现代测井系统研究方法及开发技术(第2章).ppt
CUPWlrcJxd,第二章：成象测井仪器概论,1,现代测井系统研究方法及开发技术（2）,中国石油大学（北京）测井研究中心鞠晓东2006年3月,测井仪器研究方向硕士研究生课程,CUPWlrcJxd,第二章：成象测井仪器概论,2,第二章 成象测井仪器概论,2.1 成像测井系统发展概述 2.2 成像测井地面系统组成原理2.3 微电阻扫描测井仪系列2.4 声波成像测井仪系列2.5 阵列式电阻率测井仪2.6 偶极阵列声波测井仪2.7 核磁共振测井仪2.8 国产成像测井发展概况2.9 思考题,CUPWlrcJxd,第二章：成象测井仪器概论,3,2.1 成像测井系统发展概述,20世纪90年代，国外推出了几种主流成像测井系统。,CUPWlrcJxd,第二章：成象测井仪器概论,4,第二章 成象测井仪器概论,2.1 成像测井系统发展概述 2.2 成像测井地面系统组成原理2.3 微电阻扫描测井仪系列2.4 声波成像测井仪系列2.5 阵列式电阻率测井仪2.6 偶极阵列声波测井仪2.7 核磁共振测井仪2.8 国产成像测井发展概况2.9 思考题,CUPWlrcJxd,第二章：成象测井仪器概论,5,2.2 成像测井地面系统组成原理,系统组成：地面+井下，硬件+软件；阵列、组合式高精度传感器；多路、高速、高精度数据采集；高速电缆双向数据传输；通过网络连接的分布式高性能多机系统，具有冗余备份功能；以现代操作系统、数据库系统支撑的测井软件系统（OOD、OOP技术，GUI人机界面，在线帮助）,CUPWlrcJxd,第二章：成象测井仪器概论,6,CUPWlrcJxd,第二章：成象测井仪器概论,7,MAXIS500系统组成,CUPWlrcJxd,第二章：成象测井仪器概论,8,CUPWlrcJxd,第二章：成象测井仪器概论,9,CUPWlrcJxd,第二章：成象测井仪器概论,10,ECLIPS2000测井系统组成,CUPWlrcJxd,第二章：成象测井仪器概论,11,CUPWlrcJxd,第二章：成象测井仪器概论,12,国产成像测井系统设计方案,CUPWlrcJxd,第二章：成象测井仪器概论,13,第二章 成象测井仪器概论,2.1 成像测井系统发展概述 2.2 成像测井地面系统组成原理2.3 微电阻扫描测井仪系列2.4 声波成像测井仪系列2.5 阵列式电阻率测井仪2.6 偶极阵列声波测井仪2.7 核磁共振测井仪2.8 国产成像测井发展概况2.9 思考题,CUPWlrcJxd,第二章：成象测井仪器概论,14,2.3 微电阻扫描测井仪系列,80年代中期斯伦贝谢公司在高分辨率地层倾角仪SHDT的基础上开发了第一代微电阻率扫描仪FMS。,恒电位极板向地层发射电流，使得电扣发出的电流被聚焦，数据采集系统以分时扫描方式纪录流过电扣的微小电流，从而可以得到近井地层的电导率。,FMS采样间隔取2.5mm为电扣直径的1/2，两排电扣相互重叠电扣直径1/2，保证了纵横向测量相应的可靠。FMS可得到64条测量曲线，被有选择的显示出来。,FMS测量结果经过曲线标准化、规范化、速度校正、深度对齐、坏电极数据剔除等一系列数据处理后，再经过灰度或伪彩色图像编码，可得到黑白或彩色的沿井周展开的条带式测井图像。电阻率越低图像越暗淡。许多如色度标定、图像增强等图像处理方法可以用到FMS测井图像处理中。,FMS的不足之处式井周覆盖率较低，斯仑贝谢公司又开发了四极板FMS，在8.5in井眼中的覆盖率约39%。,CUPWlrcJxd,第二章：成象测井仪器概论,15,CUPWlrcJxd,第二章：成象测井仪器概论,16,CUPWlrcJxd,第二章：成象测井仪器概论,17,CUPWlrcJxd,第二章：成象测井仪器概论,18,全井眼微电阻率扫描成像测井仪FMI等微扫仪,90年代初期，斯论贝谢公司在研制FMS的基础上又开发出世界上最先进的全井眼微电阻率扫描成像测井仪FMI，最大特点是在折叠式的八极板上安放了192个电扣，对8in井眼的覆盖率达到了80%，较四极板的FMS提高了一倍，改善了解释的可信度。