EA014403B1 - Способ проверки имитатором скважинной удельной проводимости и балансировки поперечных катушек - Google Patents

Способ проверки имитатором скважинной удельной проводимости и балансировки поперечных катушек Download PDF

Info

Publication number
EA014403B1
EA014403B1 EA200801744A EA200801744A EA014403B1 EA 014403 B1 EA014403 B1 EA 014403B1 EA 200801744 A EA200801744 A EA 200801744A EA 200801744 A EA200801744 A EA 200801744A EA 014403 B1 EA014403 B1 EA 014403B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
coil
coils
generator
logging tool
longitudinal axis
Prior art date
Application number
EA200801744A
Other languages
English (en)
Other versions
EA200801744A1 (ru
Inventor
Станислав У. Форганг
Ранди Голд
Луис М. Пелегри
Майкл С. Кросскно
Original Assignee
Бейкер Хьюз Инкорпорейтед
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US11/371,052 external-priority patent/US7205770B2/en
Application filed by Бейкер Хьюз Инкорпорейтед filed Critical Бейкер Хьюз Инкорпорейтед
Priority claimed from PCT/US2007/001321 external-priority patent/WO2007089438A2/en
Publication of EA200801744A1 publication Critical patent/EA200801744A1/ru
Publication of EA014403B1 publication Critical patent/EA014403B1/ru

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R35/00Testing or calibrating of apparatus covered by the other groups of this subclass
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01VGEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V13/00Manufacturing, calibrating, cleaning, or repairing instruments or devices covered by groups G01V1/00 – G01V11/00
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01VGEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V3/00Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
    • G01V3/18Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation specially adapted for well-logging
    • G01V3/26Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation specially adapted for well-logging operating with magnetic or electric fields produced or modified either by the surrounding earth formation or by the detecting device
    • G01V3/28Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation specially adapted for well-logging operating with magnetic or electric fields produced or modified either by the surrounding earth formation or by the detecting device using induction coils

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

Abstract

В изобретении описана калибровка расстановок (катушек) многокомпонентного прибора индукционного каротажа путем позиционирования прибора в горизонтальном направлении над землей. Верхний и нижний корпуса прибора соединены имитатором скважинной удельной проводимости, удельное сопротивление которого сравнимо с удельным сопротивлением в стволе скважины. С целью достижения минимума осуществляют осевое и радиальное позиционирование генераторных катушек путем контроля выходных сигналов генераторных катушек.

