第二章普通感應(yīng)測(cè)井儀器

第二章普通感應(yīng)測(cè)井儀器1第1頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.1.1基本測(cè)量原理2.1.2幾何因子理論2.1.3線圈系特性及設(shè)計(jì)原理2.1.4反褶積校正2.1.5傳播效應(yīng)校正2.1測(cè)量原理第2頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.1.1基本測(cè)量原理第3頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月σ在二次交變電磁場(chǎng)作用下，接收線圈中產(chǎn)生與地層電導(dǎo)率σ相關(guān)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)eR，且相位滯后π因直接耦合產(chǎn)生的與地層電導(dǎo)率無(wú)關(guān)感應(yīng)電勢(shì)ex，相位滯后π/2，必須設(shè)法消除第4頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月上式中K只和線圈系的結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān)，稱(chēng)為儀器常數(shù)或線圈系系數(shù)g是地層單元環(huán)空間幾何位置的函數(shù)，稱(chēng)為地層單元環(huán)幾何因子，且全空間地層單元環(huán)幾何因子總和為12.1.2幾何因子理論第5頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月主線圈補(bǔ)償線圈消除井眼影響聚焦線圈:消除圍巖影響2.1.3線圈系特性及多線圈系設(shè)計(jì)原理第6頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月因感應(yīng)線圈系縱向探測(cè)特性（幾何因子GZ）的非理想化使地層受?chē)鷰r影響畸變成為

A采用

A與反幾何因子GZ-1的褶積運(yùn)算（即反褶積），能夠校正圍巖的影響工程應(yīng)用中從各種因素考慮，采用最簡(jiǎn)單的三點(diǎn)反褶積處理

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反褶積校正原理第7頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月w1=w2=-1.6k/20k=-0.08w0=1＋1.6k/10k=1.162.1.4（續(xù)）感應(yīng)測(cè)井儀三點(diǎn)反褶積處理σa=1.16σ0-0.08σ1-0.08σ2縮小數(shù)值變化范圍，以便ADC和DAC位數(shù)不多的要求深度控制的移位寄存加減法運(yùn)算，電阻為權(quán)系數(shù)第8頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月CSU數(shù)控測(cè)井系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)處理Atlas數(shù)字測(cè)井系統(tǒng)采用非線性模擬運(yùn)算（分段逼近）Usr很小時(shí)，D1，D2截止Usr增到i（r2＋r3）>0.7V時(shí),D1導(dǎo)通Usr增到ir3>0.7V時(shí)，D1、D2導(dǎo)通2.1.5傳播效應(yīng)校正UsrUscir3第9頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.2DIT-D雙感應(yīng)測(cè)井儀2.2.1儀器工作原理2.2.2主要電路分析2.2.3地面接口電路2.2.4小結(jié)第10頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.2.1儀器工作原理DIT-D結(jié)構(gòu)原理第11頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月DIT-D電路原理框圖控制抵消直耦信號(hào)大小第12頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月Schlumberger的DIT-D是一種設(shè)計(jì)的比較完善，性能非常穩(wěn)定的雙感應(yīng)測(cè)井儀，其下井儀由深、中感應(yīng)信號(hào)放大器R、X參考信號(hào)放大器R、X相敏檢波器20kHz主振蕩器X變感器及其它輔助電路，等組成。2.2.2主要電路分析第13頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月f0=19.6K～20.56KHzKC≈60～66信號(hào)放大器20kHz選頻放大選頻及移相兩級(jí)放大150000-190000倍第14頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月R參考信號(hào)放大器X相移網(wǎng)絡(luò)從發(fā)射信號(hào)取樣作為輸入選頻第15頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月變壓器偶合全波R-PSD變壓器偶合半波X-PSD相敏檢波器濾波參考參考第16頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月組成自動(dòng)電平控制ALC變壓器耦合自激推挽式振蕩器，輸出電流1.578A，功率約20W頻率微調(diào)至20000±25HzQ3等組成自動(dòng)電平控制(ALC)電路，穩(wěn)定幅度可調(diào)用電流互感器提供200mV的參考信號(hào)20kHz主振蕩器由Q4、Q5晶體管組成的乙類(lèi)推挽輸出功率級(jí)（它由Q1、Q2晶體管組成的激勵(lì)級(jí)推動(dòng)）

第17頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.2.3地面接口電路第18頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.2.4小結(jié)DIT-D雙感應(yīng)測(cè)井儀的一個(gè)顯著特點(diǎn)是通過(guò)精心設(shè)計(jì)來(lái)避免使用數(shù)字邏輯信號(hào)，對(duì)提高系統(tǒng)的信噪比起了重要作用；

