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1、 -.双侧向测井教学实验装置使用说明书陕西巨丰思源科技有限公司2007 年 8 月 -.目 录1 模拟实验装置概述 .11.1 实验装置测量原理 .11.2 实验装置的组成 .21.3 实验装置的应用目的 .42 实验装置的电路构成 .42.1 仪器工作原理 .42.2 电源电路 .52.3 控制信号源 .52.4 浅屏流源 .62.5 深屏流源 .72.6 平衡监控回路 .82.7 电流信号检波 .92.7 电压信号检波 .102.8 模拟刻度 .123 双侧向实验装置的安装 .123.1 机械安装 .123.2 注意事项 .133.3 接插件连线定义 .134 实验仪器的测试 .144.1
2、 仪器准备 .144.2 深外刻测量 .154.3 深内刻测量 .154.4 浅外刻测量 .154.5 浅内刻测量 .154.6 测量结果分析 .165. 附件 .215.1 浅发射板元件布置图 .215.2 深发射板元件布置图 .215.3 电流检测板元件布置图 .225.4 电压检测板元件布置图 .225.5 平衡板元件布置图 .22 -.1 模拟实验装置概述双侧向测井仪是一种常规电法测井仪器，主要探测浸入带电阻率和地层真电阻率。主电流成圆盘状进入地层，两对监督电极保证主流能够垂直进入地层，两对屏蔽电极分别对主流进行深浅屏蔽确保探测深度，测量地层电阻率。 本装置是用来学习双侧向测井基本原理
3、和仪器电子线路结构特点。在仪器的内部结构上完全模拟工程测井中的实际测井仪器。应用该实验装置可以进一步了解双侧向测井仪电极系的工作原理，电流聚焦特性，深浅探测特性；学习双侧向测井仪电路部分各功能模块的结构和工作原理；掌握仪器刻度、测井过程、数据处理相互关系。1.1 实验装置测量原理双侧向测井方法由于具有较好的聚焦特性，并可以完成深、浅两种探测深度的电阻率测量，它完全取代了三侧向和七侧向测井。是目前应用较广的一种聚焦式电阻率测井方法。1 电极系结构双侧向的电极系可看成是七侧向电极系再附加一对聚焦电极组成。它共有 9 个环形电极，镶嵌在一个圆柱形的绝缘棒上。主电极 Ao 位于中央，在电极 Ao 上下
4、对称排列 4 对电极，每对电极分别用短路线连接。电极 M1、 M1 和 N1、 N1 为两对监督电极；电极 A1、 A1 和 A2、 A2 为两对聚焦电极（即屏蔽电极） 。进行深探测时，屏蔽电极 A1 与 A2（ A1 与 A2 ）保持等电位，屏流 I1 与主电流 I0 为同极性。由于附加的屏蔽电极 A2、 A2 较长，加强了屏蔽对主电流的聚焦作用，因此主电流层进入地层深处后才逐渐发散，回流电极 B 位于 “无限远 ”处。由于探测深度深，它所测的电阻率接近地层的真电阻率。进行浅探测时，电极 A2、 A2 起着回流电极 B 的作用，即电极A1、 A2 （ A1 与 A2 ）为反极性，削弱了屏流对
5、主电流的聚焦作用，主电流层进入地层不远的地方就发散了。由于探测深度浅，所测得的电阻 -.率受浸入带的影响较大。电极系的探测深度由电极系的尺寸决定。电极系的尺寸决定了测量电流流经多远的路径后才发散。为了测量地层的真电阻率，减少侵入带的影响，主电流层应该流经地层一段长距离后才发散。通常，双侧向主电流层在距井轴 1.8m 之后发散，浅侧向的主电流层在距井轴 0.8m 之后发散。主电极 AO 的中点为双侧向的深度记录点。1.2 实验装置的 组成2. 11 实验装置由电子线路短节，电极系短节，模拟刻度盒等几部分组成。其中电子线路短节如图 1 所示，它主要由电源电路、控制信号源电路、深浅发射电路、深浅测量
6、电路等组成。电极系短节如图 2 所示，图 3 为电极系图片，模拟刻度盒如图 10 所示。1. 电子仪结构表 1 电子仪零件名称序号 名称 序号 名称1 电子仪上护帽 9 输出变压器（4：3）2 沉头螺钉 M5X10 10 电子仪下护帽3 外壳 11 SCX 上夹4 电源变压器 12 电子仪主体5 6 刀 5 位波段开关13 电源板6 电压检波板 14 深发射板7 电流检波板 15 浅发射板8 平衡放大板2.电极系结构表 2 电极系零件名称序号 名称 序号 名称1 电极系上护帽 7 电极 M2 19 芯插座 8 电极 A03 电极 A2 9 电极 M -.4 电极系主体 10 电极 N5 电极