Description

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к области ведения нефтепоисковых работ. Более точно в настоящем изобретении описан способ калибровки многоэлементных каротажных устройств, используемых для обнаружения присутствия нефти в стволах скважин, пробуренных в толще пород.
Уровень техники
Приборы индукционного каротажа сопротивлений хорошо известны из техники. Приборы индукционного каротажа сопротивлений используют для определения удельной электрической проводимости и обратного ей удельного сопротивления толщ горных пород, в которых пробурен ствол скважины. Удельную проводимость толщи пород определяют, исходя из результатов измерения магнитного поля токов Фуко, которые прибор индуцирует в толще пород, прилегающей к стволу скважины. Среди прочего, удельную электрическую проводимость используют для прогнозирования содержания флюида в толщах пород. Обычно более низкая удельная проводимость (более высокое удельное сопротивление) сопутствует нефтегазоносным толщам пород. Физические принципы каротажа скважин методом электромагнитной индукции подробно описаны, например, в работе 1.Н. Могап и К.8. Κυηζ Ваис Тйеогу оГ Ιηбисйоп Ьоддщд апб Аррйсабоп Ю 81ибу οί Τ\νο-ί.’οί1 8опбе§, журнал Оеорйушск, т. 27, № 6, ч. 1, стр. 829-858, изд-во Общества геофизиков-разведчиков, декабрь 1962 г. Известно множество усовершенствований и модификаций приборов индукционного каротажа методом сопротивлений, описанных в упомянутой работе Могап и Κιπιζ. некоторые из которых описаны, например, в патенте И8 4837517, выданном на имя ВагЬег, патенте И8 5157605, выданном на имя Сйапб1ег и др., и в патенте И8 5600246, выданном на имя Башш и др.
Обычный геофизический прибор индукционного каротажа сопротивлений представляет собой зонд, спускаемый в ствол скважины и имеющий сенсорный участок, содержащий генератор и приемник и другое, главным образом, электрическое оборудование для измерения данных с целью прогнозирования физических параметров, характеризующих толщу пород. Сенсорный участок или сердечник содержит индукционные генераторы и приемники, расположенные вдоль оси прибора в порядке, зависящем от технических характеристик конкретного прибора, и ориентированные параллельно оси ствола скважины. Электрическое оборудование генерирует электрический потенциал, который прикладывают к генераторной индукционной катушке, преобразует сигналы, поступающие от приемных индукционных катушек, обрабатывает зарегистрированные данные, сохраняет или с помощью телеметрии передает данные на поверхность земли по каротажному кабелю, который используют для спуска прибора в ствол скважины.
Как правило, при использовании обычного прибора индукционного каротажа с генераторами и приемниками (индукционными катушками), ориентированными только вдоль оси ствола скважины, сложно обнаружить нефтегазоносные зоны, когда они расположены в многослойных или слоистых пластах. Эти пласты обычно состоят из тонких чередующихся слоев сланца и песка, при этом слои часто настолько тонки, что из-за недостаточной разрешающей способности обычного каротажного прибора их невозможно обнаружить по отдельности. В этом случае оценивают среднюю удельную проводимость толщи пород.
В обычных методах индукционного каротажа используют катушки, навитые на изолирующий сердечник. На одну или несколько генераторных катушек подают переменный ток. Колебательное магнитное поле, создаваемое данной конструкцией, индуцирует в толщах пород токи, которые почти пропорциональны удельной проводимости толщ пород. Эти токи, в свою очередь, способствуют наведению напряжения в одной или нескольких приемных катушках. Путем выбора только составляющей напряжения, совпадающей по фазе с током генератора, получают сигнал, который приблизительно пропорционален удельной проводимости толщи пород. В обычной аппаратуре индукционного каротажа оси основной генераторной катушки и приемной катушки совмещены с продольной осью каротажного прибора. (Для простоты пояснения предполагается, что ось ствола скважины совмещена с осью каротажного прибора, и они обе проходят в вертикальном направлении. Далее также упоминаются отдельные катушки без указания того, что они являются фокусирующими или подобными катушками). Данная конструкция имеет тенденцию индуцировать вторичные токовые контуры в толщах пород, соосных вертикально ориентированным генераторным и приемным катушкам. Получаемые результаты измерения удельной проводимости являются показателем горизонтальной удельной проводимости (или удельного сопротивления) окружающих толщ пород. Тем не менее, при геофизических исследованиях в скважинах встречаются различные толщи пород с анизотропной удельной проводимостью. Анизотропия является результатом того, каким образом происходило естественное осаждение пластов горной породы. Например, одноосная анизотропия характеризуется различием между горизонтальной удельной проводимостью в плоскости, параллельной плоскости напластования, и вертикальной удельной проводимостью в направлении, перпендикулярном плоскости напластования. В отсутствие наклона напластования горизонтальное удельное сопротивление может считаться проходящим в плоскости, перпендикулярной стволу скважины, а вертикальное удельное сопротивление - в направлении, параллельном стволу скважины. Обычные приборы индукционного каротажа, которые имеют тенденцию воспринимать только горизонтальную удельную проводимость толщ пород, не обеспечивают показатель вертикальной удельной проводимости или анизотропии. Разработаны методы измерения анизотропии толщи пород. См., например, патент И8 4302722,
- 1 014403 выданный на имя ΟίαηζοίΌ и др. Часто встречается поперечная анизотропия, при которой удельное сопротивление меняется в азимутальном направлении.
Так, в вертикальном стволе скважины обычный прибор индукционного каротажа с генераторами и приемниками (индукционными катушками), ориентированными только вдоль оси ствола скважины, воспринимает среднюю горизонтальную удельную проводимость, в которой сочетается удельная проводимость как песка, так и сланца. В этих усредненных показаниях часто преобладает относительно более высокая удельная проводимость слоев сланца и в меньшей степени отражена более низкая удельная проводимость слоев песка, в которых формируются запасы углеводородов. Для решения этой задачи при каротаже стали использовать поперечно ориентированные приборы индукционного каротажа с магнитными генераторами и приемниками (индукционными катушками), ориентированными поперечно продольной оси прибора. Такие приборы поперечного индукционного каротажа описаны в публикации заявки РСТ \νϋ 98/00733 (заявитель Веатб и др.) и патенте И8 5452761, выданном на имя Веатбк др.; патенте И8 5999883, выданном на имя Оир1а и др.; и патенте И8 5781436, выданном на имя Ротдапд и др.
В поперечно ориентированных приборах индукционного каротажа характеристика расстановок поперечно ориентированных катушек также обусловлена средней удельной проводимостью, хотя в этой оценке преобладает относительно меньшая удельная проводимость нефтегазоносных песчаных слоев. Обычно объем сланца/песка в толще пород может быть определен по результатам гамма-каротажа или радиоактивного каротажа. Затем для определения удельной проводимости отдельных слоев сланца и песка может использоваться сочетание обычного прибора индукционного каротажа с генераторами и приемниками, ориентированными вдоль оси скважины, и поперечно ориентированного прибора индукционного каротажа.
Одна, если не основная, сложность интерпретации данных, регистрируемых поперечно ориентированным прибором индукционного каротажа, связана с его восприимчивостью к скважинным условиям. В число этих условий входит присутствие проводящего скважинного флюида, а также влияние проникновения скважинного флюида.
Качество данных, регистрируемых аппаратурой индукционного каротажа, зависит от распределения электромагнитного параметра (удельной проводимости или удельного сопротивления) толщи пород, в которой действуют индукционные приемники прибора. Так, в идеальном случае каротажный прибор измеряет магнитные сигналы, наведенные токами Фуко, протекающими через толщу пород. Колебания величины и фазы токов Фуко, происходящие в ответ на колебания удельной проводимости толщи пород, отображаются в виде соответствующих колебаний напряжения на выходе приемников. В обычной индукционной аппаратуре эти напряжения на приемных индукционных катушках преобразуют и затем обрабатывают с использованием фазочувствительных аналоговых датчиков или оцифровывают с помощью цифроаналоговых преобразователей, после чего обрабатывают с помощью алгоритмов обработки сигналов. Обработка позволяет определить как амплитуду, так и фазу напряжения на приемных катушках относительно индукционного тока генератора или формы колебаний магнитного поля. Было обнаружено, что для дополнительной геофизической интерпретации данных обращенного сейсмического каротажа целесообразно подавать обработанный сигнал приемника в виде векторной суммы двух составляющих напряжения, одна из которых совпадает по фазе с формой сигнала генератора, а другая является противофазной квадратурной составляющей. Теоретически амплитуда синфазной составляющей напряжения на катушке является наиболее чувствительной и служит показателем удельной проводимости толщи пород.
Существует несколько налагаемых аппаратным и программным обеспечением ограничений, которые сказываются на функциональных характеристиках обычного поперечного ориентированного прибора индукционного каротажа и приводят к возникновению ошибок в регистрируемых данных.
Общей сложностью, связанной с аппаратным обеспечением, обычно является неизбежное электрическое поле, излучаемое индукционным генератором прибора одновременно с желаемым магнитным полем, что происходит в согласии с уравнениями Максвелла для меняющегося во времени поля. Электрическое поле генератора взаимодействует с остальными модулями прибора индукционного каротажа и с толщей пород; однако это взаимодействие не дает какой-либо полезной информации. В действительности, это поле вносит шум вследствие постоянно существующей возможности возникновения его непосредственной связи с приемной частью сенсорного участка посредством паразитных токов смещения. При возникновении этой связи электрическое поле создает нежелательные электрические потенциалы на входе преобразования сигнала приемника, в основном на приемной индукционной катушке, и это напряжение становится дополнительной составляющей аддитивного шума для интересующего сигнала, вносящей системную ошибку в измерения.
Проблема может еще более усугубиться, если прибор индукционного каротажа используют в скважинах с буровым раствором на водной основе. Буровой раствор на водной основе имеет значительно более высокую диэлектрическую проницаемость, чем воздух или буровой раствор на углеводородной основе. В то же время, полное электрическое сопротивление упомянутым токам смещения всегда можно рассматривать как емкостную связь между источником, т. е. индукционным генератором и точкой связи. Очевидно, что следствием этого является тот факт, что емкостная связь и сопутствующие системные ошибки зависят от среды, поскольку емкостное сопротивление будет обратным диэлектрической прони
- 2 014403 цаемости бурового раствора.
Обычный способ ослабления этой емкостной связи в приборе индукционного каротажа состоит в использовании особых электрических экранов (Фарадея), которые обертывают вокруг как генераторных, так и приемных индукционных катушек. Эти экраны электрически связаны с общей точкой аналоговой массы генератора, за счет чего стабилизируется их собственный электрический потенциал и обеспечивается возврат токов смещения в их источник, т.е. генератор вместо связывания где-либо еще в приборе. Вместе с тем, эффективность конфигурации и размещения экранов Фарадея становится минимальной и несоответствующей в высокочастотных режимах, в которых способны работать обычные поперечно ориентированные приборы индукционного каротажа. Причиной этих ограничений является затухание, которое вносят эти экраны в магнитное поле, что известно из техники как скин-эффект экрана. Поскольку недостатки конструкции экранов являются неизбежными, сохраняется возможность связи посредством токов смещения.
Другим источником аппаратных ошибок, вносимых в регистрируемые каротажные данные, является сопутствующая разность электрических потенциалов у различных проводящих деталей прибора и, в частности, у герметичных корпусов генераторов и приемников, если эти модули разнесены или гальванически развязаны. В этих корпусах помещаются соответствующие электронные модули, которые защищены ими от воздействия жестких условий в скважине, включая воздействие высокого давления и буровых растворов. Обычно герметичный корпус надежно электрически соединен с общей точкой электронного модуля, который в нем помещается, однако также существуют варианты корпусов с гальванически плавающей конструкцией. Если по каким-либо причинам, в основном вследствие несовершенств обычных приборов индукционного каротажа, у общих точек различных электронных модулей имеется определенная разность электрических потенциалов, эта разность проявится в герметичном корпусе. Это может происходить даже с корпусами, имеющими гальванически плавающую конструкцию, если прибор работает на высоких частотах и, в частности, из-за емкостной связи, которую могут иметь эти металлические детали, с электронными модулями, заключенными в проводящий металлический корпус.
При наличии различных электрических потенциалов у различных герметичных корпусов между ними неизбежно протекает электрический ток. Этот ток имеет гальванический характер и большую величину, если прибор индукционного каротажа погружен в проводящий скважинный флюид, и представляет собой ток смещения обычно гораздо меньшей величины при работе прибора в буровом растворе с меньшей проводимостью или на углеводородной основе. В обоих случаях этот ток меняется во времени и создает сопутствующее меняющееся во времени магнитное поле, зависящее от окружающей среды и измеряемое индукционным приемником. Специалистам в данной области техники должно быть понятно, что нежелательное влияние этих токов на каротажные данные значительно сильнее при использовании обычного поперечного ориентированного прибора индукционного каротажа, чем при использовании приборов с индукционными катушками, соосными только продольной оси прибора. В частности, это объясняется общепринятой геометрией общей конструкции приборов индукционного каротажа, в которой генераторная и передающая части в осевом направлении разделены сердечником. Замечено, что при работе прибора индукционного каротажа в каротажной связке, в которой он механически и электрически (включая телеметрию) соединен с расположенными выше и ниже приборами, также могут возникать описанные выше токи.
Другим источником смещений потенциала корпусов является сам генератор прибора индукционного каротажа. Остаточное электрическое поле, которое излучает этот генератор одновременно с магнитным полем, может отличаться на поверхности отдельных герметичных корпусов. Серьезность этой ошибки также зависит от описанных выше несовершенств экранов Фарадея.
Существует дополнительная сложность, из-за разности потенциалов возникающая в приборах с обычной расстановкой (компоновкой), в которых генераторный и приемный электронные модули разнесены друг от друга и используются соединительные провода, проходящие через сенсорный участок (сердечник). Эти провода должны быть электрически и магнитно экранированы от индукционных приемных катушек на сенсорном участке. Весь жгут проводов помещают внутри высокопроводящего металлического экрана, который электрически соединен с общими точками разнесенных генераторного и приемного электронных модулей. Толщину этого экрана выбирают таким образом, чтобы обеспечить достаточное подавление взаимных перекрестных помех между проводами и катушками сенсорного участка по всему диапазону рабочих частот и, главным образом, в его нижней части. В некоторых случаях этим экраном является полая медная труба с относительно толстыми стенками, которую часто называют проходной трубой.
Тем не менее, помимо защиты генераторных и приемных катушек сенсорного участка и соединительных проводов от взаимных перекрестных помех этот экран одновременно создает гальванический путь для токов, которые могут быть возбуждены герметичными корпусами и(или) разностью потенциалов электронных модулей или наведены индукционным генератором (как это описано в патенте и8 6586939, выданном на имя Еашш и др., правопреемником которого является правопреемник настоящей заявки, и содержание которого в порядке ссылки включено в настоящее описание). Очевидно, что этот путь проходит вдоль наружной поверхности экрана, и при заданной частоте его глубина и импеданс за
- 3 014403 висят от геометрии экрана, удельной проводимости и магнитной проницаемости материала. Меняющиеся во времени токи также генерируют соответствующее магнитное поле, пересекающее индукционные приемные катушки и наводящее напряжения рассогласования. К сожалению, эти напряжения рассогласования также зависят от окружающей среды, а их изменения невозможно в достаточной степени калибровать при изготовлении прибора. Общий анализ влияния разности потенциалов показывает, что в условиях проводящего скважинного флюида преобладают гальванические токи, протекающие через флюид вдоль наружной поверхности прибора индукционного каротажа. Наложение и величина этих гальванических токов строго зависят от температуры окружающей среды, что приводит к дальнейшему ухудшению рабочих характеристик обычного прибора индукционного каротажа.
Другой источник системных ошибок, вносимых в каротажные данные, непосредственно обусловлен неопределенностью механических размеров многокомпонентных генераторных и приемных катушек сенсорного участка, что связано как с их общими размерами, так и взаимным расположением относительно друг друга. Так, для поддержания необходимых соотношений фаз сигнала в приборах обычной конструкции при изготовлении сердечника в основном полагаются на механическую устойчивость и электрические свойства улучшенных керамических материалов и пластиков. Однако даже незначительные физические отклонения при расположении проводов катушек в процессе сборки и неравномерные зависимости от температуры материалов каркасов катушек способны разрушить установленную при изготовлении компенсацию первичного магнитного поля генератора, связь с которым возникает в приемной (компенсационной) катушке во время каротажа скважины, и вызывать непоправимые ошибки вследствие механического смещения или несовершенств.
В патентах υδ 6734675 и ϋδ 6586939, выданных на имя Рашш и др., правопреемником которых является правопреемник настоящей заявки, и содержание которых в порядке ссылки включено в настоящее описание, рассмотрены некоторые вопросы, связанные с калибровкой и применением многокомпонентных приборов индукционного каротажа. В патенте ϋδ 6586939 описан поперечно ориентированный прибор индукционного каротажа с генератором и приемником для глубинного определения свойств толщи пород, который имеет симметричный экранированный генератор с разделенными катушками и компенсационной катушкой между разделенными генераторными катушками для ослабления изменяющегося во времени магнитного поля генератора, вносимого в приемник. Прибор имеет симметричное экранирование катушек и заземление со стороны генератора или приемника лишь для ослабления индуцированных токов, вносимых в принимаемый сигнал. Между электронным оборудованием приемника и проводящим корпусом приемника, контактирующим с проводящим скважинным флюидом, находится изоляционный материал для ослабления паразитного тока, протекающего по контуру, образованному верхним корпусом, проходной трубой, нижним корпусом и скважинным флюидом вблизи корпуса зонда или сердечника. Предусмотрен внутренний проверочный контур для слежения за изменениями тока генератора в действительной и квадратурной составляющей принимаемого сигнала данных.
В патенте υδ 6734675 описан поперечно ориентированный прибор индукционного каротажа с генератором и приемником для глубинного определения свойств толщи пород, который имеет симметричный экранированный генератор с разделенными катушками и компенсационной катушкой между разделенными генераторными катушками для ослабления изменяющегося во времени магнитного поля генератора, вносимого в приемник. Прибор имеет симметричное экранирование катушек и заземление со стороны генератора или приемника лишь для ослабления индуцированных токов, вносимых в принимаемый сигнал. Между электронным оборудованием приемника и проводящим корпусом приемника, контактирующим с проводящим скважинным флюидом, находится изоляционный материал для ослабления паразитного тока, протекающего по контуру, образованному верхним корпусом, проходной трубой, нижним корпусом и скважинным флюидом вблизи корпуса зонда или сердечника. Предусмотрен внутренний проверочный контур для слежения за изменениями тока генератора в действительной и квадратурной составляющей принимаемого сигнала данных.
Краткое изложение сущности изобретения
В изобретении предложен способ подготовки многокомпонентного прибора индукционного каротажа, имеющего множество (т.е. группу) генераторных катушек и множество приемных катушек. При осуществлении способа каротажный прибор помещают в зону калибровки, по существу свободную от компонентов, способных создавать помехи магнитному и электрическому полям, которые генерирует прибор. Посредством имитатора скважинной удельной проводимости с импедансом, аналогичным импедансу околоскважинного пространства, устанавливают связь первой части проводящего корпуса (корпусной части) прибора со второй частью (называемых далее также первый/второй или нижний/верхний корпуса). Приводят в действие первую катушку из множества генераторных катушек и измеряют сигнал на этой первой катушке. Перемещают эту первую катушку относительно проводящей проходной трубы между первым корпусом и вторым корпусом, чтобы уменьшить амплитуду сигнала и до достижения минимальной амплитуды сигнала или пока она не станет, по существу, равной нулю. При осуществлении способа до проведения измерений также дополнительно помещают первую катушку из множества приемных катушек в эксцентричное положение относительно каротажного прибора. При осуществлении способа дополнительно ориентируют каротажный прибор таким образом, чтобы его продольная ось бы
- 4 014403 ла, по существу, параллельна земле. Ось первой катушки из множества генераторных катушек может быть, по существу, параллельна продольной оси прибора или, по существу, ортогональна продольной оси прибора. Ось первой катушки из множества приемных катушек может быть, по существу, параллельна продольной оси прибора или, по существу, ортогональна продольной оси прибора. При осуществлении способа дополнительно поворачивают прибор вокруг его продольной оси, приводят в действие вторую катушку из множества генераторных катушек, измеряют дополнительный сигнал на второй катушке из множества приемных катушек и перемещают вторую катушку из множества генераторных катушек относительно проходной трубы, чтобы уменьшить амплитуду дополнительного сигнала. При осуществлении способа дополнительно устанавливают магнитную связь прибора с калибратором, приводят в действие первую катушку из множества генераторных катушек и на основании сигнала, принимаемого конкретной катушкой из множества приемных катушек, определяют передаточную функцию между конкретной катушкой и первой катушкой из множества генераторных катушек. Прибор может быть помещен внутри калибратора.
В изобретении также предложено устройство для оценки характеристик (рабочего состояния) многокомпонентного прибора индукционного каротажа, имеющего множество генераторных катушек и множество приемных катушек. Прибор помещают в зону калибровки, по существу, свободную от компонентов, способных создавать помехи магнитному и электрическому полям, которые генерирует прибор. Устройство имеет имитатор скважинной удельной проводимости с импедансом, аналогичным импедансу околоскважинного пространства, посредством которого устанавливают связь первого корпуса прибора со вторым корпусом прибора. Устройство имеет процессор, способный приводить в действие первую катушку из множества генераторных катушек. Устройство дополнительно имеет первую катушку из множества приемных катушек, способную генерировать сигнал в ответ на приведение в действие первой генераторной катушки. Устройство также имеет средство перемещения, способное перемещать первую катушку из множества генераторных катушек относительно первой катушки из множества приемных катушек с целью уменьшения амплитуды сигнала и перемещать первую катушку из множества приемных катушек относительно проводящей проходной трубы, пока амплитуда сигнала не станет по существу равной нулю. Дополнительно предусмотрено, что средство перемещения было способно помещать первую катушку из множества приемных катушек в эксцентричное положение относительно каротажного прибора. Ось первой катушки из множества генераторных катушек может быть, по существу, параллельна продольной оси прибора или, по существу, ортогональна продольной оси прибора. Ось первой катушки из множества приемных катушек может быть, по существу, параллельна продольной оси прибора или, по существу, ортогональна продольной оси прибора. Устройство может дополнительно иметь калибратор, с которым устанавливают магнитную связь каротажного прибора, а процессор дополнительно способен на основании сигнала определять передаточную функцию между первой катушкой множества генераторных катушек и первой катушкой из множества приемных катушек.
Краткое описание чертежей
Для лучшего понимания настоящего изобретения оно проиллюстрировано на приложенных чертежах, на которых одинаковые элементы обозначены одинаковыми позициями и на которых на фиг. 1 (уровень техники) схематически показан ствол скважины, пробуренной в слоистой толще пород, в который спущен прибор индукционного каротажа, используемый согласно изобретению, на фиг. 2А (уровень техники) - иллюстрация обычного измерения удельного сопротивления в вертикальном направлении, на фиг. 2Б (уровень техники) - иллюстрация обычного измерения удельного сопротивления в горизонтальном направлении, на фиг. 3 - общая блок-схема шагов осуществления настоящего изобретения, на фиг. 4 - иллюстрация имитатора скважинной удельной проводимости (ИУП или ВС8, от английского - Ьогс1ю1с ΓΟδίδΙίνίΙν 81ши1а1ог), используемого в настоящем изобретении, на фиг. 5 - иллюстрация устройства для калибровки поперечно ориентированных расстановок каротажного прибора, на фиг. 6 - иллюстрация устройства для калибровки продольно ориентированных расстановок каротажного прибора, на фиг. 7-8 - иллюстрация устройств для калибровки расстановок с поперечной составляющей ориентации по оси ΧΥ и на фиг. 9-10 - иллюстрация устройств для калибровки расстановок с поперечной составляющей ориентации по оси ΧΖ.
