PT80784B - Sonda de registo do perfil geologico por inducao com suporte metalico - Google Patents

Description

SCHLUMBERGER LIMITED ,lSonda de registo do perfil geologico por indução com suporte metálico” A presente invenção refere-se a um aparelho para, o registo do perfil geologico de poços, para a investigação das propriedades de formações subterrâneas atravessadas por um furo de sondagem e mais particularmente a uma sonda de registo do perfil geologico por indução. % aparelho de registo do perfil geologico por indução compreende basicamente uma bobina emissora e uma bobina receptora montadas num suporte e axialmente espaçadas en- ^ A * tre si na direcçao do furo de sondagem. A bobina emissora e excitada vor uma corrente alternada com uma frequência que e tipicamente de 20 kHz e gera um campo magnético que induz, na formação circundante, eorrentes de Poucault que passam * coaxialmente com o furo de sondagem e cu.ja intensidade e prja poreional à condutividade da formaçao. 0 campo gerado por es. tas correntes induz na bobina receptora uma força electromo-triz. Pelo processamento adequado do sinal da bobina, recepto- / A/ ra e obtida uma medida da condutividade da formaçao. *

Nas sondas de registo do perfil geologico por indução convencionais, o suporte das bobinas tem a forma de um núcleo tubular de material não condutor, tal como resina epa xídica reforçada com fibras de vidro (ver por exemplo as patentes de invenção norte-americanas ITs. 3.179.879 de Tanguy, 3.147.429 de M0ra,n e 3.706.025 de Begat). Admitiu-se sempre que, devido ao nivel muito baixo do sinal proveniente da bo-

"bina receptora, é crítico minimizar qualquer presença de material condutor nas vizinhanças das hobinas a fim de evitar correntes espúrias que passem perto das bobinas e criem uma componente espúria ("erro de sonda"); ver, por exemplo, a pu blieação S.P.E. 12 167 ("Society of Petroleum Engineers") "The Electromagnetic Wave Besistivity MWD Toll", de P« P. Eodney e colab*, apresentada na 58" Conferêneia e Exposição Técnicas Anuais, São Prancisco, 5-8 de Outubro de 1983, pagina 1, coluna esquerda, segundo parágrafo* TM inconveniente obvio do uso de suportes de resina sintética é que eles são muito frágeis em uso e, entre os diferentes tipos de aparelhos de registo do perfil geológico, as sondas de indução são consideradas as mais frágeis# Além disso, como os dispositivos que efectuam a medição durante a perfuração devem ser construídos em torno de um colar de aço (ou outro material de alta resistência) dentro do qual pode fazer-se circular a lama de perfuração, tem-se considerado que não podem ser usadas ferramentas de indução nos processos de medição efectuada durante a perfuração, como se assinala na publicação S.P.E* mencionada anteriormente.

Deverá notar-se que a exclusão total de peças metálicas junto da bobina é impossível pois são necessários condutores eléctricos para excitar a bobina emissora e trans mitir o sinal da bobina receptora. tfas sondas de indução con vencionais, os condutores apresentam-se na forma de cabos coaxiais com várias camadas, resistentes à pressão e rígidos. Estes cabos possuem "camadas” de metal coaxiais, isoladas entre si, funcionando as camadas internas como condutores que transmitem os sinais enquanto as camadas externas

proporcionam a resistência mecânica e uma blindagem protecto ra para os condutores. Estes cabos e as descontinuidades na ligação com as bobinas, dão origem, na presença do campo de emissão, a correntes de Foucault que produzem um erro nos si nais de saída. No caso de formações de baixa condutividade, este erro pode ser da mesma ordem de grandeza que o sinal útil. Além disso, este erro é altamente sensível ao desvio de temperatura e o seu valor à temperatura ambiente é substancialmente diferente do seu valor no ambiente do furo de sondagem, onde a temperatura pode ser superior a 150°C. 0 erro pode variar ainda com a idade do equipamento, por exem pio, devido ao envelhecimento da resina sintética e à flexão, que podem afectar o suporte.

Foi proposto na patente de invenção norte-amerioa-na NS 3.249*858 (Gouilloud) usar um suporte de metal para \ aumentar a resistência mecânica. Esta patente de invenção ensina que, para minimizar a geração de correntes espúrias no suporte metálico, este deverá compreender uma fenda diametral que se estenda substancialmente a todo o seu comprimento. A patente de invenção indica também que as bobinas deverão ser formadas por espiras circulares ligadas entre si por segmentos condutores lineares cu^os pontos médios estão situados no plano diametral da fenda. Deve,no entanto, notar-se que a melhoria da resistência mecânica e limitada pela fenda que atravessa o suporte e também que os problemas que resultam da presença dos condutores eléctricos não são referidos.

Um objeetivo da presente invenção é proporcionar uma sonda de registo do perfil geológico por indução, que

possui uma excelente resistência e robustez mecânica.

