Способ бокового каротажа и устройство для его осуществления

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик (ilail 003002 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 160981 (21) 3337239/18-25 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет—

Опубликовано 07.0383, Бюллетень ¹ 9

Дата опубликования описания 0703.83

РаттМ К з

G, 01 М Зj18

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (531УДК 550.837 (088.8) Е.A. Кулигин, В.П. Игнатьев и А.Ф., М (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Специальное конструкторско-технологичес промысловой геофизики (54) СПОСОБ БОКОВОГО КАРОТАЖА И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к промысловой геофизике и может быть исполь.зовано при электрическом каротаже нефтяных и газовых скважин.

Известен способ электрического каротажа с регулированием электрического поля зонда с целью препятствовать растеканию тока от центрального электрода по скважине и обеспечить направление его непосредственно в исследуемый пласт, называемый. боковым каротажом (БК), имеющий вы- сокую эффективность в высокоомных разрезах и скважинах, заполненных минерализованной промывочной жидкостью.

Устройство, реализующее указанный способ каротажа, содержит систему электродов (три и более ) регулирующие величину тока (фокусировку тока} от центрального электрода перпендикулярно оси скважины, вследствие чего влияние скважины,и вмещающих пород на показания зонда значительно ослабляются (1 ). . Известен способ разноглубинного

БК, основанный на исследовании горных пород несколькими зондами БК с разными радиальными характеристиками, причем все зонды разноглубинноro БК реализуются на одной многоэлектродной зондовой установке путем изменения условий фокусировки (1 1.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ бокового каротажа, в котором окружающие скважину горные породы возбуждают электрическим током и измеряют величину тока и потенциала центрального электрода как мини: ум у двух зондов бокового каро тажа у по которым определяют величину удельного электрического сопротивления пород (2 ).

В пятиэлектродной установке разноглубинного БК зонд БК с наименьшей . глубинностью (так называемый зонд псевдобокового каротажа )используют пары крайних электродов в качестве обратных токовых электродов. В ре. зультате ток от центрального и внутренних экранных электродов распространяется вблизи скважины и показания зонда зависят в основном от удельс

;ного сопротивления прилегающей к скважине части пласта. Зонд БК средней глубинности реализуется по типу трехэлектродного зонда БК, при этом к паре крайних электродов ток не подводится. Глубинный зонд реализу1003002 ется, например, путем поддержания по+ тенциала крайних электродов к К раз выше потенциала центральной груп-. пы электродов. Обычно К равен 1,2 1,4, . Устройство для реализации способа разноглубинного БК содержит зондовую установку, включающую как минимум пять электродов двух зондов бокового каротажа (БК), цепи питания зондовой установки переменным током и измерительные каналы потенциала и тока центрального электрода (2 ).

Недостатком известного способа разноглубинного БК и реализующего его устройства является невозможность одновременного исследования скважины несколькими зондами БК разной глубинности, связанная с возникающим при этом взаим;:ым влиянием электрических полей нескольких зондов БК, расположенных на .общей многоэлектродной установке, Неодновременность измерений зондами разноглубинного

БК приводит к снижению производительности труда при исследовании скважин ухудшает сопоставимость полученных анных.

Цель изобретения — повышение производительности труда и качества измерений разноглубинного БК за счет одновременного измерения параметров электрических полей двух зондов БК, Поставленная цель достигается тем, что согласно в способу бокового каротажа (БК), в котором горные породы, окружающие скважину, возбуждают электрическим током и измеряют величины тока и пстенциала центрального электрода как минимум у двух зондов бокового каротажа с разными радиальными характеристиками, по которым определяют величину удельного электрического сопротивления пород, питание токовых цепей обоих зондов БК осуществляют одновременно сдвинутыми по фазе на 3 2 переменными токами одной частоты, причем параметры электрического поля, соответствующие показаниям первого зонда БК, измеряют в моменты времени, когда переменный ток в цепи питания второго зонда

БК достигает нулевого значения, и наоборот,, параметры электрического поля, соответствующие показаниям второго зонда БК, измеряют в моменты времени, когда переменный ток в цепи питания первого зонда БК достигает нулевого значения.

