套管井电阻率测井

从原理上讲，套管井中的电测井采用定点测量，让仪器的供电电极和测量电极与套管内壁保持良好的滑动接触。在地面，在远离井的地方放置供电电流的回路电极B。只要电源频率选择足够低（一般在1赫兹左右），提供的电流足够大（一般在1安培以上），虽然绝大部分电流沿套管流动，但少量的电流会沿套管漏失，穿过管外地层流向地面回路电极B。只要在每个深度点上，测出漏入地层的电流ΔI和该点套管与地面G电极间的电位，就可以计算该深度点附近的地层电阻率。实际测量分两步进行：首先将电流送入电极A，经套管流向电极F，形成回路，只要A电极与F电极间的距离L AF 小于6米，可以认为电流只沿套管流动，不会漏入地层，因此电极C、D之间的电位差ΔU CD 与电极D、E之间的电位差ΔU DE 相等，放大器H的输出为零。然后将电源的一端与地面电极B相接，仍经A电极供电，此时大部分电流经套管返回电极B，仅有少量电流经地层流向回路电极B，这时电极C、D之间的电位差ΔU CD 与电极D、E之间电位差ΔU DE 不再相等，放大器H有信号输出，信号的大小相当于经C、D、E电极间流入地层的总电流ΔI，同时测出电极J与接地电极G之间的电位差ΔU JD ，经换算可得出套管外地层的电阻率。

由于穿过套管进入地层的电流很少，因此，在电极C、D间或电极D、E间，电压降信号只有纳伏级（10 -9 伏特），属微弱信号检测。要在井下高温、高压环境，噪声电平高的情况下检测如此小的电平是困难的。既然技术如此之难，各服务公司为何要相继投入巨资进行研发？这是因为在油田开发过程中，地层的含油、气状况在不断改变，需要通过套管中测井来监测油藏动态，而套管井中电阻率测井是计算储层油气饱和度、了解开发过程中油气分布变化的重要手段。此外，还可以找到在油田勘探初期由于技术水平不高而漏失掉的油气层。2100433B

在油田的生产井中为了保护井壁，便于产出油气都要在井内放入钢质套管。金属套管是导电的，在套管内还能用电测井测量管外地层的电阻率吗？初看起来是不行的，因为发射的电流都被钢套管短路了。然而，理论和实践证明，在一定条件下，是可以在金属套管井中进行电测井的。早在20世纪30年代科学家就提出了设想，由于当时技术条件的限制未能实现。而在今天，由于科学技术的发展，已经研制出了这样的仪器并已开始商用。

前言

第1章 绪论

1.1 过套管电阻率测井历史

1.1.1 过套管电阻率测井关键技术

1.1.2 过套管电阻率测井技术与其他测井技术的比较

1.1.3 过套管地层电阻率测井技术应用

1.1.4 CHFR测井影响

1.2 过套管电阻率测井原理

1.2.1 全电阻测量模式

1.2.2 套管电阻测量模式

1.2.3 泄漏电流测量模式

1.3 套管井中电场特性

1.3.1 稳定电流场基本方程

1.3.2 裸眼井内电场分布

1.3.3 套管井内的电场分布

1.4 激励信号源的特性

1.4.1 激励信号的频率特性

1.4.2 激励信号源的功率选择

第2章 激励信号源设计

2.1 电流源总体设计

2.1.1 功率放大电路的特点及研究对象

2.1.2 集成功率器件介绍

2.1.3 电流源总体设计

2.2 基于DDS技术的低频信号源设计

2.2.1 DDS技术基本理论

2.2.2 信号源的方案设计

2.2.3 DSP程序设计

2.2.4 正弦信号的产生

2.3 实验结果

2.3.1 实验时序图

2.3.2 频率稳定度计算

2.4 电流源具体实现

2.4.1 PA12芯片介绍

2.4.2 PA12的电流限制

2.4.3 PA12的电流源设计

2.5 激励信号电路通道工作稳定性和噪声分析

2.5.1 电源旁路和去耦

2.5.2 接地

2.5.3 电路布局

2.5.4 功率器件使用

第3章 信号调理电路设计

3.1 前置放大电路

3.2 中间级放大电路

3.3 滤波电路

3.3.1 各种滤波方式对比选择

3.3.2 电路实现

3.3.3 滤波器参数计算

3.3.4 试验结果

3.4 程控增益电路

3.4.1 方案对比

3.4.2 电路实现

3.5 程控滤波电路

3.5.1 方案对比

3.5.2 电路实现

3.6 隔离放大电路

3.6.1 方案对比

3.6.2 电路实现

3.7 调理电路低噪声设计

3.7.1 精密电阻的选择

3.7.2 电路的接地

3.7.3 消除外部干扰方法

3.7.4 闪烁噪声（l/f）与降低方法

3.7.5 降低电源干扰

3.7.6 PCB注意事项

3.8 电源电路设计

……

第4章 过套管电阻率测井井下电路设计

第5章 过套管电阻率测井地面控制器设计

第6章 过套管电阻率测井纳伏级微弱信号检测算法的实现

《过套管电阻率测井技术》结合作者长期的教学科研实践，讲述了过套管电阻率测井技术中的若干问题，论述了过套管电阻率测井的基本原理、激励信号源设计、信号调理电路设计、井下电路设计、地面控制器设计、微弱信号检测算法的实现等。重点分析了信号调理电路设计、井下电路设计中24位数据采集系统、微弱信号检测算法的实现等关键技术。

《过套管电阻率测井技术》可作为仪器科学与技术、信号与信息处理等相关专业的高年级本科生、研究生的参考书，也可供相关领域科研和工程技术人员参阅。

过套管电阻率测井技术，在进行油藏动态监测、剩余油分布监测和储层评价时，具有较强的实用价值。过套管电阻率测井技术可监测油田开发过程中的油气动态运移情况，通过时间推移测井来优化油井开采方案，从而实现油藏的动态监测。另据资料统计，近年来我国大部分油田可采储量的采出程度不足72%，综合含水量高达82.9%。因此，利用过套管电阻率测井技术，可开展对剩余油的分布评价与监测研究，对充分开采剩余油、提高采收率具有重要作用。我们一般采用裸眼井和套管井的含水饱和度之比探测油气枯竭层，确定枯竭指数。过套管电阻率测井技术通过确定含油饱和度参数的变化，调整开发方案，延长油田开采寿命。

过套管电阻率测井方法在油田中的应用有三个方面：一是油藏的动态监测，即油藏在开发过程中水淹程度的监测；二是储层侵入评价，泥浆侵入对储层电阻率的影响可以得到有效的校正；三是对一些电阻率失真的老井可进行再评价。油田进入开发中后期，由于长期注水，多数主力油层已被水淹，给油田继续稳产、高产带来难度。利用该项技术正确评价油层水淹程度，确定油层含油饱和度，寻找剩余油富集区，指导油田进一步调整和开发，是油田急需解决的难题。

本书主要从过套管电阻率测井技术的方法、仪器构成、电路设计和实现等方面进行深入的介绍。本书内容主要包括激励信号源设计、信号调理电路设计、井下电路设计、地面控制系统设计和微弱信号检测方法等。本书以作者近8年的科学研究成果为基础，理论上进行深化提升，形成了完整的过套管电阻率测井技术体系。本书的第1章、第2章和第3章由张家田执笔，第4章和第5章由严正国执笔，第6章由包德洲执笔。全书由张家田统稿。