Um outro objectivo da invenção é proporcionar uma sonda de registo do perfil geológico por indução que apresen te um erro de sonda baixo, estável e previsível.

Um outro objectivo da invenção é proporcionar uma sonda de registo do perfil geológico por indução, na qual se evita o uso de cabos coaxiais de várias camadas para as ligações para e das bobinas.

Um outro objectivo da invenção e proporcionar uma sonda de registo do perfil geológico por indução que possa ser incluída numa combinação de ferramentas de registo do perfil geológico em qualquer posição dentro da combinação.

Um outro objectivo da invenção I proporcionar uma sonda de registo do perfil geológico por indução, adequada para aplicações de medição efectuada durante a perfuração.

Segundo a presente invenção, proporciona-se uma sonda de registo do perfil geológico por indução, que compreende um suporte alongado de metal electricamente condutor, de forma global cilíndrica, pelo menos uma bobina emissora e pelo menos uma bobina receptora dispostas coaxialmente e afastadas do suporte. A bobina emissora funciona numa frequência tal que produz um campo electromagnetieo substancial mente livre de efeitos dieléctricos, sendo uma faixa de frequência adequada a compreendida entre cerca de 10 e 400 kHz, sendo 20 kHz um limite inferior preferido da faixa de frequência e cerca de 200 kHz um limite superior preferido da mesma faixa* 0 suporte, pelo menos nas porções adjacentes às bobinas, apresenta uma superfície externa substancialmente contínua, de preferência simétrica em relação a um eixo

para favorecer a passagem das correntes de Poucault circular mente em torno da dita superfíeie.

De preferência, o suporte inclui uma manga externa feita de um metal com uma eondutividade eléctrica elevada, tal como o cobre, e um núcleo interno de um material de menor eondutividade, mas de maior resistência, tal eomo aço inoxidável. A invenção pode ser facilmente compreendida median te a leitura da descrição seguinte, com referência aos desenhos anexos. A fig. 1 mostra esquematicamente um forma de realização de um sonda de registo do perfil geológico por indução segundo a presente invenção e o equipamento de superfície ligado com a mesma. A fig 2 I um vista de pormenor ampliada de um uni dade das bohinas do aparelho da figura 1, numa primeira forma de realização. A fig 3 ilustra um forma de realização modificada da unidade de bobinas. A fig 4 mostra um sonda de registo do perfil geológico por indução segundo a presente invenção, adaptada para a operação de medição efectuada durante a perfuração. A fig 5 e um vista longitudinal, com oorte parcial, de uma forma de realização preferida da sonda de regis to do perfil geológico por indução. A fig 6 é um corte feito pela linha (V-V) da fig 5. A fig 1 mostra um sonda de registo do perfil geológico por indução (10), para a prospeeção das formaçbes geo lógicas (11) atravessadas por um furo de sondagem (12). 0 fu

ro de sondagem está cheio com lama de perfuração (13)* 0 apa relho é suspenso de um cabo multi—condutor (14) que passa por uma roldana (15) e é enrolado'num guincho (16) que faz parte do equipamento de superfície associado com a sonda de registo do perfil geológico colocada em baixo no furo. 0 equi pamento de superfície alimenta o aparelho (10) situado em bai. xo no furo, através do cabo (14) com energia eléctrica e sinais para controlar a sua operação e recebe do aparelho (10) sinais da medição. 0 equipamento de superfície inclui meios (17) para processar e registar estes sinais. Prevê-se um sen sor (17a) para detectar o movimento do cabo. Os sinais do sensor (17a) indicam a. profundidade instantânea do aparelho que desce no furo e são fornecidos ao dispositivo de processamen to para estabelecer a relação dos sinais de medição com a profundidade. 0 aparelho (10) que desce no furo compreende uma cassete electrónica (18) ligada com o cabo (14) através da cabeça do cabo (19). A cassete (18) inclui uma cassete de te lemetria (20) que converte os sinais do equipamento de super fície produzidos pelo aparelho no furo para um formato adequado à transmissão pelo cabo. 0 aparelho (10) no furo compreende também um supor te alongado (30) cuja extremidade superior está fixada na cassete (18), No suporte (30) está montado um sistema de bobinas que compreende uma bobina emissora (31) e uma bobina receptora (32) coaxiais e espaçadas entre si na direcçâo lon gitudinal do suporte (30). A bobina emissora (31) é excitada para produzir um campo magnético que induz na formação correntes de Foucault que circulam coaxialmente em relação ao

eixo cio suporte. A bobina receptora gera, em resposta ao cam po criado por estas correntes, um sinal de saída representativo da condutividade da formaçSo. A frequência de funcionamento da bobina emissora é tal que o campo estabelecido nas formaçBes pode ser classificado como um campo electromagná-tico "quasi-estátieo". Por outras palavras, a frequência de funcionamento é tal que podem desprezar-se as correntes de deslocamento, sendo predominantes as correntes de condução. De maneira conveniente a frequência situa-se entre cerca de 10 e cerca de 400 kHz. Acima de 400 kHz, as eorrentes de des locamento tornam-se significativas e o sinal de saída será sensível não apenas à condutividade da formação, mas também à sua constante dieléctrica, o que seria indesejável para as finalidades da presente invenção» Um limite superior pre ferido da faixa de frequência é de cerca de 200 kHz. Um limite inferior preferido da faixa de frequência é de cerca de 20 kHz.

