RU2230344C1 - Device for electromagnetic logging of wells - Google Patents
Device for electromagnetic logging of wells Download PDFInfo
- Publication number
- RU2230344C1 RU2230344C1 RU2003102329/28A RU2003102329A RU2230344C1 RU 2230344 C1 RU2230344 C1 RU 2230344C1 RU 2003102329/28 A RU2003102329/28 A RU 2003102329/28A RU 2003102329 A RU2003102329 A RU 2003102329A RU 2230344 C1 RU2230344 C1 RU 2230344C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- well
- input
- measuring
- signal
- output
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области геофизических исследований в скважинах и может быть использовано для измерения электрических характеристик горных пород, находящихся вокруг скважин, бурящихся на нефть и газ.The invention relates to the field of geophysical research in wells and can be used to measure the electrical characteristics of rocks located around wells drilled for oil and gas.
Известно устройство для электромагнитного каротажного зондирования согласно авторскому свидетельству СССР № 1004940, МПК G 01 V 3/18, 1983. Устройство содержит трехэлементные геометрически и электродинамически подобные друг другу зонды, каждый из которых состоит из генераторной и пары измерительных катушек, генераторы рабочих частот по числу зондов, электронные ключи генераторных цепей, усилители мощности, усилители-преобразователи по числу измерительных катушек, генераторы-гетеродины по числу зондов, электронные ключи измерительных цепей, усилители-ограничители промежуточной частоты, фазометр, блок автоматического управления и телеметрическую систему, при этом электронные ключи генераторных цепей исполнительными линиями включены между выходами генераторов рабочих частот и входами усилителей мощности, генераторные катушки подключены к выходам усилителей мощности, измерительные катушки соединены с входами усилителей-преобразователей, вторые входы которых соединены с выходами генераторов-гетеродинов, электронные ключи измерительных цепей исполнительными линиями включены между выходами усилителей-преобразователей и входами усилителей-ограничителей промежуточной частоты, выходы которых соединены с входами фазометра, выход которого через телеметрическую систему соединен с входом блока автоматического управления, выходы которого соединены с управляющими входами электронных ключей, при этом коэффициент геометрического подобия зондов находится в пределах 1,1-1,5.A device for electromagnetic logging according to the author's certificate of the USSR No. 1004940, IPC G 01
Точность определения электрических параметров неоднородностей в пластах-коллекторах непосредственно связана с точностью измерения разности фаз Δφ между ЭДС, наведенными в измерительных катушках каждого зонда. Главными источниками погрешностей измерения величины Δφ являются наводки в зондах, несовершенство измерительного тракта, наличие комбинационных частот и помех в сигнале промежуточной частоты (ПЧ).The accuracy of determining the electrical parameters of inhomogeneities in reservoirs is directly related to the accuracy of measuring the phase difference Δφ between the EMF induced in the measuring coils of each probe. The main sources of measurement errors Δφ are interference in the probes, imperfection of the measuring path, the presence of combination frequencies and noise in the intermediate frequency signal (IF).
Недостатком данного устройства является низкая точность определения параметров электрических неоднородностей в пластах-коллекторах, обусловленная погрешностью измерения разности фаз Δφ, вызванной наводками в зондах и несовершенством измерительного тракта, а также обусловленная отсутствием возможности записи диаграммы потенциалов самопроизвольной поляризации скважины (ПС). Запись диаграммы потенциалов ПС необходима для более точного определения характеристик горных пород при построении геоэлектрического разреза, поскольку интерпретацию диаграмм идукционного каротажа эффективней осуществлять совместно с диаграммами ПС, при этом границы пластов расставляются по диаграмме ПС, а затем по величине разности фаз вычисляются удельные электрические сопротивления, а также радиусы цилиндрических границ.The disadvantage of this device is the low accuracy of determining the parameters of electrical heterogeneities in reservoirs, due to the error in measuring the phase difference Δφ caused by interference in the probes and the imperfection of the measuring path, and also due to the inability to record the potential diagram of spontaneous polarization of the well (PS). The recording of the PS potential diagram is necessary for a more accurate determination of the rock characteristics when constructing a geoelectric section, since the interpretation of the induction logging diagrams is more efficiently carried out together with the PS diagrams, while the boundaries of the layers are placed on the PS diagram, and then the electrical resistivity is calculated by the value of the phase difference, and also the radii of cylindrical borders.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство для электромагнитного каротажного зондирования согласно патенту РФ № 2092875, МПК 6 G 01 V 3/18, 3/28, 3/30, опубл. 10.10.97, БИ № 28. Устройство для электромагнитного каротажа скважин содержит электрод сигнала поляризации скважины и преобразователь сигнала поляризации скважины, блок регистрации, выполненный с возможностью регистрации сигнала поляризации скважины, расположенный на дневной поверхности и соединенный каротажным кабелем со скважинным блоком, включающим геометрически и электродинамически подобные друг другу зонды с генераторными и измерительными катушками и средство электромагнитной развязки на рабочих частотах зондов. Измерительная часть скважинного блока включает в себя измерительные катушки, усилители-преобразователи и коммутатор, а генераторная часть скважинного блока включает в себя генераторные катушки, усилители мощности, мультиплексор, гетеродин, усилители-ограничители промежуточной частоты, фазометр, блок автоматического управления, телеметрическую систему. Генераторные катушки подключены к выходам усилителей мощности, измерительные катушки соединены со входами усилителей преобразователей, коммутатор аналоговыми входами подключен к выходам усилителей-преобразователей, входы усилителей-ограничителей промежуточной частоты соединены с аналоговыми выходами коммутатора, выходы усилителей-ограничителей соединены с измерительными входами фазометра, выход которого соединен с первым информационным входом телеметрической системы, выход которой соединен с соответствующим входом регистратора блока регистрации, выходы блока автоматического управления соединены соответственно с управляющими входами мультиплексора генераторных цепей, коммутатора измерительных цепей, фазометра, телеметрической системы и гетеродина. Электрод ПС соединен с аналоговым входом преобразователя сигнала ПС, выход которого соединен со вторым информационным входом телеметрической системы. Гетеродин выполнен перестраиваемым. