Устройство для бокового каротажа

 

Изобретение относится к промысловогеофизической технике, в частности к устройствам для бокового каротажа скважин. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет измерения углов падения пластов, а также за счет одновременного измерения удельной проводимости бурового раствора. Цель достигается благодаря расположению п секций центрального электрода попарно одна над другой, по крайней мере в два ряда по п/2 в каждом ряду и дополнительному введению п/2 дифференциальных усилителей . Первый вход каждого из п/2 дифференциальных усилителей подключен к выходу преобразователя ток - напряжение соответствующей секции первого ряда. Второй вход подключен к выходу преобразователя ток - напряжение соответствующей секции второго ряда. Дополнительная цель достигается благодаря введению второго генератора переменного тока с частотой, в четное число раз превышающей частоту сигнала первого генератора, а также суммирующего усилителя с п входами и (п/2+1)-м синхрбнным детектором. Выходы второго генератора включены в разрыв цепи между вторыми входами преобразователей ток - напряжение и экранным электродом. Первые п/2 синхронных детекторов включены между выходами преобразователей ток - напряжение первого ряда секций центрального электрода и соответствующими им выходами устройству. Управляющий выход второго генератора подключен к второму входу (п/2+1)-го синхронного детектора. Вход последнего подключен к выходу суммирующего усилителя, а выход является дополнительным выходом устройства. 1 з.п. ф-лы, 6 ил (Л С XI ел Сл Јь СО ся

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 G 01 V 3/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4115250/63 (22) 10,.09.86 (46) 07.08.92, Бюл. М 29 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт геофизических исследований геологоразведочных скважин (72) О.И.Сагалович, Т,С.Мамлеев, А,А;Молчанов, В.А;Сидоров и В.Ф.Шакуров (56) Наклономер Н ИД-1. Каталог ВДНХ

N 244.

Авторское свидетельство СССР

N1022107,,кл. G 01 V 3/20, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ БОКОВОГО КАРОТАЖА .(57) Изобретение. относится к промысловогеофизической технике, в частности к устройствам для бокового каротажа скважин, Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет измерения углов падения пластов, а также за счет одновременного измерения удельной проводимости бурового раствора.

Цель достигается благодаря расположению и секций центрального электрода попарно одна над другой, по крайней мере едва ряда по n/2 в каждом ряду и дополнительному

Изобретение относится к промысловогеофизической технике, в частности к устройствам бокового каротажа для исследования удельного электрического сопротивления горных пород, и позволяет выделять в них азимутальные неоднородности, определять углы падения пластов и удельные проводимости бурового раствора.."Ы 1753435 А1 введению n/2 дифференциальных усилителей. Первый вход каждого из и/2 дифференциальных усилителей подключен к выходу преобразователя ток — напряжение соответствующей секции первого ряда. Второй вход подключен к выходу преобразователя ток — напряжение соответствующей секции второго ряда. Дополнительная цель достигается благодаря введению второго генератора переменного тока с частотой, в четное число раз превышающей частоту сигнала первого генератора, а также суммирующего усилителя с и входами и (п/2+1)-м синхрднным детектором. Выходы второго генератора включены в разрыв цепи между вторыми входами преобразователей ток— напряжение и экранным электродом, Первые n/2 синхройных детекторов включены между выходами преобразователей ток— напряжение первого ряда секций центрального электрода и сюответствующими им выходами устройства. Управляющий выход второго генератора подключен к второму входу (и/2+1)-гр:синхронного детектора.

Вход последнего подключен к выходу суммирующего уси1фжля, а выход является дополнительным выходом устройства. 1 з.п, (Л ф-лы, 6 ил, Cd

Известные устройства для электрического каротажа позволяют наряду c"èçìåðåнием кажущегося удельного сопротивления пород измерять углы падения пластов.—

Недостатками этих приборов являются наличие механических прижимных устройств для электродов и необходимость проводить провода от подвижных электродов непосредственно по скважине, что зна1753435 чительно усложняет прибор и снижает надежность. Для измерения удельного сопротивления бурового раствора в комплексе с названными приборами могут применяться резистивиметры, но при этом требуются дополнительные электровводы от электродов резистивиметра вовнутрь охранного кожуха прибора, что снижает надежность и усложняет прибор.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для электрического каротажа, содержащее экранный электрод, центральный электрод, состоящий из и одинаковых секций, электрически изолированных друг от друга перегородками; располагающимися вдоль образующих поверхности центрального электрода, удаленный измерительный электрод, генератор переменного тока, канал измерения потенциала экранного электрода, и преобразователей ток — напряжение, управляемые ключи, генератор тактовых импульсов, канал-измерения тока центрального электрода, делитель, фильтр нижних частот, фильтр верхних час тот и амплитудный преобразователь. Выходы фильтра нижних частот и амплитудного преобразователя являются выходами устройства. Это устройство позволяет получать информацию как об удельном сопротивлении пород по глубине скважины, так и степени электрической анизотропии пород по азимуту, что дает возможность, например, выделять в разрезах скважин трещинные коллекторы.