No desenho esquemático da figura 1, a sonda está representada como tendo apenas uma bobina emissora e uma bo bina receptora, mas será claro que cada sistema de bobinas pode compreender mais de duas bobinas, por exemplo, uma ou mais bobinas emissoras, várias bobinas receptoras, e bobinas de compensação respectivamente associadas com as bobinas receptoras para anular o efeito de acoplamento direoto entre a bobina emissora e as bobinas receptoras» A sonda po de, além disso, compreender vários sistemas de bobinas distribuídos ao longo do seu comprimento. 0 suporte (30) tem uma forma na generalidade tubu lar e e feito de metal, de preferência um metal não raagnéti co com uma excelente eondutividade eléctrica. Os materiais adequados incluem o cobre e as ligas de cobre e o aço inoxidável. 0 suporte compreende porções longitudinais cilíndricas (33) cuja parede externa (34) está em contacto com o exterior, isto é, com a lama de perfuração, e porções longitudinais cilíndricas (35), com um diâmetro externo menor que o das porções (33)· As porções (35) definem assim cavida des (35a) para receber as bobinas (31) e (32) que são coa-; xiais com, e electrioamente isoladas das respectivas porções (35). A forma de realigação representada na fig 1, inclui uma dessas cavidades para cada bobina, mas compreende-se que numa porção (35) pode igualmente montar-se um sistema de bobinas completo, isto e, uma cavidade (35a) pode receber várias bobinas axialmente espaçadas. As porções intermediárias (33) têm de preferência um diâmetro interno maior que o das porções (35) e ^definem espaços internos (36), e, na forma de realiáação representada na fig 1, as porções (33) e (35) estão ligadas por porções transversais (37). As paredes das porções (33) possuem espessura suficiente para suportarem \ por si mesmas a pressão hidrostática do fluido do furo de sondagem.

Condutores respectivos (32), dispostos dentro do suporte, ligam as bobinas (31) e (32) com a cassete electró —f» nica (18).

Como o suporte, nas porções adjacentes às bobinas, e feito de um material muito condutor e tem uma superfície externa contínua simétrica em relação a um eixo, ele e quase equivalente a um condutor perfeito* Isto favorece a geração

de oorrentes de Poucault na presença do eampo electromagnéti co produzido pela bobina emissora, as quais circulam em tor no da superfície do suporte. Por consequência, o campo eléotri co tangencial é forçado a anular-se na superfíeie do suporte e não é gerado nenhum campo electromagnltico no espaço fe chado definido pelo interior do suporte. G suporte constitui assim uma blindagem protectora electromagnética muito eficien te. Por exemplo, com uma frequência de operação de 20 kHz e uma condutividade de 5,8 x 10^ S/m (cobre), uma espessura de 5 milímetros representa profundidades de 10 películas. 0 efei to espúrio de acoplamentos directos entre os condutores e as bobinas I assim eliminado e e possível usar cabos condutores simples em vez dos cabos coaxiais de várias camadas eonvencio nalmente usados.

Além disso, como o campo eléetrieo tangencial é substancialmente anulado na superfície do suporte, o erro de sonda proveniente das correntes de Poueault que passam em torno do suporte é baixo. Verificou-se que o erro de sonda, com um suporte metálico perfeitamente simétrico em relação ao eixo é uma função decrescente da condutividade eléetrica do material do suporte e da frequência. A expressão matemática desta variação I E = k. -1/2 # f-3/2 onde E representa o erro de sonda, para a condutividade, f para a frequência e k I um coeficiente. Portanto, o erro de sonda é minimizado se se usar um metal de alta condutividade. Um valor típico para o erro de sonda do suporte, medido no ar, Í30$cd

-10- e z iriili-Siemens, o qual e da mesma ordem de grandeza que o sinal de saída, obtido no oaso das formações de resisti-vidade mais elevada. Adicionalmente, uma vantagem muito si gnifioativa da presente invenção é que este erro de sonda indica um desvio de temperatura muito baixo e e bem previ sível. έ assim fácil corrigir o sinal de saída para a influencia do suporte de metal, subtraindo o erro de sonda bem definido do sinal de saída. 0 facto de as bobinas serem montadas em torno de porções metálicas tem o efeito de reduzir a área da secção transversal disponível para os fluxos magnéticos transmitidos pela bobina (31) e recebidos pela bobina (32), dependendo a área da superfície do espaçamento entre as bobinas e da superfície externa das porções (35). Isto causa uma redução da sensibilidade da medição, mas esta redução pode ser fácilmente compensada por uma concepção apropriada das bobinas, isto é, o número de espiras das bobinas é aumentado em relação ao dispositivo convencional com um su porte não condutor.

