在发射线圈12中注入双极性瞬变电磁激励信号；
(3)通过接收线圈13对探测范围内的二次场响应特征信号进行提取；
(4)对接收线圈13上采集到的信号进行放大、滤波、采样，通过DSP系统完成对提取信息的处理。
(5)将处理后结果上传地面监控系统1，通过软件绘制测井曲线图，对井眼周围的地层结构进行判断。