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1、(10)授权公告号 CN 202510115 U(45)授权公告日 2012.10.31CN202510115U*CN202510115U*(21)申请号 201220122515.5(22)申请日 2012.03.28E21B 49/00(2006.01)(73)专利权人中国电子科技集团公司第二十二研究所地址 453003 河南省新乡市牧野区荣校路195号(72)发明人杨铖 郑俊祥 黄毅 杨艳军鞠成 李智强 赵灵宣(74)专利代理机构郑州大通专利商标代理有限公司 41111代理人陈大通(54) 实用新型名称电法测井仪的数字聚焦电路(57) 摘要本实用新型涉及一种电法测井仪的数字聚焦电路；数字。
2、聚焦电路含有电极和测量电路，测量电路中含有模式1屏流电路、模式屏流电路、压控恒流源电路、电压检测电路、压差检测电路、电流检测电路和DSP电路，模式1屏流电路与电极和连接，模式屏流电路与电极和连接，压控恒流源电路的一端与电极连接，另一端通过取样电阻与电极连接，电压检测电路的输入端与电极和连接，压差检测电路的输入端与电极和连接，电流检测电路的输入端与取样电阻的两端连接，电压检测电路、压差检测电路和电流检测电路的输出端与DSP电路连接；本实用新型提供了一种测量精度高、电路简洁、稳定性好的电法测井仪的数字聚焦电路。(51)Int.Cl.权利要求书1页 说明书5页 附图2页(19)中华人民共和国国家知识。
3、产权局(12)实用新型专利权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 2 页1/1页21.一种电法测井仪的数字聚焦电路，含有电极系和测量电路，电极系通过导线与测量电路连接，电极系含有镶嵌在一根绝缘棒上的个电极，该个电极分别为电极、电极、电极、电极、电极、电极、电极、电极、电极、电极、电极，其中，电极、电极、电极、电极、电极、电极、电极、电极、电极由上至下依次排列在绝缘棒上，电极和电极、电极和电极、电极和电极、电极和电极为四对同名电极，每对同名电极对称设置并用导线短接在一起，电极和电极置于绝缘棒的远处，其特征是：测量电路中含有模式1屏流电路、模式屏流电路、压控恒流源电路、电压检测电路、压差检测电路。
4、、电流检测电路和DSP电路，模式1屏流电路的输出端与电极和电极连接，模式屏流电路的输出端与电极和电极连接，压控恒流源电路的输出端的一端与电极连接，压控恒流源电路的输出端的另一端通过取样电阻与电极连接，电压检测电路的输入端与电极和电极连接，压差检测电路的输入端与电极和电极连接，电流检测电路的输入端与取样电阻的两端连接，电压检测电路、压差检测电路和电流检测电路的输出端与DSP电路的输入端连接，DSP电路的控制输出端与模式1屏流电路、模式屏流电路和压控恒流源电路的控制输入端连接。2.根据权利要求1所述的电法测井仪的数字聚焦电路，其特征是：所述模式1屏流电路中含有第一/转换器和第一功率驱动模块，第一/。
5、转换器的输出端与第一功率驱动模块的输入端连接，第一功率驱动模块的输出端与电极和电极连接；模式屏流电路中含有第二/转换器和第二功率驱动模块，第二/转换器的输出端与第二功率驱动模块的输入端连接，第二功率驱动模块的输出端与电极和电极连接；压控恒流源电路中含有第三/转换器和压控恒流源，第三/转换器的输出端与压控恒流源的输入端连接，压控恒流源的输出端的一端与电极连接，压控恒流源的输出端的另一端通过取样电阻与电极连接； DSP电路中含有DSP运算模块，DSP运算模块的控制输出端与第一/转换器、第二/转换器和第三/转换器的控制输入端连接。3.根据权利要求所述的电法测井仪的数字聚焦电路，其特征是：所述电压检测。
