Зонд индукционного каротажа

 

Использование: при геофизических исследованиях скважин. Сущность: зонд содержит три генераторные и отстоящие от них на фиксированном расстоянии три измерительные катушки, закрепленные на несущем стержне соосно с общими центрами соответственно для генераторных и измерительных катушек. Нормали к плоскостям витков трех генераторных и трех измерительных катушек ориентирован в пространстве под зенитными углами #1 , & , & и азимутальными углами р , (pi ,933, отсчитываемыми от проекции нормали к плоскости витков первой катушки на плоскость, перпендикулярную к оси несущего стержня. 01 - произвольный угол, вз 02, , р О, р2 arc cos (cos 0i/r M2), p2 180° arc M2 2 - 1 /4 Ma 2 - cos2 61 ,M 1 1, Мз M2, Mj- произвольное значен/ie, 2 ил Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si>s G 01 V 3/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4878371/25 (22) 30.10,90 (46) 23,10.92. Бюл. N 39 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт геофизических методов исследований, испытания и контроля нефтегазоразведочных скважин (72) В, В, Вержбицкий, Л. В. Лайко, Б. B. Рудяк v Б. В, Чаадаев (56) Патент США N 3609521, кл. G 01 V 3/28, 1971.

Патент США ¹ 44336600777777, кл. G 01 V 3/10, 1982. (54) ЗОНД ИНДУКЦИОННОГО КАРОТАЖА (57) Использование: при геофизических исследованиях скважин. Сущность: зонд содерИзобретение относится к геофизическим исследованиям скважин, Известен зонд индукционного каротажа, содержащий в генераторной цепи три взаимно пер пвнди кул я рн ые катуш ки — одну с вертикальным направлением оси и две с горизонтальным, а также приемные катушки, оси которых ориентированы по вертикали, Недостатком данного устройства является низкая точность и стабильность измерений, связанная с низкой чувствительностью зонда и низкой добротностью горизонтальных катушек, что в свою очередь обусловлено малым количеством витков в обмотках горизонтальных катушек, число которых ограничено диаметром прибора. А2,» 1770932 А1 жит три генераторные и отстоящие от них на фиксированном расстоянии три измерительные катушки, закрепленные на несущем стержне соосно с общими центрами соответственно для генераторных и измерительных катушек. Нормали к плоскостям витков трех генераторных и трех измерительных катушек ориентирован в пространстве под зенитными углами 0, &z, 0„- и азимутальными углями p1, pz,pj, отсчитываемыми от проекции нормали к плоскости витков первой катушки на плоскость, перпендикулярную к оси несущего стержня.

01 — произвольный угол, ® = 62, p> —— — ф2, р1 = О, у2 = are cos cos 0 /г М2,,= 180 —

are sio$ 4 M2 — гг 4 Мг — cos Hi )Mi = г.

Г 2 2 ° 2

Мз = М2, М2 — произвольное значен пе. 2 ил.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному устройству является зонд индукционного каоотажа, содержащий генераторную и измерительную цепи, в которых магнитное -оле создается и измеряется катушками. ориентированными в трех различных направлениях.

Недостатком данного устройства является низкая точность и стабильность измерений, связанная с низкой чувствительностью зонда и низкой доброгностью катушек. Кроме того, недостатком данного устройства является сложность конструкции, связанная с установкой горизонтальных катушек и совмещением геометрических центров всех трех разнонаправленных катушек в одной точке на оси скважины.

1770932

Целью изобретения является повышение точности измерений.

На фиг, 1 изображена схема зонда индукционного каротажа; на фиг. 2 — сечение зонда А-А на фиг, 1, Ка показано на фиг. 1, зонд индукционного каротажа содержит несущий стержень

1, на котором закреплены три генераторные катушки и три измерительные катушки 2, 3 и 4 с относительными магнитными моментами М1, М2, Мз. На фиг. 2 показаны каркасы

5, 6, 7, на которых намотаны катушки 2, 3, 4, Зонд работает следующим образом.

