RU2070333C1

RU2070333C1 - Probe for electric logging

Info

Publication number: RU2070333C1
Application number: RU93054261A
Authority: RU
Inventors: Р.А. Шакиров; В.А. Леонов
Original assignee: Шакиров Рустам Анисович
Priority date: 1993-12-06
Filing date: 1993-12-06
Publication date: 1996-12-10

Abstract

FIELD: gas and oil industry. SUBSTANCE: probe is designed for geophysical research in oil and gas wells. Probe includes electrodes, upper and lower connectors, suspension, connecting wires and protective hose. Each connector incorporates case with electric lead-in, multipin connector assembly and protective cap joined to case with the aid of thread. Suspension is manufactured in the form of flexible cable made of synthetics which ends form loops and are anchored inside protective caps of connectors with the help of eyelet. Electric leads-in are fabricated in the form of conical insulators with current conductive rod inside installed in cases diameter positioned coaxially with ends being fixed in butt recesses of protective caps and electrodes. Free space inside protective caps, electrodes and protective hose is filled with high- resistance material, for instance, oligomer. EFFECT: increased electric insulation of probe, simplified design of electric leads-in and suspension which enhances in its turn measurement precision and operational reliability of equipment in which probe is used. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области промысловой геофизики и может быть использовано при геофизических исследованиях нефтяных и газовых скважин со стандартной аппаратурой электрического каротажа. The invention relates to the field of field geophysics and can be used in geophysical studies of oil and gas wells with standard electric logging equipment.

Известен многоэлектродный зонд для электрического каротажа [1] который содержит несущую основу (подвес), электроды, верхнее (полумуфту) и нижнее (зондовый наконечник) присоединительные устройства, соединительные провода и защитный шланг. В качестве основы зонда использован отрезок того же кабеля, на котором работает зонд. Электроды зонда образованы несколькими витками электродного провода, уложенными на специальные резиновые изоляторы, которые закреплены на основе зонда. Known multi-electrode probe for electrical logging [1] which contains a carrier base (suspension), electrodes, upper (coupling half) and lower (probe tip) connecting devices, connecting wires and protective hose. A piece of the same cable on which the probe is used is used as the basis of the probe. The probe electrodes are formed by several turns of electrode wire, laid on special rubber insulators, which are mounted on the basis of the probe.

Полумуфта и зондовый наконечник предназначены для электрического и механического присоединения зонда соответственно к кабельному наконечнику и к головке скважинного прибора. Каждое из присоединительных устройств содержит корпус с установленными в нем электровводами и многоконтактным штепсельным разъемом и охранный колпак, который соединен с корпусом при помощи резьбы. Число контактов разъема и число электровводов полумуфты определяется типом применяемого кабеля, то есть числом жил, наличием или отсутствием брони. В зондовом наконечнике количество элементов увеличено на число электродов в зонде. The coupling half and probe tip are intended for electrical and mechanical connection of the probe to the cable tip and to the head of the downhole tool, respectively. Each of the connecting devices contains a housing with installed electrical inputs and a multi-pin plug connector and a protective cap, which is connected to the housing with a thread. The number of connector pins and the number of half-coupler electrical inputs is determined by the type of cable used, that is, the number of cores, the presence or absence of armor. In the probe tip, the number of elements is increased by the number of electrodes in the probe.

В качестве основного элемента подвеса, соединяющего механически полумуфту и зондовый наконечник, используется отрезок кабеля, являющийся одновременно основой зонда. При этом жилы кабеля являются токоведущими и соединяют электрически электровводы полумуфты с частью электровводов зондового наконечника. Грузонесущими элементами подвеса, если кабель бронированный, являются броня кабеля и кабельные зажимы, установленные в охранных колпаках полумуфты и зондового наконечника. Если кабель небронированный, в качестве грузонесущих элементов используются жилы кабеля, свечи электровводов и соединительные элементы (патроны и муфты), с помощью которых жилы подсоединены к электровводам полумуфты и зондового наконечника. As the main suspension element that mechanically connects the coupling half and the probe tip, a cable segment is used, which is also the basis of the probe. In this case, the cable conductors are current-carrying and electrically connect the half-coupling electric inputs to a part of the probe tip electric inputs. The load-bearing elements of the suspension, if the cable is armored, are the cable armor and cable clamps installed in the guard caps of the coupling half and the probe tip. If the cable is unarmoured, the cable conductors, electric lead plugs and connecting elements (cartridges and couplings) are used as load-bearing elements, with which the wires are connected to the electric inputs of the coupling half and the probe tip.

Соединительные провода, идущие от электродов зонда к электровводам зондового наконечника, проложены вдоль основы зонда, изолированы слоем резиновой ленты и закреплены на основе. The connecting wires going from the probe electrodes to the probe probe electrical inputs are laid along the probe base, insulated with a layer of rubber tape and fixed to the base.

Защитный шланг из нефтестойкой резины, надетый поверх основы зонда с соединительными проводами, служит для защиты зонда от механических повреждений при работе в скважине. A protective hose made of oil-resistant rubber, worn over the base of the probe with connecting wires, serves to protect the probe from mechanical damage when working in the well.

Рассмотренная конструкция зонда имеет ряд недостатков. The considered probe design has several disadvantages.

Во-первых, буровой раствор свободно циркулирует внутри охранных колпаков полумуфты и зондового наконечника. Это накладывает повышенные требования к электрической изоляции мест соединения электровводов с токоведущими элементами зонда и вынуждает применять электровводы сложной конструкции. Единственный способ изоляции, который может быть использован в данной конструкции, состоит в наложении на место соединения слоя резиновой ленты под натяжением, которая затем закрепляется сверху изолентой. Этот способ является недостаточно надежным и приводит к нарушению изоляции и появлению утечек в зонде. Firstly, the drilling fluid circulates freely inside the guard caps of the coupling half and the probe tip. This imposes increased requirements on the electrical isolation of the junction points of the electrical inputs to the current-carrying elements of the probe and forces the use of complex electrical inputs. The only insulation method that can be used in this design is to apply a layer of rubber tape under tension to the joint, which is then fixed on top with tape. This method is not reliable enough and leads to a violation of insulation and leakage in the probe.

Во-вторых, конструкция подвеса, в состав которого входят несколько грузонесущих элементов, является сложной и недостаточно надежной. Если для подвеса используется бронированный кабель, то его броня должна быть изолирована от корпуса прибора, для чего нижний кабельный зажим заключается в герметичный стакан из изоляционного материала, который закрепляется в охранном колпаке зондового наконечника. При этом часть герметичного стакана, расположенная выше кабельного зажима, оказывается под нагрузкой, что в процессе эксплуатации приводит к нарушению изоляции между броней и корпусом скважинного прибора. При использовании небронированного кабеля практически невозможно равномерно распределить нагрузку между жилами кабеля. В этом случае грузонесущей оказывается, как правило, одна из жил, что при затяжках и заклинивании скважинного прибора может привести к ее обрыву. Secondly, the suspension design, which includes several load-bearing elements, is complex and not sufficiently reliable. If an armored cable is used for suspension, then its armor must be isolated from the device body, for which the lower cable clamp is enclosed in a sealed glass of insulating material, which is fixed in the protective cap of the probe tip. Moreover, the part of the sealed cup located above the cable clamp is under load, which during operation leads to a violation of the insulation between the armor and the body of the downhole tool. When using an unarmoured cable, it is practically impossible to evenly distribute the load between the cable cores. In this case, the load-carrying is usually one of the cores, which, when tightened and jammed by the downhole tool, can lead to its breakage.

В-третьих, буровой раствор может свободно проникать под изоляцию соединительных проводов, идущих от электродов к зондовому наконечнику, что также может явиться причиной нарушения электрической изоляции в зонде и появлению утечек. Thirdly, the drilling fluid can freely penetrate the insulation of the connecting wires going from the electrodes to the probe tip, which can also cause a violation of the electrical insulation in the probe and leakage.