Подробное описание изобретения
Конструкция предложенного в настоящем изобретении устройства позволяет улучшать стабильность и точность скважинного прибора индукционного каротажа и эксплуатационные качества, что, в свою очередь, повышает качество и делает более полезными скважинные данные, регистрируемые во время каротажа. Настоящее изобретение применимо для усовершенствования большинства известных приборов индукционного каротажа.
Далее изобретение более подробно описано в порядке примера со ссылкой на приложенные черте
- 5 014403 жи. На фиг. 1 схематически показан ствол 1 скважины, пробуренной в слоистой толще пород, в который спущен прибор индукционного каротажа, используемый согласно изобретению. Показанный на фиг. 1 ствол скважины проходит через толщу пород, которая включает нефтегазоносный песчаный слой 3, расположенный между верхним и нижним сланцевыми слоями 5 и 7, имеющими более высокую удельную проводимость, чем нефтегазоносный песчаный слой 3. Прибор 9 индукционного каротажа, используемый при практическом осуществлении изобретения, спущен в ствол 1 скважины на каротажном кабеле 11, проходящем через противовыбросовый превентор 13 (показан схематически), который расположен на поверхности 15 земли. Наземное оборудование 22 включает источник электропитания для подачи электроэнергии в набор катушек 18 и процессор для обработки сигналов, принимающий и обрабатывающий электрические сигналы, поступающие от приемных катушек 19. В качестве альтернативы, источник электропитания и(или) процессор для обработки сигналов могут быть установлены на каротажном приборе.
Ориентация ствола 1 скважины и каротажного прибора 9 относительно слоев 3, 5, 7 обусловлена двумя углами, один из которых, а именно угол θ показан на фиг. 1. Определение этих углов описано, например, в патенте И8 5999883, выданном на имя Оир1а и др. Каротажный прибор 9 имеет набор генераторных катушек 18 и набор приемных катушек 19, при этом каждый набор катушек 18, 19 соединен с наземным оборудованием 22 посредством соответствующих проводников (не показаны), проходящих вдоль каротажного кабеля 11.
Каждый набор катушек 18 и 19 включает три катушки (не показаны), расположенные таким образом, что набор имеет три магнитных дипольных момента во взаимно ортогональных направлениях, то есть направлениях х, у и ζ. Состоящий из трех катушек набор генераторных катушек генерирует магнитные поля Тх, Ту и Τζ; приемные катушки измеряют индуцированный сигнал в основных направлениях Вх, Яу и Βζ, а также поперечные составляющие Вху, Βχζ и К.. Таким образом, набор 18 катушек имеет магнитный дипольный момент 26а, 26Ь, 26с, а набор 19 катушек имеет магнитный дипольный момент 28а, 28Ь, 28с. В одном из вариантов осуществления набор 18 генераторных катушек электрически изолирован от набора 19 приемных катушек. Катушки с магнитным дипольным моментом 26а и 28а являются поперечными катушками, то есть они ориентированы таким образом, что магнитные дипольные моменты ориентированы перпендикулярно оси ствола скважины, при этом направление магнитного дипольного момента 28а противоположно направлению магнитного дипольного момента 26а. Кроме того, наборы катушек 18 и 19 расположены, по существу, вдоль продольной оси каротажного прибора 9.
Как показано на фиг. 2А, обычные приборы индукционного каротажа имеют единую генераторную и приемную катушку, измеряющую удельное сопротивление в горизонтальном направлении. В режиме, показанном на фиг. 2А, удельные сопротивления соседних слоев высокоомного песка и низкоомного сланца представляются параллельными, из-за чего преобладающее влияние на результаты измерения удельного сопротивления оказывает низкоомный сланец. Как показано на фиг. 1 и 2Б, в настоящем изобретении дополнительно используют поперечную катушку для измерения удельного сопротивления в вертикальном направлении. При измерении в вертикальном направлении удельные сопротивления высокоомного песка и низкоомного сланца представляются последовательными, из-за чего преобладающее влияние на результаты измерения последовательного удельного сопротивления в вертикальном направлении оказывает удельное сопротивление высокоомного песка.
Для удобства далее описана нормальная работа прибора 9, показанного на фиг. 1 и 2Б, только применительно к катушкам с дипольными моментами в направлении х, т.е. дипольными моментами 26а и 28а. Во время нормальной работы электронное оборудование прибора (не показано), соединенное с катушкой 26, подает переменный ток с частотой Г1, который источник питания наземного оборудования 22 подает в набор 18 генераторных катушек, в результате чего в толще пород индуцируется магнитное поле с магнитным дипольным моментом 26а. В одном из альтернативных вариантов осуществления частоту качают в диапазоне от С до ί2. Это магнитное поле распространяется в песчаном слое 3 и индуцирует ряд локальных токов Фуко в песчаном слое 3. Величина локальных токов Фуко зависит от их местоположения относительно набора 18 генераторных катушек, удельной проводимости толщи пород в каждом местоположении и частоты, на которой работает набор 18 генераторных катушек. В принципе, локальные токи Фуко действуют как источник, индуцирующий новые токи, которые снова индуцируют дополнительные новые токи и так далее. Токи, индуцированные в песчаном слое 3, индуцируют ответное магнитное поле в толще пород, которое не совпадает по фазе с переданным магнитным полем, но индуцирует ответный ток в наборе 19 приемных катушек. Величина тока, индуцированного в песчаном слое 3, зависит от удельной проводимости песчаного слоя 3, величины ответного тока в наборе 19 приемных катушек. Она также зависит от удельной проводимости и тем самым обеспечивает показатель удельной проводимости песчаного слоя 3. Тем не менее, магнитное поле, генерируемое набором 18 генераторных катушек, распространяется не только в песчаном слое 3, но также в скважинном флюиде и сланцевых слоях 5 и 7, в результате чего в скважинном флюиде и сланцевых слоях 5 и 7 индуцируются токи.
На фиг. 3 в целом проиллюстрированы шаги осуществления настоящего изобретения с целью обеспечения надлежащего функционирования развернутого многоэлементного прибора индукционного каротажа. На шаге 101 осуществляют калибровку расстановок прибора, в частности оценивают их постоян
- 6 014403 ную передачи. Затем на шаге 103 окончательно проверяют согласованность настройки и калибровки. После этого на шаге 105 проверяют достаточность изоляции для предотвращения прохождения осевого тока между верхним и нижним корпусом/электронным оборудованием прибора через проходную трубу и проводники в процессе каротажа скважин, заполненных проводящим флюидом.
Если говорить более подробно, целиком собранный прибор помещают в зону калибровки, имеющую небольшое число внешних проводящих деталей, способных повлиять на показания прибора (механизмов, измерительных приборов и т.д.). Например, при размещении прибора примерно в 15 футах (4,6 м) над землей показания прибора обычно ослабляются на величину менее около 10 мс/м. Прибор размещают параллельно земле, при этом расстановку юстируют таким образом, чтобы она была перпендикулярна земле.
На фиг. 4 проиллюстрирован ИУП, включающий узел проводника 401 и сопротивления 410, который электрически связывает верхний корпус 405 и нижний корпус 404. Тем самым создается замкнутая цепь, образованная нижним корпусом 404, сопротивлением 410, верхним корпусом 405, проходной трубой, проходящей от нижнего корпуса до верхнего корпуса через сердечник 408. Величина сопротивления 410 может быть выбрана приблизительно равной общей величине удельной проводимости (или удельного сопротивления) между верхним и нижним корпусами при нахождении прибора внутри ствола скважины в соответствии с его техническими характеристиками. Обычно выбирают величину активного сопротивления, приблизительно равную 20 Ом.
В этом случае прибор становится высокочувствительным к осевому току, который может быть индуцирован генератором расстановки в следующем контуре: верхний корпус - проводящая проходная труба - нижний корпус - ИУП. Величина тока будет пропорциональна смещению катушек расстановки относительно их продольного выстраивания (почти верно при малых смещениях ~1/б) и величине сопротивления имитатора.
Для уравновешивания расстановки ее генераторная катушка может быть перемещена в плоскости, параллельной земле. Это перемещение катушки осуществляют до тех пор, пока не будет достигнут абсолютный минимум показаний расстановки. В одном из вариантов осуществления изобретения приемную катушку помещают со смещением от центра прибора. В этом положении сигнал приемной катушки особо чувствителен к несоосности генератора. За счет этого облегчается определение минимума. После юстировки корпус генераторной катушки закрепляют внутри сердечника. Это может быть сделано с помощью набора непроводящих винтов и(или) смолы; однако могут также могут применяться альтернативные средства. Чтобы существенно увеличить осевой ток при проведении этой контрольной процедуры и, следовательно, повысить точность симметрирования расстановки, осуществляют замыкание изолятора между верхним корпусом и сердечником. Аналогичное позиционирование может быть осуществлено в вертикальном направлении. Как пояснено далее, прибор обладает более высокой чувствительностью к неточному позиционированию в вертикальном направлении, чем в горизонтальном направлении. С этой целью в каротажном приборе могут быть предусмотрены соответствующие установочные винты.
После позиционирования генераторной катушки приемную катушку перемещают в положение, в котором сигнал приемной катушки равен нулю. После этого осуществляют соответствующее симметрирование конкретного генератора и приемника. Выше описано перемещение катушек относительно друг друга. Подразумевается, что при осуществлении этих перемещений катушки также перемещают относительно проходной трубы.
После настройки первой горизонтальной расстановки прибор поворачивают вокруг оси и осуществляют аналогичную операцию со следующей горизонтальной расстановкой. Поскольку прибор обычно может иметь множество поперечных и наклонных расстановок, аналогичная настройка может быть предусмотрена для каждого датчика. После симметрирования всех расстановок удаляют замкнутую изоляцию прибора и покрывают сердечник непроводящей уплотнительной втулкой.
С целью калибровки постоянной передачи прибор помещают в калибровочную среду с низкой удельной проводимостью и вставляют в калибратор. Принцип калибровки заключается в подаче на калибруемую расстановку определенной диссипативной нагрузки посредством магнитной связи таким образом, чтобы ее показания были идентичны показаниям, которые должны быть получены при каротаже однородной толщи пород с конечной удельной проводимостью. Это делается с использованием калибратора, чьи электромагнитные параметры и согласование с прибором точно известны. С помощью калибратора обеспечивают нагрузку на прибор путем подачи определенного импеданса на вывод нормально разомкнутого контура калибратора. При этом разомкнутый контур отображает толщу пород с бесконечным удельным сопротивлением. В противоположность этому, путем замыкания контура получают отображение толщи пород почти с бесконечно высокой удельной проводимостью. Таким образом, любое значение удельной проводимости толщи пород соответствует своему единственному значению нагрузки на контур калибратора.
Регистрацию калибровочного сигнала обычно осуществляют в режиме подключенной - отключенной калибровочной нагрузки. Это различие в показаниях прибора отображает степень размаха напряжения на выходе прибора, когда удельная проводимость толщи пород меняется от 0 до калиброванного значения. Для осуществления калибровки расстановка прибора может быть ориентирована перпендику
- 7 014403 лярно земле, поскольку при этом улучшается согласованность измерений и очевидно ослабляется чувствительность поперечных расстановок к любым остаточным шумовым токам, которые могут циркулировать по поверхности земли вместо измеряемых токов (механизмов, радиостанций и т.д.).
После того как определена постоянная передачи прибора, показания прибора, когда калибровочный контур не нагружен, отображают удельную проводимость среды и, в частности, удельную проводимость земли. Эти данные необходимо знать и хранить для последующей обработки.
Последним этапом калибровки является проверка симметричности прибора и его невосприимчивости к осевым токам. Общая симметричность прибора предполагает, что у одной и той же расстановки получают одинаковые показания удельной проводимости земли или среды при измерениях, направленных в сторону к земле или от земли. С этой целью прибор поворачивают на 180° вокруг его продольной оси. Отсутствие такой чувствительности к направлению является показателем нормальной работы прибора и обеспечивает соответствующую симметричность при эксплуатации в стволе скважины.