,FMI的测量原理与FMS相似，电流从极板和电扣出发，经过地层到达作为回路电极的上部电子仪器外壳。FMI的测量电流分为高频、低频和“直流”三个分量，分别代表了近井地层、地层和各种干扰信号，后者最终被滤除。,此外，美国的哈里伯顿公司也在六臂地层倾角仪SED的基础上研制出六臂电阻率井眼成像测井仪EMI，其8in井眼时的覆盖率可达60%。EMI在不规则的井眼中有更可靠的测量结果。EMI测量结果可以曲线和图像方式显示表达。,西方Atlas公司的同类仪器为Star Imager。我国西安石油仪器总厂和江汉测井研究所的科技人员经过近五年的努力，耗资一千多万，研制出国产的微电阻率扫描测井仪WDS，并于2000年5月通过了CNPC组织的技术鉴定。微电阻扫描仪的主要关键技术有极板制造、绝缘活动接头、分时数据采集和数据传输等。,CUPWlrcJxd,第二章：成象测井仪器概论,19,CUPWlrcJxd,第二章：成象测井仪器概论,20,CUPWlrcJxd,第二章：成象测井仪器概论,21,CUPWlrcJxd,第二章：成象测井仪器概论,22,CUPWlrcJxd,第二章：成象测井仪器概论,23,第二章 成象测井仪器概论,2.1 成像测井系统发展概述 2.2 成像测井地面系统组成原理2.3 微电阻扫描测井仪系列2.4 声波成像测井仪系列2.5 阵列式电阻率测井仪2.6 偶极阵列声波测井仪2.7 核磁共振测井仪2.8 国产成像测井发展概况2.9 思考题,CUPWlrcJxd,第二章：成象测井仪器概论,24,2.4 声波成像测井仪系列,2.4.1 超声波成像基础知识 2.4.2 井下声波电视BHTV 2.4.3 井周超声成像测井仪CBIL、DCBIL 2.4.4 数字超声扫描测井仪DUST 2.4.5 超声波成像测井仪USI、UBI,CUPWlrcJxd,第二章：成象测井仪器概论,25,2.4.1 超声波成像基础知识,声波是在弹性介质中传播的机械波。声波有纵波、横波、表面薄和板播等四种常见的传播模式。,声速、特征阻抗、声衰减等是声波测井中最关心的物理量。声波在不同介质（同相或不同相）界面的反射和折射规律是声波测井研究的主要方法。由于超声波（大于20KHz）有好的定向传输特性，其脉冲回波法或脉冲反射法则作为所有超声波成像测井仪的测量基础。,声波换能器是电-声、声-电转换元件，一般情况下这种转换是可逆的。绝大多数采用压电式换能器，少数场合采用磁致伸缩换能器或电磁式换能器。,换能器工作在发射、接收或自发自收等不同状态下，人们关注主要技术指标有所不同。主要包括：中心频率、带宽、聚焦特性（波束指向特性）、声电转换效率（发射功率，接收灵敏度）等，根据测井的特点，换能器的温度特性也是极为重要的技术指标之一。,换能器制造的关键技术在于材料和加工工艺，各种不同性能的换能器是所有声波测井仪的关键部件。,CUPWlrcJxd,第二章：成象测井仪器概论,26,CUPWlrcJxd,第二章：成象测井仪器概论,27,CUPWlrcJxd,第二章：成象测井仪器概论,28,2.4.2 井下声波电视BHTV,井下超声电视利用脉冲反射法原理工作。在仪器被上提运动的同时，换能器围绕井周旋转，形成一条以螺旋轨迹变化的扫描测量数据序列，经处理后获得沿井壁展开回波幅度或到达时间图像。,BHTV仪分为井下和地面两部分。井下部分主要完成超声信号的发射、接收和数据采集，地面设备接收井下传来的数据序列经处理后产生成果。,我国大庆和华北油田测井公司也研制出井下声波电视。,井下声波电视的主要设计参数有换能器直径dT、旋转速度n、声波发射重复频率fr，主要运行参数有井眼直径d、测井速度v等。可得到仪器的纵向采样间隔Sz=v/n，径向采样间隔Sr=dn/fr。一般认为，只有当Sz和Sr均小于dT/2时，才不至于漏失水平和垂直裂缝。,现代的BHT均采用数字成像技术，可获得更好的成像质量。