對(duì)于所有傳統(tǒng)測(cè)井儀來(lái)說(shuō)，感應(yīng)測(cè)井儀輸入信號(hào)是最弱的（約在數(shù)十uV量級(jí)）用X變感器串入輸入回路，使X信號(hào)在放大之前就被抑制掉大部分； 否則X信號(hào)在到達(dá)PSD之前就可能使放大器飽和為克服非對(duì)稱(chēng)線圈系制造誤差產(chǎn)生的影響，輸入回路中串入誤差校正、溫度補(bǔ)償變壓器；DIT-D有很寬的工作溫度范圍，因此儀器對(duì)使用的元器件性能要求很高，否則不可能保證諸多相位處理的效果； 主要指RC器件的精度和溫度系數(shù)DIT-D的主要計(jì)算處理均由車(chē)載計(jì)算機(jī)完成，處理精度較高。第19頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.3.1儀器工作原理2.3.2主要電路分析2.3.3地面儀電路2.3.4小結(jié)2.31503雙感應(yīng)測(cè)井儀第20頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.3.1儀器工作原理1503雙感應(yīng)測(cè)井儀的深感應(yīng)為對(duì)稱(chēng)的6線圈系，深感應(yīng)為不對(duì)稱(chēng)的8線圈系采用20kHz發(fā)射頻率從參考信號(hào)放大電路取出一可調(diào)信號(hào)抵消殘余的基值信號(hào)（X信號(hào)和線圈誤差信號(hào)等）相敏檢波器檢出深、中感應(yīng)的R信號(hào)后送到地面進(jìn)一步處理下井儀也設(shè)有內(nèi)刻度電路用與儀器的校驗(yàn)深感應(yīng)的三點(diǎn)反褶積處理及傳播效應(yīng)校正處理由地面儀（面板）中的非線性模擬運(yùn)算電路完成，中感應(yīng)不作這類(lèi)處理第21頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1503雙感應(yīng)測(cè)井儀電路原理框圖第22頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.3.2主要電路分析發(fā)射電路接收前置放大器信號(hào)放大器、參考信號(hào)放大器內(nèi)刻度電路相敏檢波電路第23頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月數(shù)字振蕩器濾波放大電路在電極系內(nèi)發(fā)射電路、接收前置放大器功率放大第24頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月參考信號(hào)放大器單極性轉(zhuǎn)雙極性PSD選頻信號(hào)放大器內(nèi)刻度深、中感應(yīng)信號(hào)放大器、參考信號(hào)放大器和相敏檢波器參考信號(hào)測(cè)量道第25頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.3.3地面儀電路第26頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.4.1測(cè)井儀器刻度的基本概念2.4.2感應(yīng)測(cè)井刻度原理2.4.3最佳刻度環(huán)直徑和最佳刻度點(diǎn)2.4感應(yīng)測(cè)井儀器刻度第27頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月測(cè)井刻度的作用是建立測(cè)井響應(yīng)值與測(cè)井工程值之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系

測(cè)井響應(yīng)值：如對(duì)聲波時(shí)差、核測(cè)井脈沖或地層電阻率探測(cè)后產(chǎn)生的信號(hào)（模擬電壓電流或數(shù)字編碼）

測(cè)井工程值：地層聲波時(shí)差、密度、中子孔隙度或電阻率、電導(dǎo)率等刻度可按以下分類(lèi)2.4.1測(cè)井儀器刻度的基本概念 內(nèi)刻度 刻度 模擬刻度 外刻度 實(shí)體刻度刻度時(shí)測(cè)量電路與探頭斷開(kāi)，因此輸出結(jié)果不反映儀器的真實(shí)響應(yīng)，是一種“假”刻度，一般僅用于檢查儀器是否正常工作刻度時(shí)測(cè)量電路探頭連接，但不提供實(shí)際的地層環(huán)境，因此儀器輸出結(jié)果反映的是在模擬環(huán)境下的響應(yīng)，如感應(yīng)測(cè)井儀用刻度環(huán)刻度、密度測(cè)井儀用刻度塊刻度，一般僅作為三級(jí)刻度用于測(cè)井現(xiàn)場(chǎng)對(duì)儀器的測(cè)前或測(cè)后標(biāo)定。模擬刻度必須通過(guò)精確的理論計(jì)算和、或由更高的標(biāo)準(zhǔn)或?qū)嶓w刻度來(lái)傳遞。測(cè)井儀器獲得在真實(shí)的地質(zhì)環(huán)境下的響應(yīng)，準(zhǔn)確、可靠，如密度儀器在核標(biāo)準(zhǔn)刻度井群或感應(yīng)儀器在大水池中的刻度等。缺點(diǎn)是造價(jià)昂貴，刻度電少和使用不便。第28頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月感應(yīng)測(cè)井采用刻度環(huán)作為模擬式外刻度。當(dāng)刻度環(huán)套在線圈系記錄點(diǎn)且環(huán)平面與線圈系垂直時(shí)：2.4.2感應(yīng)測(cè)井刻度原理刻度環(huán)感應(yīng)電流接收線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)關(guān)鍵要找到用集中參數(shù)R代替分布參數(shù)σ時(shí)的對(duì)應(yīng)關(guān)系“補(bǔ)償法”依據(jù)上式考慮到電抗的影響；“自然法”用R=ρKC簡(jiǎn)化，忽略X的影響；而“諧振法”通過(guò)串接電容電抗為零的方式使刻度線性范圍最大，是感應(yīng)測(cè)井的首選刻度方法。第29頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月求解刻度系數(shù)KC的關(guān)鍵是解出刻度環(huán)相對(duì)于復(fù)合線圈系的幾何因子g，可得到點(diǎn)狀法計(jì)算的刻度系數(shù)為KD積分法計(jì)算的刻度系數(shù)更KI接近實(shí)際的KC感應(yīng)測(cè)井刻度環(huán)刻度系數(shù)計(jì)算方法第30頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.4.3最佳刻度環(huán)直徑和最佳刻度點(diǎn)通過(guò)對(duì)刻度環(huán)直徑及其在線圈系位置的選取，使刻度系數(shù)最大化的同時(shí)保證因刻度直徑的微小變化和刻度環(huán)位置微小變化引起刻度系數(shù)KC的變化最小，稱(chēng)為選取最佳刻度環(huán)直徑和最佳刻度點(diǎn)6ILD-0.8線圈系g在Z-r平面的等值線圖6ILD-0.8線圈系K-Z關(guān)系圖6ILD-1線圈系K-Z關(guān)系圖第31頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.5習(xí)題1、感應(yīng)測(cè)井儀線圈系設(shè)計(jì)中采用什么措