Deve notar-se que o espaçamento axial e entre as extremidades de uma bobina e as paredes ad^aeentes das por ções transversais (37) é adequadamente mantido superior a um valor pré-determinado. A resposta vertical da sonda, quando medida ao longo da superfície externa da sonda, indica picos acentuados em frente das bobinas, sendo a largura média dos picos igual a cerca de um diâmetro da bobina respectiva. Para evitar qualquer alteração substancial da resposta da sonda, o espaçamento entre as extremidades das

botinas e a porção transversal adjacente é escolhido igual a pelo menos cerca de um diâmetro da respectiva bobina.

Se se colocarem várias bobinas numa cavidade (35a), então o espaçamento entre cada porção transversal e a extre miuade da bobina situada mais próxima desta porção transver sáLdeverá ser pelo menos igual a cerca de um diâmetro da bo bina em questão. Por outras palavras, a porção cilíndrica do suporte na qual se montam uma bobina individual ou um sistema completo de bobinas tem de ter uma dimensão axial que exceda a da bobina (ou, respectivamente a do sistema de bobinas) em cada lado da bobina (ou, respectivamente, do sistema de bobinas), em pelo menos cerca de um diâmetro da bobina (ou, respectivamente, um diâmetro das bobinas terminais do sistema de bobinas).

Tendo em atenção o que atrás se expôs, um suporte eom uma superfície externa contínua e perfeitamente simétrica em relação a um eixo nas porções adjacentes às bobinas é óptimo, mas as configurações que se afastam ligeiramente deste óptimo estão previstas dentro do escopo da pre sente invenção, desde que não seja substancialmente afeetá da a passagem de correntes de Poucault em torno do suporte. Por exemplo, poderá usar-se uma secção transversal na gene ralidade semelhante a uma secção transversal circular embo ra diferente por exemplo, poligonal. Também, pequenos furos providos através do suporte, por exemplo para a passagem de condutores para as bobinas, não alterarão substancialmente a passagem das correntes de Poucault. Por outro lado, fendas longitudinais através do suporte, opor-se-iam à circulação de correntes de Poucault e seriam prejudiciais para

o efeito de blindagem protectora do suporte.

Uma outra vantagem do suporte de metal é que ele confere à sonda uma resistência mecânica e uma robustez maiores e as porções (33) do suporte sSo por si próprias resistentes à pressão.

Os espaços (36) definidos dentro das porções (33) podem ser ocupados, com vantagem, para alojar alguns dos circuitos eléctricos da sonda» Neste caso, em vez de agrupar todos os circuitos na cassete (18), como se mostra na fig 1, haveria um bloco de emissão ligado com a bobina emis sora (31) s disposto num espaço (36) adjacente a esta bobi na e um bloeo de recepçSo ligado com a saída da bobina re-oeptora e do mesmo modo montado num espaço (36) adjacente à bobina receptora.

Detferá também notar-se que, devido à resistência mecânica do suporte (30) e à possibilidade de dispor os fios condutores dentro do suporte, a sonda de indução descrita antes, pode ser combinada com um (ou mais) aparelhos de registo do perfil geológico de tipo diferente (nuclear, sónico) fixados à extremidade inferior da sonda de indução. Um tal aparelho está representado a tracejado na fig 1 com 0 número de referência (40). Os condutores que ligam este aparelho com a cassete de telemetria (20) através do espaço interno do suporte (30) estão também representados a tracejado com 0 numero de referência (41,). Assim, a sonda de indução segundo a presente invenção pode ser inserida em qualquer local dentro de uma combinação de sondas de re gisto do perfil geológico, ao passo que as sondas de indução convencionais com um suporte não metálico, apenas po- -13- -13-

dem ser colocadas na parte inferior da combinação. A fig 2 mostra com mais pormenor uma forma de realização adequada da bobina (31) e (32). Cada bobina tem a foiraa de uma unidade de bobina (50). A unidade de bobina e isolada da porção (35) do suporte por uma manga iso-lante (51), por exemplo de cerâmica. A manga (51) é fixada à porção (35) por um elemento tal como uma cavilha (52). Na manga (51) estão montados vários aneis (53) e vários aneis (54), enroscados nas respeetivas extremidades da peça tubular (51) de ambos os lados da unidade de bobina, de modo a manter a ultima na sua posição. A unidade de bobina compreende uma forma de bobi na formada geralmente por duas peças de suporte anulares (56, 57) de material isolante, por exemplo de cerâmica, as quais juntas apresentam uma secção reotangular e definem um espaço interno anular (58). 0 espaço (58) recebe as espiras (60) da bobina, as quais são dispostas ooaxialmente com o eixo do suporte (30). Um certo número de fios condutores (61) I enrolado em torno das peças de suporte (56,57) numa disposição toroidal. Cada fio é cortado para impedir que forme um laço fechado e todos os fios são ligados a um anel de terra, não representado, ficando assim ao mesmo po tencial de terra. Os fios (61) formam uma blindagem elec-trostática que impede qualquer acoplamento electrostático da respectiva bobina eom a outra bobina ou bobinas ou com o fluido de perfuração. Este arranjo é apresentado com mais pormenor no pedido da patende de invenção norte-americana também pendente intitulado "Shielded Solenoid Coil for Well--logging”, No. de Serie 551 239, cedido à requerente do pre