6、电路、压差检测电路和电流检测电路中均含有差分放大器。4.根据权利要求所述的电法测井仪的数字聚焦电路，其特征是：所述DSP电路中含有选择开关、/转换器和DSP运算模块，电压检测电路、压差检测电路和电流检测电路的输出端与选择开关的输入端连接，选择开关的输出端与/转换器的输入端连接，/转换器的输出端与DSP运算模块的输入端连接。权 利 要 求 书CN 202510115 U1/5页3电法测井仪的数字聚焦电路0001 （一）、技术领域：本实用新型涉及一种数字聚焦电路，特别是涉及一种电法测井仪的数字聚焦电路。0002 （二）、背景技术：电法测井是油田地球物理勘探中常用的测井方法，分为普通电阻率测井和聚焦。
7、电阻率测井。从聚焦实现方式角度，聚焦电阻率测井分为电路硬聚焦方式和数字聚焦方式。聚焦电阻率测井时，两个监督电极都要满足压差为零的聚焦条件，这样才能使测量电流按正确的路径流动。0003 电路硬聚焦方式是通过调节主电流和屏蔽电流的比例使两个监督电极间的电压差处于动态为零的状态，从而满足了聚焦条件。电路硬聚焦方式在满足聚焦条件时存在剩余电位，这必然会带来视电阻率的测量误差，随着新型聚焦电法仪器的监督电极间距减小到一定程度时，剩余电位对视电阻率的测量误差将不容忽视。0004 以电路硬聚焦方式中的双侧向电路为例（如图1所示），当深侧向屏流电路通过电极A2和电极B在井筒内建立一个交流电场，在电极M1和电极。
8、M2上产生电位差VM信号，VM经过闭环反馈放大电路的带通滤波、放大后，输出到电极A0和电极B上，使得VM信号变小并趋于零，即电极M1和M2电位近似相等，从而满足聚焦电阻率测井的聚焦条件。当电极M1和M2间没有电流流过时，仪器处于聚焦状态。此时电极A0输出的电流沿着垂直于井周的方向流入地层，通过测量电极A0电极上的电压和电流可以得到地层的电阻率值。0005 以深侧向为例说明双侧向电路的高增益闭环反馈放大电路的调整过程如下：0006 VA2BVMVA0BVM0007 其中，VA2B为电极A2和电极B之间的电压，VA0B为电极A和电极B之间的电压。0008 当VM信号趋于零，仪器处于聚焦状态时，VM。
9、信号非常小，这就需要闭环反馈放大电路的增益非常高，并且要求电极A0到电极B主流信号与电极A2到电极B供出的屏流信号的相位要严格一致，否则仪器将不能正常工作。0009 传统双侧向仪器电路的缺点：0010 1、传统双侧向仪器电路依靠硬聚焦，对高增益闭环反馈放大电路的增益和相位要求都比较高，这给电路的设计、调试和维修带来很多不便；0011 2、仪器在深度较高、环境温度较高的恶劣环境下，硬件电路很难保证相位不发生变化，从而导致仪器的聚焦效果变差，测量精度下降；0012 3、传统双侧向仪器电路在监督电极信号特别小时，电路的测量精度将会大大下降，从而无法满足薄层油气层的需求。0013 数字聚焦方式是利用电。
10、场叠加原理由两个非聚焦状态的电流合成一个聚焦状态电流的一种崭新的电流聚焦方式，由于在电场叠加时聚焦条件被无条件满足，因此，数字聚焦方式可以克服剩余电位的影响，从而提高了仪器的测量精度。该方式具有电路简洁、测量精度高等优点。0014 随着油田勘探开发需要，聚焦电法仪器在不断发展，高分辨率类仪器和阵列类仪器的出现满足了油田的开发需求。这些仪器使用电路硬聚焦的方式实现起来电路较为冗繁，且测量误差不能很好地得到满足。数字聚焦方式是目前聚焦电法仪器发展的主要方向说 明 书CN 202510115 U2/5页4趋势。例如，法国斯伦贝谢测井公司研发的阵列侧向仪和高分辨方位侧向仪中都使用了数字聚焦方式实现，通。
11、过该方式可以使仪器监督电极间距较小时仍具有较高的测量精度，满足仪器设计的要求，从而使得该方法在新型聚焦电法测井仪器中不断使用。0015 （三）、实用新型内容：本实用新型要解决的技术问题是：克服现有技术的缺陷，提供一种测量精度高、电路简洁、稳定性好的电法测井仪的数字聚焦电路。0016 本实用新型的技术方案：一种电法测井仪的数字聚焦电路，含有电极系和测量电路，电极系通过导线与测量电路连接，电极系含有镶嵌在一根绝缘棒上的个电极，该个电极分别为电极、电极、电极、电极、电极、电极、电极、电极、电极、电极、电极，其中，电极、电极、电极、电极、电极、电极、电极、电极、电极由上至下依次排列在绝缘棒上，电极和电。
