[发明专利]一种三维感应测井仪器线圈系的设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种三维感应测井仪器PCB的平板型(Rogowski)线圈系的设计方法。

背景技术

在感应测井领域，三维感应测井仪器的关键部分是仪器的探头，对于阵列感应测井就是发射和接收线圈系的结构。线圈系结构设计的优劣表征仪器测量采集到地层信息的多少和质量。三维感应测井仪通过对接收线圈测得的3个互相垂直的磁场分量信息进行处理，可获得地层水平电阻率R_h和垂直电阻率R_v，还可得到各向异性地层模型的两种含水(油)饱和度，以及地层倾角和仪器方位角等信息。三分量感应测井系统的线圈系结构包括3个发射线圈(T_x、T_y、T_z)和3个接收线圈(R_x、R_y、R_z)。这3个发射线圈彼此垂直，并发射一定频率的交流电，3个接收线圈也相互垂直，并接收各个方向的地层信息，尤其是三维感应测井仪器线圈系结构设计，为了得到均匀的三维九个磁场分量，已经进行了大量的工作。主要有两种设计方法。一种是基于三个线圈沿轴向方向相互正交，但三线圈不在同一位置的设计方法，比如阿特拉斯公司发明的线圈系结构专利(US6900640B2)，另一种是基于三线圈设计在同一位置上组成的三正交线圈系结构，比如斯伦贝谢三分量感应测井仪器线圈系结构(US0184304A1)。

发明内容

本发明的目的是提供一种柔性版线圈结构设计的三维感应仪器探头参数，仪器探头用现在的印刷电路板设计三维感应测井仪器线圈系，实现三维感应仪器三个方向线圈的正交性，从感应特性响应机理出发，在保证三维感应传感器的接收线圈两端取的较大响应信号，以及影响响应信号参数，相互的关联程度，进行合理优化参数来设计三维感应线圈系得到响应信号最大，屏蔽抵消直耦信号到最小可实现方法。

本发明所述的一种三维感应测井仪器线圈系的设计方法，该方法的设计步骤如下：

根据接收罗氏线圈是均匀密绕在一个聚酰胺塑料板上，线圈匝数为NR接收线圈的磁链为：

Φ(t)＝μ₀I₁(t)N_RS    (1)

式中，μ₀＝4π×10^-7(H/m)，

当电流变化时，接收线圈的感应电动势：

V(t)=-dΦdt=-μ0NSdI1(t)dt---(2)]]>

式中令M＝μ₀NS，可见M取决于线圈结构参数。

感应电流I₁(t)由发射线圈通以交变电流产生磁场，空间感应出涡流I₁(t)，在发射端，通以交变电流产生电磁场关系如下：

1.X轴方向上：

电场E_xx＝0