Зонд индукционного каротажа

 

Использование: при каротаже нефтяных и газовых скважин. Сущность изобретения: зонд содержит две основные катушки - генераторную и измерительную и две фокусирующие катушки, расположенные по обе стороны от одной из основных катушек на одинаковых расстояниях от нее и включенных последовательно-встречно с ней. Относительный магнитный момент одной из фокусирующих катушек равен 1/2, а другой выбирается исходя из равенства нулю прямого поля в воздухе. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51)5 G 01 Ч 3/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ И ЗОБ РЕТЕ Н ИЯ. К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Изобретение относится к измеритель- . сильныхограниченийнарадиальнуюхаракной аппаратуре для геофизических исследо-. теристику зонда, как в случае исследования ф ваний скважин методом индукционного разреза на нефть и газ. каротажа. Недостатком данного зонда является Известен зонд индукционного карота-.. высокая чувствительность к удельной элект. жа,.содержащий генераторный и иэмери-: рической проводимости буровогораствора, М тельныйдатчики,одинизкоторыХвыполнен не позволяющая его использование в неф- . в виде 3обмоток, расстояние междукоторы- . тегазоносных пластах. ми, в 4-20 раз меньше расстояний между ° фс датчиками, причем крайние обмотки вклю- . Наиболее близким к изобретению явля- 0 чены навстречу средней, а число витков в . :ется зонд для индукционного каротажа д обмотках подобрано таким образом, что от- скважин, содержащий как в генераторной, ношение эффективного сечения в средней: . так и в измерительной цепях, кроме основобмотке к расстоянию до другого датчика .ной катушки, две фокусирующие катушки, равносуммеотношенийэффективныхсече- .. включенные в противоположной. полярноний к соответствующим им рэсстояниямдо сти и расположенные по обе стороны от другого датчика., . основной катушки на одинаковых расстояПосольку указанный зонд предназна-., - ниях, причем магнитные моменты фокусиру- чен для определения высокопроводящих .: ющих катушек полагаются равными и рудных пластов, проводимость которых зна- .; .выбираются из условия нуля прямого поля. чительно.выше проводимости бурового pa(,: Недостатком данного зонда является твора, то требование нечувствительности его низкая разрешающая способность по зонда к скважине не накладывает столь . вертикали.

1 (21) 4785953/25 (22) 25.01.90 (46) 30.06.92, Бюл. М 24: (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт геофизических методов исследований, испытания и контроля нефтегазоразведочных. . скважин . (72) Г.Ф.борисенко, M,Е.Комлева, В.А.Пэнтюхин, Б.В.Рудяк и К.Л.Санто(53),550.837(088 8). (56) Авторское свидетельство СССР . М 248593, кл. Е 21 В 47/00, G 01 Ч 3/02, 1966. .Авторское свидетельство СССР

М 265308, кл. G 01 V 3/18, l968.

2 (54) ЗОНД ИНДУКЦИОННОГО КАРОТАЖА (57) Использование: при каротаже нефтяных и газовых скважин. Сущность изобретения: зонд содержит две основные катушки — генераторную и измерительную и две. фокуси- . рующие катушки, расположенные по обе стороны от одной из основных катушек на одинаковых расстояниях от нее и включенных последовательно-встречно с ней, Отно- сительный магнитный момент одной из . фокусирующих катушек рааей 1/2, а другой выбирается исходя из равенства, нулю прямого поля в воздухе. 3 ил.

3 1744664 4

Цель изобретения — повышение разрешающей способности зонда по вертикали.

На фиг.1 представлена схема зонда индукционного каротажа; на фиг.2 — дифференциальные ые вертикальные характеристики зонда; на фиг.3 — интегральные радиальные характеристики этого зонда.

Зонд индукционного каротажа (фиг.1) содержит немагнитный стержень 1, на котором соосно расположены основные катушки 2 и 3 и фокусирующие катушки 4 и 5, включенные навстречу основной катушке 3 и расположенные симметрично относительно нее.

На фиг.2 показаны дифференциальные вертикальные характеристики 6-9 зонда с расстоянием между основными катушками

2 и 3, равным 1 м, внешней фокусирующей катушкой 5 с моментом 1/2 и расстояниями между катушками 3 и 5, соответственно равными О 05, 0,1, О 2 и О 4 м.

На фиг,3 показаны интегральные радиальные характеристики 10 и 11 зонда с расстоянием между катушками 2 и 3, равным 1 м, расстоянием между катушками 3 и 5, равным 0,1 м и с момен ом, равным 1/2, соответственно катушки 5 и катушки 4.

Рассмотрим основные свойства зонда индукционного каротажа (ИК), ограничиваясь при атом приближенной теорией Долля.

Измеряемая зондом ИК кажущаяся удельная проводимость у к (Z) связана с проводимостью пласта у „(2) следующим соотношением:

7 K (Z)= ) g(Z -Z) g и (Z )dZ, (1) где 9(2) — дифференциальная вертикальная характеристика зонда;

Z точка записи, Z — переменная интегрирования, а интегрирование ведется по всей оси.

Сложность решения интегрального уравнения (1) относительно известной

p (Z) связана с неустойчивостью решения интегральных уравнений Фредгольма 1-го рода, Эта неустойчивость проявляется в том, что небольшие погрешности во входной информации ук(Z) будут приводить к значительным погрешностям в искомой величине уп (2).

Покажем теперь, как решается эта проблема с помощью зонда предлагаемой конструкции, изображенного на фиг.1.

