一种基于电场测量地层真电阻率的测井系统与方法

1.一种基于电场测量地层真电阻率的测井系统，其特征在于：包括井下测量机构以及采集数据分析机构；采集数据分析机构包括地面移动数据采集机构(6)和数据处理模块(7)；在开挖至测量地层(4)的测井中放置井筒(3)，所述的井下测量机构在井筒(3)当中下降至测量地层(4)，地面移动数据采集机构(6)通过线缆与井下测量机构连接，井口设置电缆吊装装置(5)；所述的井下测量机构置由测量线圈(1)以及电场测量主控系统(2)组成；所述的测量线圈(1)包括设置在玻璃钢外管中的线圈芯轴，在线圈芯轴上通过线圈骨架绕制由发射线圈与接收线圈组成的测量线圈，测量线圈与玻璃钢外管之间设置线圈压力平衡装置，通过线圈压力平衡装置实现高温高压环境下线圈与玻璃钢内外的压力平衡；所述的电场测量主控系统(2)由电源模块、发射驱动单元、多通道前置放大单元、主控单元和数据采集单元组成，所述的发射驱动单元向发射线圈发射5种不同频率的电流信号，通过8组接收线圈接收电流信号经过测量地层(4)产生的电场信号，再通过多通道前置放大单元对接收到的电场信号进行放大处理，最后经数据采集单元传输至主控单元；所述的主控单元经过遥测通信电路将接收到的电场信号实时传输至地面移动数据采集机构(6)；所述的地面移动数据采集机构(6)用于实时监测采集到的测井数据，同时控制刻度和测井位置调整；控制刻度包括完成刻度文件调用以及刻度标定操作，测井时通过加载井下测量机构配置文件、刻度文件以及上测或下测指令，实时显示电场测井曲线；所述的数据处理模块(7)对地面移动数据采集机构(6)的原始电场测井数据进行实时处理得到最终的地层真电阻率测井曲线。 2.根据权利要求1所述基于电场测量地层真电阻率的测井系统，其特征在于：所述的数据处理模块(7)由预处理视电导率函数模块、井眼校正模块以及层厚处理与分辨率统一处理模块组成，预处理视电导率函数模块用到原始电场测井数据及刻度系数与视电导率理论函数进行迭代处理实现电场信号到地层电导率信号的转化；井眼校正模块用到井眼校正的井径和泥浆电阻率，包括辅助测量的井径和泥浆曲线或者是用户输入的固定值，用于对视电导率数据进行井眼影响校正；层厚处理与分辨率统一处理模块用于对井眼校正输出数据进行层厚校正处理，实现测井系统测量不同范围的地层电阻率信息，经过井眼环境影响校正和数据处理，得到地层不同径向的真电阻率，最终完成用户需求的地层真电阻率测井曲线。 3.根据权利要求1所述基于电场测量地层真电阻率的测井系统，其特征在于：所述的线圈芯轴(11)采用无磁的金属材料制成，所述的线圈压力平衡装置包括隔着垫套(12)套装在线圈芯轴(11)上的若干个注油的填充套(13)，线圈芯轴(11)与线缆相连的端面外周套装有玻璃钢垫环(17)，注油的填充套(13)与线圈骨架(14)的端面以及与玻璃钢垫环(17)的端面之间也通过垫套(12)隔开；位于所有填充套(13)中间的相邻两填充套(13)之间设置支撑填充套(15)，在支撑填充套上设置有O型圈(16)。 4.根据权利要求1所述基于电场测量地层真电阻率的测井系统，其特征在于：所述的8组接收线圈R1至R8源距分别为0.125m、0.2m、0.3m、0.4m、0.6m、1.0m、1.5m、2.3m，所有线圈布置在一侧，组成阵列化的R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8接收线圈。 5.根据权利要求1所述基于电场测量地层真电阻率的测井系统，其特征在于：所述的电场测量主控系统(2)基于DSP及FPGA嵌入式架构设计；通过电平转换电路完成前端多通道调理信号的电平转换，将双极性信号调整到适于AD采集的单极性信号；通过可编程增益放大电路实现各通道信号的自动增益调整放大，保证电场测井仪器信号测量动态范围；FPGA控制多道AD完成信号采集，累加降噪处理，将结果保存在内部设置的双口RAM中，通过中断通知DSP读取数据，完成多通道5种频率信号的数字相敏检波DSPD处理，形成40组实部和40组虚部数据；一个CAN通信周期内，DSP通过内置AD完成包括测量线圈内部温度、工作电压在内的辅助参数测量，DSP数据成帧后通过内置CAN经遥测通信完成数据上传。 