sente pedido de patente de invençã© e que é aqui incorpora do oomo referência. Uma manga estanque aos fluidos (62) de material nSo condutor, por exemplo, de resina epoxi reforçada com fibras de vidro, é montada em torno da unidade de bobina para a proteger contra o contacto com a lama, com vedaçSes de pressSo (62a) nas duas extremidades. Os anéis (53, 54) suportam a manga (62) na sua superfície interna, para permitir que ela suporte a pressão da lama. Prevêm--se furos, tais como (63) na porção (37) do suporte, para passagem dos condutores eléctricos ligados à bobina.

No caso mencionado anteriormente de várias bobinas montadas na mesma porção (35), seriam previstos anéis adicionais semelhantes aos anéis (53), nos espaços entre as bobinas, para manter estas na sua posição e suportar a manga (62) fechando a cavidade (35a) entre as bobinas.

Além disso, a fig 2 mostra as porçSes (35) e (33) como partes distintas, com roscas (64) em ambas as extremidades das porçbes (35), para fixar as mesmas nas porçSes transversais (37), e o suporte é montado depois de as unidades de bobina terem sido montadas nas porçSes (35).

Deverá também notado, relativamente ao material do suporte, que as porçbes (33) e (35) podem ser feitas de materiais diferentes, por exemplo de aço inoxidável, para as porçbes (33) e de cobre ou liga de cobre para as porçSes (35)·

Uma forma de realização modificada está represen tada na fig*3* A bobina (70) está incluída numa forma de bobina (71) semelhante à constituída pelas partes (56, 57)

da fig 2. A bobina esta electrostaticamente blindada por um elemento cilíndrico ranhurado (72) feito de material condutor, sendo as -ranhuras (73) preenchidas com material isolante. lai como na forma de realização atrás descrita, a forma da bobina e mantida na sua posição por anéis enroscados numa peça tubular, e que se aplicam também à parede interna do elemento ranhurado para o apoiar contra a pressão do fluido do furo de sondagem. TMa modificação das formas de realização anteriores, seria pressurizar o interior das cavidades que aloiam as unidades de bobina com a pressão do fluido do fu ro de sondagem. Seriam colocadas condutas de fluido dentro do suporte (30) para ligar estas cavidades com um dispositivo de compensação de pressão convencional. Neste caso, seriam previstos dispositivos eléctricos de travessia, estanques aos fluidos, para efectuar as ligações e^éctricas através da parede das cavidades. A figo 4 mostra uma sonda de indução segundo a in venção adaptada para a operação com medição durante a perfuração. A sonda (80) está situada por cima da unidade da broca de perfuração (82). 0 suporte para as bobinas é proporcionado por uma secção do colar de perfuração (83), um elemento tubular de aço que é conveneionalmente ligado à extremidade inferior da haste de perfuração, de modo a ficar montado por cima da unidade de broca. A lama de perfuração é forçada a circular durante a operação de perfuração através do furo central (84) do eolar de perfuração. C colar de perfuração tem uma grande espessura a fim de -16-

adicionar trai peso adequado à broca para fins de perfuração. A fig 4 mostra apenas duas bobinas, uma bobina emissora (85) e uma bobina receptora (86), mas compreender--se-á que uma bobina de compensação, não representada está associada à bobina receptora para os fins atrás expostos,e a sonda pode compreender vários conjuntos de bobinas cora diferentes espaçamentos da bobina emissora. Todas estas bo binas serão dispostas do mesmo modo que as bobinas (85) e (86). A secção do colar de perfuração (83) apresenta porções de diâmetro externo reduzido, definindo assim cavidades circulares (87) nas quais as bobinas são recebidas, ficando cada bobina incluída numa manga (88) de borracha ou de material semelhante, que enche a cavidade# 0 enchimento de borracha e tal que a superfície externa da manga (88) fica substancialmente alinhada com a superfície externa cilíndrica das porções (89) da secção do colar de perfuração (83) expostas aos fluidos do furo de sondagem. Cada cavidade (87) tem uma porção cilíndrica central (90) de diâmetro externo menor do que o diâmetro externo Dg das porções (89), estando a respectiva bobina montada em tomo dessa porção central, e unindo porções troncoconicas (91) a porção central (90) às porções (89) do colar de perfuração. Adequadamente, a dimensão axial das porções troncoconicas I igual a cerca de um diâmetro da respectiva bobina.