12、极、电极和电极、电极和电极、电极和电极为四对同名电极，每对同名电极对称设置并用导线短接在一起，电极和电极置于绝缘棒的远处；测量电路中含有模式1屏流电路、模式屏流电路、压控恒流源电路、电压检测电路、压差检测电路、电流检测电路和DSP电路，模式1屏流电路的输出端与电极和电极连接，模式屏流电路的输出端与电极和电极连接，压控恒流源电路的输出端的一端与电极连接，压控恒流源电路的输出端的另一端通过取样电阻与电极连接，电压检测电路的输入端与电极和电极连接，压差检测电路的输入端与电极和电极连接，电流检测电路的输入端与取样电阻的两端连接，电压检测电路、压差检测电路和电流检测电路的输出端与DSP电路的输入端连接，。
13、DSP电路的控制输出端与模式1屏流电路、模式屏流电路和压控恒流源电路的控制输入端连接。0017 模式1屏流电路中含有第一/转换器和第一功率驱动模块，第一/转换器的输出端与第一功率驱动模块的输入端连接，第一功率驱动模块的输出端与电极和电极连接；模式屏流电路中含有第二/转换器和第二功率驱动模块，第二/转换器的输出端与第二功率驱动模块的输入端连接，第二功率驱动模块的输出端与电极和电极连接；压控恒流源电路中含有第三/转换器和压控恒流源，第三/转换器的输出端与压控恒流源的输入端连接，压控恒流源的输出端的一端与电极连接，压控恒流源的输出端的另一端通过取样电阻与电极连接； DSP电路中含有DSP运算模块，D。
14、SP运算模块的控制输出端与第一/转换器、第二/转换器和第三/转换器的控制输入端连接。0018 电压检测电路、压差检测电路和电流检测电路中均含有差分放大器。0019 DSP电路中含有选择开关、/转换器和DSP运算模块，电压检测电路、压差检测电路和电流检测电路的输出端与选择开关的输入端连接，选择开关的输出端与/转换器的输入端连接，/转换器的输出端与DSP运算模块的输入端连接。0020 本实用新型的工作过程如下：首先，由DSP电路控制模式1屏流电路、模式屏流电路和压控恒流源电路中的三路D/A转换器输出三路频率f1、f2和f3的正弦波信号，分别称为：0021 模式1信号：频率为f1的信号，经过模式1屏。
15、流电路中的第一功率驱动模块到电极A2和电极B上；0022 模式2信号：频率为f2的信号，经过模式屏流电路中的第二功率驱动模块供到说 明 书CN 202510115 U3/5页5电极A1和电极A2上；0023 模式3信号：频率为f3的信号，经过压控恒流源电路中的压控恒流源供到电极A0和电极A1上。0024 模式3信号与模式1信号组合用于深侧向Rd测量；模式3信号与模式2信号组合用于浅侧向Rs测量。三个模式信号同时独立工作。0025 深侧向测量电路实现过程：供到电极系上的模式1和模式3信号在井筒内分别建立一个交流电场，相应地在监督电极M1和M2上产生频率为f1的压差信号V1和频率为f3的压差信号V。
16、3，在电极M2和电极N上产生频率为f1的电压信号V1和频率为f3的电压信号V3，以及频率为f3的电流信号I0。0026 压差信号V1和V3经过压差检测电路前置放大以后，输出混合信号V13；电压信号V1和V3经过电压检测电路前置放大以后，输出混合信号V13；电流信号I0经过电流检测电路的选频放大以后输出频率为f3的电流信号I3。0027 混合信号V13、V13和I3输入到DSP电路进行数字滤波，数字滤波后输出频率为f1的电压信号V01、压差信号V01，频率为f3的电压信号V03、压差信号V03和电流信号I03。滤波后输出的以上5个量经过A/D转换后，DSP运算模块对其进行采集。0028 根据电荷。
