本發(fā)明屬于石油天然氣鉆探，特別涉及一種含遠探測發(fā)射和發(fā)電功能的近鉆頭伽馬電磁波成像測井儀。

背景技術(shù)：

1、現(xiàn)有的近鉆頭測井技術(shù)和裝備主要功能包括：近鉆頭方位伽馬成像、近鉆頭側(cè)向電阻率成像、鉆頭電阻率和近鉆頭電磁波電阻率。

2、目前已有的近鉆頭伽馬側(cè)向電阻率成像儀器采用電流側(cè)向測量原理，實現(xiàn)側(cè)向電阻率、鉆頭電阻率測量和電阻率成像等功能。其主要缺點在于不適用于油基泥漿測井環(huán)境，且軸向前探測距離較淺。已有的近鉆頭伽馬電磁波電阻率成像儀器雖能用于油基泥漿環(huán)境，但普遍沒有方位電磁波探測功能，且軸向前探能力同樣較淺。

3、國內(nèi)外已有的隨鉆電磁波遠探測儀器無論是單一短節(jié)還是多個短節(jié)的組合均較長，只能置于螺桿上方距離鉆頭較遠，鉆頭前地層信息獲得較少，軸向前探能力較弱。

4、綜上，現(xiàn)有隨鉆電阻率測井技術(shù)與裝備主要存在以下不足：

5、(1)近鉆頭側(cè)向電阻率測井儀不適用油基泥漿環(huán)境；

6、(2)近鉆頭側(cè)向電阻率測井儀徑向探邊與軸向前探距離較淺；

7、(3)近鉆頭電磁波測井技術(shù)與裝備普遍沒有方位電磁波探測功能；

8、(4)現(xiàn)有的遠探測電磁波儀器，無論是單一短節(jié)還是多個短節(jié)均較長，無法置于近鉆頭，軸向前探能力非常弱；

9、(5)近鉆頭成像測井儀測量參數(shù)較多，需要更大的供電功率。目前近鉆頭儀器普遍采用電池供電，供電時間短，通過電池供電不能滿足近鉆頭電磁波成像測井儀長時間(200小時)供電需求。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對上述問題，本發(fā)明提供一種含遠探測發(fā)射和發(fā)電功能的近鉆頭伽馬電磁波成像測井儀，采用以下技術(shù)方案：

2、一種含遠探測發(fā)射和發(fā)電功能的近鉆頭伽馬電磁波成像測井儀，包括鉆鋌本體，所述鉆鋌本體內(nèi)部沿軸向設(shè)置有水眼，所述鉆鋌本體的下端外部設(shè)置有發(fā)射天線，所述鉆鋌本體的上端外部設(shè)置有第一接收天線和第二接收天線；所述鉆鋌本體在所述第一接收天線和所述第二接收天線之間還設(shè)置有第一天線口，所述第二接收天線和所述發(fā)射天線之間設(shè)置有第二天線口；

3、所述水眼內(nèi)設(shè)置有密封緊固套、電路骨架、下導(dǎo)流器和泥漿渦輪發(fā)電裝置，所述密封緊固套和所述下導(dǎo)流器將所述電路骨架固定在所述水眼內(nèi)，所述電路骨架具有容納腔，所述泥漿渦輪發(fā)電裝置的中部位于所述容納腔內(nèi)，所述泥漿渦輪發(fā)電裝置的下端與所述下導(dǎo)流器連接，所述泥漿渦輪發(fā)電裝置的上端貫穿所述密封緊固套，所述電路骨架內(nèi)設(shè)置有方位伽馬測量電路。

4、進一步的，所述第一接收天線的法線方向和所述第二接收天線的法線方向與鉆進方向的軸線同向，所述發(fā)射天線與鉆進方向的軸線具有夾角。

5、進一步的，所述第二接收天線和所述第二天線口之間還設(shè)置有耐磨帶。

6、進一步的，所述第一接收天線和所述第二接收天線的外部均設(shè)置有第一天線保護罩，所述發(fā)射天線的外部還設(shè)置有第二天線保護罩。

7、進一步的，所述電路骨架包括發(fā)射倉、第一接收倉、第二接收倉、主控倉和伽馬倉；

8、其中，所述主控倉內(nèi)設(shè)置有主控處理電路和扇區(qū)傳感器，所述伽馬倉內(nèi)設(shè)置有方位伽馬測量電路，所述發(fā)射倉內(nèi)設(shè)置有發(fā)射電路，所述第一接收倉和所述第二接收倉內(nèi)均設(shè)置有電源模塊和接收電路。

9、進一步的，所述主控處理電路包括依次連接的ad采集電路、數(shù)據(jù)處理電路、信號控制電路和da轉(zhuǎn)換電路，其中，所述ad采集電路與兩個所述接收電路連接，所述數(shù)據(jù)處理電路與所述方位伽馬測量電路連接，所述信號控制電路通過通訊驅(qū)動接口與其他儀器連接，所述da采集轉(zhuǎn)換電路與所述發(fā)射電路連接。

10、進一步的，所述發(fā)射電路包括依次連接的電源濾波電路、發(fā)射放大電路和發(fā)射調(diào)諧電路；

11、所述接收電路包括依次連接的濾波放大電路和接收調(diào)諧電路；

12、所述方位伽馬測量電路包括扇區(qū)處理電路和一體化伽馬探測器，其中，所述扇區(qū)傳感器與所述扇區(qū)處理電路連接，所述一體化伽馬探測器與所述扇區(qū)處理電路連接。

