PL83991B1 - - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób i urzadzenie do pomiaru krzywych stero¬ wanego profilowania opornosci w glebokich otwo¬ rach wiertniczych.

Stan techniki. Krzywe sterowanego profilowa¬ nia opornosci mozna uzyskac dwoma znanymi spo¬ sobami. W pierwszym przypadku otrzymuje sie je za pomoca aparatur autokompensacyjnych. Apara¬ tury tego typu skladaja sie z czesci naziemnej za¬ wierajacej uklad zasilania sondy oraz panel kon- trolno-pomiarowy i sondy odwiertowej trój-elek¬ trodowej z elektrodami cylindrycznymi lub sied- mioelektrodowej z elektrodami punktowymi, w sklad których oprócz ukladu elektrodowego wcho¬ dza równiez: generator, autokompensator i uklad wzmacniaczy pomiarowych (Ilinskij V. M. Boko- voj karotaz, Izdatelstvo „Nedra", Moskwa 1971 oraz Spravocnik geofizyka t. II, Gostoptechizdat, Mo¬ skwa 1961).

Znany sposób pomiaru krzywych sterowanego profilowania opornosci z uzyciem aparatury z son¬ da trój elektrodowa z elektrodami cylindrycznymi jest opisany nizej.

Centralna elektroda sondy zasilana jest przez generator stabilizowany pradem zmiennym o nis¬ kiej czestotliwosci. Elektrody ekranujace zasila sie z autokompensatora pradem regulowanym w taki sposób, aby potencjal na wszystkich trzech elek¬ trodach cylindrycznych byl taki sam. Mierzac na¬ stepnie potencjal na elektrodzie centralnej oraz 3J 2 znajac prad jaki byl przez nia przepuszczany okresla sie opornosc skaly (Desbrandes R. — Theorie et interpretation des diagraphies, Paris 1963, Pirson S. J. — Handbook of Weil Log Ana- lysis, Prentice-Hall Inc., 1963).

W przypadku sondy siedmioelektrodowej z elek¬ trodami punktowymi elektroda centralna sondy jest zasilana równiez stabilizowanym pradem zmiennym niskiej czestotliwosci. Zwarte ze soba elektrody ekranujace zasilane sa pradem zmien¬ nym regulowanym przez kompensator w taki spo¬ sób, aby róznica potencjalów na elektrodach po¬ miarowych byla równa zeru. Rejestrujac nastepnie potencjal którejkolwiek elektrody pomiarowej oraz znajac prad jaki byl przepuszczany przez elek¬ trode centralna okresla sie opornosc skaly (Des¬ brandes R. — Theorie et interpretation des dia¬ graphies, Paris 1968; Pirson S. J. — Handbook of Weil Log Analysis, Prentice-Hall Inc. 1963).

Rejestracja krzywych sterowanego profilowania opornosci przy pomocy znanych aparatur auto¬ kompensacyjnych posiada niezaprzeczalne zalety.

W zasadzie mozna dzieki nim uzyskac wysoka dokladnosc pomiarowa, krzywe rejestruje sie bez¬ posrednio na odwiercie i w zwiazku z tym moga byc natychmiast uzyte do interpretacji. Jednak przy uzyciu aparatury autokompensacyjnej okres¬ lonego typu mozna rejestrowac tylko jeden rodzaj krzywych. Rejestracja innego wariantu krzywej jest zwiazana z konstrukcja osobnej aparatury 83 99183 9! 3 pomiarowej. Sonda odwiertowa zawiera skompli¬ kowana czesc elektroniczna jak generator, auto- kompensator, uklad wzmacniaczy pomiarowych, która w istotny sposób determinuje glebokosc na jakiej mozna wykonywac pomiary geofizyczne. "5 Dzieki swej budowie, zwlaszcza w odniesieniu do sondy odwiertowej, aparatura do pomiarów me¬ toda pola sterowanego typu autokompensacyjnego jest mniej niezawodna w dzialaniu zas jej obsluga i konserwacja jest bardziej uciazliwa, a cena sto- 10 sunkowo wysoka.

W drugim przypadku krzywe sterowanego pro¬ filowania opornosci uzyskuje sie droga obliczenio¬ wa z: czterech krzywych elementarnych a miano¬ wicie dwie potencjalowe i dwie gradientowe, za- 15 rejestrowanych w otworze wiertniczym za pomo¬ ca * standardowego, oprzyrzadowania geofizycznego.