Обозначая I расстояние между основными катушками 2 и 3, а Л вЂ” расстояние между основной катушкой 3 и фокусирующими катушками 4 и 5 и полагая для определенности, что внутренняя фокусирующая катушка

4 имеет момент 1/2, находим из условия нуля прямого поля в воздухе момент внешней фокусирующей катушки 5 м — (1+7} — ()

5 где т=Ь/1.

Дифференциальная вертикальная характеристика зонда ИК определяется выражением м„; м„,. .— (7„. 2 /Ibll2ri Zeeele Z

10 „,>

C C м„, м„;/ I zr, -2H/l (,/ где суммирование ведется по всем генераторным катушкам с относительными мо15 ментами Мн и координатами 2(и по всем измерительным катушкам с относительными моментами Ми и координатами 2(0I, gp(L, Z) — дифференциальная вертикальная характеристика двух тушечного зонда длиной L, IZI

21

go(L, Z)=

1 /82,171>1 /2, где i — число генераторных катушек;

25 j — число измерительных катушек.

В данном случае

l1 >з

ee e- з — „у- — „./ee,te )5т -З . -Çe. + а

Ок . А (1+г) Я

1,(У (У) -; УУ вЂ”"

° (f/2-г 3а - L3)y ((. д g — À)l о 2

Здесь полагается, что ноль оси Z совпадает с серединой основной двухкатушечной пары. Фиксируя в уравнении (5) значение 1 и переходя к пределу при ЛО, получаем с

35 учетом выражения (4) для дифференциальной вертикальной характеристики

g(Z)=0,2 д (2-1/2)+t(2), (6) где (03 / I, I Z I s l /2

40 X(2) = 1 (0,151/2 -0,018751 /24, I Z I >1/2 д (Z-I/2)- д — функция Дирака, обладающая следующими войствами:

0,Z A l /2

45 д(2-1/2) = оо, 2=1/2,,1 д(2 — 1/2) (j Z =1, 50

Нетрудно показать, что в случае, когда относительный магнитный момент 1/2 имеет внешняя фокусирующая катушка 5, дифференциальная вертикальная характеристика

55 зонда при Л- Оимееттотже самый вид(6)-(7).

Для зонда с такой вертикальной характеристикой уравнение (1) примет вид р к (Z)=0,2 )/ л (2-1/2)+ ) t(2 -2) g n (2 )б2 (8)

Наличие в интегральной вертикальной характеристике наряду с непрерывной час1744664 тью с(2) слагаемого 0,2 д (2-1/2) привело к тому, что исходное уравнение (1) для определения неизвестной у (Z) стало интегральным уравнением Фредгольма 2-ro рода, решение которого устойчиво к погрешностям во входной информации.

Как видно из характеристик 6-9, показанных на фиг.2, при значении Л /1>1/5 пик на кривой g(Z) в области Z=l/2, являющийся конечным представлением д -функции, перестает быть заметным, При Л /1=0,1 и 0,05 этот пик очень яркий и он достаточно хорошо воспроизводит предельную д -функцию.

Требование Л/1<1/5, кроме того, следует из условия нуля прямого поля в воздухе для предложенного зонда с внутренней фокусирующей катушкой 4 с моментом, равным

1/2, Представленные на фиг,3 интегральные радиальные характеристики 10 и 11 зонда при 1=1 м, А=0,1 м и различном расположении фокусирующих катушек с моментом, равным 1/2, свидетельствуют о высокой степени исключения скважины (на уровне 10 ) и хорошей глубинности (1,2I1,4I).

Зонд индукционного каротажа работает следующим образом.

При подаче переменного электрического тока на катушку 2 (или катушки 3, 4, 5) в породе возбуждается электромагнитное поле. С помощью фокусирующих катушек 4 и

5, играющих одновременно роль компенсационных катушек, происходит полная компенсация прямого поля, и в измерительных катушках 3, 4 и 5 (или 2) наводится ЭДС индукции, величина которой усиливается усилителем и после преобразователя (не показан) детектируется фазочувствительным детектором и поступает на кабель (не показан), Использование данного зонда наибо5 лее эффективно в случае вертикально-неоднородного пласта с последующим решением задачи обратной фильтрации.

По сравнению с известными предложенный зонд обладает тем преимуществом, 10 что позволяет устойчиво определять удельную электрическую проводимость вертикально-неоднородного пласта с одновременным исключением влияния скважины.

15 Формула изобретения

Зонд индукционного каротажа, содержащий соосно расположенные основные генераторную и измерительные катушки, а . также две фокусирующие катушки, включен20 ные встречно с одной из основных катушек и расположенные по обе стороны. от нее на одинаковых расстояниях Л, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения разрешающей способности зонда по верти25 кали, относительный магнитный момент одной из фокусирующих катушек равен 1/2, относительный магнитный момент другой фокусирующей катушки равен

=(1+ 7)Ç 1/2((1+ r )/(1 r))Ç где г=Л/I;

l — расстояние между основными катушками, а расстояние между основной и соеди35 ненной с ней фокусирующей катушкой по крайней мере в 5 раз меньше расстояния между основными катушками.

3.0

0 .0

55

-О. 5

") 1744бб4

1744664, 0,9

0,8

0,7 о,е

0,5

0,9

0,2

0,7

45

Корректор О.Сопко

Редактор Н.Швыдкая

Заказ 2196 Тираж Подписное

В НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 б(г) Составитель В.Попов

Техред М.Моргентал