Для проверки подавления осевых токов может быть проведено модифицированное испытание на ИУП с удаленной перемычкой в сквозном соединении. Таким образом, путем соединения и отсоединения ИУП от прибора получают абсолютное минимальное различие в показаниях, которое является показателем надлежащей работы в скважине без зависящей от толщи пород коррекции данных прибора. Это модифицированное испытание на ИУП может быть проведено, как это описано, или для сокращения длительности калибровки может быть проведено непосредственно после того, как определена постоянная передачи.
Далее со ссылкой на фиг. 5 рассмотрим одну из конструкций контура соосности. Показан контур 501 соосности, окружающий расстановку, в которой генераторная катушка 504 ориентирована в направлении X (Тх), а приемная катушка 508 ориентирована в направлении X (Ях). Также показана компенсационная катушка Вх 506. Эта расстановка имеет обозначение XX, в котором первая буква означает направление ориентации генераторной катушки, а последняя буква означает направление ориентации приемной катушки. В описании повсюду используется данная система обозначений. Расстановки XX и ΥΥ многоэлементного прибора в идеале расположены под углом 90° друг к другу. Когда эта взаимная ориентация не соблюдается, на характеристику поперечных составляющих (ΚΥ, ΥX) влияет часть показаний при измерении соответствующей главной составляющей. В основу предложенного в настоящем изобретении способа измерения соосности положен анализ выходных данных системы с поперечными составляющими, когда прибор повернут внутри контура соосности.
Контур 501 соосности представляет собой стационарный контур, расположенный таким образом, что его продольная ось и продольная ось каротажного прибора, по существу, совмещены. Он имеет такие размеры, чтобы обеспечивать, по существу, индуктивную связь с генератором, а также приемником обеих расстановок XX и ΥΥ. Показанный на фиг. 4 длинный блок калибровки также используют для калибровки горизонтальных расстановок. Подробный анализ сигналов представлен далее.
На фиг. 6 проиллюстрирован контур соосности в сборе, применимый для обеспечения соосности расстановок ΖΖ в испытательном устройстве. Генератор ΤΖ 601, компенсационная катушка ΒΖ 603 и приемник ΚΖ 605 расположены вдоль проходной трубы 615 и имеют общую продольную ось. Контур 610 соосности, по существу, имеет общую ось с приемником ΚΖ 605 и, по существу, расположен по центру ΡΖ.
Далее рассмотрена калибровка расстановки с поперечными составляющими. На фиг. 7 проиллюстрирован вариант осуществления калибровки расстановки XX с использованием калибровочного блока. Вдоль проходной трубы расположены генератор 701 и компенсационная катушка 703, ориентированные таким образом, чтобы создавать магнитный момент в направлении X. Вдоль той же проходной трубы расположен приемник 705, ориентированный таким образом, чтобы принимать составляющие магнитного момента в направлении Υ. Контур 710 соосности проходит под углом 45° посередине между направлением X и направлением Υ.
На фиг. 8 проиллюстрирован альтернативный вариант осуществления, в котором обеспечивают соосность расстановки XΥ. В положении генератора ТХ 801 расположен контур 815 соосности, а в положении приемника 805 с поперечной составляющей ЯКУ расположен контур 810 соосности. Оба контура соосности ориентированы в том же направлении, что их соответствующий генератор/приемник. Контур 810 соосности и контур 815 соосности соединены электропроводом 820 (при данной конфигурации в контур 815 поступает сигнал от генераторной катушки, а напряжение, наведенное на ее обмотке, создает ток, протекающий через обмотку обоих контуров, и импеданс нагрузки. При прохождении через обмотку контура 810 этот ток генерирует поле, захватываемое приемником с поперечной составляющей).
На фиг. 9 проиллюстрировано устройство для ориентирования расстановки с поперечной составляющей по оси XX. Вдоль проходной трубы расположены генератор ТХ 901 и компенсационная катушка ВХ 903, ориентированные таким образом, чтобы создавать магнитный момент в направлении X. Вдоль проходной трубы расположен приемник ΡΖ 905, ориентированный таким образом, чтобы воспринимать составляющие магнитных моментов по оси Ζ. Контур 920 соосности может быть расположен по центру между главным генератором 901 с ориентацией по оси X и приемником 905 с поперечной составляющей ориентации по оси Ζ и быть наклонен под углом 45° к продольной оси 910 прибора. Во время калибров
- 8 014403 ки расстановки с ориентации по оси ΧΖ показанное на фиг. 8 устройство отображает слабый сигнал. Этой сигнал имеет тенденцию отображать высокую чувствительность к углу.
На фиг. 10 проиллюстрирован альтернативный вариант осуществления, в котором обеспечивают соосность установки с поперечной составляющей ориентации по оси ΧΖ. Вдоль проходной трубы расположены генератор ТХ 1001 и компенсационная катушка ВХ 1003, ориентированные таким образом, чтобы создавать магнитный момент в направлении X. Вдоль проходной трубы расположен приемник ΚΖ 1005, ориентированный таким образом, чтобы воспринимать составляющие магнитных моментов по оси Ζ. Контур 1010 соосности расположен по центру генератора ТХ 1001, а контур 1015 соосности расположен на одной оси с приемником ΚΖ 1005. Контур 1010 соосности и контур 1015 соосности соединены электропроводом 1020. В отличие от устройства, показанного на фиг. 10, при калибровке с использованием двух устройств соосности отображается сильный сигнал для ΧΖ калибровки установки с поперечной составляющей ориентации по оси ΧΖ.
Далее подробно рассмотрено применение контура соосности для установления ориентации катушек. При изучении расстановки с поперечной составляющей ориентации характеристика по оси ΧΥ или ΥΧ, получаемая путем вращения прибора внутри контура соосности, переходит через ноль всякий раз, когда генератор или приемная катушка перпендикулярна плоскости контура. Независимо от того, какая катушка (генераторная или приемная), по существу, совмещена с контуром (находится в одной плоскости с ним), она испытывает максимальное согласование с контуром соосности. Когда положение соосной катушки колеблется в районе точки соосности с контуром соосности, происходит медленное изменение характеристики согласования между ними, соответствующее колебанию. Несоосная катушка испытывает минимальное согласование с контуром соосности. Когда положение несоосной катушки колеблется в районе этой точки минимального согласования, происходит резкое изменение согласования. Согласование становится равным нулю, когда несоосная катушка достигает перпендикулярного положения относительно контура соосности. Специалисту в данной области техники ясно, что на переходы через ноль характеристики согласования в значительной степени влияет катушка, находящаяся под прямым углом к контуру соосности, независимо от того, является ли перпендикулярная катушка приемником или генератором. По существу, соосная катушка влияет незначительно или вообще не влияет на переход через ноль. Таким образом, угол между последовательными переходами через ноль отображает угол соосности между двумя связанными катушками.
С математической точки зрения индуктивная связь между двумя катушками напоминает косинусоидную функцию угла между ними. Таким образом, система характеристик согласования катушек в соосной системе поперечных составляющих и контура соосности задана следующим уравнением:
&(</>)= К 008^) СО5^ - у) (1).
Применив тригонометрические тождества, уравнение (1) можно упростить до = К соз(^) 51п(у)) а поскольку (2),
из этого следует, что
В уравнении (4) показано, что на каждый цикл поворота прибора приходится два цикла колебаний.
Если учесть угол несоосности β между генератором и приемником, функцию характеристики теперь можно выразить в виде следующего уравнения:
когда или когда в котором каждая косинусоидная функция отображает характеристику отдельных катушек с поперечной составляющей ориентации. Легко понять, что
Согласно уравнению (7) угол между последовательными переходами через ноль отображает угол
- 9 014403 соосности между катушками с поперечными составляющими ориентации. В связи с этим для измерения угла несоосности между генератором и приемником может применяться наглядный графический подход.
В качестве альтернативы для анализа характеристики системы угол несоосности можно определить просто с помощью функции тригонометрической регрессии. Применив тригонометрические тождества к уравнению (5), характеристику несоосной системы можно записать в виде следующего уравнения: β(φ,β) = ΛΧθ08(^)·8Ϊη(^)·008(/?)+Λ?·0082(^)·8ίη(/?) я(0,/?)= К · — ·8Ϊη(2 0)-соз(/?)+ К •СО82 (¢)-8111 (/?) 2 (8) р· У ^{φ,β} = — · 3ΐη(2 · ф + β)+ — 8ΐη(/?)
Последняя формула из уравнения (8) показывает, что графическое отображение характеристики согласования несоосной системы с поперечной составляющей ориентации напоминает синусоидальную функцию. Период этой синусоиды равен 180° и имеет сдвиги как по оси абсцисс, так и оси ординат. Сдвиг по оси абсцисс равен β, а сдвиг по оси ординат равен (Κ/2)δίη(β). Характеристика согласования также имеет форму А 8ш(х+В)+С, где А = Κ/2, В = β, а С = (Κ/2)(δίη(β). Коэффициент В, полученный путем такого приближения, отображает угол несоосности. Таким образом, к этой кривой может быть приближена характеристика поперечной составляющей.
На основании изменений произведения М = Мт-СМС-К, в котором Мт-С означает взаимную индуктивность генератора и корректирующих катушек, а Мк-С означает взаимную индуктивность корректирующих и приемных катушек, можно проанализировать чувствительность к возможному смещению вдоль продольной оси прибора и по вертикали. В табл. 1 проиллюстрирована взаимная индуктивность в результате несоосности или смещения соосной катушки в горизонтальном (продольном) направлении. Допуск обычно составляет 1 дюйм, что существенно не влияет на индукционную характеристику.
Таблица1
Смещение калибратора (дюймы) Л/т-с (микрогенри) ЛГс-к (микрогенри) М (μΓΗ)2
4 13,348 16,700 222,912
2 13,409 13,580 182,094
1 13,443 13,521 181,763
% 13,452 13,510 181,736
У1 13,461 13,499 181,710
0 13,479 13,479 181,683
13,499 13,461 181,710
13,510 13,452 181,736
-1 13,521 13,443 181,763
-2 13,580 13,409 182,094
-4 16.700 13,348 222,912
В табл. 2 показано влияние несоосности в вертикальном направлении. При несоосности свыше 5/16 дюйма возникает ошибка, превышающая 0,22%. Таким образом, вертикальная несоосность в большей степени влияет на индукционную характеристику, чем горизонтальная несоосность.
- 10 014403
Таблица 2
Смещение калибратора (дюймы) Мт-с (микрогенри) Мс-к (микрогенри) М (рГн)2 %
0 13,479 13,479 181,683 0
3/16 13,474 13,474 181,549 0,074
5/16 13,464 13,464 181,279 0,22
7/16 13,449 13,449 180,876 0,44
Чтобы соответствующим образом позиционировать расстановки, генераторную катушку одной расстановки перемещают в направлении, перпендикулярном земле. Это перемещение катушки осуществляют до тех пор, пока не будет определен абсолютный минимум характеристики согласования. После юстировки корпус генераторной катушки закрепляют внутри сердечника. После настройки первой горизонтальной расстановки прибор поворачивают вокруг оси и осуществляют аналогичную операцию с другой горизонтальной расстановкой. Обычно аналогичная настройка может быть предусмотрена для прибора, имеющего множество поперечных и наклонных расстановок. После балансировки (симметрирования) всех расстановок удаляют замкнутую изоляцию прибора и покрывают сердечник непроводящей уплотнительной втулкой с целью защиты индукционных катушек от непосредственного воздействия скважинных флюидов.
Осуществляют окончательную проверку симметрирования катушек и согласованности калибровки. С целью калибровки постоянной передачи прибор помещают в калибровочную среду с низкой удельной проводимостью и вставляют в калибратор. Подают магнитную нагрузку, применимую для калибровки расстановки таким образом, чтобы ее показания были идентичны показаниям, которые должны быть получены при каротаже однородной толщи пород. Подают магнитную нагрузку с помощью описанного калибратора с использованием известных электромагнитных параметров и параметров согласования. Нагрузка на прибор может быть достигнута путем подачи определенного импеданса на вывод нормально разомкнутого контура калибратора. При этом разомкнутый контур отображает толщу пород с бесконечным удельным сопротивлением. После замыкания контура он отображает толщу пород почти с бесконечно высокой удельной проводимостью (ограниченной только внутренним импедансом проводов контура калибратора). Таким образом, может быть выбрана нагрузка на калибровочный контур, эффективно отображающая значения удельной проводимости заданной толщи пород.
Подразумевается, что при управлении и обработке данных может использоваться компьютерная программа, реализованная на соответствующем машиночитаемом носителе, позволяющем процессору осуществлять управление и обработку. Машиночитаемый носитель может содержать ПЗУ, СНИЗУ. ЭННЗУ. флэш-память и оптические диски.
Несмотря на то, что в описании раскрыты предпочтительные варианты осуществления изобретения, для специалиста в данной области техники будут очевидны различные усовершенствования. Предполагается, что раскрытие охватывает все изменения, входящие в сущность и объем приложенной формулы изобретения.