7、A1 11 电极 A16 电极 N 12 电极 A2图 1 电子仪 图 2 电极系 -.图 3 电极系图片 - .1.2.2 实验装置技术指标 长度：小于或等于 4500mm 直径： 89mm 重量： 30kg 供电电源： 220VAC10% 50HZ 测量范围： 110000.M 测量盒测试精度： 101000.M 时 15% 纵向分辩率 0.6m 径向探测深度：浅侧向 0.8m，深侧向 2.1m1.3 实验装置的应用目的实验的目的是通过对双侧向测井仪工作原理和模拟测井过程的实验，掌握测井仪器的工作原理和方法，理解一种物理规律（如欧姆定律）可以用于对于某种物理现象（地层电阻率）的测量。通过示
8、波器观察主要模块的输入及输出信号。理解双侧向测井仪电路部分各功能模块的工作原理及相互关系。仪器刻度方法、实际测试过程、数据处理（为测井数据处理实验做预先准备） 、安全操作注意事项等。2 实验装置的电路 构成2.1 仪器工作原理双侧向测井教学模拟实验装置由浅侧向屏流源、深侧向屏流源、监控回路、电压检测、电流检测、直流电源和控制信号发生器等部分组成。模拟实验装置的浅侧向屏流的工作频率选为 512Hz ，深侧向屏流的工作频率 128Hz 。浅侧向测井的工作原理。屏蔽电极 A1 向地层发射 512Hz 浅屏流（返回至电极 A2、 A2 ） ，在监督电极 M1、 N1 上将出现电位差。这个电位差被监控回
9、路检测、放大后立即在主电极 AO 上产生主电流能，并且与屏流有相同的极性。由于极性相同，主电流的出现将迫使监督电极上的电位差趋于减小。这是一个负反馈过程，所以实际上在 M1、 N1 之间只保留一个很小的剩余电压信号。监控回路的增益越高，这个剩余信号越小。这 - .时可以认为监督电极 M1、 N1 为等电位。监督电极电位相等，即表明主电流处于聚焦状态。深侧向的工作原理与浅侧向类似，只是频率不同，为 128Hz 。为了能同时进行深侧向和浅侧向测量，必须采用两种工作频率。通常浅侧向的工作频率为深侧向的 4 8 倍，以便于每个系统能独立的进行控制。主电流进入地层后，主电流的大小和主电流在地层的电压降将
10、随地层的电阻率的变化而变化。取样电阻上电压的变化将反映主电流的变化。这个变化经电流检测回路检测、放大后，分离成深侧向主电流 ID 浅侧向主电流 IS。电压检测电路测量电极 M1 相对于参考电极 N 的电位差，电压检测电路把电压信号放大并分离出深侧向电压 VD、浅侧向电压 VS。 其中深侧向电压的一部分 V2D 用来控制屏流源。依据基本公式 KV0/I0，电压和电流信号相除（求商）后即得地层电阻率 D、 s 。控制信号发生器产生的信号用来控制屏流源产生512Hz 浅屏流和 128Hz 深屏流。直流稳压电源产生 +15V、 -15V 的直流电压供电路使用。2.2 电源电路电源电路提供双侧向测井实验
11、装置直流电源，保证实验装置工作。220V 交流电经变压器变换为约 18 伏低压交流电源，经过电源板整流滤波、三端稳压器稳压和滤波处理后形成电路所需的 +15V、 -15V 直流电源。2.3 控制信号源控制信号发生器由图 5 中 U5、 U7、 U8 三个集成电路块组成。 U8 是555 振荡器，它和电阻电容构成电路产生一个方波信号。方波信号经由U5、 U7 组成的 14 位二进制分频器分频后，输出频率为 512、 128Hz 的二种方波信号。 128Hz 的方波信号作为深侧向的斩波器和相敏检波器的控制信号 QD； 512Hz 的方波信号则作为浅侧向的斩波器和相敏检波器的控制信号 Qs。 - .2.4 浅屏流源浅屏流源由前置放大器，斩波器，带通滤波器，功率放大级组成。斩波器由 U5、 U3 组成。斩波器将前置放大器输出的直流电压 VS 调制成幅度为 VS，频率为 512Hz 的方波电压信号。方波