Наиболее близким по своей технической сущности и достигаемому техническому эффекту к предлагаемому техническому решению является многоэлектродный зонд электрического каротажа [2] принятый за прототип. The closest in its technical essence and the achieved technical effect to the proposed technical solution is a multi-electrode electric logging probe [2] adopted as a prototype.

Зонд содержит электроды, верхнее (полумуфту) и нижнее (зондовый наконечник) присоединительные устройства, механически соединенные при помощи подвеса, соединительные провода и защитный шланг. The probe contains electrodes, an upper (half-coupling) and a lower (probe tip) connecting devices mechanically connected by means of a suspension, connecting wires and a protective hose.

Каждое из присоединительных устройств включает корпус с герметичными самоуплотняющимися электровводами и многоконтактным штепсельным разъемом соединенный с ним резьбой охранный колпак. Each of the connecting devices includes a housing with sealed self-sealing electric inputs and a multi-pin plug connector, a protective cap connected to it by a thread.

В качестве подвеса используется отрезок зондового кабеля, одновременно являющийся основой зонда, на которой монтируются электроды зонда. Жилы зондового кабеля служат для электрического соединения электровводов нижнего зондового наконечника с электровводами полумуфты, а также (через соединительные провода) с электродами зонда. As a suspension, a segment of the probe cable is used, which is also the basis of the probe on which the probe electrodes are mounted. The conductors of the probe cable are used to electrically connect the electrical inputs of the lower probe tip to the electrical inputs of the coupling half, and also (through the connecting wires) with the electrodes of the probe.

В отличие от рассмотренного аналога [1] каждый из электродов впрессован в резиновый трубчатый корпус, размещенный на основе зонда, и имеет вывод для присоединения к одной из жил зондового кабеля. In contrast to the considered analogue [1], each of the electrodes is pressed into a rubber tubular housing located on the basis of the probe and has an output for connection to one of the conductors of the probe cable.

Другое отличие от аналога состоит в усилении электрической изоляции брони зондового кабеля и соединительных проводов. Это достигается применением многослойного изолирующего покрытия из резины и фторопласта. Another difference from the analogue is the strengthening of the electrical insulation of the armor of the probe cable and connecting wires. This is achieved by using a multilayer insulating coating of rubber and fluoroplastic.

Отмеченные отличия прототипа от аналога дают возможность усилить электрическую изоляцию между соединительными проводами и броней зондового кабеля, однако остальные недостатки, свойственные аналогу (необходимость изоляции электровводов от бурового раствора, сложность конструкции электровводов и подвеса, ненадежность изоляции нижнего кабельного зажима), характерны и для прототипа. The marked differences between the prototype and the analogue make it possible to strengthen the electrical insulation between the connecting wires and the armor of the probe cable, however, the remaining disadvantages inherent in the analogue (the need to isolate the electrical leads from the drilling fluid, the complexity of the design of the electrical leads and suspension, the unreliability of the insulation of the lower cable clamp) are also characteristic of the prototype.

