Способ индукционного каротажа

 

О П И С А Н И Е 1111 4919Î8

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свпд-ву (22) Заявлсно 03.09.73 (21) 1957287/26-25 (51) Ч, Кл.- зС 01V 3 18 с присоединением заягки ¹

1осударственный комитет

Совета Министров СССР ло делам изобретений и открытия (23) Приоритет

Опубликовано 15.11.75. Б1оллетепь ¹ 42

Дата опубликования описания 08.06.76 (53) УДК 550.837:622.241 (088.8) (72) Авторы изобретения

Б. И. Приворотский и Ю. Н. Антонов

Опытно-конструкторское бюро геофизического приборостраения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИИДУКЦИОНИОГО КАРОТАЖА

Е 1/ 2 2 — 1акт + 11реакт i о

Изобретение относится к электромагнитным геофизическим измерениям, и может быть использовано при геофизических исследованиях в нефтяных и газовых скважинах.

Известен способ индукционного каротажа при котором в скважине возбуждают переменНое электрическое поле, принимают полезный сигнал и подвергают его фазочувствительному детектированию.

Полезным сигналом является либо активная составляющая, либо полный зектор переменного напряжения измерительной цепи зонда. При детектировании полного сигнала используется обычное выпрямление, а при детектировании активной компоненты — фазочувствительпое выпрямление. Из-за недостатков, присущих обычному выпрямлеHèþ, в Hастоящее время наиболее широко применяется измерение активной компоненты сигнала.

Основой измерительного устройства является двухкатушечный зонд, длина которого L, в основном, определяет глубину исследования.

Для этого зонда имеют место следующие зависимости между различными составляющими сигнала и элсктропроводностью:

h„, = " = е — р ((1+Р) silIP — Р сов Р) (1)

Ео

" " — e — р ((1 + Р) cos P + P sill P) (2) о г>P Е,;; и Е,-„.,„, — .",I .THHHHH

5 компоненты полной э.д.с. вторичного поля Е, ЕΠ— Э.д.С. ПряМО:О ПОЛЯ, 11,кт-, /11,„,",- П Й-ОТНОСВТЕЛЪНЫЕ ЗнаЧЕНИЯ Э.Д.С. Еакт, Ереакт П Е т I 1 р — Z y .,„— и",ðàìåòð, равныи отношеншо (2

10 длины зонда Е и толщине скин-слоя в среде с элсктропроводностью y и магнитной проницаемсстью р, в — круговая частота тока.

Зависимости сиг1 гла от электропроводно15 сти при малых H больших значениях параметра P различны. Например, при P — 0 Ь;„,-,=P2, поэтому сиг::ал прямо пропорционален электропроводностп. Прп больших значениях параметр", Р рост сигнала из-за влияния скин-эф20 фЕКта ЗаМЕДЛЯЕтСЯ И КРИВал !1ак, (У) ПЕРЕХОдит через м; ксим1 м, рави:111 примерно 0,5.

Наличие максимума ограпит.ив-.åò верхни11 предел измсрсгптя. Нижний предел ограничивается нестабильностью нуля и имеет поря25 док 10- --Е„. Поэтому дип-.мпческпй диапазон при измереп1и акти1111О13 компоненты сигнала двухкатушечного зонда пр:1мерпо равен 50.

В настоящее ". ðåìII для измерения электропроводностп В п1)омысловой геофизике прпъ1с30 няютст1 исключите.п,но многокатушечные сфокусированпые зонды, для которых максимум еще менрппе 0,5, а динамический

Ео диапазон близок к 20.

Динамический диапазон измерения по электропроводностп в cri;!3 вышеописанной завпЕ;„,, симости (у) шире, чем по сигналу. При

Ео этом верхний предел измерения по параметру

, соответствующий максимуму сигнала, зависит от типа детектируемого сигнал",. Для нахождения этого предела неооходимо взять производные от (1), (2) и (3, го параметру

Р, приравнять их нулю и решить полученные уравнения относительно Р: дЬ,„„., =- 2Ре — cos Р =0 (4) дР д реакт

= — 2Ре — з1п Р = 0 (O) дР

2Pe P (sin P — Pe )

-= О. (6) Решение уравнений (4) — (6) дает значения параметра Р для максимумов сигнала: при регистрации активной компоненты

Р=1,57; при реп страцпи реактивной компо ненты P=3,14; при регистрации полезпolo сигнала Р=2,99.

Из приведенных данных видно, что регистрация активной компоненты является самой неблагоприятной с точки 3pcHIIsr измерениsi возможно больших значений электропроводности.

Это те справедливо и для многокатуше Iных зондов.

Регистрация реактивной компоненты II чистом виде также не применяется из-за того, что при малой электропроводности она значительно меньше актигной, а так>ко и;-за худшей вертикальной характеристики в пластах ограниченной мощности.

Тем не менее реактивная компонента находит применение с целью повышения линейности, а следовательно и верхнего предела измерений.

Целью изобретения является расширение диапазона измерения увеличения линейности, а также повышение глубинности исследования.