При таком сложном питании электрическое поле каждого зонда определяется суперпдзицией электрических полей

° от двух сдвинутых по фазе токов. И в частности, в моменты времени, когда ток в первой токовой цепи переходит через нулевое значение, определяются параметры электрического поля (потенциал и ток центрального измерительного электрода ), соответствующие .второму зонду БК, и наоборот, когда достигает нулевого значения ток вс .второй токовой цепи, определяются параметры электрического поля, соот5 ветствующие первому зонду БК.

Устройство, реализующее указанный способ одновременного разноглубинного БК, содержит зондовую установку,,включающую как минимум пять электро)0 дов двух зондов бокового каротажа (,БК ), цепи питания зондовой установки переменным током и измерительные каналы потенциала и тока центрального электрода зондовой установки, причем для обеспечения одновременного питания двух зондов БК переменными токами одной частоты, сдвинутыми по фазе íà >/2, дополнительно в цепь питания первого зонда БК введена фазосдвигающая схема, соединенная параллельно с цепью питания второго зонда БК, а в измерительные каналы потенциала и тока центрального электрода введены схемы выборки-хранения и измеритель разности фаз, соединенный с цепями питания эондовой установки и управляющими. входами схем выборки-хранения.

На фиг. 1 а, б приведены временные диаграммы токов питания 3„ H 3>

ЗО первого и второго зондов, на фиг. 1 в, r — - диаграмма потенциала И и тока

Зо центрального электрода зондов; ,на фиг. 2 - функциональная схема уст ройства для проведения разноглубин39 ного БК.

Электрический сигнал в измеритель ном канале потенциала центрального электрода (фиг. 1 в ) содержит две составляющие потенциала (изображены

gQ пунктиром), совпадающие по фазе с создающими их токами в цепи первого (фиг. 1 а) и второго зондов БК (фиг. 1 б). В момент времени с., когда ток 31 в цепи первого зонда БК равен нулю (фиг. 1 а ), измеряют потенциал центрального электрода второго зонда БК, свободный от влияния электрического поля первого зонда. В момент времени t>, когда ток 32 в цепи второго зонда БК равен нулю, измеряют потенциал центрального электрода первого зонда БК, свободный от влияния электрического поля второго зонда БК.

Аналогично измеряют значения тока Эо центрального электрода для первого и второго зондов БК, причем на фиг. 1 г пунктиром изобржены две составляющие токов.

Функциональная схема устройства разноглубинного БК (фиг. 2) содержит

60 многоэлектродную зондовую установку (зонд ) 1, удаленный электрод 2 срав-, чения, фазосдвигающую схему 3, измерительный канал потенциала в иэмезительный канал тока центрального

65 электрода, включающие измерительные

1003002 трансформаторы 4 и 5 соответственно, а также передающую часть многоканаль ной телеиэмерительной системы {ТИС) 6, линию 7 связи (геофизический кабель), расположенные в наземной части аппаратуры приемную часть ТИС 8 и заземленный источник 9 переменного тока. Устройство содержит также измеритель 10 фаэ и схемы 11-14 выборкихранения (СВХ).

Переменный ток от наземного источ- 10 ника 9 подается по жиле геофизического кабеля 7 в скважинную часть устройства, где проходит через измери.тель 10 фаз и через фаэосдвигающую схему 3 на центральную группу элек- 15 тродов зонда 1, стекая с которой в окружающее пространство, образует цепь питания глубинного зонда БК.

Фазосдвигающая схема 3 выполнена в виде параллельно соединенных катушки g0 индуктивности и согласующего трансформатора, причем вторичная обмотка последнего составляет цепь питания малого зонда БК, в которую входят два диполя, образованные центральными 25 экранными и крайними электродами зонда 1 (на фиг. 2 показаны условно).

Ток малого зонда БК будет сдвинут по фазе на угол примерно 90 по отношению к току в цепи большого зонда

БК, если выполняется условие !