为提高对回波幅度或时间图像的肉眼辨析率采用了伪彩色编码，如按黑红黄白变化的0255八位数字编码。,CUPWlrcJxd,第二章：成象测井仪器概论,29,CUPWlrcJxd,第二章：成象测井仪器概论,30,CUPWlrcJxd,第二章：成象测井仪器概论,31,CUPWlrcJxd,第二章：成象测井仪器概论,32,2.4.3 井周超声成像测井仪CBIL、DCBIL,井周超声成像测井仪CBIL是Atlas公司在BHTV的基础上发展研制的新一代井眼成像测井系统。CBIL最主要的特点是采用250kHz低频球面聚焦换能器和较高的旋转速度，使得仪器有更好的穿透性，球面聚焦获得与高频换能器相近的分辨率。,更新型的井周成像测井仪DCBIL，可根据井眼大小选装泥浆排除器，能有效减少声波信号的衰减，最大工作范围可达13in直径井眼。,CBIL测井资料主要应用在评价裂缝、孔隙、计算倾角、描述层理、识别孔洞和井眼几何形状等，有很大应用价值，国内许多油田都引进了CBIL。,CUPWlrcJxd,第二章：成象测井仪器概论,33,CUPWlrcJxd,第二章：成象测井仪器概论,34,数字超声扫描测井仪DUST是ARCO公司在BHTV基础上研制出的新型声成像仪器。DUST不仅能在裸眼井中工作，还可在套管井中测量套管外部腐蚀情况和套管厚度。,CUPWlrcJxd,第二章：成象测井仪器概论,35,2.4.5 超声波成像测井仪USI、UBI,斯论贝谢公司的超声成像仪USI和超声井眼成像仪UBI是与MAXIS-500系统配套的井下声波电视。USI主要用于套管井而UBI主要用于裸眼井。,USI、UBI的仪器结构十分相似，主要区别在于使用不同的换能器以适应不同的井眼条件，所采集数据的处理方法也不相同。,USI采用低分辨率平面宽带换能器，在系统软件控制下换能器的发射频率在195-650kHz之间选择。根据不同的井眼直径，可有四种不同尺寸超声旋转头供选择。平面换能器有两种工作位置，可分别测量套管腐蚀、水泥胶结和井内流体性质。,UBI换能器的工作频率为250kHz或500kHz，仪器以慢速和更高的分辨率在裸眼井中测井，提供井壁超声反射幅度成像和传播时间成像。UBI也可根据需要，更换多种尺寸的旋转头。UBI的处理成果除与BHTV相似外，还可以立体图形显示套管变形情况。,CUPWlrcJxd,第二章：成象测井仪器概论,36,CUPWlrcJxd,第二章：成象测井仪器概论,37,第二章 成象测井仪器概论,2.1 成像测井系统发展概述 2.2 成像测井地面系统组成原理2.3 微电阻扫描测井仪系列2.4 声波成像测井仪系列2.5 阵列式电阻率测井仪2.6 偶极阵列声波测井仪2.7 核磁共振测井仪2.8 国产成像测井发展概况2.9 思考题,CUPWlrcJxd,第二章：成象测井仪器概论,38,2.5 阵列式电阻率测井仪,阵列式电阻率测井仪系列包括阵列感应测井仪和方位侧向成像测井仪。,由于普通双感应测井仪不能很好满足深、中、浅电阻率的测量，且垂直分辨率特性也不匹配。为此，斯论贝谢公司在总结“向量双感应测井仪”的基础上，研制出先进的阵列感应测井仪AIT。,AIT使用阵列式线圈系，有1个公用的发射线圈和8对接收和补偿线圈。仪器采用26kHz、53kHz和105kHz等三种不同频率激励，同时测量接收信号的R和X分量，总共有28个测量参数，经处理后能获得几组具有相同垂直分辨率但探测深度不同的电阻率测井曲线，可以清楚地反映出地层侵入状况，并可处理成为二维电阻率测井图像。,Atlas公司也推出了先进的高分辨阵列式感应测井仪HDIL，有8个工作频率，7个接收线圈对，获得112个原始测量信号。国产阵列式感应测井仪MIT已研制成功并通过技术鉴定，研制周期长达八年。,AIT接收信号处理的基本单元为信号放大器和相敏检波器，多路模拟信号井数据采集和高速遥传电路送往地面处理设备。多维加权数字滤波处理方法是AIT数据处理种的关键技术，使得AIT有好的纵向和径向响应特性。