Однако это устройство, оценивая общую степень азимутальной анизотропии пород, не позволяет определять углы падения пластов, так как для определения угла падения пластов необходимо с высокой точностью знать разницу. в глубинах контактов пластов по нескольким (не менее трех) образующим стенки скважины. Графики, получаемые данным устройством, не содержат достаточно четких признаков границы меж ду пластами.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет измерения углов падения пластов, а также за счет одновременного измерения удельной проводимости бурового раствора.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для бокового каротажа, содержащем экранный электрод, центральный электрод в виде и электрически изолированных одинаковых секций, удаленный измерительный электрод, генератор переменного тока, и преобразователей ток — напряжение, канал измерения потенциала экранного электрода, при этом экранный электрод

20 ренциальных усилителей являются выхода25 ми устройства.

35

55 подключен к выходу генератора переменного тока и первому входу канала измерения потенциала экранного электрода, второй вход которого подключен к удаленному измерительному электроду, первые входы преобразователей ток — напряжение подключены к соответствующим секциям центрального электрода, а вторые их входы — к экранному электроду, и секций центрального электрода расположены попарно одйа над другой ио крайней мере в два ряда по и/2 в каждом ряду, дополнительно введены и/2 дифференциальных усилителей, при этом первый вход каждого дифференциального усилителя подключен к выходу преобразователя ток — напряжение соответствующей секции первого ряда, а второй вход — к выходу преобразователя ток — напряжение соответствующей секции второго ряда, а.выходы канала измерения потенциала экранного электрода, преобразователей ток — напряжение секций центрального электрода первого ряда и выходы диффеКроме того, дополнительно введены второй генератор переменного тока с частотой, в четное число раз превышающей частоту сигнала первого генератора, суммирующий усилитель с и входами и и/2

+ 1 синхронный детектор, при этом выходы второго генератора переменного тока включены в разрыв цепи между вторыми входами преобразователей ток — напряжение и эк-. ранным электродом, входы суммирующего усилителя подключены к выходам преобразователей ток — напряжение, первые и/2 синхронных детекторов включены между выходами преобразователей ток — напряжение первого ряда секций центрального электрода и соответствующими им выходами устройства, причем к вторым входам синхронных детекторов подключен управляющий выход первого генератора переменного тока, а управляющий выход второго генератора подключен к второму входу (и/2+1)-го синхронного детектора, вход которого подключен к выходу суммирующего усилителя, а выход является дополнительным выходом устройства, На фиг,1 представлено конструктивное выполнение зондовой части устройства; на фиг.2 — сечение А-А на фиг.1; на фиг.3— структурная схема устройства, на фиг.4-6— характерные кривые, получаемые данным устройством в скважинах.

Зондовая часть (фиг.1) состоит из экранного электрода 1 с ребрами 2 в центральной части, секций 3 центрального электрода, которые на изоляторах 4 установлены в гнез1753435 ройством 8 для крепления к каротажному 5 кабелю.

20 второй вход которого подключен к второму генератору 12. Выходы преобразователей

11 первого и второго ряда попарно подклю- 25

35

50

55 дах экранного электрода, гибкого грузонесущего шланга 5 ("косы") из электроизоляционного материала с удаленными электродами 6 и 7. "Коса" оканчивается устСтруктурная схема устройства (фиг.3) содержит первый генератор 9, выход которого подключен к экранному электроду 1, канал 10 измерения потенциала экранного электрода, входы которого подключены к удаленному электроду 7 и экранному электроду 1, и секций 3 центрального электрода, разделенных паперно на два ряда по n/2 секций, которые подключены к первым входам преобразователей 11 ток- напряжение, вторые входы которого подключены к экранному электроду 1 через выходы второго генератора 12. Выходы всех преобразователей 11 подключены к входам суммирующего усилителя 13, выход которого подключен к первому входу синхронного детектора 14, чены к входам n/2 дифференциальных усилителей 15. Выходы преобразователей 11 первого ряда, кроме того, подключены к n/2 синхронным детекторам 16, вторые входы которых подключены к управляющему выходу первого генератора 9. Устройство, кроме того, содержит второй удаленный электрод

6 и дифференциальный канал 17, подключенный к удаленным электродам 6 и 7.