R >) Х2 где Х2 — индуктивное сопротивление катушки индуктивндсти на частоте питающего тока;

R — сопротивление среды между

1 диполями, пересчитанное в первичную обмотку согласующего трансформатора. 40

В результате сложного питания многоэлектродного зонда 1 характер фокусировки тока центрального электрода в пространстве изменяется с частотой питающего тоКа, т.е, изменяет- 45 ся глубинность зонда.

Измеритель 10 фаэ позволяет сле дить за фазами токов в питающих цепях обоих зондов БК. В моменты времени

t<(фиг. 1 à-r) измеритель 10 фаэ передает команды на СВХ 11 и 12, на которых.запоминаются мгновенные значения потенциала и тока центрального электрода, соответствующие глубинному зонду БК. В моменты времени t2 (фиг. 1 а-г ) измеритель 10 фаз передает команды на GBX 13 и 14, которые запоминают мгновенные значения потенциала и тока центрального электрода, соответствующие малому зонду БК. За- 60 помненные на выходах СВХ указанных параметров передаются по каналам

ТИС б через геофизический кабель 7 на поверхность в наземную часть

?ИС 8.

Работа устройства циклически возобновляется с частотой питающего тока.

Возможности устройства не ограничиваются получением информации от двух раэноглубинных зондов БК. Их число может быть увеличено путем.введения в измерительные цепи дополни.тельного числа СВХ и соответствующего усложнения алгоритма работы измерителя 10 фаз.

Входящие в состав устройства СВХ могут быть расположены в наземной части аппаратуры. При этом они включаются в измерительные цепи потенциала и тока центрального электрода после приемной части ТИС 8.

Предлагаемое изобретение позволяет повысить производительность труда при геофизических исследованиях скважин эа счет сокращения числа спускоподъемных операций в скважине, а также улучшить качество получаемого геофизического материала за счет сохранения единства условий измерения всеми зондами БК.

Формула изобретения

1. Способ бокового каротажа (БК), в котором окружающие скважину горные породы возбуждают электрическим то-. ком и измеряют величины тока и потенциала центрального устройства как минимум у двух зондов бокового каротажа с разными радиальными характеристиками, по которым определяют величину удельного электрического сопротивления пород, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения производительности труда и качества измерений разнсглубинного БК за счет одновременного измерения параметров электрических полей двух зондов БК, питание токовых цепей обоих зондов БК осуществляют одновременно сдвинутыми по фазе на У/2 переменными токами одной частоты, причем параметры электрического поля, соответствукщие показаниям первого зонда БК, измеряют в моменты времени, когда переменный ток в цепи питания второго зонда БК достигает нулевого значения,и наоборот,параметры электрического поля, соответствующие показаниям второго зонда БК, измеряют в моменты времени, когда переменный ток в цепи питания первого зонда БК достигает нулевого значе ния.

2. Устройство для бокового каро

I тажа, включающее зондовую установку, содержащую как минимум пять электро- дов двух зондов БК, цепи питания зондовой установки переменным током и измерительные каналы потенциала и тока центрального электрода зондо1003002

Составитель Л. Воскобойников

Редактор С.. Патрушева Техред Е. Харитончик Корректор н. Бутяга

Тираж 708 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5.

Заказ 1543/28

Филиал ППП "Патент", г ° Ужгород, ул. Проектная, 4 вой установки, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, в цепь питания пер вого зонда БК введена фазосдвигающая схема, включенная параллельно с цепью питания второго зонда БК, а в измерительные каналы потенциала и тока центрального электрода введены схемы выборки-хранения и измеритель разности фаэ, соединенный с цепями питания зондовой установки и управляющими входами схем выборки-хранения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Померанц Л.И., Чукин В.Т.

Геофизические методы исследования нефтяных и газовых скважин ° М., "Недра", 1981, с. 70-73.

2. Барминский А.Г. и др. Расчет поля зондов бокового каротажа с объемными электродами в условиях пластов бесконечной мощности. Сб.

10 "Нефтепроьысловая геофизика", вып. 7, 1977 (прототип).