17、数值合成原理得知，通过公式（1）可以无条件满足监督电极M1和M2间压差信号为零的聚焦条件，因此，通过DSP运算模块采集的5个量以及公式（1）的计算就可以得出深侧向Rd的电阻率值。0029 Rd=Kd*（V03-V01*V03/V01）/I03 （1）0030 Kd-Rd的仪器系数。0031 浅侧向测量电路实现过程：与深侧向测量模式一样，供到电极系上的模式2和模式3信号在井筒内分别建立一个交流电场，相应地在监督电极M1和M2上产生频率为f2的压差信号V2和频率为f3的压差信号V3，在电极M2和电极N上产生频率为f2的电压信号V2和频率为f3的电压信号V3，以及频率为f3的电流信号I0。0032 。
18、压差信号V2和V3经过压差检测电路前置放大以后，输出混合信号V23；电压信号V2和V3经过电压检测电路前置放大以后，输出混合信号V23；电流信号I0经过电流放大电路的选频放大以后输出频率为f3的电流信号I3。0033 混合信号V23、V23和I3输入到DSP电路进行数字滤波，数字滤波后输出频率为f2的电压信号V02、压差信号V02，频率为f3的电压信号V03、压差信号V03和电流信号I03。滤波后输出的以上5个量经过A/D转换后，DSP运算模块对其进行采集。0034 根据电荷数值合成原理得知，通过公式（2）可以无条件满足监督电极M1和M2间压差信号为零的聚焦条件，因此，通过DSP运算模块采集的。
19、5个量以及公式（2）的计算就可以得出浅侧向Rs的电阻率值。0035 Rs=Ks*（V03-V02*V03/V02）/I03 （2）0036 Ks-Rs的仪器系数。0037 本实用新型的有益效果：1、本实用新型采用数字滤波技术和数字聚焦技术，无需增加高增益闭环反馈放大电路，不仅可以提高测井仪器的测量精度，而且还使得电路大大得到简化，提高了仪器的稳定性，便于仪器的调试、维修和小型化设计。0038 2、本实用新型克服了传统聚焦电阻率仪器中监督电极间剩余电位的影响，提高了说 明 书CN 202510115 U4/5页6仪器的测量精度，可以满足测井工作中对薄层油气层的勘探需求。0039 3、本实用新型的。
20、压控恒流源电路实现了模式1信号和模式2信号按正常的电流流向流动，可以很大程度上减小漏电流；电压检测电路和压差检测电路可以实现对微伏级信号的有效检测，确保了电路的测量精度。0040 （四）、附图说明：0041 图1为电路硬聚焦方式中的双侧向电路的电路框图；0042 图为电法测井仪的数字聚焦电路的电路框图。0043 （五）、具体实施方式：参见图，图中，电法测井仪的数字聚焦电路含有电极系和测量电路，电极系通过导线与测量电路连接，电极系含有镶嵌在一根绝缘棒上的个电极，该个电极分别为电极、电极、电极、电极、电极、电极、电极、电极、电极、电极、电极，其中，电极、电极、电极、电极、电极、电极、电极、电极、电。
21、极由上至下依次排列在绝缘棒上，电极和电极、电极和电极、电极和电极、电极和电极为四对同名电极，每对同名电极对称设置并用导线短接在一起，电极和电极置于绝缘棒的远处；测量电路中含有模式1屏流电路、模式屏流电路、压控恒流源电路、电压检测电路、压差检测电路、电流检测电路和DSP电路，模式1屏流电路的输出端与电极和电极连接，模式屏流电路的输出端与电极和电极连接，压控恒流源电路的输出端的一端与电极连接，压控恒流源电路的输出端的另一端通过取样电阻R与电极连接，电压检测电路的输入端与电极和电极连接，压差检测电路的输入端与电极和电极连接，电流检测电路的输入端与取样电阻R的两端连接，电压检测电路、压差检测电路和电流。
22、检测电路的输出端与DSP电路的输入端连接，DSP电路的控制输出端与模式1屏流电路、模式屏流电路和压控恒流源电路的控制输入端连接。0044 模式1屏流电路中含有第一/转换器和第一功率驱动模块，第一/转换器的输出端与第一功率驱动模块的输入端连接，第一功率驱动模块的输出端与电极和电极连接；模式屏流电路中含有第二/转换器和第二功率驱动模块，第二/转换器的输出端与第二功率驱动模块的输入端连接，第二功率驱动模块的输出端与电极和电极连接；压控恒流源电路中含有第三/转换器和压控恒流源，第三/转换器的输出端与压控恒流源的输入端连接，压控恒流源的输出端的一端与电极连接，压控恒流源的输出端的另一端通过取样电阻R与电。
