Способ диэлектрического индуктивного каротажа

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союа Советских

Социалистических

РеспуСлик

За в!!с!!х!Ое от авт. св!!детельства №

Кл. 21р, 30/02

Заявлено 07,Х11.1965 (№1041455/26-25) с присоединением заявки ¹

Приоритет

Опубликовано 06.ll.1967. Бтоллетспь Ы 5

Дата опубликования описания 19.IV.1967.ЧПК Н 05d

УДК 550.837:622.241 (088.8) Комитет па делам иаоаретекий и открытий при Совете Министров

СССР.Автор изобретения

Д. С. Даев

Заявитель

СПОСОБ ДИЗЛЕКТРИЧЕСКОГО ИНДУКТИВНОГО КАРОТАЖА

Данное изобретение относится к области иром ыслово-геофизического исследования скв;!уктп!. Известно, что электрические свойства горных пород характеризуются двумя параметрами — проводимостью у и диэлектрической проницаемостью с. Известны способы диэлектрического карота>ка скважин, основанные па создании в скважине электрического поля с помощью специального скважинного конденсатора. В них производится измерение парамегров колебательного контура, частью которого является скважинный конденсатор с цилиндрическими обкладками. Параметры скважинного конденсатора и колебательного контура меняются в зависимости от диэлектрической проницаемости и потерь в окружающих породах, По существу этот способ сводится к измерению импеданса дипольной электрической антенны, помещенной в скваж!шу, где роль антенны выполняет скважинный конденсатор. Данному способу свойственны малая глубинность исследования и сильное влияние скважины на результаты измерений.

Описываемый способ диэлектрического каротажа основан на возбуждении и измерении на оси скважины высокочастотного магнитного поля с помощью разнесенных генераторной и приемной катушек. Оп позволяет добиться большей глубинности исследования и уменьшить влияние скважины. Однако высокочастотное ма!нитное поле, измерение которого предусматривается в данном способе, зависит как от диэлектрической проницаемости, так и от сопротивления (проводимости) окружающей среды, поэтому результаты наблюдений не могут быть однозначно интерпретированы.

Этот способ отличается от известных тем, что позволяет избавиться от влияния удель1Р ного электрического сопротивления пород. Это достигается путем измерения амплитуды магнитного поля на двух частотах, что позволяет получить данные для учета и исключения влияния удельного сопротивления на результаты измерения диэлектрической проницаемости и тем самым повысить точность геологической интерпретации результатов каротажа.

На фиг. 1 приведена номограмма для определения диэлектрической проницаемости пород; на фнг. 2 — схема аппаратуры для измерения в скважине предлагаемым способом.

В скважине возбуждается и измеряется переменное магнитное поле высокой частоты, для чего в скважину помещается генераторная катушка, ось которой совпадает с осью скважины (вертикальный магнитный диполь).

Катушка запитывается током высокой частоты. Под действием переменного электромагнитного поля в окружающих породах ипдуциЗр руются вихревые токи. Полное значение плот192304 ности olläóцнрованпого тока в любой точке представляет собой сумму плотности тока смещения и тока проводимости. Величина тока смещения пропорциональна диэлектрической проницаемости пород, величина тока проводимости — проводимости (удельному сопротивленгпо) окружающей среды. Как ток проводимости, так и ток смещения являются источниками вторичного магнитного поля. С помощью приемной катушки, расположенной на некотором расстоянии от геператорной, можно измерить это поле, величина которого в общем случае будет зависеть от диэлектрической проницаемости пород и их удельного сопротивления. 15

Задача заключается в том, чтобы получить данные для учета и последующего исключения влияния удельного сопротивления среды па результаты определения диэлектрической проницаемости пород. Это достигается путем регистрации двух величин, характеризующих высокочастотное магнитное поле. Этими величинами могут быть значения амплитуды поля на двух частотах. Амплитуда вторичного магнит toro поля в однородной среде определяется выражением:

/h,/ — )/г — » ((1 —, />г) —,— а z ) — 2г ((1 (1) 30

- - bz) co> az —,— az sin az) — 1, где а и /> — действительная и мнимая части волнового числа, равные соответственно о> зЛ

)/ с2< 4 2 <д2,, 2

2 (2) где г — диэлектрическая проницаемость; о— удельное сопротивление; ц, — магнитная проницаемость среды; о> — частота поля; расстояние от источника до точки наблюдения. 45

