微電阻率成像測(cè)井技術(shù)可以清晰呈現(xiàn)地層裂縫薄層與巖層分布,這類信息幫助地質(zhì)學(xué)者分析地質(zhì)巖性和沉積巖石構(gòu)造等,為油氣評(píng)估提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ),因此該技術(shù)在油氣勘探領(lǐng)域意義重大。傳統(tǒng)的微電阻率測(cè)井儀應(yīng)用于水基泥漿,水基泥漿導(dǎo)電性能強(qiáng),探測(cè)信號(hào)以傳導(dǎo)電流的形式流經(jīng)泥漿、地層,然后流入采集電極。近年來,油基泥漿因其耐高溫、耐腐蝕、保護(hù)井壁和提高鉆井效率等一系列優(yōu)點(diǎn)逐漸取代水基泥漿的地位,然而油基泥漿屬于弱導(dǎo)電性泥漿,原本的測(cè)量回路將遭到破壞,因此,需要采用交流激勵(lì)信號(hào),以位移電流的形式重新構(gòu)建回路。根據(jù)以上背景,本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一款油基泥漿環(huán)境下微電阻率采集電路系統(tǒng)。該采集系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)三種頻率電流信號(hào)幅度與相位的分時(shí)測(cè)量以及在25ms時(shí)間內(nèi)完成對(duì)90個(gè)采樣電極的信號(hào)采集,同時(shí)系統(tǒng)量程覆蓋50nA¹.5mA幅度的電流信號(hào),動(dòng)態(tài)范圍約90db,并且在量程內(nèi)具有良好的線性度,為簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)的復(fù)雜度,設(shè)計(jì)中將多種測(cè)量頻率信號(hào)變頻至固定頻率后再執(zhí)行采樣運(yùn)算等操作。本文工作的重點(diǎn)是微弱信號(hào)的檢測(cè),影響信號(hào)測(cè)量的主要因素是鏈路中混入的噪聲。文章對(duì)電路系統(tǒng)中噪聲的來源進(jìn)行了分析,主要包括電阻熱噪聲、... 

【文章來源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

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FMI儀器

第一章緒論3之間的電壓降來分析地層電阻率[10]。OBMI的四個(gè)極板安裝在相互垂直的4個(gè)機(jī)械臂上，每塊極板上分別裝有5對(duì)測(cè)量電極，每次測(cè)量可得到一個(gè)像素寬度5的圖像。OBMI電阻率測(cè)量范圍是0.2Ω·m到10000Ω·m，測(cè)量電極橫向和縱向間距為0.4英寸，所以像素尺寸為0.4in*0.4in。2014年，斯倫貝謝公司又研制出了NGI非導(dǎo)電泥漿地質(zhì)成像儀。相比于以往的電阻率成像儀，NGI重新定義了儀器結(jié)構(gòu)，其創(chuàng)新性的探頭設(shè)計(jì)提供了更加清晰的分辨率，并且減少了黏滑事件的發(fā)生頻率以及事故對(duì)成像質(zhì)量的影響，節(jié)約了鉆井次數(shù)與時(shí)間，大大提高了地層勘探效率。如圖1-2所示，NGI擁有8個(gè)測(cè)量電極板，每塊電極上安裝有24個(gè)紐扣電極，每個(gè)紐扣電極大小為108mm2。此種上下兩排各4塊極板的設(shè)計(jì)方式，使儀器能夠覆蓋更廣的地層范圍并且機(jī)械結(jié)構(gòu)穩(wěn)固。在8英寸井眼中，NGI覆蓋率達(dá)到了98%，垂直分辨率為0.24英寸，水平分辨率達(dá)到0.13英寸。圖1-2NGI儀器國(guó)際上除了斯倫貝謝之外，還有兩家在電成像測(cè)井方向具有先進(jìn)成熟的技術(shù)，分別是貝克休斯與哈里伯頓公司[11]。貝克休斯于2003年研制出earthimage地層電阻率成像儀，該系統(tǒng)具有六條支架，每個(gè)墊塊有8個(gè)紐扣電極，在油基泥漿體系中應(yīng)用效果良好。該系統(tǒng)還可以與聲學(xué)成像系統(tǒng)組合，利用聲電成像的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)的互補(bǔ)。20世紀(jì)90年代，哈里伯頓推出了六臂井眼微電阻率掃描成像儀EMI。2008年，哈里伯頓又推出OMRI，OMRI可以應(yīng)用于弱導(dǎo)電泥漿中的電阻率井壁成

電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文6第二章微電阻率測(cè)井技術(shù)原理與相關(guān)理論在微電阻率掃描成像測(cè)井儀之前，國(guó)際上主要有兩種電阻率測(cè)量方法，分別是微電極測(cè)井與側(cè)向測(cè)井技術(shù)。微電極測(cè)井是通過對(duì)地層注入電流，然后測(cè)量注入點(diǎn)附近電位或者某兩點(diǎn)電位差來估計(jì)電阻率。微電極測(cè)井對(duì)井壁的地層電阻率變化分辨率高，但所測(cè)電阻率是井壁表層或附近的，所以探測(cè)深度較淺[6]。側(cè)向測(cè)井因?yàn)樵跍y(cè)量電極旁增加了聚焦電極，所以擁有比微電極測(cè)井更深的探測(cè)深度。微電阻率掃描成像技術(shù)是結(jié)合二者優(yōu)點(diǎn)提出的一種新型電阻率測(cè)井方式。2.1微電阻率成像測(cè)井原理由于地層中巖石的種類不同以及裂縫的存在，所以可以根據(jù)地層的導(dǎo)電特性來確定巖石結(jié)構(gòu)和裂縫走向。如圖2-1所示為微電阻率成像的原理示意圖，儀器主要包含：主板與發(fā)射模塊、采集模塊、與上位系統(tǒng)通信模塊、機(jī)械結(jié)構(gòu)、推靠馬達(dá)等。儀器通過上部發(fā)射電極向地層注入激勵(lì)信號(hào)，然后在聚焦電極的作用下流入采集極板上的紐扣電極，通過測(cè)量紐扣電極上的電流大小來反推地層的電阻率分布。圖2-1微電阻率成像原理示意圖理想情況下，極板是緊貼井壁的，由于實(shí)際環(huán)境中需要使用到鉆井液以及極板


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