23、极连接； DSP电路中含有DSP运算模块，DSP运算模块的控制输出端与第一/转换器、第二/转换器和第三/转换器的控制输入端连接。0045 电压检测电路、压差检测电路和电流检测电路中均含有差分放大器。0046 DSP电路中含有选择开关、/转换器和DSP运算模块，电压检测电路、压差检测电路和电流检测电路的输出端与选择开关的输入端连接，选择开关的输出端与/转换器的输入端连接，/转换器的输出端与DSP运算模块的输入端连接。0047 本实用新型的工作过程如下：首先，由DSP电路控制模式1屏流电路、模式屏流电路和压控恒流源电路中的三路D/A转换器输出三路频率f1、f2和f3的正弦波信号，分别称为：0048。
24、 模式1信号：频率为f1的信号，经过模式1屏流电路中的第一功率驱动模块到电说 明 书CN 202510115 U5/5页7极A2和电极B上；0049 模式2信号：频率为f2的信号，经过模式屏流电路中的第二功率驱动模块供到电极A1和电极A2上；0050 模式3信号：频率为f3的信号，经过压控恒流源电路中的压控恒流源供到电极A0和电极A1上。0051 模式3信号与模式1信号组合用于深侧向Rd测量；模式3信号与模式2信号组合用于浅侧向Rs测量。三个模式信号同时独立工作。0052 深侧向测量电路实现过程：0053 供到电极系上的模式1和模式3信号在井筒内分别建立一个交流电场，相应地在监督电极M1和M2。
25、上产生频率为f1的压差信号V1和频率为f3的压差信号V3，在电极M2和电极N上产生频率为f1的电压信号V1和频率为f3的电压信号V3，以及频率为f3的电流信号I0。0054 压差信号V1和V3经过压差检测电路前置放大以后，输出混合信号V13；电压信号V1和V3经过电压检测电路前置放大以后，输出混合信号V13；电流信号I0经过电流检测电路的选频放大以后输出频率为f3的电流信号I3。0055 混合信号V13、V13和I3输入到DSP电路进行数字滤波，数字滤波后输出频率为f1的电压信号V01、压差信号V01，频率为f3的电压信号V03、压差信号V03和电流信号I03。滤波后输出的以上5个量经过A/D。
26、转换后，DSP运算模块对其进行采集。0056 根据电荷数值合成原理得知，通过公式（1）可以无条件满足监督电极M1和M2间压差信号为零的聚焦条件，因此，通过DSP运算模块采集的5个量以及公式（1）的计算就可以得出深侧向Rd的电阻率值。0057 Rd=Kd*（V03-V01*V03/V01）/I03 （1）0058 Kd-Rd的仪器系数。0059 浅侧向测量电路实现过程：0060 与深侧向测量模式一样，供到电极系上的模式2和模式3信号在井筒内分别建立一个交流电场，相应地在监督电极M1和M2上产生频率为f2的压差信号V2和频率为f3的压差信号V3，在电极M2和电极N上产生频率为f2的电压信号V2和频。
27、率为f3的电压信号V3，以及频率为f3的电流信号I0。0061 压差信号V2和V3经过压差检测电路前置放大以后，输出混合信号V23；电压信号V2和V3经过电压检测电路前置放大以后，输出混合信号V23；电流信号I0经过电流放大电路的选频放大以后输出频率为f3的电流信号I3。0062 混合信号V23、V23和I3输入到DSP电路进行数字滤波，数字滤波后输出频率为f2的电压信号V02、压差信号V02，频率为f3的电压信号V03、压差信号V03和电流信号I03。滤波后输出的以上5个量经过A/D转换后，DSP运算模块对其进行采集。0063 根据电荷数值合成原理得知，通过公式（2）可以无条件满足监督电极M1和M2间压差信号为零的聚焦条件，因此，通过DSP运算模块采集的5个量以及公式（2）的计算就可以得出浅侧向Rs的电阻率值。0064 Rs=Ks*（V03-V02*V03/V02）/I03 （2）0065 Ks-Rs的仪器系数。说 明 书CN 202510115 U1/2页8图1说 明 书 附 图CN 202510115 U2/2页9图2说 明 书 附 图CN 202510115 U。