Патент ссср 192303

 

О П И С А Н И Е 192363

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Кл. 21g, 30/01

Заявлено 07.Х11.1965 (№ 1041454/26-25) с присоединением заявки ¹

Приоритет

Опубликовано 06Л1.1967. Бюллетень ¹ 5

Дата опубликования описания 19.IV.19á7

МПК Н 05d

УДК 550 837 622 241 (088.8) Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Автор изобретения

Д. С. Даев

Заявитель

СПОСОБ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ИНДУКТИВНОГО КАРОТАЯА

Электрические свойства горных пород характеризуются двумя параметрами — проводимостью и диэлектрической проницаемостью.

Известны способы диэлектрического каротажа, основанные на создании в скважине элекгрического поля с помощью специального скважинного конденсатора. По ним измеряют параметры колебательного контура, частью которого является скважинный конденсатор с цилиндрическими обкладками, Параметры сква>кинного конденсатора и колебательного контура меняются в зависимости от диэлектрической проницаемости и потерь в окру>кающих породах и об изменениях в и tg 6 пород судят по изменению частоты и напряжения в колебательном контуре.

Данному способу свойственно следующее: малая глубинность исследования, характерная для методов, основанных на измерении импеданса датчика.

Известен также способ диэлектрического каротажа скважин, основанный на возбуждении и измерении на оси скважины высокочастотного магнитного поля с помощью разнесенных генераторной и приемной катушек.

Данный способ позволяет добиться большей глубинности исследования и уменьшить влияние скважины, однако высокочастотное магнитное поле, измерение которого предусматривается в этом способе, зависит от сопротивления (проводимости) окружающих пород, поэтому результаты наблюдений не могут быть однозначно интерпретированы, Отличительной особенностью предлагаемого способа является то, что он позволяет избавиться от влияния удельного сопротивления пород при большой глубинности исследования, что достигается путем измерения двух величин, характеризующих высокочастотное

10 магнитное поле на оси скважины. Это позволяет получить данные для учета и исключения влияния удельного сопротивления на результаты измерения диэлектрической проницаемости пород и тем самым повысить точность гео15 логической интерпретации результатов карота>к а.

На фиг. 1 показана номограмма для определения диэлектрической проницаемости пород; на фиг. 2 и 3 — схема аппаратуры для

20 измерений в скважине по предлагаемому способу.

Для возбуждения переменного магнитного поля высокой частоты и измерения его в сква>кину 1 помещается генераторная катушка 2, 25 ось которой совпадает с осью скважины (вертикальный магнитный диполь). Катушка запитывается переменным током высокой частоты. Под действием переменного электромагнитного поля в окружающих породах пндуци30 руются вихревые токи. Полное значение плот192303 ности индуцированного тока в» сбой точке представляет собой сумму плотностт- тока смещения и тока проводимости. Величина тока смещения пропорциональна диэлектрической проводимости пород, величина тока проводимости — проводимости окружающей среды. Как ток проводимости, так и ток смещения являются источниками вторичного магнитного поля. С помощью приемной катушки >, расположенной на некотором расстоянии 10 от генераторной, можно измерить это поле, величина которого в общем случае будет зависеть от диэлектрической проницаемости пород и их удельного сопротивления.

Задача заключается в том, чтобы получить 15 данные для учета и последующего исключения влияния удельного сопротивления среды на результат определения диэлектрической проницаемости пород. Это достигается путем регистрации двух величин, характеризующих вы- 20 сокочастотное магнитное поле. Этими величинами могут быть активная и реактивная компоненты или амплитуда и фаза магнитного поля на одной частоте.

Теоретический анализ показывает, что ак- 25 тивная и реактивная компоненты поля по-разному зависят от диэлектрической проницаемости пород и их удельного сопротивления. Так, активная компонента вторичного магнитного поля магнитного диполя в однородной среде, 30 выраженная в единицах поля диполя в воздухе, записывается в следующем виде:

Rehz = e — "-"((1+ bz)cos az + azsin az), (1) а реактивная компонента 35

1mhz = е — -((1 + bz ) sin az — az cos az), (2) где а и b — действительная и мнимая части волнового числа, равные соответственно

7 и,/ »2»2 2»>4 и. 2, - . » 2 . а -- Р ; (3)

45 (<) b =. где в — — диэлектрическая проницаемость среды; о —; u — магнит- 50 пая проницаемость; <> — частота поля; z— расстояние от источника до точки наблюдения.

