电磁波电阻率(EWR PHASE4)测井仪20110507.docVIP

EWR-PHASE4仪器部分

随钻电磁波电阻率（EWR-PHASE4）测井仪是利用电磁波在地层中传播时，通过测量电磁波幅度衰减和相位滞后来求出地层电阻率。仪器传感器采用六天线系统，双频率（1MHZ、2MHZ）四发射双接收。可以实现四种不同探测深度，地层钻开第一时间真实地层电阻率。

这是电磁波电阻率（EWRPHASE4）测井仪器和地层刻度器工作的原理框图，设计地层刻度器，首先必须了解电磁波电阻率（EWRPHASE4）测井仪的工作原理。

EWR-PHASE4测井仪根据电磁波（在地层）传播原理，采用双频（12MHZ）四相位技术，通过测量两个接收电极之间接收到的信号幅度比见公式6，相位差见公式5.再通过解释软件，得到探测深度不同的四条幅度电阻率曲线和四条相位电阻率曲线。

由于发射频率小于10MHZ时，仪器测量结果（幅度衰减和相位差）与介电常数ε和介质磁导率μ关系很小，通常把这两个参数设为常数，那么从上述的公式中可以看出，测量结果就主要与地层电导率σ有关。这样，测量的四条幅度衰减结果换算出四条幅度电阻率曲线和通过测量的四条相位差结果换算出四条相位电阻率曲线。与实际地层真电阻率会有一定的误差，该误差最好通过标准刻度器进行校正。

电磁波电阻率（EWRPHASE4）测井仪在均匀介质中发射的电磁场呈柱状对称，电磁场中Z点的相位和幅度应为：

公式中的系数a和b为：

其中，系数a和b都包括地层介电系数ε和地层磁导率μ，当频率小于10MHZ时，它们可以看成常数。EWR-PHASE4仪器的两只接收探头，与发射探头的距离为Z1和Z2该两点之间接收信号的幅度差和相位差为：

测量过程如下：电极1到电极4按时序循环交替向周围介质发射1MHZ和2MHZ的正弦波。接收电极5和电极6分别接收到电磁波经过地层传播后，经过幅度衰减和相位滞后的波形（如下图）。

EWR-PHASE4仪器工作波形时序如上图，电极5为近接收，电极6为远接收。当仪器工作时，电极5接收的信号为一列串行波，顺序为：深探测、中探测、浅探测和超浅探测。同样，电极6也接收到一列同样顺序的波列，只是波形的幅度较小，相位也有滞后。

近电极5和远电极6接收的两列波形送入到仪器后，先经过放大后，再经过2X4模拟开关按控制时序，分为八道输出.第1道、第3道、第5道和第7道的信号为近接收电极信号；第2道、第4道、第6道和第8道的信号为远接收电极信号。在一个完整工作周期内，第1道和第2道为深探测（1MHZ），第3道和第4道为中探测（2MHZ），第5道和第6道为浅探测（2MHZ），第7道和第8道为超浅探测（2MHZ）.

放大、分离后的八道信号分两路（幅度和相位）处理：

一路先经过八道积分峰值检波器，把这八道信号转换为如下波形。再经过16位A/D转换为数字信号，再由单片机进行An-1/An-2运算（n=1、2、3、4），得到的结果再按换算公式换算出四道幅度电阻率曲线。

另一路先经过八道过零比较器把1MHZ和2MHZ的信号变成方波，再由对应的两道信号求出相位差（△φ），最后按换算公式换算出四道相位电阻率曲线。

刻度箱部分

刻度器是方便仪器使用和保证仪器测量精度的重要部件。设计刻度器主要包括三部分：信号提取与发射部分；电子线路部分和模拟地层部分。

一、信号提取与发射部分：

由于仪器密封在不导磁的金属钻铤中，六只线圈又被封在天线槽内，刻度箱的连线无法直接与天线连接，为了使仪器传感器（发射、接收天线）能与模拟箱的模拟地层连接，我们采用特殊的发射、接收线圈来实现（如下图）。

对特殊的发射、接收线圈的要求主要有：此接收线圈只能接收本身对应发射线圈的信号，不应受其他发射线圈的影响。

解决的具体方案：首先，因为要保证刻度器发射线圈产生的磁场分布在较小的局部空间内。我们根据电磁场分布原理，采用高导磁(1J85)铁芯,园环铁芯有60°开口。使刻度发射线圈产生的磁场分布非常集中，尽量减小对相邻（远、近接收线圈）的影响。相互影响应小于1%（如下图）。

两个接收线圈（天线）绕在不导磁的钢管上，相距为15cm，各绕1匝，线圈分别通过并联电容，使其谐振在2MHZ。工作时，将刻度器发射线圈的铁芯缺口部分垂直对准仪器的近接收线圈，发射线圈供5V、2MHZ正弦波。同时测量近接收线圈和远接收线圈接收到的信号，下图示波器测量的蓝色波形为近接收线圈的信号；黄色为远接收线圈的信号。