6.一种基于电场测量地层真电阻率的测井方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤101，实时采集电场测井数据，并将测井数据送入电场测井数据标定单元；步骤201，井下测量机构实时测量采集电场数据，经过地面移动数据采集机构(6)得到测量接收线圈系的5种不同频率的40条实电场信号，送入电场数据标定单元；步骤301，将电场数据标定单元输出的地层电场信号输入测井数据温度校正单元，利用温度校正数据库，利用公式 由区间线性插值计算温度对应的电场测量信号 减去由于地层温度变化导致电子线路和线圈系产生对测量信号的影响 实现对40条测量电场信号进行温度校正，得到40条消除温度影响电场测井数据的校正曲线；步骤401，将温度校正得到40条数据曲线输入到视电导率处理单元，联合电场公式： 联合求解得到σ A (x)全空间等效的视电导率；其中，k A (x)作为全空间等效的传播系数即视传播系数，式中 步骤402，将视电导率处理单元得到的40条视电导率数据曲线，输入到井眼校正处理单元，假设井轴的视电导率σ A (x 1 )作为井眼的视电导率σ A (z)，井眼以外所有地层的等效电导率为σ a1 (z)，井径为r 0 ，井眼泥浆电导率为σ 0 ，通过公式：联合测量电场数据进行迭代反演处理求出σ a1 (z)，即井眼以外空间等效的电导率就是井眼校正后的电导率σ a1 (z)，其中 步骤403，将井眼校正处理单元得到40条去除井眼影响的数据曲线，输入到层厚校正处理单元，目的层电导率即真电导率为σ(r)、目的层以外所有地层的等效电导率为σ a2 (x)；通过公式：其中，目的层的下界面为h 1 、上界面为h 2 ，令σ a2 (x)等于σ a1 (x)，将井眼校正处理单元得到40条去除井眼影响的数据曲线与电场E 1 (x)表达式联合利用自适应迭代反演算法，求出相应的径向场点位置坐标及地层真电阻率；步骤404，根据层厚校正处理单元(403)不同场点坐标的曲线通过，建立8个子阵列在11个背景电导率σ(0.001、0.01、0.02、0.05、0.1、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0和2.0S/m)的分辨率统一数据库h vfi (z)，利用分辨率公式σ pvf(i+1) (z)＝h vfi (z)*σ pvfi (z)，式中i＝1,2,…,4，σ pvf(i+1) (z)为将要分辨率统一后的目标函数；将分辨率统一处理后的曲线，采用基于5参数反演算法进行处理，得到6条不同位置深度的真地层电阻率Rt，即完成电场测井过程。 7.根据权利要求6所述基于电场测量地层真电阻率的测井方法，其特征在于，刻度标定时电场数据标定单元根据电场测井理论精确导出线圈系的测量电场E c ，选择空气和水介质两个稳定的刻度点；其中，空气作为低刻点E cL ，电导率为0S/m；水池作为高刻点E cH ，圆形水池直径大于20m或水池深大于10m，计算无限大均匀介质的仪器响应，标定方法包括：步骤201.1，测量低刻点电场强度E mL 或感应电动势把仪器悬空吊起离地面5米以上，测量电场仪器在空气中的电场强度或感应电动势；步骤201.2，测量高刻点电场强度E mH 或感应电动势把仪器放入水池中央，测量电场仪器在高刻点的电场强度或感应电动势；步骤201.3，利用高低刻度标定公式E cH ＝KE mH +B和E cL ＝KE mL +B计算刻度系数K、B，实现标定成测量的地层电场信号。