Техническим результатом изобретения является повышение точности измерений и эксплуатационной надежности аппаратуры, в которой используется зонд, путем усиления электрической изоляции в зонде и упрощения конструкции электровводов и подвеса. The technical result of the invention is to increase the accuracy of measurements and the operational reliability of the equipment in which the probe is used, by enhancing the electrical insulation in the probe and simplifying the design of the electrical inputs and suspension.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном зонде для электрического каротажа, содержащем электроды в виде стальных или свинцовых колец-патрубков, верхнее и нижнее присоединительные устройства, механически соединенные при помощи подвеса, каждое из которых включает корпус с герметичными самоуплотняющимися электровводами и многоконтактным штепсельным разъемом и соединенный с ним резьбой охранный колпак, соединительные провода, связывающие электровводы верхнего присоединительного устройства, а также электроды зонда с электровводами нижнего присоединительного устройства и защитный шланг, подвес выполнен в виде гибкого троса из синтетики, концы которого оформлены в виде петли и закреплены внутри охранных колпаков присоединительных устройств при помощи коуша, электровводы выполнены в виде конических изоляторов с токоведущим стержнем, установленных непосредственно в корпусах верхнего и нижнего присоединительных устройств, защитный шланг состоит из нескольких соосно расположенных отрезков равного диаметра, концы которых закреплены в торцевых выемках охранных колпаков и электродов, а свободное пространство внутри охранных колпаков, электродов и отрезков защитного шланга заполнено материалом с высоким электрическим сопротивлением, например олигомером. The specified technical result is achieved by the fact that in the known electric logging probe containing electrodes in the form of steel or lead pipe rings, the upper and lower connecting devices are mechanically connected by means of a suspension, each of which includes a housing with sealed self-sealing electric inputs and a multi-pin plug connector and a protective cap connected to it by a thread, connecting wires connecting the electrical inputs of the upper connecting device, as well as the electrodes NDA with electric inputs of the lower connecting device and a protective hose, the suspension is made in the form of a flexible cable made of synthetics, the ends of which are looped and secured inside the guard caps of the connecting devices with a thimble, the electric inputs are made in the form of conical insulators with a current-carrying rod installed directly in the housings upper and lower connecting devices, the protective hose consists of several coaxially spaced segments of equal diameter, the ends of which are fixed in the end the recesses of the guard caps and electrodes, and the free space inside the guard caps, electrodes and segments of the protective hose is filled with material with high electrical resistance, such as an oligomer.

На чертеже представлен продольный разрез предлагаемого многоэлектродного зонда для электрического каротажа. The drawing shows a longitudinal section of the proposed multi-electrode probe for electrical logging.

Зонд содержит электроды 1, верхнее 2 и нижнее 3 присоединительные устройства, соединенные подвесом 4, каждое из которых содержит корпус 5 с герметичными самоуплотняющими электровводами 6 и многоконтактным штепсельным разъемом 7 и соединенный с ним при помощи резьбы 8 охранный колпак 9, соединительные провода 10, связывающие электровводы верхнего присоединительного устройства и электроды зонда с электровводами нижнего присоединительного устройства, и защитный шланг 11 из нефтестойкой резины. При этом в качестве подвеса используется гибкий трос, концы которого оформлены в виде петли 12 и закреплены внутри охранных колпаков присоединительных устройств при помощи коуша 13, электровводы выполнены в виде конических изоляторов с токоведущим стержнем внутри, установленных непосредственно в корпусах присоединительных устройств, защитный шланг состоит из нескольких соосно расположенных отрезков равного диаметра, концы которых закреплены в торцевых выемках 14 охранных колпаков и электродов а свободное пространство внутри охранных колпаков, электродов, и отрезков защитного шланга заполнено материалом 15 с высоким электрическим сопротивлением, например олигомером. The probe contains electrodes 1, upper 2 and lower 3 connecting devices connected by a suspension 4, each of which contains a housing 5 with sealed self-sealing electric inputs 6 and a multi-pin plug 7 and a protective cap 9 connected to it by a thread 8, connecting wires 10 connecting electric inputs of the upper connecting device and probe electrodes with electric inputs of the lower connecting device, and a protective hose 11 made of oil-resistant rubber. In this case, a flexible cable is used as a suspension, the ends of which are designed in the form of a loop 12 and fixed inside the guard caps of the connecting devices using the thimble 13, the electric inputs are made in the form of conical insulators with a current-carrying rod inside, installed directly in the cases of the connecting devices, the protective hose consists of several coaxially located segments of equal diameter, the ends of which are fixed in the end recesses of 14 guard caps and electrodes and free space inside the guard olpakov, electrodes and protective segments of a hose filled with a material 15 with high electrical resistance, such as oligomer.

Зонд работает следующим образом. The probe works as follows.