Катушками 2, 3 и 4 соответственно генераторной и измерительной цепей возбуждают в среде электромагнитное поле и регистрируют токи проводимости в этой среде.

При этом направление магнитного момента каждой из катушек 2, 3 и 4 генераторной и измерительной цепей определяется пространственной направленностью каркасов 5, 6, 7, а направление и абсолютное значение суммарного магнитного момента катушек зависят от абсолютных значений магнитных моментов каждой из катушек 2, 3 и 4. Поэтому, меняя соотношения между абсолютными значениями магнитных моментов катушек 2, 3 и 4, добиваемся изменения направления в пространстве результирующего магнитного момента катушек 2, 3 и 4. Изменение же относительных магнитных моментов катушек 2,3 и 4 может достигаться либо с помощью коммутации обмоток, изменяющей полярность катушки

2, 3 и 4 (знак момента), либо с помощью специальной модуляции, В качестве примера конкретного выполнения устройства рассмотрим зонд, каркасы 5, 6 и 7 которого схематически изображены на фиг, 2, Момент одной из катушек (2) М1 с абсолютным значением М1 направлен под углом 01 к вертикали, а моменты двух других катушек (3 и 4) М2, Мз равны по абсолютным значениям М =

=I Мз i= M2 и наклонены к вертикали под одинаковыми углами 62 = Оз, Азимутальные углы р>, ф2 ирз магнитных моментов М1, М2, Мз выбраны соответственно р1 = О, ф2 = — фз. Крометого, предполается выполнение следующих условий:

М1

cos 6l2 = 0,5 — cos B1

М2

sin Wcos а =0,5 — sin 01 (2)

М1

М2

Условие (2) с учетом (1) представим в виде (3) sin pz =

При выполнении условий (1), (3) имеем следующие выражения для трех взаимно ортогональных суммарных моментов М51, 10 MS1 = М1+ Мг+ Мз =

2 M1cos 01 п (4) — Ъ

MS2 = -M1+ M2+ M3 =

2М1з!п01 . пх, (5) — э

М53 = М2 — МЗ = го У4 у

M1 пу, а

""Л1 а= —, М1=1, (6)

Мг

25 где nx. ny nz — единичные вектора вдоль оси х — совпадающей с осью отсчета азимутального угла, оси У, лежащей в горизонтальной плоскости и ортогональной оси Х и оси Z.

3р совпадающей с вертикалью. Таким образом, задавая комбинацию моментов катушек 2, 3 и 4 получаем согласно (4) -- (6) три взаимно ортогональных направления результирующего момента. Сами ж» соотношения (4) — (6) реализуются коммутацией катушек зонда. Непрерывное изменение величин амплитуд моментов М, М2, М позволяет плавно менять направленность результирующего момента в пространстве.

40 Применение индукционного зонда позволяет повысить точность исследований за счет увеличения информативности аппаратуры, Формула изобретения

Зонд индукционного каротажа, содержащий несущий стержень, на котором закреплены три генераторные и располо50 женные на фиксированном расстоянии три измерительные катушки с относительными магнитными моментами М1, М2, Мз. о т л ич а ю шийся тем, что, с целью позышения точности измерений, катушки зонда выполнены с общими центрами и расположены соосно, причем нормали к плоскостям витков соответствующих генераторных и измерительных катушек ориентированы в пространстве под зенитными углами

Î1, 5, 5 и азимутальными углами

1770932

М1=1; Мз= Мг;

Мг — произвольное значение, 45

Составитель В.Попов

Техред M.Ìoðãåíòàë

Корректор М.Ткач

Редактор Т.Иванова

Заказ 3741 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, yn,Гагарина, 101 у, щ, уз между проекциями нормалей к плоскостям витков катушек на плоскость, перпендикулярную оси несущего стержня, и проекцией нормали к плоскости витков первой катушки на ту же плоскость, где 01 — произ- 5 вольный угол, 65 = Oz> pa = — у г p1 = 0

2М

cos 9

2Мг — — 1

4 Мг --1

pz = 180 — are sin

4 Мг — cos 0 г г