,CUPWlrcJxd,第二章：成象测井仪器概论,39,CUPWlrcJxd,第二章：成象测井仪器概论,40,CUPWlrcJxd,第二章：成象测井仪器概论,41,CUPWlrcJxd,第二章：成象测井仪器概论,42,方位侧向成像测井仪ARI,90年代初，斯论贝谢公司在双侧向测井仪基础上研制出一种新型测井仪ARI。ARI与普通双侧向的最大区别是在A2的中部增加了由12个按30O等分径向排列的定向电极的方位电极阵列，使之具有一定的径向分辨能力。,仪器工作中，方位电极阵列各定向电极发出的测量电流被A2聚焦回到地面B0电极的同时，也被相邻电极聚焦。纵向聚焦的关键是各定向电极中部的监督电极和装在A2电极上的环状监督电极M3、M4提供的方位测量平衡信号。ARI在获得一定的径向分辨能力的同时由于有较小的纵向尺寸，也获得了比LLd、LLs好的纵向分辨率。LLhr的探测深度接近LLd。,90年代中期，针对ARI的某些不足，又提出了高分辨率方位侧向成像电极系HALS，主要的变化是将方位电极阵列移到了电极系的中部原主电极A0被分成环状的A0、A0*移到方位电极阵列纵向的两侧。在测基础上，又提出了软件聚焦的概念和方法，使用三种不同的电流注入模式，测量主电极、方位电极和屏蔽电极电位，并由软件计算出测量结果。,我国也已开展了方位电阻率成像测井仪的前期研究，提出了两种方案。一种类似于ARI，另一种设计为带有六臂推靠器的贴井壁测量方式。,CUPWlrcJxd,第二章：成象测井仪器概论,43,CUPWlrcJxd,第二章：成象测井仪器概论,44,CUPWlrcJxd,第二章：成象测井仪器概论,45,第二章 成象测井仪器概论,2.1 成像测井系统发展概述 2.2 成像测井地面系统组成原理2.3 微电阻扫描测井仪系列2.4 声波成像测井仪系列2.5 阵列式电阻率测井仪2.6 偶极阵列声波测井仪2.7 核磁共振测井仪2.8 国产成像测井发展概况2.9 思考题,CUPWlrcJxd,第二章：成象测井仪器概论,46,偶极横波测井仪DSI是斯论贝谢公司MAXIS-500系统中重要的孔隙度测井系列仪器之一，由于采用了单极和偶极组合式声系，可以在软地层进行横波波速的有效测量。,2.6 偶极阵列声波测井仪,偶极子换能器能够在地层中激发出沿井壁传播的绕曲波。绕曲波是一种频散界面波，在低频时以横波速度传播。,根据需要，DSI仪可工作在下偶极方式、上偶极方式、斯通利波方式、纵横波方式、首波检测方式和专家方式等。,DSI仪器的关键技术主要有：高性能单极、偶极换能器（其中叠片式接收换能器既用于偶极接收，又用于单极接收），隔声体，多通道并行数据采集系统等。,Atlas公司生产的同类仪器为多级阵列声波测井仪MAC仪，为ECLIPS成象测井系统的标准配置仪器，已有多套被我国各油田引进。MAC有多种工作方式，在国内已取得良好的应用效果，最新型号为XMACII。,近年来，以乔文孝教授为首的声波测井方法科研组，已在对DSI、MAC等测井资料的处理方面取得一系列成果，相应的处理软件已被集成到著名的国产地球物理测井软件平台Star系统中。,CUPWlrcJxd,第二章：成象测井仪器概论,47,CUPWlrcJxd,第二章：成象测井仪器概论,48,CUPWlrcJxd,第二章：成象测井仪器概论,49,CUPWlrcJxd,第二章：成象测井仪器概论,50,声速声衰减测井仪VAT研制,1999年，经CNPC科技发展部立项，由石油大学（华东）牵头，与西安石油仪器总厂、大庆油田合作研制国产化的偶极声波测井仪“声速声衰减测井仪”VAT，为国产成像测井系统配套。这项科研任务的主要困难就是上面提到的DSI仪器的关键技术。,VAT的目标是研制一套既可在裸眼井又可以在套管井中进行测井的多极子阵列声波测井仪器样机，它除具有国外九十年代初推出的类似声波测井仪器的功能外，尚能测量充液井孔中各种波动模式的衰减，为复杂地层的油气勘探、地层评价提供先进和有利的手段。,VAT声系采用补偿式阵列结构，由发射探头系统、接收阵列、隔声体短节和源距短节及电子线路部分构成。