单线圈测量井下介质电阻率的方法及系统

摘要

单线圈测量井下介质电阻率的方法及系统，属于井下测量技术领域。设计了基于测量方法的测量系统。该方法是将套接在钻铤上的金属线圈视为探头，通过扫频信号发生器产生高频信号，经50欧同轴线送入发射线圈，测得发射线圈的反射系数，由此计算得出发射线圈的阻抗和介质电阻率,从而得到地层的电磁特性。本发明中仿真了单个线圈S参数与地层介质电阻率之间的关系。本发明中设计的测量系统包括扫频信号发生器、发射线圈、S参数测定仪、网络分析仪。该系统能准确地测量出井下地层的介质电阻率，因此可以用于分析地层的油气，矿物等储存信息。

主权项

一种单线圈测量井下介质电阻率的方法，其特征在于，将单个发射线圈视为线圈探头，发射线圈将电磁波信号送入被测地层，测得发射线圈的反射系数和阻抗，由此计算得出地层的电阻率，方法包括以下步骤：1)在钻铤上安装发射线圈，在发射线圈上加载高频信号，并测量发射线圈接收到的反射回来的高频信号；2)在不同电阻率的盐水中定标测量线圈的反射系数，将测量获得的反射系数，和盐水电阻率的对应关系制作成表，用于钻井测量时查询；3)测量系统通过计算反射信号V_r和发射信号V_i,得到反射系数，计算公式如下：$\Gamma \left(\omega \right)=\frac{\mathrm{FFT}\left(V_r\right)}{\mathrm{FFT}\left(V_i\right)};$其中：Γ(ω)表示不同频率电磁波的反射系数，FFT表示傅里叶变换，V_r表示反射信号，V_i表示发射信号；根据传输线原理，线圈阻抗通过反射系数得到，公式如下：$Z_L=Z_0\left(\omega \right)\left[\frac{1+\Gamma \left(\omega \right)}{1-\Gamma \left(\omega \right)}\right];$其中：Z_L表示线圈阻抗，Z₀(ω)表示不同频率下的特征阻抗，为50欧恒定值，Γ(ω)为线圈的反射系数；4)通过线圈阻抗计算出线圈的电感,公式如下：$L=\frac{\mathrm{Im}\left(Z_L\right)}{2*\pi *f};$其中：L表示线圈电感，Im(Z_L)表示阻抗虚数部分，f表示加在线圈上的信号的频率；5)通过查询步骤2)得到的表，得到地层介质的电阻率；6)在井壁不同位置，使用不同的频率反复多次测量得到整个井的地层特性。