Электронная схема скважинного прибора, питаемая по кабелю с поверхности, вырабатывает переменный ток для питания токовых электродов, один из которых расположен на поверхности, а другой входит в состав многоэлектродного зонда. С помощью токовых электродов в скважине и околоскважинном пространстве создается переменное электрическое поле, характер которого зависит от электрического сопротивления окружающей среды. Чувствительным органом зонда являются измерительные электроды. При неизменной силе тока и данном размере (длине) зонда измеряемое кажущееся удельное электрическое сопротивление определяется разностью потенциалов между соответствующими измерительными электродами, которая усиливается электронной схемой и передается на поверхность для регистрации. Схема позволяет скоммутировать из электродов зонда необходимое число установок, составляющих комплект зондов бокового каротажного зондирования. An electronic circuit of a downhole tool, fed by cable from the surface, generates alternating current to power current electrodes, one of which is located on the surface, and the other is part of a multi-electrode probe. Using current electrodes in the borehole and near-borehole space, an alternating electric field is created, the nature of which depends on the electrical resistance of the environment. The sensitive organ of the probe is the measuring electrodes. With a constant current strength and a given probe size (length), the measured apparent electrical resistivity is determined by the potential difference between the corresponding measuring electrodes, which is amplified by an electronic circuit and transmitted to the surface for registration. The scheme allows you to connect from the probe electrodes the required number of installations that make up the set of lateral logging probes.

При работе зонда в скважине электровводы и соединительные провода полностью изолированы от бурового раствора, что позволяет избежать утечек в зонде. Высокая электрическая изоляция в зонде, достигаемая благодаря заливке олигомером электрических линий зонда, дает возможность использовать упрощенную конструкцию электровводов, так как отпадает необходимость изоляции соединений с помощью резиновой ленты. When the probe is operating in the well, the electrical inputs and connecting wires are completely isolated from the drilling fluid, which avoids leakage in the probe. The high electrical insulation in the probe, achieved by filling the probe’s electric lines with oligomer, makes it possible to use a simplified design of electrical inputs, since there is no need to isolate the joints with rubber tape.

Использование в качестве подвеса гибкого троса из синтетического материала позволяет предельно упростить конструкцию подвеса, освободив его от несвойственной функции электрического соединения электровводов верхнего и нижнего присоединительных устройств. The use of a flexible cable made of synthetic material as a suspension makes it possible to extremely simplify the suspension design, freeing it from the unusual function of the electrical connection of the electrical inputs of the upper and lower connecting devices.

Таким образом, предлагаемое техническое решение дает возможность усилить электрическую изоляцию в зонде, а также упростить конструкцию электровводов и подвеса, что в свою очередь повышает точность измерений и эксплуатационную надежность аппаратуры, в которой используется зонд. Thus, the proposed technical solution makes it possible to strengthen the electrical insulation in the probe, as well as to simplify the design of the electrical inputs and suspension, which in turn increases the accuracy of measurements and operational reliability of the equipment in which the probe is used.

Claims

1. An electric logging probe containing electrodes in the form of steel or lead ring nozzles, upper and lower connecting devices, mechanically connected by means of a suspension, each of which includes a housing with sealed self-sealing electric inputs and a multi-pin plug connector and a threaded guard cap connected to it connecting wires connecting the electric inputs of the upper connecting device, as well as the electrodes of the probe with the electric inputs of the lower connecting device, and a protective hose, characterized in that the suspension is made in the form of a flexible cable made of synthetics, the ends of which are looped and secured inside the guard caps of the connecting devices with a thimble, the electrical inputs are made in the form of conical insulators with a current-carrying rod inside, installed directly in the upper and lower connecting devices, the protective hose consists of several coaxially spaced segments of equal diameter, the ends of which are fixed in the end recesses of the guard caps and electric delivery, and the free space inside the protective caps, electrodes and protective segments of a hose filled with a material with high electrical resistance.

2. The probe according to claim 1, characterized in that the oligomer is used as a material with high electrical resistance.