接收阵列由四个组合探头组成，每个组合探头由个偏振方向相互正交的探头组成，拟采用灵活的机电结构，按需要可以改变组合方式。上下发射部分别由一个组合式探头系统组成且用隔声体短节和源距短节与接收探头隔开。每一个组合换能器具备分别激发高频纵波、低频斯通利波的单极子换能器和偶极子及多极子换能器的功能。通过程控电子开关来决定探头的工作方式。,换能器阵列，隔声体和发射电子线路式声系的主要部件。,CUPWlrcJxd,第二章：成象测井仪器概论,51,CUPWlrcJxd,第二章：成象测井仪器概论,52,VAT的测控部分（1）,VAT信号处理、数据采集通道由电子开关矩阵和四道并行的高性能数据采集子系统组成。电子开关矩阵以浮动方式完成接收换能器阵列在各种模式下的相位、组合及与数据采集通道的连接，对于每个接点的通断电阻优于100和109，带宽大于200kHz。信号经低噪声程控放大060dB后接至数据采集部分。,数据采集部分是VAT测控子系统的主要组成部分。设计为四个高速16位数据采集通道，保证了96dB的动态范围，将来可考虑将BGA放在前置处理部分。根据地面系统的指令，数据采集部分选择四组接收器中的两组进行采集处理，每各通道位于单独的线路板上，主要由16位10us采样ADC、采集通道控制器（CPLD）和4K字节的FIFO等组成。采用高速大容量FIFO及其采集通道控制器，可以保证在不占用MPU资源情况下，完成对多道信号的精确等间隔序列采样，保证了声波数据的质量，并对来自前置处理部分的信号的选择采用光电偶合器以隔离数字干扰。,采集通道控制器的主要作用是根据MPU预先设置的命令，控制由MPU启动的数据采集全过程。数据采集速率（10、20、40、80us）及采集数据量（即采集深度）（256、512、1024、2048字），ADC时序控制及接口，为 FIFO的数据分解及写入控制等均由该控制器完成。,CUPWlrcJxd,第二章：成象测井仪器概论,53,CUPWlrcJxd,第二章：成象测井仪器概论,54,VAT的测控部分（2）,专用的资料处理和综合解释软件完成对VAT仪数据的存取、回放、显示、校深、数据处理，各种设备的输出等。该软件包括全波波形分析、解释和显示模块。同时，可进行利用声衰减进行地层评价的理论、实验和解释方法的研究，利用纵波、横波、斯通利波、密度等资料进行地层力学性质的研究，和在套管井中进行地层评价的方法研究。,MPU控制部分是信号处理、数据采集及控制子系统的控制中心。考虑到子系统本身的数据处理量并不大，而且在上述对声波信号进行数据采集的同时，MPU借助于遥测接口控制器可以完成与高速遥测接口RTU的数据传输。除此之外，VAT还可与CTS系统的DTB井下数据总线接口。DTB总线是斯伦贝谢公司八十年代开发的一种专用的下井仪串行通讯总线。由于CTS是早期设计的产品，全部由硬逻辑组成，电路较为繁杂，灵活性很差，通用性和可靠性并不理想，而且很难与MPU系统接口。为此，项目组在掌握了CTS所有技术细节的基础上进行了大胆创新，设计出采用以CPLD为控制核心，并由大容量FIFO和MPU等组成的DTB总线通用接口电路。,为了调试和验证以DTB总线通讯的VAT数据采集电路的功能，设计和制作了可仿真CTS地面和井下子系统（TCM和TCC）的辅助调试装置。该装置在PC机控制下管理DTB总线，可以完成与VAT数据采集电路的通讯。,CUPWlrcJxd,第二章：成象测井仪器概论,55,CUPWlrcJxd,第二章：成象测井仪器概论,56,第二章 成象测井仪器概论,2.1 成像测井系统发展概述 2.2 成像测井地面系统组成原理2.3 微电阻扫描测井仪系列2.4 声波成像测井仪系列2.5 阵列式电阻率测井仪2.6 偶极阵列声波测井仪2.7 核磁共振测井仪2.8 国产成像测井发展概况2.9 思考题,CUPWlrcJxd,第二章：成象测井仪器概论,57,2.7 核磁共振测井仪,7.1 核磁共振测量原理 7.2 斯论贝谢公司的核磁测井仪NML和CMR 7.3 Numar公司的核磁共振成像测井仪MRIL,CUPWlrcJxd,第二章：成象测井仪器概论,58,2.7.1 核磁共振测量原理,原子核具有动量矩和磁矩，其磁矩矢量可表为：=P。