13、進一步的，所述電源模塊與所述泥漿渦輪發(fā)電裝置電連接。

14、進一步的，所述泥漿渦輪發(fā)電裝置包括導(dǎo)輪、葉輪、連接套、密封殼體、承壓密封筒、泥漿軸承、傳動軸、磁耦合組件、密封套和發(fā)電機；

15、其中，所述密封殼體的下端與所述承壓密封筒連接，所述密封殼體的上端與所述連接套的第一端動密封連接，所述連接套的第二端與所述葉輪固定連接；所述發(fā)電機設(shè)置在所述密封殼體內(nèi)，所述發(fā)電機的軸與所述傳動軸的第一端連接，所述密封套套設(shè)在所述發(fā)電機的軸與所述傳動軸上；

16、所述傳動軸的第二端貫穿所述葉輪的中心孔，所述導(dǎo)輪與所述傳動軸固定連接并位于所述傳動軸的第二端與所述葉輪之間；

17、所述傳動軸的第一端和所述導(dǎo)輪之間設(shè)置有第一泥漿軸承、第二泥漿軸承和第三泥漿軸承，所述葉輪與所述第一泥漿軸承的外圈固定連接，所述磁耦合組件設(shè)置在所述第二泥漿軸承和所述第三泥漿軸承之間，所述連接套與所述第二泥漿軸承的外圈和所述第三泥漿軸承的外圈固定連接，所述磁耦合組件設(shè)置在所述連接套內(nèi)，所述磁耦合組件的內(nèi)筒與所述傳動軸固定連接，所述磁耦合組件的外筒與所述連接套固定連接。

18、進一步的，所述泥漿渦輪發(fā)電裝置還包括防沖帽，所述傳動軸的第二端與所述防沖帽紋固定連接。

19、進一步的，所述泥漿渦輪發(fā)電裝置還包括油平衡活塞，所述傳動軸內(nèi)部沿軸向設(shè)置有油腔，所述油平衡活塞與所述油腔滑動連接。

20、一種近鉆頭電磁波成像測井方法，通過所述的含遠探測發(fā)射和發(fā)電功能的近鉆頭伽馬電磁波成像測井儀進行地層電阻率測量，包括以下步驟：

21、發(fā)射天線以設(shè)定角度發(fā)射電磁波信號，電磁波信號等效為軸向z分量和正交于軸向分量的徑向x分量，第一接收天線與第二接收天線接收同軸zz分量和正交xz分量；

22、通過數(shù)值模擬獲得第一接收天線和第二接收天線接收的信號的幅度比、相位差與地層電阻率的關(guān)系繪制圖版，根據(jù)圖版將測量信號轉(zhuǎn)換為地層電阻率信息。

23、一種近鉆頭電磁波成像測井方法，通過所述的含遠探測發(fā)射和發(fā)電功能的近鉆頭伽馬電磁波成像測井儀進行徑向探邊和軸向前探，包括以下步驟：

24、發(fā)射天線以設(shè)定角度發(fā)射電磁波信號，電磁波信號等效為軸向z分量和正交于軸向分量的徑向x分量，第一接收天線與第二接收天線分別接收同軸zz分量和正交xz分量時，根據(jù)電磁波測量信號的方位角度表征地層方位電阻率，實現(xiàn)徑向探邊；

25、發(fā)射天線以設(shè)定角度發(fā)射電磁波信號，電磁波信號等效為軸向z分量和正交于軸向分量的徑向x分量，第一接收天線與第二接收天線均接收正交xz分量和同軸zz分量時，測量鉆頭前方地層電阻率，實現(xiàn)軸向前探功能。

26、一種近鉆頭電磁波成像測井方法，通過所述的含遠探測發(fā)射和發(fā)電功能的近鉆頭伽馬電磁波成像測井儀進行軸向前探距離測量，包括以下步驟：

27、建立電阻率前探測模型；

28、基于電阻率前探測模型，根據(jù)第一接收天線和第二接收天線處的磁場強度計算接收天線的響應(yīng)特征曲線，通過選取測井儀的地質(zhì)信號與均勻空間響應(yīng)差別的截止值，確定測井儀軸向前探的距離。

29、一種近鉆頭電磁波成像測井方法，通過所述的含遠探測發(fā)射和發(fā)電功能的近鉆頭伽馬電磁波成像測井儀進行遠探測發(fā)射，包括以下步驟：

30、將近鉆頭伽馬電磁波成像測井儀作為前置發(fā)射模塊，并與電磁波遠探測接收短節(jié)進行組合連接。

31、本發(fā)明的有益效果：

32、1、本發(fā)明采用近鉆頭電磁波，有一定的前探能力，相較于近鉆頭側(cè)向電阻率測井儀器具有更大的軸向前探和徑向探邊距離。

33、2、本發(fā)明采用近鉆頭方位電磁波方法，既能適用于油基泥漿，也適用于水基泥漿。

34、3、本發(fā)明具有方位電磁波的測量能力，可采集地層徑向不同方位的電磁波信息，實現(xiàn)方位電磁波測量功能。

35、4、本發(fā)明具有遠探測發(fā)射功能，將發(fā)射天線從螺桿上方移至近鉆頭，大大提高了軸向前探能力。本發(fā)明在螺桿下方與鉆頭相連，作為前置發(fā)射短節(jié)與不同源距的電磁波超遠探測接收短節(jié)進行組合，直接測量鉆頭前方的電磁波信號，相較于常規(guī)電磁波遠探測儀器提升10米以上的前探能力。

36、5、本發(fā)明內(nèi)置泥漿渦輪發(fā)電裝置，解決了測量系統(tǒng)由于測量參數(shù)增加、功耗增加導(dǎo)致電池供電不足的問題，滿足了井下長時間工作的需求。

37、本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點可通過在說明書以及附圖中所指出的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)和獲得。