Выходы синхронного детектора 14, дифференциальных усилителей 15, синхронных детекторов 16, канала 10 и дифференциального канала 17 являются выходами устройства и могут быть подключены к входам многоканальной цифровой телеметрической системы.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 9 (фиг.3) вырабатывает сигнал переменного тока, который поступает на экранные электроды 1 и излучается в среду. Часть тока генератора 9 протекает и через секции 3 центрального электрода, поскольку генератор 9 связан с ними через малое входное сопротивление преобразователей 11 ток — напряжение и малое выход. ное сопротивление второго генератора 12.

Напряжение переменного тока генератора

12 приложено с одной стороны к экранному электроду 1, с другой стороны — через входы преобразователей 11 ток — напряжение к секциям 3 центрального электрода. Поэтому через секции 3 центрального электрода проходит также ток, пропорциональный проводимости бурового раствора, находящегося в зазоре (фиг.1) между секциями 3 центрального электрода и ребрами 2 экранного электрода 1. Таким образом, через входы преобразователей 11 ток — напряжение (фиг.3) протекает сумма двух токов, один из которых характеризует проводимость участка разреза скважины, расположенного против соответствующей секции 3 центрального электрода, а другой — проводимость бурового раствора, причем частоты этих токов различаются в четное число раз.

Синхронные детекторы 16, работа которых синхронизируется йервым генератором 9, детектируют выходные сигналы преобразователей 11 ток — напряжение первого ряда секций 3 центрального электрода, выделяя составляющие сигнала первого генератора

9 и подавляя составляющие сигнала второго генератора 12. В результате напряжения на выходах синхронных детекторов 16 характеризуют проводимости пород разреза скважины, измеряемые в различных азимутальных направлениях. о

Усилитель 13 суммирует сигналы с выходов всех преобразователей 11 ток — напряжение, Синхронный детектор 14, работая под управлением второго генератора 12, детектирует сигнал с выхода усилителя 13, подавляя составляющие сигнала первого генератора 9, в результате чего на выходе детектора 14 появляется напряжение, пропорциональное проводимости бурового раствора.

Дифференциальные усилители 15 усиливают разность напряжений с выходов преобразователей 11 ток = напряжение, относящихся к соответствующим парам секций 3 центрального электрода. При этом составляющие сигнала второго генератора

0 12 в результате вычитания уничтожаются и выделяются и усиливаются сигналы, характеризующие разности в проводимостях участков пород, находящихся против верхней и нижней частей каждой пары секций 3 центрального электрода, Таким образом, си гнал ы на в ы ходах дифференциальных усилителей 15 отмечают границы пластов:и их местоположения по глубинам разреза скважины в нескольких различных азимутальных направлениях, что служит исходной информацией для определения углов залегания пластов.

Сигналы с выходов синхронных детекторов 16, 14, дифференциальных усилителей 15, канала 10 измерения потенциала экранного электрода и дифференциальнбго канала 17 измерения разности потенциалов между удаленными электродами 7 и 6 передаются с помощью многоканальной телеметрической линии связи на поверхность

1753435 для их регистрации и дальнейшей обработ- положенных на одних образующих поверхки. ности прибора. соответственно в верхнем и

Кривая, полученная путем измерения нижнем рядах. Данный параметр служит церазности потенциалов между электродами лям расчленения разреза по мощности сло6 и 7 в процессе перемещения зонда по 5 ев и для определения углов падения по скважине (фиг.4), характеризует удельное разностям глубин контактов (hl> и Ala, электрическое сопротивление пород фиг,6). Приустановке вместо одной несколь"вкрест" напластованию, кривая, получен- ких пар электродов возможно определение ная путем деления потенциала экранного известным путем производныхболее высоэлектрода 1 на ток одной из секций 3 цент- 10 ких порядков. рального электрода (фиг,5),— удельное элек- Преимуществом предлагаемого устройтрическое сопротивление пород вдоль. ства в сравнении с прототипом является то, напластования, а группа этих кривых-ази- . что. кроме определения удельного сопромутальную анизотропию пород, тивления пород и степени их электрической

Ма фиг.6 показаны кривые разности то- 15 анизотропии, устройство позволяет также ков трех секций верхне, о и нижнего рядов. четко выделять местоположения границ