在外加磁场作用下，自旋核将绕外磁场进动，进动频率为：0=B0,对被静磁场磁化后的自旋核施加频率为0的与B0垂直交变磁场B1，使核磁矩吸收能量发生能级跃迁，称为核磁共振。B1相对于B0通常有90o（扳倒）和180o两种脉冲式施加方式（反转）。由于氢核是地层流体中含有的主要物质，且只有两个自旋能态，因而被作为核磁测井的主要研究对象。,施加的射频脉冲停止后，磁化矢量M将以自由进动方式向B0恢复，M的这种从非平衡态到平衡态的变化（恢复）过程称为释豫过程。磁化矢量Mxy的恢复过程称为横向释豫过程，释豫时间常数为T2，释豫速度为1/T2。磁化矢量Mz的恢复过程称为纵向释豫过程，释豫时间常数为T1，释豫速度为1/T1。释豫速度均按照指数规律变化。磁化矢量M在释豫过程中因自旋作用将产生微弱的射频信号（自旋回波信号）。射频脉冲以适当方式激励磁化矢量，并测量和分析因释豫过程产生的回波信号是核磁共振测量研究的物理基础。核磁共振测井仪有三种测量方法。,CUPWlrcJxd,第二章：成象测井仪器概论,59,CUPWlrcJxd,第二章：成象测井仪器概论,60,CUPWlrcJxd,第二章：成象测井仪器概论,61,核磁共振测井仪的三种测量方法（1）预极化法 加一强大的90o预极化磁场，在被测介质达到完全极化后撤除，根据自由感应衰减(FID)横向释豫时间测T2*；（2）反转恢复法 使用一系列180o、90o脉冲先后极化，检测FID，根据多次测量脉冲间隔和FID初始值结果确定T1；（3）自旋回波法 使用90o和一系列180o脉冲先后极化，在间隔变化的180o脉冲序列之间测得FID序列，可得到T2*。,反转恢复法测量T1,CUPWlrcJxd,第二章：成象测井仪器概论,62,2.7.2 斯论贝谢公司的核磁测井仪NML和CMR,NML是斯论贝谢公司八十年代使用的第一代核磁测井仪，以大地磁场作为静磁场。采用预极化法测量FID得到T2，可求出自由流体指数(FFI)，可用于确定有效孔隙度、束缚水饱和度和渗透率等。并可通过施加不同的极化时间得到的T2序列确定T1。由于地磁场强度弱，因此NML的主要缺点是信噪比差，受井眼影响大。,为了克服NML仪器的不足，斯论贝谢公司又开发出采用“内-外核磁共振法”（也称为“永磁局部均匀场-射频脉冲法”）得组合式核磁共振测井仪CMR，与MAXIS-500系统配套。主要特点是采用永久磁铁产生较强的均匀静磁场，由射频线圈产生与之正交的交变磁场使得被测介质发生核磁共振信号，即FID。利用CMR可得到渗透率、与岩性无关的自由流体孔隙度，可适用于各种泥浆，纵向分辨率高，缺点是因均匀磁场区太小，探测深度很浅，信噪比不高，测井时得测速较低。,CUPWlrcJxd,第二章：成象测井仪器概论,63,CUPWlrcJxd,第二章：成象测井仪器概论,64,CUPWlrcJxd,第二章：成象测井仪器概论,65,2.7.3 Numar公司的核磁共振成像测井仪MRIL,Numar公司的核磁共振成像测井仪MRIL（C型，P型）是目前设计上最复杂、综合性能最好的核磁测井仪。已有十余套出售给我国，单价高达1000万人民币以上。,MRIL的关键技术是探头的磁体和线圈设计，静磁场和射频磁场在被测介质空间的任何地方均互相正交，形成一系列等场强的同心柱壳体，且壳体之间的场强呈近似梯度变化。MRIL在径向成像测量的关键是通过改变射频信号频率使某一区域的同心柱壳体产生核磁共振，形成径向的选择性测量。MRIL以自旋回波方式测量，通过测量两个不同间隔的回波串，可得到T1和T2。