Zatej§stróywafie^w* otworze wierniczym elementar¬ ne krzywe skladowe przelicza sie wykorzystujac odpowiednie formuly obliczeniowe na krzywe ste- 20 rowanego profilowania opornosci. Krzywe te opo¬ rzadza sie najczesciej w osrodku obliczeniowym przy uzyciu komputera (Marusiak I. — Princip kon- trolinovannoj reguljacii toka mnogoelektrodnych karotaznych zondov. Sb. Geol. Ved, rada UG, sv. 7, 25 1968 oraz Marussiak I. — Tezky A. Jonasowa V.— Princip kontrolirovannoj reguljacii toka mnogo¬ elektrodnych karotaznych zondov. Sb. Geol. Ved, rada UG, sv. 8, 1969).

Otrzymywanie krzywych sterowanego profilowa- 30 nia opornosci droga obliczeniowa wykazuje kilka waznych dodatnich cech w porównaniu z rejestra¬ cja krzywych sterowanego profilowania opornosci przy pomocy aparatur autokompensacyjnych. W zasadzie poszczególne krzywe skladowe, które 35 przelicza sie na krzywe sterowanego profilowania opornosci moga sluzyc jako samodzielne zródlo informacji geofizycznej. Z czterech krzywych skla¬ dowych sposobem obliczeniowym uzyskac mozna rózne warianty metod z ogniskowaniem pola bez 40 specjalnego oprzyrzadowania pomiarowego. Jed¬ nak proces otrzymywania krzywych sterowanego profilowania opornosci jest zmudny i dlugotrwaly.

Krzywe wyjsciowe rejestruje sie bowiem w for¬ mie analogowej, a nastepnie przetwarza na postac 45 cyfrowa, przelicza, przetwarza z formy cyfrowej na analogowa i wykresla krzywe wynikowe. Pod¬ czas tej dlugotrwalej obróbki krzywych wystepuje zacieranie sie drobniejszych szczególów i wygla¬ dzanie uzyskanych wynikowych krzywych stero- 50 wanego profilowania opornosci. Informatywnosc tak uzyskanych krzywych i ich pózniejsza przy¬ datnosc jest wiec mniejsza niz krzywych zareje¬ strowanych bezposrednio w otworze. Ponadto, pro¬ ces otrzymywania krzywych sterowanego profilo- 55 wania opornosci na podstawie krzywych wyjscio¬ wych wymaga duzego i kosztownego zestawu apa¬ raturowego który stanowia przetworniki analogo¬ wo-cyfrowe i cyfrowo-analogowe, rejestratory oraz komputer. 60 Istota wynalazku. Istota sposobu pomiaru krzy¬ wych sterowanego profilowania opornosci polega na tym, ze calkowitej obróbki sygnalów pomia¬ rowych otrzymywanych w czasie wykonywania pomiaru z sondy odwiertowej dokonuje sie w apa- 65 4 raturze naziemnej. Realizuje sie to w ten sposób, ze otrzymane z sondy zapuszczonej do odwiertu, cztery sygnaly przesyla sie droga przewodowa do aparatury naziemnej, gdzie sa wzmacniane w blo¬ ku wzmacniaczy wstepnych, przetwarzane w spo¬ sób ciagly na dwie krzywe sterowanego profilo¬ wania opornosci w ukladzie funkcyjnym, a na¬ stepnie logarytmowane w bloku wzmacniaczy lo¬ garytmicznych i jako krzywe wynikowe rejestruje sie je za pomoca rejestratora aparatury karota- zowej.

Istota urzadzenia do pomiaru krzywych stero¬ wanego profilowania opornosci skladajacego sie z sondy i aparatury naziemnej jest to, ze sonde sta¬ nowi uklad elektrodowy zas aparatura naziemna sklada sie z bloku czterech wzmacniaczy wstep¬ nych polaczonych z analogowym ukladem funkcyj¬ nym oraz z bloku dwóch wzmacniaczy logarytmicz¬ nych równiez polaczonych z analogowym ukladem funkcyjnym. Analogowy uklad funkcyjny stano¬ wia uklady mnozace, sumujace oraz uklady dzie¬ lace, które zawieraja zródla pradu stalego do li¬ niowego ladowania kondensatorów, uklady po¬ równujace, wzmacniacze separujace oraz filtry aktywne.

Efekty techniczno-ekonomiczne. Przedstawiony kompleksowy sposób oraz urzadzenie pozwalaja bezposrednio w czasie pomiarów na otworze wiert¬ niczym otrzymac komplet dwóch krzywych geofi¬ zycznych o róznym zasiegu w formie nadajacej sie do bezposredniej interpretacji geofizyczno-geo- logicznej. Pozwalaja równiez na zastosowanie sond o róznej geometrii realizujac w ten sposób me¬ tode sterowanego sondowania opornosci. Wyelimi¬ nowanie z sond odwiertowych czesci elektronicz¬ nych pozwala prowadzic pomiary geofizyczne przedstawionym sposobem w glebokich otworach wiertniczych. Zastosowanie bloku wzmacniaczy lo¬ garytmicznych pozwala wykorzystac wynalazek do wykonywania pomiarów geofizycznych w róznych warunkach geologicznych.

Objasnienie rysunku. Wynalazek przedstawiono blizej na zalaczonym rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat logiczny analogowego ukladu funkcyjnego, fig. 2 — komplet krzywych geofi¬ zycznych otrzymywanych tym sposobem, a fig. 3 — schemat blokowy ukladu pomiarowego.

Szczególowy opis wynalazku. Realizacje opisane¬ go sposobu pomiaru krzywych sterowanego pro¬ filowania opornosci pokazano na fig. 3, przedsta¬ wiajacej schemat blokowy kompletnej aparatury w sklad której wchodza: sonda odwiertowa S pod¬ laczona do wielozylowego kabla pomiarowego sta¬ nowiacego droge przesylowa dla sygnalów z sondy do aparatury naziemnej zawierajacej uklad prze¬ laczajacy UP polaczony z blokiem wzmacniaczy wstepnych WW, na którego wyjsciach podlaczony jest analogowy uklad funkcyjny UF oraz blok wzmacniaczy logarytmicznych WL podlaczony na wyjscia ukladu funkcyjnego UF. Blok wzmacnia¬ czy logarytmicznych WL podlaczony jest na wej¬ scia rejestratora R. Sonda S sklada sie z czterech elektrod pradowych: elektrody centralnej A0, pary zwartych ze soba elektrod AiA2 oraz elektrody odwrotnej B0. Na sondzie S znajduja sie ponadto83 991 dwie pary zwartych ze soba elektrod kontrol¬ no-pomiarowych MiNj, M2N2 oraz elektroda od¬ niesienia N0. W czasie pomiaru zasila sie cyklicznie stabilizowanym pulsujacym pradem najpierw elek¬ trode centralna A0 sondy S i rejestruje sie krzywa róznicy potencjalów miedzy elektrodami pomiarowy¬ mi MjNi lub M2N2, która oznaczono jako UMno oraz krzywa potencjalu elektrody Mx lub M2, która oznaczono jako VMo, a nastepnie zasila sie elek¬ trody AjA2 i rejestruje sie analogiczne krzywe, które oznaczono UMni, VMi- Ze wzgledu na fakt, ze wspomniane cztery krzywe UMno, VMo, UMNb VMi zwane krzywymi wyjsciowymi wykorzystuje sie równiez do bezposredniej interpretacji geofi¬ zycznej, przedstawia sie je wiec najczesciej w for¬ mie krzywych opornosci pozornych qUo, Qvo, Qui, qvi, przeliczajac je automatycznie znanym sposo¬ bem. Opisane operacje wykonuje w sposób auto¬ matyczny uklad przelaczajacy UP. Funkcje qv0, Quo, Qvi, Qui otrzymane na wyjsciu ukladu przelaczaja¬ cego UP sa wzmacniane w bloku czterech wzmac¬ niaczy wstepnych WW. Blok wzmacniaczy wstep¬ nych WW zbudowany jest w oparciu o wzmacnia¬ cze operacyjne, których wzmocnienie zapewnia wlasciwa prace ukladu Funkcyjnego UF.

Schemat blokowy ukladu funkcyjnego UF po¬ dany na fig. 1 pokazuje kolejne fazy analogowe przeksztalcenia funkcji wyjsciowych qVo, Quo, Qvi, Qui na dwie funkcje wynikowe Qst-7P i Qst-7g zgod¬ nie z nizej podanymi zaleznosciami: Qst-7p = 0,406qvo + 0,594qv1 Quo Qui Qst-7g = 0,594quo + 0,406qu1 -C^- Qvl Operacje mnozenia sygnalów wejsciowych przez wspólczynniki i przez siebie oraz ich sumowanie sa wykonywane przez szesc ukladów mnozacych x i dwa uklady sumujace + zbudowane w oparciu o scalone wzmacniacze operacyjne, natomiast ilo¬ razy sa wykonywane w dwóch ukladach dziela¬ cych pracujacych na zasadzie calkowania napiecia piloksztaltnego, którego dzielna okresla szybkosc ladowania kondensatora, zas dzielnik moment roz¬ ladowania. Srednia wartosc tego napiecia pilo¬ ksztaltnego jest wprost proporcjonalna do napie¬ cia dzielnej wyznaczajacego szybkosc ladowania kondensatora i odwrotnie proporcjonalna do na¬ piecia dzielnika okreslajacego czas trwania na¬ piecia piloksztaltnego. Uklady dzielace zawieraja zródla stalego pradu do liniowego ladowania kon¬ densatorów, uklady porównujace, wzmacniacze se¬ parujace oraz filtry aktywne zrealizowane przy pomocy scalonych wzmacniaczy operacyjnych.