Os sinais aplicados à bobina emissora e recebidos das bobinas receptoras, são transmitidos por condutores não representados, que são preferivelmente dispostos

em ranhuras longitudinais formadas na superfície externa do colar de perfuraçSo e cheias com um material isolante e pro tector adequado. Aqueles condutores são ligados a uma cassete eleetróniea, nSo representada, colocada dentro do colar de perfuração na parte superior da sonda de indução.

Numa forma de realização preferida, forma-se uma camada (92) de cobre ou de outro material muito condutor pelo menos na porção central (90) de cada cavidade, para proporcionar uma superfície de alta condutividade na vizinhança das bobinas, sendo o restante da secção do colar de perfuração (83) de aço, como se mencionou antes. A fig. 5 mostra, numa vista com corte parcial, uma forma de realização preferida da sonda de indução segundo a presente invenção.

Na forma de realização da fig 5, está representada uma unidade de bobina emissora em (100), prevendo-se vários conjuntos de bobinas, incluindo cada conjunto de bo bina uma bobina receptora e uma bobina de compensação dim^ sionadas e posicionadas de modo a anular o efeito do acopla mento directo da bobina emissora com a respectiva bobina receptora. Em (101) e (102) representam-se bobinas recep-toras com distâncias diferentes à bobina emissora e as bo binas de compensação, respectivamente associadas com as bo binas receptoras, estão representadas em (101*) e (102’)· Todas as bobinas estão montadas em tomo de um suporte cen trai (105) com uma superfície exterior cilíndrica de secção transversal circular, como se vê claramente no corte da fig. 6. As porçSes terminais (106) e (107) de maior diâ metro são fixadas no suporte (105) em ambas as extremida- des. Uma manga tubular (108) de resina epoxi de fibra de vidro 4 montada em torno das bobinas, para impedir o contacto com os fluidos no furo de sondagem. A manga 4 manti da na sua posição entre as porções terminais (106) e (107)» tendo a manga o mesmo diâmetro externo que as porções termi nais (106, 107). Os espaços livres no anel (110), definido entre o suporte central (105) e a manga (108), são cheios com óleo sob pressão e, para isso, estão em comunicação com um dispositivo de compensação de pressão, representado em (111), adjacente à porção terminal inferior (107)· 0 dispositivo de compensação (111), um elemento conveneional das sondas de registo do perfil geológico de poços, actua por forma a dar pressão ao óleo presente no anel (110) até um valor ligeiramente maior que a pressão nos fluidos do furo de sondagem, de modo que a pressão diferencial na man ga (108) é pequena. 0 corte da fig«6 mostra uma forma de realização preferida do suporte central (105). 0 suporte compreende duas partes, uma âafiga externa (115), de preferência de me tal muito condutor, tal como o cobre ou liga de cobre, e um núcleo interno (116), de preferência de um metal de maior resistência, tal como o aço inoxidável. A manga externa 4 montada sobre o núcleo interno com um ajustamento leve para ter em conta a diferença entre o cobre e o aço em relação à dilatação térmica. 0 núcleo interno (116) tem várias ranhuras longitudinais (117) formadas na periferia externa, para passar os condutores. Como se mostra na figura 6, as ranhuras recebem os condutores enfiados dentro de una blindagem protectora tubular (119). Embora cada ranhura

possa receber um par de condutores dentro de uma blindagem, na figo 6 apenas se representou uma blindagem com condutores dentro. A finalidade da blindagem (119) é minimizar as interferências entre os condutores localizados em ranhuras adjacentes. A blindagem pode, adequadamente, ser feita de material ferro-magnético tal como meta mu. Além das ranhuras (117), o núcleo interno tem um furo longitudinal central (120) que é usado para passar uma linha de energia e possivelmente condutores ligados a outro aparelho de regis do do perfil geológico suspenso da sonda de registo do per fil geológico por indução segundo a presente invenção. As ranhuras (117) e o furo central (120) estão em comunicação de fluidos com o anel (110), através de furos radiais, não representados, e assim são cheios com óleo à mesma pres são que no anel (110). Om processo adequado para a fabrica Ção do núcleo interno é o de extrusão através de uma matriz de desenho apropriado.

As bobinas podem ter a forna das mesmas unidades de bobina descritas com referência à fig 2, A bobina re-ceptora e a bobina de compensação associada podem ser montadas na mesma manga isolante de cerâmiea, como se representa para as bobinas (101) e (lòl*)» estando a respectiva manga representada em (122), ou então podem ser montadas em mangas isolantes separadas, como se representa para as bobinas (102) e (102'). Formam-se furos radiais através da manga externa (115) do suporte, para a passagem dos condutores (123) ligados às bobinas receptoras e de compensação, enquanto um outro condutor (124) liga entre si as bobinas de cada par. -20- -20-

