[发明专利]一种随钻侧向电极系主-屏一体式电极结构及其制备方法

说明书

本发明公开了一种随钻侧向电极系主‑屏一体式电极结构及其制备方法，包括钻铤本体，钻铤本体的外侧套设有第一绝缘层，第一绝缘层的外侧套设有屏蔽电极，屏蔽电极上设有环形安装槽，环形安装槽中设置有主电极，且主电极与屏蔽电极之间设置有第二绝缘层，屏蔽电极上设有供主电极的引线束通过的穿线孔。本发明可以克服传统侧向电阻率测井仪器对电极系绝缘性能及制作工艺的高要求，提高深浅侧向电阻率的测量性能，满足在油气钻井环境中长时间稳定、可靠工作的需要。

技术领域

本发明属于油气田测井领域，具体涉及一种随钻侧向电极系主-屏一体式电极结构及其制备方法。

背景技术

随钻侧向电阻率测井是实现并应用最早的一种随钻测井方法，是电路直接给钻铤、电极供电流进行聚焦。随钻电极电流型(不是通过线圈感应电流供电)聚焦能力强、电阻率测量范围大，但受技术及工艺水平的局限，目前为止未能成熟和广泛商业应用，其主要原因是：仪器电极之间、电极与钻铤之间的绝缘及其电极系绝缘带的耐磨性能无法满足随钻长时间、高温、高压钻井环境的需要。

随钻侧向电阻率测井仪电极与钻铤本体之间难以像电缆侧向电阻率仪器采用充油的办法来保证绝缘。随钻侧向电阻率测井仪需要电极系长时间在井下工作，其绝缘性能很容易降低；受到泥浆长时间冲刷，磨损也易导致电极环损坏、电气连接特性不稳定等。为解决以上问题，曾先后多次尝试过在钻铤与电极、主屏电极之间绕制玻璃钢、填充特定材料橡胶和喷涂陶瓷等，都没能满足绝缘要求。这些材料在高温高压长时间下井过程中其绝缘性能将变差，而且会经常出现绝缘值在下井后很快降低到很小，绝缘层受到冲刷严重等现象，满足不了传统侧向电阻率测井仪器对绝缘性能的高要求。通过调研和试验表明：在随钻钻铤上采用传统双侧向电极系结构难以达到侧向测井所要求的绝缘性能，目前钻铤上制作电极系工艺无法确保其性能。因此急需新型的主-屏一体式电极结构及制作方法，利用软屏蔽特性克服传统侧向仪器对电极系绝缘性能及制作工艺的较高要求，避免高温高压绝缘性能降低导致测井效果不佳，提高随钻侧向电阻率测井仪器的稳定性、可靠性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种随钻侧向电极系主-屏一体式电极结构及其制备方法，用于解决现有技术的问题，本发明利用屏蔽电极封闭主电极的结构和主-屏电极的电极等电位设计达到仪器屏蔽效果，依此可以克服传统侧向电阻率测井仪器对电极系绝缘性能及制作工艺的高要求，提高深浅侧向电阻率的测量性能，满足在油气钻井环境中长时间稳定、可靠工作的需要。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种随钻侧向电极系主-屏一体式电极结构，包括钻铤本体，钻铤本体的外侧套设有第一绝缘层，第一绝缘层的外侧套设有屏蔽电极，屏蔽电极上设有环形安装槽，环形安装槽中设置有主电极，且主电极与屏蔽电极之间设置有第二绝缘层，屏蔽电极上设有供主电极的引线束通过的穿线孔。

进一步地，所述屏蔽电极被环形安装槽分为第一屏蔽电极和第二屏蔽电极，且第一屏蔽电极和第二屏蔽电极通过环形安装槽底部金属体连接。

进一步地，第二绝缘层包括位于主电极内侧的绝缘层以及位于主电极两侧的绝缘层，且位于主电极两侧的绝缘层外径和主电极、第一屏蔽电极以及第二屏蔽电极的外径一致。

进一步地，第二绝缘层为玻璃钢绝缘层或橡胶绝缘层。

进一步地，屏蔽电极的两侧分别设有若干电极环，且屏蔽电极两侧的电极环个数相等。

进一步地，屏蔽电极与其相邻的电极环之间以及相邻的电极环之间均设有绝缘层。

一种上述的随钻侧向电极系主-屏一体式电极结构的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：在钻铤本体的周向上制备第一绝缘层，然后在第一绝缘层的外侧安装屏蔽电极；

步骤二：在屏蔽电极的中部加工一个环形安装槽；

步骤三：对环形安装槽的表面进行打磨；