Sygnaly z wyjsc ukladu funkcyjnego UF sa po¬ dawane na wejscia bloku wzmacniaczy logaryt¬ micznych WL. Wzmacniacze te zbudowane w opar- 40 45 50 ciu o scalone wzmacniacze operacyjne, wykorzy¬ stujac logarytmiczna zaleznosc pradu kolektora w funkcji napiecia emiter-baza dostarczaja na wyj¬ sciach funkcje wynikowe zgodne z zaleznosciami: g Qst-7g które podawane sa nastepnie na rejestrator R aparatury karotazowej. Krzywe, te rejestruje sie w formie gotowej do interpretacji geofizycznej podanej przykladowo na fig. 2, gdzie qVo, Quo, Qvi, qui oznaczaja krzywe wyjsciowe otrzymane na wyjsciach ukladu przelaczajacego UP, zas log Qst-7p i log Qst-7g sa to krzywe sterowanego profilowania opornosci otrzymane na wyjsciach bloku wzmac¬ niaczy logarytmicznych WL, w oparciu o które przeprowadza sie interpretacje geofizyczno-geolo- giczna.

Claims (2)

Zastrzezenia patentowe

1. Sposób pomiaru krzywych sterowanego pro¬ filowania opornosci w glebokich otworach wiert¬ niczych polegajacy na przepuszczeniu pradu przez elektrody pradowe sondy i odebraniu go przez elektrody kontrolno-pomiarowe po przejsciu przez badany osrodek skalny, wstepnej obróbce w son¬ dzie a nastepnie przeslaniu odebranych sygnalów droga przewodowa do aparatury naziemnej, w której nastepuje ich wzmocnienie w bloku wzmac¬ niaczy wystepnych a nastepnie rejestracja, zna¬ mienny tym, ze otrzymane w czasie wykonywa¬ nia pomiaru z sondy odwiertowej zapuszczanej do odwiertu cztery sygnaly (qvo, Quo, Qvi, Qui) przesy¬ la sie droga przewodowa do aparatury naziemnej, gdzie przetwarza sie je w sposób ciagly na dwie krzywe sterowanego profilowania opornosci w ukladzie funkcyjnym (UF), a nastepnie logarytmu- je w bloku wzmacniaczy logarytmicznych (WL) i jako krzywe wynikowe rejestruje sie za pomoca rejestratora (R) aparatury karotazowej.

2. Urzadzenie do pomiaru krzywych sterowanego profilowania opornosci w glebokich otworach wiertniczych zawierajace sonde pomiarowa, kabel stanowiacy droge przesylowa dla sygnalów z son¬ dy do aparatury naziemnej oraz aparature na¬ ziemna przetwarzajaca sygnaly obrazujace prze¬ wiercony osrodek skalny i rejestrujaca wyniki, która zawiera uklad przelaczajacy, wzmacniacze wstepne i rejestrator, znamienne tym, ze aparatu¬ ra naziemna wyposazona jest w analogowy uklad funkcyjny (UF) oraz w dwa wzmacniacze loga¬ rytmiczne (WL) równiez polaczone z analogowym ukladem funkcyjnym (UF), przy czym uklad fun¬ kcyjny (UF) sklada sie z szesciu ukladów mnoza¬ cych (x), dwóch ukladów sumujacych (+ ) oraz dwóch ukladów dzielacych (-=-).83 991 Po \o° ^U0° P 0 x 0,406 X x 0,594 X ¦5- x 0,594 X x 0,406 X - °.<06 (5^ 0,594 Pv1 Ko X Pu< ftuJ 0,59 4P¥1 pj| j + Pfl-7e Q 0,594 Puo 0,406 Pyl Pvo X ^T l pj 0.406^^] J + |P.i-7g Q Fig 1 y///////y//A wy///////. Fig. 2 UP i 1 , 1 nr W W , • j l i • P"uo fc e- Pui Pvo 1 Puo Pv, Pu, UF R P..-7P . (V-7g ^ WL ^ lo9 P«1-7p "°9 Pit-79 Fig. 3 LZG Zakl. nr 3 w Pab. Zam. 633-76, nakl. 140+20 egz. Cena 10 zl X