Таким образом, амплитуда вторичного поля является функцией частоты, удельного сопротивления и диэлектрической проницаемости среды. Изменение частоты возбуждающего поля по-разному влияет на величину токов 50 смещения и токов проводимости, индуцированных в окружающей среде. Поэтому, если с зондом одних размеров произведено одновременно или последовательно измерение амплитуды вторичного поля на двух частотах, мож- 55 но определить значение г пород, свободное от влияния удельного сопротивления, так как для любого поло>кения зонда имеется система из двух уравнений вида (1) с двумя искомыми неизвестными в и о. Уравнения вида (1) 60 являются трансцендентными и искомая величина в не может быть выражена в явном виде

Однако найти значение г по измеренным значениям /Ь,/0>у и /Й /N можно при помощи номограмм. В качестве примера приведена íî- es мограмма для определения в пород, окружающих скважину., Ilo измеренным значениям амплитуды вторичного магнитного поля на частотах 8 и 16 Мгц для фокусирующего зонда с расстоянием между основными катушками 1 м. На номограмму нанесено два семейства кривых. Сплошными линиями нанесены различные значения амплитуды вторичного поля /й,/ для частоты 16 (Игц, пунктирнымн — для частоты 8 >Игц. Для определешгя неискаженного значения е пласта с каротажной диаграммы снимаются наблюденные значения /й,/ > и /h /> и на номограмме отыскивается точка пересечения соответствующих линий /л,/и и /л /со, Абсцисса точки пересечения соответствует неиска>кенному значению в породы, а с оси ординат снимается значение о. 1 аким образом, в данном способе возможно наряду с неискаженными значениями в определить величину р — удельного сопротивления породы.

Регистрация амплитуды вторичного магнитного поля в скважине на двух частотах производится или последовательно сначала на частоте од, затем на частоте со или одновременно на обеих частотах. При последовательной регистрации используется скважинный снаряд по устройству, аналогичный известным снарядам для индукционного каротажа. Одновременная регистрация производитсся следующим образом. .Скважинный снаряд помещается в скважину 1. Генераторная катушка 2 одновременно запитывается от генераторов 4 и 5 током частоты ь и током частоты о> . Сигнал, наведенный в приемной катушке >, поступает на предварительный усилитель 6, а затем на два избирательных усилителя-детектора 7 и 8, в одном из которых происходит выделение, усиление и детектирование сигнала с частотой ь>, в другом — с частотой о . С помощью двух регистрирующих приборов 9 производится раздельная запись амплитуды поля на частоте ц> и со .

Таким образом, последовательность операций при измерениях предлагаемым способом сводится к следующему:

1) с помощью катушки, соосной скважине (вертикального магнитного диполя), в скважине возбу>кдается магнитное поле двух высоких частот щ и 0>, 2) при перемещении снаряда в скважине производится регистрация амплитудных значений магнитного поля одновременно на двух частотах или последовательно сначала на одной, затем на другой частоте;

3) с помощью палеток-номограмм по наблюденным данным производится определение величины в пород, свободной от искажающего влияния удельного сопротивления и при необходимости определения о пород.

Предмет изобретения

Способ диэлектрического индуктивного каротажа, при котором в скважине с помощью

192304

n75 025

00 02У

0>5 050 055

100

700 о0

Ф /2 7

Фиг,2

Составитель Э. А. Терехова

Редактор Н. Джарагетти Техред А. А, Камышникова Коррекгоры; Н, H. Самыгина и Е. Д. Френкел., Заказ 789/11 Тираж 838 11одписнос

Ц11ИИПИ Комитета по делам изобретений н открытий при Совете Министров СССI

Москва, Центр, пр. Серова, д. 4

Типография, пр. Сапунова, д. 2 разнесенных на определенное расстояние датчиков возбуждают и измеряют переменное магнитное поле, отличающийся тем, что, с целью исключения влияния удельного электрического сопротивления пород на результат измерения, производят определение диэлектри79

21

23

25 ческой проницаемости пород путем одиоврс IcilI(()Io и иl последовательного измсрсния на двух различных частотах амплитуды высокочастотного магнитного поля (порядка десятков мегагерц) .