Elementos de enchimento (125), por exemplo de re sina epoxi, são previstos no anel (110) entre as "bobinas, para reduzir a quantidade de óleo que deve ser posto sob pressão pelo dispositivo de compensação (111) e, portanto, o comprimento deste dispositivo. A cassete electrónica necessária para a operação do emissor está representada esquematicamente em (130) jun to da extremidade inferior da sonda, com uma divisória de pressão (131) disposta entre o dispositivo de compensação (111) e a cassete (130). A cassete electrónica (132) ligada às bobinas reeeptoras está montada junto à extremidade superior da sonda, igualmente com uma divisória de pressão (133) entre a cassete (132) e a secção da bobina da sonda. A fig«5 mostra também uma forma de realização das porções da extremidade superior e da extremidade inferior da secção de bobina da sonda. Na porção da extremidade inferior, dois meios anéis (135) e (136) estão fixados na extremidade do núcleo interno que tem uma ranhura periférica (137) para se encaixar num colar interno (138) dos meios anéis. Os meios anéis encostam-se à extremidade da manga de cobre e estão fixados entre si por parafusos, não representados, de modo que formam uma manga rotativa em torno da extremidade do núcleo do suporte. Uma manga (140) é enfia da nos meios anéis e impedida de rodar em relação ao núcleo do suporte (116) por uma chaveta (151) que se encaixa em escatéis formados no suporte e na manga (140). A manga (140) tem uma porção (142) de diâmetro externo reduzido sobre a qual se ajusta a manga externa (108). 0 alojamento (145) do dispositivo de compensação está liga- -21-

do à luva (140) por uma porca (148) colocada entre a manga (140) e a porçSo terminal do alojamento (145) e enroscada neste, sendo a porca (148) fixada contra o deslocamento axial em relação à manga (140) por um retentor (149)· Rodando a porca por meio de uma chave inglesa especial, o alojamento é deslocado axialmente em relação à manga (140) e, portanto, em relação ao suporte das bobinas. Além disso as ranhuras (117) estão ligadas, nas suas extremidades, com as passagens inclinadas (121) que se abrem no furo cen trai (120). 0 dispositivo na extremidade superior da secção de bobina inclui uma manga (160) com as róseas (161) que se enroscam nas roscas formadas no núcleo (116) do suporte jim to à sua extremidade. A manga tem uma porção (163) de diâmetro externo reduzido na qual se ajusta a manga externa (108). A manga (160) está ligada com o alojamento (165) da divisória de pressão (133) por uma porca (166) semelhante è porca (148), enroscada na manga (16o) e impedida de deslocamento axial em relação ao alojamento (165). A divisória de pressão propriamente dita, esqjiema tieamente representada em (170), é uma peça de equipamento convencional em sondas de registo do perfil geológico e a apresenta passagens orientadas axialmente, não representadas, que recebem dispositivos de travessia resistente à pressão, aos quais são ligados condutores de ambos os lados. TJm elemento tubular intermédio (171) é previsto entre a di visória (170), por um lado, e a manga (16o) e a extremidade (172) do suporte de bobina, por outro lado. A extremida de (172) do núcleo de suporte (116) tem um diâmetro exter-

no reduzido e é encaixada dentro de uma cavidade anular do elemento tubular intermédio (171). Uma mola de compressão helicoidal (173) e montada entre o elemento intermédio (171) e a extremidade do suporte (172), para aplicar uma força elástica à divisória. Passagens orientadas axialmente (175) e (176) são fornadas, respectivamente, no elemento intermédio (171) e a manga (160) para os condutores ligados com as bobinas. As passagens (176) comunicam com as ranhuras respectivas (117) do suporte através de uma parte (178) fixada ao suporte e com várias fendas radiais para a passagem dos condutores.

Claims (18)

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1, - Sonda de registo do perfil geológico por indução com suporte metálico, adaptada para se deslocar num furo de son dagem para investigação das formações atravessadas pelo furo de sondagem, caracterizada por compreender: - pelo menos uma bobina emissora para gerar um campo electromagnêtico substancialmente isento de efeitos dieléctricos e que induz correntes na formação, - pelo menos uma bobina receptora, axialmente espaçada da bobina emissora para produzir em resposta ao campo induzido por estas correntes um sinal indicativo da condutividade da formação, - um suporte alongado para a montagem das ditas bobinas em relação coaxial e espaçada com o mesmo, sendo o dito suporte feito de material electricamente condutor e tendo, pelo menos na vizinhança das bobinas, uma superfície externa simétrica em relação a um eixo e substancialmente contínua para favorecer o fluxo de correntes de Foucault em torno da dita superfície.

2, - Sonda de registo do perfil geológico por introdução com suporte metálico de acordo com a reivindicação 1, carac terizada por a referida superfície externa, substancialmente contínua e simétrica em relação a um eixo se estender para além da extremidade da respectiva bobina na direcção longitudinal, pelo menos por cerca de um diâmetro da bobina para os dois lados da bobina.

3, - Sonda de registo do perfil geológico por indução com suporte metálico de acordo com a reivindicação 1, earacteri-zada por o suporte compreender uma manga externa de um primeiro material de alta condutividade e um núcleo interno de um segundo material de resistência mecânica mais elevada que a do dito pri- ' Λ meiro material tendo o núcleo interno um diâmetro externo subs-tancialmente igual ao diâmetro interno da manga externa.