,CUPWlrcJxd,第二章：成象测井仪器概论,66,CUPWlrcJxd,第二章：成象测井仪器概论,67,CUPWlrcJxd,第二章：成象测井仪器概论,68,第二章 成象测井仪器概论,2.1 成像测井系统发展概述 2.2 成像测井地面系统组成原理2.3 微电阻扫描测井仪系列2.4 声波成像测井仪系列2.5 阵列式电阻率测井仪2.6 偶极阵列声波测井仪2.7 核磁共振测井仪2.8 国产成像测井发展概况2.9 思考题,CUPWlrcJxd,第二章：成象测井仪器概论,69,2.8.3 国产成像仪器研制中采用的主要技术传感器设计，应用软件开发，EDA，DSP，CPLD&FPGA,2.8.2 国产成像下井仪器WDS，MIT，MUST，MPAL,2.8.1 国产成像测井地面系统CNPC EILog，Sinopec SL6000，海洋石油,2.8 国产成像测井发展概况,CUPWlrcJxd,第二章：成象测井仪器概论,70,2.8.1 国产成像测井地面系统,EILog型成像测井地面系统EILog(Express and Image Logging System，快速与成像测井系统)地面仪器是CNPC研制的测井数据地面采集与处理解释平台，主要由数据采集硬件平台、数据采集和控制软件平台、现场解释处理平台组等成。EILog可完成裸眼井、套管井、生产井和射孔取心作业，和国产成像测井仪器的测井作业。在测井作业期间进行实时测井过程控制、实时测井质量控制、测井数据管理控制、系统服务控制，完成测井数据的采集、处理、显示、绘图和记录。具有良好的扩充性和一定的兼容性。EILog地面仪器的软件采用WindowsXP平台开发，在层次结构上被分为测井应用层、测井内核层、测井数据交换层，测井设备驱动层等；从功能模块上划分，软件由实时前端采集任务管理，采集管理，测井主控和测井数据后处理等四个模块组成。,CUPWlrcJxd,第二章：成象测井仪器概论,71,CUPWlrcJxd,第二章：成象测井仪器概论,72,2.8.2 国产成像下井仪器,WDS（MCI）型微电阻率扫描成像测井仪微电阻率扫描成像测井仪由推靠器极板体发射交变电流，使处于极板中部的阵列电扣发射出的电流能垂直于极板外表面进入地层的聚焦作用。测量极板上阵列排列的电扣发射到地层中的电流反映了地层微电阻率的变化，经适当处理可刻度为彩色或灰度等级图象。仪器机械结构主要由极板、推靠器、预处理短节、数据采集短节、测斜短节、绝缘短节、旋转短节和绝缘外套等组成。仪器电路由极板电路，预处理短节电路、采集短节电路等组成。WDS仪器的主要用途是：沉积相分析、层理划分、裂缝分析、薄层识别、岩心定位和描述等。,CUPWlrcJxd,第二章：成象测井仪器概论,73,CUPWlrcJxd,第二章：成象测井仪器概论,74,国产成像下井仪器（续）,MIT型阵列感应成像测井仪阵列感应成像测井仪有效地克服了普通感应仪器的不足，提高了纵向分辨率，增强了对地层径向非均质侵入特性的定量描述，扩大了仪器测量的动态范围。MIT仪器的探测器采用8阵列线圈系结构，3种工作频率，测量接收线圈中二次场的感应电动势，经仪器刻度和工程转换后得到地层实部和虚部电导率信息，然后进行软件合成聚焦，井眼环境校正，得到3种纵向分辨率下的5种不同探测深度的视电阻率曲线。MIT井下仪器由CTS遥传短节，仪器电源短节，数据采集短节，前置放大器，仪器线圈系，压力平衡短节，发射电路短节等组成。MIT地面部分由传输通讯模块，数据解码模块，现场测井软件，合成聚焦软件，井眼校正软件，刻度计算软件和成像处理软件等组成。,CUPWlrcJxd,第二章：成象测井仪器概论,75,CUPWlrcJxd,第二章：成象测井仪器概论,76,国产成像下井仪器（续）,多功能超声成像测井仪多功能井下超声成像测井仪包括地面系统与下井仪器两部分，可与X-Y井径仪、陀螺仪、井温仪和数据传输短节等组合。仪器由固定在井下仪器上的旋转换能器发射超声脉冲，声波在井眼流体中传播到达井壁，其中一部分能量被反射回换能器并被。接收到的脉冲幅度和声波旅行时间同时记录，得到超声回波幅度和回波时间两种两维平面图象，用伪彩色或灰度编码表示在记录的深度和方位位置上每次发射的超声波脉冲的幅度和时间测量值。