Claims (18)

1. Способ подготовки многокомпонентного прибора индукционного каротажа, имеющего множество генераторных катушек и множество приемных катушек, при осуществлении которого:
а) помещают каротажный прибор в зону калибровки, по существу, свободную от компонентов, способных создавать помехи магнитному и электрическому полям, генерируемым указанным прибором,
б) устанавливают связь первой части проводящего корпуса прибора со второй его частью посредством имитатора скважинной удельной проводимости, имеющего импеданс, аналогичный импедансу околоскважинного пространства,
в) приводят в действие первую катушку из множества генераторных катушек и измеряют на ней сигнал и
г) перемещают указанную первую генераторную катушку относительно проходной трубы между первой и второй частями корпуса до достижения минимальной амплитуды сигнала.
2. Способ по п.1, в котором дополнительно перемещают первую катушку из множества приемных катушек относительно проходной трубы, пока амплитуда сигнала не станет, по существу, равной нулю.
3. Способ по п.1, в котором до осуществления стадии (г) дополнительно помещают первую катушку из множества приемных катушек в эксцентричное положение относительно каротажного прибора.
4. Способ по п.1, в котором ориентируют каротажный прибор таким образом, чтобы его продольная
- 11 014403 ось была, по существу, параллельна земле.
5. Способ по п.1, в котором ось первой катушки из множества генераторных катушек, по существу, параллельна продольной оси каротажного прибора или, по существу, ортогональна продольной оси каротажного прибора.
6. Способ по п.1, в котором ось первой катушки из множества приемных катушек, по существу, параллельна продольной оси каротажного прибора или, по существу, ортогональна продольной оси каротажного прибора.
7. Способ по п.1, при осуществлении которого дополнительно поворачивают прибор вокруг его продольной оси, приводят в действие вторую катушку из множества генераторных катушек и измеряют дополнительный сигнал на второй катушке из множества приемных катушек и перемещают вторую катушку из множества генераторных катушек относительно проходной трубы до достижения минимальной амплитуды дополнительного сигнала.
8. Способ по п.1, при осуществлении которого дополнительно устанавливают магнитную связь прибора с калибратором, приводят в действие первую катушку из множества генераторных катушек и на основании сигнала, принимаемого конкретной катушкой из множества приемных катушек, определяют передаточную функцию между конкретной катушкой и первой катушкой из множества генераторных катушек.
9. Способ по п.1, в котором прибор помещают внутри калибратора.
10. Способ по п.1, в котором перемещение осуществляют в направлении, выбранном, по существу, из параллельного продольной оси прибора и, по существу, ортогонального продольной оси прибора.
11. Устройство для оценки характеристик многокомпонентного прибора индукционного каротажа, имеющего множество генераторных катушек и множество приемных катушек и размещаемого в зоне калибровки, по существу, свободной от компонентов, способных создавать помехи магнитному и электрическому полям, генерируемым прибором, при этом устройство содержит имитатор скважинной удельной проводимости, имеющий импеданс, аналогичный импедансу околоскважинного пространства, и посредством которого связывают первую часть корпуса прибора со второй частью, процессор, выполненный с возможностью приведения в действие первой катушки из упомянутого множества генераторных катушек и приема сигнала от первой катушки из упомянутого множества приемных катушек, сгенерированного ею в ответ на приведение в действие указанной первой генераторной катушки, и средство перемещения, выполненное с возможностью перемещения первой генераторной катушки относительно первой приемной катушки до достижения минимальной амплитуды сигнала.
12. Устройство по п.11, в котором упомянутое средство перемещения способно перемещать первую катушку из множества приемных катушек относительно проходной трубы, пока амплитуда сигнала не станет, по существу, равной нулю.
13. Устройство по п.11, в котором упомянутое средство перемещения дополнительно способно помещать первую катушку из множества приемных катушек в эксцентричное положение относительно каротажного прибора.
14. Устройство по п.11, в котором ось первой катушки из множества генераторных катушек, по существу, параллельна продольной оси каротажного прибора или, по существу, ортогональна продольной оси каротажного прибора.
15. Устройство по п.11, в котором ось первой катушки из множества приемных катушек, по существу, параллельна продольной оси каротажного прибора или, по существу, ортогональна продольной оси каротажного прибора.
16. Устройство по п.11, дополнительно имеющее калибратор, при этом каротажный прибор имеет магнитную связь с калибратором и процессор дополнительно способен на основании сигнала определять передаточную функцию между первой катушкой из множества генераторных катушек и первой катушкой из множества приемных катушек.
17. Устройство по п.11, в котором каротажный прибор помещается внутри калибратора.
18. Устройство по п.11, в котором упомянутое средство перемещения способно осуществлять перемещение в направлении, выбранном, по существу, из параллельного продольной оси прибора и, по существу, ортогонального продольной оси прибора.
EA200801744A 2006-01-26 2007-01-19 Способ проверки имитатором скважинной удельной проводимости и балансировки поперечных катушек EA014403B1 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/340,785 US7319331B2 (en) 2004-05-07 2006-01-26 Two loop calibrator
US11/371,052 US7205770B2 (en) 2004-05-07 2006-03-08 Borehole conductivity simulator verification and transverse coil balancing
PCT/US2007/001321 WO2007089438A2 (en) 2006-01-26 2007-01-19 Borehole conductivity simulator verification and transverse coil balancing