4. " Sonda de registo do perfil geologico por indução com suporte metálico de acordo com a reivindicação 3, caracteri- zada por a manga externa ser feita de cobre ou liga de cobre e o / / núcleo interno ser feito de aço inoxidável.

5. - Sonda de registo do perfil geologico por indução com / /V suporte metálico de acordo com a reivindicação 3, earacterizada r por o núcleo interno possuir ranhuras longitudinais formadas na r sua periferia, definindo essas ranhuras com a superfície interna da manga externa passagens respectivas pelas quais podem passar--se os condutores através do suporte.

6. -* Sonda de registo do perfil geologico por indução / Λ, com sunorte metálico de acordo com a reivindicação 5, caracteri-zada por o núcleo interno definir ainda um furo longitudinal central .

7. - Sonda de registo do perfil geologico por indução com suporte metálico de acordo com a reivindicação 1, caracteri-zada por a frequência de funcionamento da bobina emissora se encontrar compreendida entre cerca de 10 kHz e cerca de 400 kHz.

8. - Sonda de registo do perfil geologico por indução com suporte metálico de acordo com as reivindicações 1 ou 7, ca-racterizada por o suporte possuir pelo menos uma primeira porção longitudinal para a montagem das bobinas em relação coaxial e eg, paçada das mesmas e segundas porções longitudinais dos dois lados da primeira porção, tendo pelo menos a primeira porção uma super- 25- ficie externa substancialmente continua,, para favorecer'o fluxo de correntes de Foucault circularmente em tomo da superfície, estando as seguintes porções expostas à pressão do fluido no furo de sondagem.

9.- Sonda de registo do perfil geologico por indução * Λ, com suporte metálico de acordo com a reivindicação 8, caracterizada por as segundas porçoes do suporte apresentarem um diâmetro externo maior que o da primeira porção.

10,- Sonda de registo do perfil geologico por indução f w coro suporte metálico de acordo coro a reivindicapao 9, caracterizada por a primeira e a segunda porções do suporte estarem ligadas por porções transversais afastadas da extremidade da bobina adjacente de uma distância igual pelo menos ao diâmetro da bobina.

11. - Sonda de registo do perfil geológico por indução coro * rv» suporte metálico de acordo com a reivindicação 10, caracterizada por as segundas porções do suporte apresentarem um diâmetro interno maior que o das primeiras porções. }

12. - Sonda de registo do perfil geológico por indução com suporte metálico de acordo com a reivindicacao 8, caracterizada por o suporte ser feito de cobre ou de liga de cobre.

13. - Sonda, de registo do perfil geológico por indução com suporte metálico para medição durante a perfuração, adaptada para ser ligada com uma baste de perfuração, para fornecer sinais indicativos da condutividade das formações atravessadas por um furo de sondagem que esta a ser aberto, caracterizada por compreender: - pelo menos uma bobina eroissore, para gerar um campo elec-tromagnetico substancialmente isento de efeitos dielectricos, cu· jo campo induz correntes na formação, 26- 26-

- pelo menos -uma bobina receptora, axialmenté espaçada da bobina emissora para produzir em resposta ao campo induzido por estas correntes um sinal indicativo da condutividade da formação, - um suporte alongado geralmente tubular de metal electri-camente condutor, adaptado para ser ligado a uma baste de perfuração, tendo o dito suporte porções destinadas ã montagem das di tas bobinas em relação coaxial e espaçada com as mesmas, tendo IV ^ / as ditas porçoes uma superfieie externa substancialmente continua para favorecer o fluxo de correntes de íoucault circularmente em tomo da dita superfície.

14. - Sonda de registo do perfil geologico por indução / (V com suporte metálico de acordo com a reivindicação 13, earacteri-zada por as porções apresentarem um diâmetro externo reduzido para definir cavidades nas quais as bobinas são recebidas,

15. - Sonda de registo do perfil geologico por indução com suporte metálico de acordo com a reivindicação 14, caracteri-zada por as bobinas serem embutidas em material semelhante a borracha.

16. - Sonda de registo- do perfil geologico por indução com suporte metálico de acordo com a reivindicação 13, caracteri-zada por as porçoes apresentarem uma camada de superfieie de um metal com condutividade mais elevada que a do suporte.

17. - Sonda de registo do perfil geologico por indução com suporte metálico de acordo com a reivindicação 16, caracte-rizada por o suporte ser feito de aço inoxidável e a camada ser feita de cobre.

18.- Sonda de registo do perfil geologico por indução com suporte metálico de acordo com a reivindicação 13, caraeteri-zada por a frequência de funcionamento da bobina emissora se encontrar compreendida entre cerca, de 10 kHz e cerca de 400 kHz. Lisboa, 8 de Julho de 1985 [PropriedaéehdustrM^