Секции попарно расположены на одних об- пластов, определять углы их падения, разующих поверхности зонда, которые сме- . Кроме того, возможно одновременное щены друг относительно друга на 120О. получение информации об удельном соПриращения A)1, AI2 глубин контактов пла-. 20 противлении бурового раствора без до:ста характеризуют угол падения пласта. полнительного усложнения конструкции

Местоположения контактов пластов при- зондовой части устройства, т.е. без введеурочены к хорошо выраженным экстремаль- ния для этого дополнительных электродов и ным точкам кривых, что и обеспечивает их герметизированных электровводов. надежное выделение.Хорошая геометриче- 25. Ф о рмул а и зо брет ения ская расчлененность геологического разре- 1. Устройство для бокового каротажа, за и четкое выделение границ, что содержащее экранный электрод, центральнеобходимо для наклонометрии, обеспечи-. ный электрод в виде и электрически изоваются также улучшением фокусировки тока л и р о в а н н ы х од и н а ко в ы х с е к ц и й, за счет вывода ребер экранного электрода в 30 удаленный измерительный электрод, генезазоры между секциями центрального элек- ратор переменного тока, п преобразоватет рода. лей ток - напряжение, канал измерения

Таким образом, исходным результатом потенциала экранного электрода, при этом измерений, выполненных данным устройст- экранный электрод подключен к выходу гевом, являются величины токов каждой сек- 35 нераторапеременноготокаипервомувходу ции центрального электрода Ii, потенциала канала измерения потенциала экранного экранного электрода 0э и близкого к нему электрода, второй вход которого подключен по величине потенциала центрального элек- к удаленному измерительному электроду, трода, потенциалов удаленных измеритель- первые входы преобразователей ток — наных электродов UM и Оуц, тока питания 40 пряжение подключены к соответствующим резистивиметра I<. По этим параметрам ус- секциям центрального электрода, а вторые танавливаются расчетным путем следую- их входы — к экранномуэлектроду, отл ищие физические и геометрические чающееся тем,что,сцельюрасширения функциональных воэможностей устройства (/ jP " 45 путем измерения углов падения пластов, и ное кажущееся электрическое сопротив- . Секций центрального электрода расположеление пород в секторе i-й секции ны попарно одна над другой по крайней центрального электрода, где К вЂ” коэффи- мере в два ряда по n/2 в каждом ряду, доо полнительно введены и/2 дифференциальЧиент зонда Ж ; К2 I =pc удельное 50 ных усилителей, при этом первый вход электрическое сопротивление бурового каждого дифференциального усилителя раствора, где K2 — коэффициент зонда ре- подключен к выходу преобразователя ток зистивиметра; Uc — напряжение источника; напряжение соответствующей секции перу вого ряда, а второй вход — к выходу производные токов (или 55 преобразователя ток — напряжение соответфункционально связанных с нимиp) секций ствующей секции второго ряда, а выходы канала измерения потенциала экранного центрального электрода по оси скважины электрода, преобразователей ток — напряhh — расстояние между рядами электродов жение секций центрального электрода пер-. по оси прибора; Ii и Ii" — токи секций, рас1753435

30 вого ряда и выходы дифференциальных усилителей являются выходами устройства.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью расширения функцйональных возможностей устройства путем одновременного измерения удельной проводимости бурового раствора, дополнительно введены второй генератор переменного тока с частотой, в четное число pan превышающей частоту сигнала первого генератора, суммирующий усилитель с и входами и n/2+1 синхронный детектор, при атом выходы второго генератора переменного тока включены в разрыв цепй между вторыми входами преобразователей ток— напряжение и экранным электродом, входы суммирующего усилителя подключены к выходам преобразователей ток — напряжение, первые и/2 синхронных детекторов включены между выходами преобразователей

5 ток — напряжение первого ряда секций центрального электрода и соответствующими им выходами устройства, причем к вторым входам сийхронных детекторов подключен управляющий выход первого

10 генератора переменного тока, а управляющий выход второго генератора подключен к второму входу пбследнего синхронного детектора, вход которого подключен к вы- . ходу Суммирующего усилителя, а выход яв15 ляется дополнительным вйходîM устройства.

1753435 нкму

/Я

zao лп

1753435

1753435

288

872

274

276

27о

ЛГ

286

888

Л6

ГУ2

ZN

ЛБ

2УВ

Л1

ЛЧ

ЛФ

ЛУ

Составитель Н. усева

Техред М,Моргентал

Редактор

Корректор М,Максимишинец

И,Шмакова

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2767 Ти.раж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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