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA200801744A1 EA200801744A1 (ru) 2009-02-27
EA014403B1 true EA014403B1 (ru) 2010-12-30

Family

ID=38327853

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA200801682A EA013609B1 (ru) 2006-01-26 2007-01-12 Двухконтурный калибратор
EA200801744A EA014403B1 (ru) 2006-01-26 2007-01-19 Способ проверки имитатором скважинной удельной проводимости и балансировки поперечных катушек

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA200801682A EA013609B1 (ru) 2006-01-26 2007-01-12 Двухконтурный калибратор

Country Status (6)

Country Link
US (3) US7319331B2 (ru)
BR (2) BRPI0707326A2 (ru)
CA (2) CA2644270A1 (ru)
EA (2) EA013609B1 (ru)
GB (2) GB2449190B (ru)
WO (1) WO2007089417A2 (ru)

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7932723B2 (en) * 2004-05-07 2011-04-26 Baker Hughes Incorporated Borehole conductivity simulator verification and transverse coil balancing
US7205770B2 (en) 2004-05-07 2007-04-17 Baker Hughes Incorporated Borehole conductivity simulator verification and transverse coil balancing
US7969153B2 (en) * 2004-05-07 2011-06-28 Baker Hughes Incorporated Borehole conductivity simulator verification and transverse antenna balancing
US7319331B2 (en) * 2004-05-07 2008-01-15 Baker Hughes Incorporated Two loop calibrator
US7408355B1 (en) * 2004-05-07 2008-08-05 Baker Hughes Incorporated Borehole conductivity simulator verification and transverse coil balancing
US20060208737A1 (en) * 2005-03-16 2006-09-21 Baker Hughes Incorporated Calibration of xx, yy and zz induction tool measurements
US7268555B1 (en) 2006-04-06 2007-09-11 Baker Hughes Incorporated Correction of cross-component induction measurements for misalignment using comparison of the XY formation response
US7379818B2 (en) 2006-04-06 2008-05-27 Baker Hughes Incorporated Correction of cross-component induction measurements for misalignment using comparison of the XY formation response
EA014567B1 (ru) * 2006-04-26 2010-12-30 Бейкер Хьюз Инкорпорейтед Способ и устройство для коррекции заниженной оценки коэффициента анизотропии пласта
US20080224706A1 (en) * 2006-11-13 2008-09-18 Baker Hughes Incorporated Use of Electrodes and Multi-Frequency Focusing to Correct Eccentricity and Misalignment Effects on Transversal Induction Measurements
US8762107B2 (en) 2010-09-27 2014-06-24 Baker Hughes Incorporated Triaxial induction calibration without prior knowledge of the calibration area's ground conductivity
US8890541B2 (en) * 2011-08-17 2014-11-18 Baker Hughes Incorporated Method and apparatus for calibrating deep-reading multi-component induction tools with minimal ground effects
US20140156211A1 (en) * 2012-11-30 2014-06-05 Schlumberger Technology Corporation Tilted Test Loop Calibration System
WO2014160724A1 (en) * 2013-03-28 2014-10-02 Halliburton Energy Services, Inc. Calibration method for multi-component induction tools
MX2016000370A (es) * 2013-09-10 2016-07-18 Halliburton Energy Services Inc Inversion homogenea para herramientas de induccion de componentes multiples.
US10234592B2 (en) * 2015-03-10 2019-03-19 Duke University Electromagnetic (EM) well logging tools and related methods
CN106302299B (zh) * 2015-05-20 2020-06-05 中兴通讯股份有限公司 一种多用户接入方法及装置
CN107227952B (zh) * 2016-03-25 2020-11-13 中国石油化工股份有限公司 一种裂缝感应测井响应水槽模拟装置
EP3492952B1 (en) 2017-12-01 2022-01-26 Services Pétroliers Schlumberger Calibration of electromagnetic measurement tool
DE102020108461A1 (de) * 2020-03-27 2021-09-30 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Induktiver Linearwegsensor
WO2021258047A1 (en) * 2020-06-19 2021-12-23 Schlumberger Technology Corporation Antenna calibration in an em logging tool

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040220741A1 (en) * 2003-04-29 2004-11-04 Pathfinder Energy Services, Inc. Adjustment for frequency dispersion effects in electromagnetic logging data
US20050143920A1 (en) * 2003-12-12 2005-06-30 Barber Thomas D. Method for determining sonde error for an induction or propagation tool with transverse or triaxial arrays