Таким образом, если определены активная и реактивная компоненты поля, можно определить значение в породы, свободное от влия- 55 ния удельного сопротивления.

Выра>кения для амплитуды поля

А = jl (Rehz)>+ (Inzhz)> и Фазы поля

1mhz

y = arctg также дают систему из двух

Rehz уравнений, необходимую для определения в и о. Отыскание в по измеренным Rehz u 1mhz возможно с помощью номограмм. 65

В качестве примера приведена номограмма жнпу для частоты 16 Мга и двухкатушечного зонда с расстоянием между основными катушками 1 м. На номограмму нанесено два семейства кривых. Сплошными линиями указаны различные значения 1mhz, которые могут быть получены при наблюдениях в скважине, пунктирными — Rehz. Для определения неискаженного значения е пласта с каротажной диаграммы снимаются наблюденные значения

Rehz u Imhz и на номограмме отыскивается точка пересечения соответствующих линий

Rehz u 1mhz. Абсцисса этой точки соответствует неискаженному значению s породы, с оси ординат снимается значение Q. Подобные же номограммы могут быть получены и для определения в и о породы по наблюденным значениям амплитуды и фазы поля на данной частоте.

Одновременная регистрация реальной и мнимой компонент вторичного магнитного поля производится с помощью снаряда, помещаемого в скважину 1. Зонд снаряда состоит из генераторной 2 и приемной 3 катушек. Генераторная катушка запитывается током высокой частоты от генератора 4 высокочастотных колебаний. Сигнал, наведенный в приемной катушке, поступает в усилитель 5, а затем— на два фазочувствительных детектора б. К одному из них подается опорное напряжение, снимаемое с активного сопротивления 7, включенного в генераторную цепь. Опорное напряжение для второго фазочувствительного детектора подается через фазовращатель 8, который изменяет фазу напряжения, снимаемого с сопротивления 7 па 90 . С помощью двух регистрирующих приборов 9 производится раздельная запись обеих компонент измеряемого сигнала.

Амплитуда и фаза магнитного поля регистрируются следующим образом. Генераторная катушка 10 запитывается током высокой частоты от генератора 11 высокочастотных колебаний. Сигнал, наведенный в приемной катушке 12, посгупает в усилитель 18, а затем па амплитудный детектор 14 и фазовый детектор 15. К фазовому детектору подается опор«ое напряжение, снимаемое с активного сопротивления 16, включенного в геператорную цепь. С помощью двух регистрирующих приборов 17 производится раздельная запись амплитуды и фазы измеряемого сигнала.

Таким образом, последовательность операции при измерении предлагаемым способом сводится к следующему:

1) с помощью вертикального магнитного диполя в скважине возбуждают высокочастотное магнитное поле порядка нескольких десятков мегагерц;

2) при перемещении снаряда в скважине производят непрерывную регистрацию двух величин, характеризующих высокочастотное магнитное поле — реальной и мнимой составляющих или амплитуды и фазы поля;

192303

0203 040500070800 1 /! jg!, !ф.!5у5 р, Д", ЯЮ !

000 г0

15 !

0 э -

5 10 !А 20 25 30 Л Ф0 фиг!

3) с помощью палеток-номограмм по данным наблюдений определяют е н о пород.

Предмет изобретения

Способ диэлектрического индуктивного каротажа, при котором в скважине с помощью разнесенных на определенное расстояние датчиков возбуждают и измеряют переменное магнитное поле, отличпющийся тем, что, с целью исключения влияния удельного электрического сопротивления на результат нзмсрсния, производят определение диэлектрической проницаемости пород путем одновременного измерения активной и реактивной составляющих или амплитуды и фазы высокочастотного магнитного поля (порядка десятков мегагерц) .

192303

f7

1Z

"-Ьг З

Составитель Э. А. Терехова

Редактор Н. Джарагетти Тсхред А. А. Камышникова Корректоры: Н. If. Самыгина и Е. Д. Френкель

Заказ 789, 10 Тираж 535 Подписное

ЦНИИПИ Комигет по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Центр, пр. Ссрова, д. 4

Типография, пр. Сапу ова, 2