用于分析井壁岩性、冲蚀带、裂缝和孔洞以及套管井中水泥胶结质量和射孔质量等。井下仪器由发射电路、接收电路、可变增益放大电路、对数放大电路、回波幅度检测电路、四相码调制电路、同步系统及电源组成。地面系统硬件部分包括接口模块箱、深度系统、工控机接口、显示器、绘图仪等组成。应用软件包括现场测井软件和解释软件。测井软件实现井下测井数据的接收，通过数据和图像显示实时监控测量过程。解释软件包括数据录入、预处理、处理解释、成果图打印功能等模块。,CUPWlrcJxd,第二章：成象测井仪器概论,77,CUPWlrcJxd,第二章：成象测井仪器概论,78,国产成像下井仪器（续）,多级子阵列声波测井仪MPAL多级子阵列声波测井仪（MPAL）是为国产成像测井系统配套的最新一代的声波测井仪。仪器以BK.Atlas XMACII的功能和技术指标为目标，结合目前国内外设计、开发制造高性能下井仪在元器件、材料和工艺的条件，使仪器的整体性能指标所规定的技术要求，并能够在将来进行批量生产。仪器有八个高性能的波形数据采集通道，可以完成任意组合的单极、偶极和四极模式的声波信号测量，数据通过高速遥传子系统送到地面设备处理，最终得到与XMACII相同的测量结果。仪器的电子线路主要由发射激励电路、信号接收电路、数据采集电路、系统控制电路、遥传接口电路和井下电源电路等几部分组成，系统控制电路采用专用串行通讯对各部分电路进行控制和设置。仪器采用了DPS、CPLD等先进器件，SMT工艺，整机不使用保温瓶，可在155/100MPa环境下连续工作。,CUPWlrcJxd,第二章：成象测井仪器概论,79,CUPWlrcJxd,第二章：成象测井仪器概论,80,2.8.3 国产成像仪器研制中采用的主要技术,主要技术举例：传感器设计，DSP应用WDS高温高压空腔极板。为了减少引线的数量，必须将极板测量信号放大器及有关电路放到极板内，由于电子元件不能承受高压力，因此要求极板内腔为空腔，并能在高温高压环境下密封。极板传感器电扣直径为4mm，边缘只有1mm，且工作在高温高压情况下承受高达50kg与井壁岩石的摩擦压力。采用一种自适应密封技术解决了电扣和极板之间的绝缘、耐压、耐温问题，其技术指标达到175C、140Mpa和10M绝缘。MIT数据采集电路由一个主DSP、三个从DSP和四个A/D采集信道组成。主DSP完成井下所有DSP的程序加载，对三个从DSP的控制及数据交换，实现井下仪器总线接口电路DTB的控制、命令接收和数据组织。从DSP1和DSP2实现四个A/D采集信道的控制，PGA控制，实时相敏检波及数字滤波，并将处理的实分量和虚分量结果送给主DSP。从DSP3为发射短节提供同步发射信号，提供8个辅助信道A/D，D/A控制及温度测量的时序控制。,CUPWlrcJxd,第二章：成象测井仪器概论,81,CUPWlrcJxd,第二章：成象测井仪器概论,82,第二章 成象测井仪器概论,2.1 成像测井系统发展概述 2.2 成像测井地面系统组成原理2.3 微电阻扫描测井仪系列2.4 声波成像测井仪系列2.5 阵列式电阻率测井仪2.6 偶极阵列声波测井仪2.7 核磁共振测井仪2.8 国产成像测井发展概况2.9 思考题,CUPWlrcJxd,第二章：成象测井仪器概论,83,2.9 思考题,1.与数控测井系统相比，成像测井系统在技术上主要的发展是什么？,2.试述常见微电阻扫描测井仪的极板结构和测量原理。,3.常见的声波成像测井仪有哪些？试述BHTV下井仪的结构和测量原理。,4.试述阵列感应测井仪AIT线圈系的结构，AIT有哪些测量参数？与普通双感应仪器相比有哪些优点？,5.试述方位电阻率成像测井仪ARI的电极系结构和测量原理。,6.试画出偶极横波测井仪声系的典型结构。DSI测井仪有哪些测量方式？制造中采用了哪些关键技术？,7.试述核磁共振测量原理和自旋回波法的测量过程。,8.典型的国产成像测井仪器有那些？各自的主要特点是什么？研制中采用了那些先进技术？,
