超高精度套管接箍测井仪
一．技术领域：
本实用新型涉及一种井下套管井测井仪，特别是涉及井下各种油、套管接箍磁定位测井仪（一种新型的磁定位仪目前国外还没有类同）的领域。
二．背景技术：
常规井下套管接箍测井仪(CCL)是利用两块（恒磁）磁钢、一只接收线圈和电子线路组成（如图1）。测井时，通过检测接收线圈感应电压Ei随套管接箍的变化(Ei=-N*dφ/dt)来测量接箍的深度和个数，（如图1）。再通过测井曲线读出所有套管接箍的个数计算出井下地层的准确深度（H = L * N）。
井下油、套管接箍品种较多，原套管接箍（CCL）测井仪测井时，当套管老化，或套管直径较大时，会产生接箍漏测。尤其在产气井中, 为确保套管连接密封，所用的新型套管不再用套管接箍连接，改为用两支套管的丝扣（API）直接连接。原套管接箍测井仪因测量不到接箍而无常工作(如图2)。目前，在国外还没有测量这种套管丝扣的测井仪器。怎样设计一种新型套管接箍测井仪，测量各种套管接箍（包括西姆莱斯扣）的仪器，代替原来CCL仪器测量的套管接箍？这就是我们研发高精度套管接箍测井仪(EFCL)目的。
另外，原套管接箍测井仪还存在两个缺点；
1、从上面计算公式看出，测量曲线的幅度受仪器测井速度影响很大，目前组合测井速度是根据测井容来确定的，不同组合测井速度可能相差很多，CCL 测量曲线的幅度也会有很大区别；
2、测量曲线受套管磁化影响很大。在油田作业过程,套管很容易被磁化，套管磁化后，在CCL测井曲线上会产生尖峰,由于磁化尖峰与接箍尖峰变化规律
完全一样，无法加以区分，所以会造成测量误差；
为了能够测量无套管接箍的套管进行校深，我们利用恒磁场、霍尔传感器检测漏磁的方法。通过测量套管磁阻（在丝扣连接处）的变化，来准确测量出各种套管接箍的深度。
三、专利容：
恒磁高精度套管接箍测井仪采用恒定磁场，采用一只霍尔元件来代替原CCL 的单线圈接受。在电子线路设计方面，采用可控调零电路，使仪器可以在非常高的灵敏度条件下工作。通过采用两只不同轴向霍尔传感器接收，就可以判别接箍信号和磁化信号的区别。这样，恒磁高精度套管接箍测井仪具有不受套管磁化和测井速度的影响，对各种套管接箍都能精确测量出。
本专利包括两部分：电磁聚焦传感器和电子线路。
2.1、电磁聚焦传感器:
电磁聚焦传感器与原CCL传感器相比最大的差别有两点：新传感器采用94HZ交变电磁场，老仪器用恒定磁场；新传感器采用双线圈差分测量，老仪器用单线圈直接测量。设计新传感器的目的就是要提高仪器测量精度、灵敏度和去掉套管磁化和测速的影响。
无接箍套管只用丝扣连接（没有接箍），在连接处产生的磁通变化很小，要准确地测量出丝扣连接处的磁阻变化，我们利用两只发射线圈产生聚焦磁场；用两只接收线圈采用差分连接来提高仪器的灵敏度。
此时，Vout = E1 - E2 =（-dφ1/dt）-(-dφ2/dt)
在周围介质均匀（没有接箍）时，两个接收线圈的磁通变化相等，接收线圈输出电压Vout=0(测量曲线基值低) 。两只发射线圈的磁路磁阻是一样的。当
一只发射线圈(L2）经过套管连接丝扣处时（如图3），由于该线圈磁路的磁阻增加而使该发射线圈对应的接收线圈接受到信号（E2）减小。两只接收线圈信号差分后，使输出信号增加。同样，当L1经过套管丝扣时，接收线圈输出信号也增加（为负值）。
采用交变电磁聚焦传感器测量无接箍套管时，除具有非常高的灵敏度外，还有以下优点：
3.1.1、具有非常高的灵敏度,可以检测出套管磁阻微小的变化。
新仪器采用94HZ的交变信号，利用提高放大器的增益来提高仪器的灵敏度；利用高Q值的带通滤波器来去掉干扰，使仪器测量套可以清晰地反映出套管丝扣变化。
3.1.2、具有非常宽的测速围。