Это достигается тем, что по предлагаемому способу детектируют комплексную компоненту сигнала, сдвинутую по отношению к активной составляющей на некоторый угол и, а по отношению к реактивной на некоторый угол

90 — а, при этом значение этого угла выбирают в пределах 0 а 45 .

На фиг. 1 изображены на комплексной плоскости векторы сигнала ИК для различных значений параметра P и показан годограф вектора сигнала ИК для двухкатушечного зонда, у концов сигнала ИК приведены соответствующие им значения параметра Р; па

Фиг. 2 для сравнения различных способов детектирования приведены кривые зависимости измеряемого сигнала в единицах э.д.с. пряЕ,„, мого поля "" от параметра Р.

Ео

Крш,ые на фиг. 2 построены на основании данных, приведенных па фиг. 1. Кривая 1 соответствует случаю детектирования активной компоненты сигнала; кривая 2 — случаю де10 тектирования полного сигнала; кривая 3 случаю детектирования реактивной компоненты сигпала; кривая 4 — случаю детектирования суммы активной и реактивпой компонент сигнала.

15 На <риг. 2 видно, что наибольший динамический дпап.:=он измерения получает-я для полного сигнала, отя по верхнему пределу измерения некоторое преимущество имеет реактивная компонента.

Второе место по ширине диапазона занимает спо об детектирования суммы активной и реа ктивной компонент.

Недостатком активной компоненты является низкий верхний предел измерения.

25 Как отмечено выше, детектирование полного сигнала имеет ограниченное применение из-за недостатков, присущих обычному выпрямлению. Регистрация суммы активной и реактивной компонент вызывает значительное

30 усложнение измерительной схемы.

Сущность изобретения заключается в том, что детектируется комплексная компонента, сдвинутая Hî отношени о к активной на некоторып фазовый угол а, а по отношению к ре35 активной на угол (90 — а).

На фиг. 1 по оси абсцисс отложена активная компонента и показано положение вектора опорного напряжения Уо„, ФЧД, при ее детсктировании. Значение активной компонен40 ты для каждого из комплексных векторов э.д.с. вторичного поля равно его проекции на оси абсцисс. Максимум активной компоненты определяется касательной к годограЕо

45 фу вектора Е, пе;.пендикуля.апой коси абсцисс.

Этот макспм1м оответ гвуег значению парам е гр а Р= 1,57.

На фиг. 1 показано также другое положе50 ние вектора опорного напряжсния ФЧД (Ь"о„), сдвинутое отнссительно оси абсцисс на угол а. При таком положении вектора U будет детектпроваться составляющая вектора э.д.с. вторичпого поля, равная его проекции на

55:направление U,;,:

Е, Е,,ат Ереакт

h„= Е = Е созй+ Е

Ео Ео Ео

= h„, cos + h ÄÄ sin n. б0

Из фиг. 1 видно, что при этом максимальное значение измеряемого сигнала больше максимума активной компоненты и соответствует большему значению параметра P. Это расшиб5 ронне диапазона измерения достигается за

49190S

Е ecarte

Е,, Р= 3,05

0М 0Z счет детектирования части реактивной компоненты.

На фиг.2 кривая 5соответствует случаю детектирования комплексной компоненты h..

На этом же чертеже показаны максимальные значения параметра P при различных способах детектирования, установленные исходя пз заданной минимально допустимой дифференOA.iggg циальпой чувствительности дР

Как видно из фиг. 2, верхний предел измерения при детектировании комплексной компоненты й. значительно больше, чем для активной компоненты. Например, при а=30 этот выигрыш по верхнему пределу измерения электропроводности составляет примерно

1,8 раза, причем чувствительность к малым сигналам (Р(0,2) уменьшается незначительно (окоlo 13 / ). При углах 0 (a(45 основной вклад в величину сигнала вносится активной компонентой. С дальнейшим увеличением угла а чувствительность к малым сигналам значительно падает. Кроме того, при а)45 основную относительную долю регистрируемого сигнала составляет реактивная компонента, а это влечет за собой существенное ухудшение вертикальной характеристики исследования. Учитывая это, необходимо выбирать значение угла а в пределах 0 (а(5 45.

Регистрация комплексной компоненты вместо активной, кроме расширения диапазона измерений и улучшения линейности, дает повышение глубинности исследования за счет

1о частичного присутствия в сигнале реактивной компоненты.

Формула изобретения

15 Cllocoo lIHtIA кционного каротажа, IlpII IIQToром в кважине возбуждают переменнос электрическое поле, принимают полезный сигнал и подвергают его фазочувствительному детектированию, о тл и ч а ю шийся тем, что, с це20 лью повышения точности и глубинности исследования, измеряют комплексную компоненту сигнала, сдвинутую относительно активной компоненты на фазовый угол а, а относительно реактивной на угол 90 — а, при этом значе25 ние этого угла выбирают в пределах 0 (а(45 .

491908

Б,...

r .7,z

0,Б

j! Z

1.5 соа г,.

Составитель Э. Терехова

Техред Е. Митрофанова

Редактор И. Шубина

Корректор А. Галахова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1972j2 Изд. № 1356 Тираж 690 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

1!3035, Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5