Family Cites Families (45)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3124742A (en) 1964-03-10 Apparatus for investigating earth formations having an
NL132706C (ru) 1946-06-11
US3094658A (en) 1959-03-17 1963-06-18 Halliburton Co Logging system using electrostatically shielded coils
US3808520A (en) 1973-01-08 1974-04-30 Chevron Res Triple coil induction logging method for determining dip, anisotropy and true resistivity
US3890563A (en) 1973-10-24 1975-06-17 Texaco Inc Magnetic susceptibility logging apparatus for distinguishing ferromagnetic materials
US3996518A (en) 1974-10-31 1976-12-07 Carrier Communication, Inc. Inductive carrier communication systems
US4514693A (en) 1977-12-27 1985-04-30 Texaco Inc. Dielectric well logging system with electrostatically shielded coils
US4302722A (en) 1979-06-15 1981-11-24 Schlumberger Technology Corporation Induction logging utilizing resistive and reactive induced signal components to determine conductivity and coefficient of anisotropy
FR2474171A1 (fr) 1980-01-18 1981-07-24 Barnoud Francois Penetrometre statique
US4416494A (en) 1980-10-06 1983-11-22 Exxon Production Research Co. Apparatus for maintaining a coiled electric conductor in a drill string
US4471436A (en) 1982-01-12 1984-09-11 Schlumberger Technology Corporation Phasor processing of induction logs including shoulder and skin effect correction
US4808929A (en) 1983-11-14 1989-02-28 Schlumberger Technology Corporation Shielded induction sensor for well logging
US4651101A (en) 1984-02-27 1987-03-17 Schlumberger Technology Corporation Induction logging sonde with metallic support
US4857852A (en) 1986-06-20 1989-08-15 Schlumberger Technology Corp. Induction well logging apparatus with transformer coupled phase sensitive detector
US5157605A (en) 1987-04-27 1992-10-20 Schlumberger Technology Corporation Induction logging method and apparatus including means for combining on-phase and quadrature components of signals received at varying frequencies and including use of multiple receiver means associated with a single transmitter
EP0390935A1 (de) * 1989-03-29 1990-10-10 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum Kalibrieren von Mehrkanal-Squid-Systemen mit Gradiometern beliebiger Ordnung
US5065099A (en) 1990-02-02 1991-11-12 Halliburton Logging Services, Inc. Coil array for a high resolution induction logging tool and method of logging an earth formation
US6417666B1 (en) 1991-03-01 2002-07-09 Digital Control, Inc. Boring tool tracking system and method using magnetic locating signal and wire-in-pipe data
US5811972A (en) 1991-04-29 1998-09-22 Baker Hughes Incorporated Method and apparatus for determining influence of mutual magnetic coupling in electromagnetic propagation tools
US5708204A (en) 1992-06-19 1998-01-13 Western Atlas International, Inc. Fluid flow rate analysis method for wireline formation testing tools
US5293128A (en) * 1992-07-02 1994-03-08 Western Atlas International, Inc. Method and apparatus for calibrating the output measurement of a logging tool as a function of earth formation parameters
US5343001A (en) 1992-10-13 1994-08-30 Shell Oil Company Acoustic multi-mode logging device adapted to decouple noise within a semi-rigid receiver array
WO1995003557A1 (en) 1993-07-21 1995-02-02 Western Atlas International, Inc. Method of determining formation resistivity utilizing combined measurements of inductive and galvanic logging instruments
US5869968A (en) 1994-03-11 1999-02-09 Baker Hughes Incorporated Method and apparatus for avoiding mutual coupling between receivers in measurement while drilling
US5452761A (en) 1994-10-31 1995-09-26 Western Atlas International, Inc. Synchronized digital stacking method and application to induction logging tools
WO1998000733A1 (en) 1996-07-01 1998-01-08 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Electrical logging of a laminated earth formation
US5781436A (en) 1996-07-26 1998-07-14 Western Atlas International, Inc. Method and apparatus for transverse electromagnetic induction well logging
US5789995A (en) 1996-09-20 1998-08-04 Motorola, Inc. Low loss electronic radio frequency switch
US6311045B1 (en) 1997-07-28 2001-10-30 Roke Manor Research Limited Apparatus for signal isolation in a radio transmitter-receiver
US6064210A (en) 1997-11-14 2000-05-16 Cedar Bluff Group Corporation Retrievable resistivity logging system for use in measurement while drilling
US6150954A (en) 1998-02-27 2000-11-21 Halliburton Energy Services, Inc. Subsea template electromagnetic telemetry
US6487395B1 (en) 1998-03-16 2002-11-26 Motorola, Inc. Radio frequency electronic switch
US6586939B1 (en) 1999-12-24 2003-07-01 Baker Hughes Incorporated Method and apparatus for reducing the effects of parasitic and galvanic currents in a resistivity measuring tool
US6538447B2 (en) 2000-12-13 2003-03-25 Halliburton Energy Services, Inc. Compensated multi-mode elctromagnetic wave resistivity tool
US7414391B2 (en) 2002-07-30 2008-08-19 Schlumberger Technology Corporation Electromagnetic logging tool calibration system
US6903553B2 (en) 2002-09-06 2005-06-07 Baker Hughes Incorporated Method and apparatus for a quadrupole transmitter for directionally sensitive induction tool
US7183771B2 (en) 2002-09-09 2007-02-27 Ultima Labs, Inc. Multiple transmitter and receiver well logging device with error calibration system including calibration injection system
US6727707B2 (en) 2002-09-25 2004-04-27 Cbg Corporation Method and apparatus for a downhole antenna
US7388379B2 (en) 2003-05-01 2008-06-17 Pathfinder Energy Services, Inc. Series-resonant tuning of a downhole loop antenna
US7286091B2 (en) 2003-06-13 2007-10-23 Schlumberger Technology Corporation Co-located antennas
US6891376B2 (en) * 2003-07-01 2005-05-10 Kjt Enterprises, Inc. Method for attenuating conductive sonde mandrel effects in an electromagnetic induction well logging apparatus
US7319331B2 (en) * 2004-05-07 2008-01-15 Baker Hughes Incorporated Two loop calibrator
US7269514B2 (en) 2004-05-11 2007-09-11 Halliburton Energy Services, Inc System and method for correcting induction logging device measurements by alternately estimating geometry and conductivity parameters
US7420367B2 (en) 2004-09-10 2008-09-02 Baker Hughes Incorporated High-frequency induction imager with concentric coils for MWD and wireline applications
US20060135083A1 (en) 2004-12-22 2006-06-22 Nokia Corporation Interoperability between receivers and transmitters in a mobile station

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040220741A1 (en) * 2003-04-29 2004-11-04 Pathfinder Energy Services, Inc. Adjustment for frequency dispersion effects in electromagnetic logging data
US20050143920A1 (en) * 2003-12-12 2005-06-30 Barber Thomas D. Method for determining sonde error for an induction or propagation tool with transverse or triaxial arrays

Also Published As

Publication number Publication date
EA200801682A1 (ru) 2009-02-27
WO2007089417A3 (en) 2008-08-14
CA2640705A1 (en) 2007-08-09
CA2644270A1 (en) 2007-08-09
US20060132138A1 (en) 2006-06-22
GB0813597D0 (en) 2008-09-03
EA013609B1 (ru) 2010-06-30
GB2449190B (en) 2011-01-12
GB2457324A (en) 2009-08-12
BRPI0707326A2 (pt) 2011-05-03
BRPI0707316A2 (pt) 2011-07-19
US7629792B2 (en) 2009-12-08
GB2449190A (en) 2008-11-12
US20080074115A1 (en) 2008-03-27
WO2007089417A2 (en) 2007-08-09
GB2457324B (en) 2010-09-15
GB0813803D0 (en) 2008-09-03
US20080054906A1 (en) 2008-03-06
EA200801744A1 (ru) 2009-02-27
US7319331B2 (en) 2008-01-15
US7629793B2 (en) 2009-12-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EA014403B1 (ru) Способ проверки имитатором скважинной удельной проводимости и балансировки поперечных катушек
US7408355B1 (en) Borehole conductivity simulator verification and transverse coil balancing
US7205770B2 (en) Borehole conductivity simulator verification and transverse coil balancing
US6734675B2 (en) Apparatus accurately measuring properties of a formation
US7202671B2 (en) Method and apparatus for measuring formation conductivities from within cased wellbores by combined measurement of casing current leakage and electromagnetic response
US7932723B2 (en) Borehole conductivity simulator verification and transverse coil balancing
US7759940B2 (en) Mutual shielding of collocated induction coils in multi-component induction logging instruments
WO2009045938A2 (en) Determining correction factors representing effects of different portions of a lining structure
US7652478B2 (en) Cross-component alignment measurement and calibration
NO324050B1 (no) Fremgangsmate for a bestemme en formasjons fallvinkel ved bruk av virtuelt styrt induksjonssonde
WO2009052495A1 (en) Methods for interpreting multi-component induction logs using the x-signal measurements
US7969153B2 (en) Borehole conductivity simulator verification and transverse antenna balancing
WO2007089438A2 (en) Borehole conductivity simulator verification and transverse coil balancing

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KZ KG MD TJ TM

MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): RU