测量套管连接丝扣（或接箍）时，测量曲线的幅度只与连接丝扣（或接箍）有关，与测速无关。因为电磁聚焦套管接箍测井仪测速是 0-3600米/秒。
3.1.3、具有测量结果不受套管磁化的影响。
套管被磁化是不可避免的，接收线圈通过磁化套管时，和原CCL仪器一样，一定会产生感应电压(如图3)，由于该电压是随磁化套管缓慢变化的信号，按仪器测速从200米/秒-3600米/秒计算，该低频信号的频率为1-6HZ,而仪器的工作信号是94HZ,很容易用高通滤波器把低频的磁化信号滤掉。
四、专利摘要：
电磁聚焦套管丝扣（或接箍）测井仪的探头通过采用交变电磁场聚焦发射和采用双线圈差分接受；电子线路部分通过采用高增益放大器、磁化干扰滤波和高Q带通滤波器使仪器具有非常高的灵敏度，测量结果既不受套管磁化影
响也不受测速影响，可以准确、清晰地测量出无接箍套管连接丝扣（或原套管接箍）。
五、说明书附图
图1 —是原套管接箍测井仪工作原理图；
图2 —是原磁定位仪测量无接箍套管曲线；
图3 —是电磁聚焦套管接箍传感器；
图4 —是新仪器测量曲线；
图5 —是电磁聚焦套管接箍测井仪框图
六、具体实施方案
从图1看出：原磁定位仪探头由两块磁钢（3）、一只线圈（4）组成。当仪器经过套管接箍时，由于磁场分布发生变化，在接收线圈中产生一个套管接箍信号（5）。当仪器经过新型套管测量时时（图2），由于只有丝扣（2）没有接箍，所以很难从测量曲线（4）上区分出套管丝扣的信号。
从图3看出：电磁聚焦套管传感器（EFCS）由两只发射线圈（2）、两只接收线圈（3）组成。两只发射线圈按聚焦相接；两只接收线圈按差分相接。
从图5看出:仪器测井时，发射线圈L1、L2供f=94HZ、Vp-p=30V方波信号。接收信号先送到前置放大（1）放大200倍后，再经过高阶高通滤波器（2）f=10HZ 滤掉套管磁化干扰和其他低频干扰，信号（94HZ）再经过带通滤波器（3）Q=10、f=94HZ、K=5放大后送到压频转换器，把电压信号变成频率输出。
由于仪器采用94HZ交变电磁场代替恒定磁场，所以仪器可以采用高增益放大来提高测量灵敏度；由于套管磁化干扰信号频率为1-6HZ，与工作频率94HZ 相差很多，所以仪器可以通过高通滤波器把磁化干扰信号滤掉；同样，由于仪
器工作信号为94HZ，接收线圈的感应电压不再与仪器测速有关。
图4是新仪器测量套管曲线(6)。被测套管包括连接丝扣(2)、磁化部分(3)和模拟套管接箍(5)。当电磁聚焦传感器通过套管测量时，测量的曲线在连接丝扣处曲线(6A)幅度变化明显，其频率为94HZ。测量的曲线在套管磁化处曲线(6B)幅度变化明显，其频率为3HZ; 测量的曲线在模拟套管接箍处曲线(6C)幅度变化明显，其频率为94HZ。对测量曲线分析后，我们得出以下结论：
6.1、电磁聚焦套管测量仪测量灵敏度高，可以清晰测量出套管丝扣的变化；
6.2、电磁聚焦套管测量仪对磁化干扰信号可以用高通滤波器滤掉；
6.3、电磁聚焦套管测量仪可以代替原CCL仪器测量套管接箍。
七、权利要求书:
1、本实用新型采用低频交变电磁场（94HZ）代替原磁定位仪的恒定磁场，双发射探头由两只完全相同的线圈L1、L2（形状、匝数、电感、电阻等）顺向连接。接收探头由两只完全相同的线圈L3、L4（形状、匝数、电感、电阻等）按差分连接对称放在两发射探头中间。发射线圈到接受线圈（线圈中点）距离为所测套管径的1.5-2.5倍。
2、本实用新型双发射线圈发射94HZ的方波，差分线圈接收到的信号先经过高增益放大器放大后（提高测量灵敏度），再经过高通滤波器滤掉低频变化的套管磁化干扰，经过带通滤波器消除杂散干扰处理，使测量曲线能够清晰地显示出套管丝扣（或接箍）。
小结：
本专利要求保护有3点：采用交变电磁场的磁定位仪；电磁聚焦磁定位仪的探头结构；电磁聚焦磁定位仪电子线路滤掉套管磁化干扰的方法。
八、附图：