[发明专利]一种等比例缩小的洞穴地层双侧向测井物理模拟装置及实验方法

权利要求书

1.一种等比例缩小的洞穴双侧向测井物理模拟装置，其特征在于包括基岩模型、洞穴物理模型与双侧向测井仪；上述基岩模型的电阻率范围为2000Ω.m～10000Ω.m，基岩模型设置有竖直井眼；上述洞穴物理模型横置于基岩模型内形成过井眼未填充洞穴，未填充洞穴的电阻率范围为0.1Ω.m～500Ω.m，未填充洞穴的直径范围为50mm～400mm；上述双侧向测井仪包括主电极、监督电极和屏蔽电极，主电极放置在仪器的中间，两个监督电极紧密分布在主电极上、下的对称位置，四个屏蔽电极分别对称放置在监督电极之后。

2.根据权利要求1所述的等比例缩小的洞穴双侧向测井物理模拟装置，其特征在于：上述基岩模型是在水槽内放入氯化钠溶液制成，在25℃下矿化度范围为0.339mg/L～1.833mg/L之间；上述洞穴物理模型是由特种水泥和石墨按照一定比例制成，石墨含量为5%～25%。

3.根据权利要求2所述的等比例缩小的洞穴双侧向测井物理模拟装置，其特征在于：上述竖直井眼是由电阻率范围为0.1Ω.m～1Ω.m的导电橡胶管制成的，注入竖直井眼中的泥浆滤液电阻率范围为0.1Ω.m～1Ω.m，该泥浆滤液是在室温条件下由矿化度为66895mg/L～5314mg/L的氯化钠溶液配制而成的。

4.根据权利要求1所述的等比例缩小的洞穴双侧向测井物理模拟装置，其特征在于：上述双侧向测井仪配置有实时控制与调制电路和载有信号实时处理与采集软件系统的计算机平台，实时控制与调制电路包括信号发射电路、信号接收电路、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；浅侧向屏流源的工作频率为512Hz，深侧向屏流源的工作频率为128Hz；上述实时控制与调制电路用于信号实时传输与信息反馈，控制井下仪器的运行及信息采集；计算机平台用于实时数据采集、命令发送、曲线显示及记录随时响应硬件接口所传输的数据，经过解码和反演后生成曲线数据，并以数值显示和曲线显示的方式在计算机屏幕上滚动显示。

5.根据权利要求3所述的等比例缩小的洞穴双侧向测井物理模拟装置，其特征在于：上述双侧向测井仪配置有实时控制与调制电路和载有信号实时处理与采集软件系统的计算机平台，实时控制与调制电路包括信号发射电路、信号接收电路、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；浅侧向屏流源的工作频率为512Hz，深侧向屏流源的工作频率为128Hz；上述实时控制与调制电路用于信号实时传输与信息反馈，控制井下仪器的运行及信息采集；计算机平台用于实时数据采集、命令发送、曲线显示及记录随时响应硬件接口所传输的数据，经过解码和反演后生成曲线数据，并以数值显示和曲线显示的方式在计算机屏幕上滚动显示。

6.一种使用如权利要求5上述缩小比例洞穴双侧向测井物理实验模拟装置进行实验的方法，包括以下步骤：

a根据数值模拟结果在基岩模型上构建规格为2m×2m×2m的模拟井；

b将模拟井内充满配置好的具有一定矿化度的氯化钠溶液；

c应用实时控制系统将制作好的洞穴物理模型和竖直井眼放入模拟井内预设位置；

d通过实时控制系统和调制电路进行垂直情况下的数据采集及测量；首先给主电极通电并发出恒定电流，四个屏蔽电极同时发出与主电极相同极性的稳定电流，通过调节电子线路使得主电极与屏蔽电极之间的电位相等；此时再调节监督电极使得两个监督电极的电位相等；最后再测量任一监督电极的电位；

e根据设定的模拟条件重复步骤b至d，若模拟条件结束，则转步骤f；

f对采集后的数据进行解码和反演，生成测井曲线并分析。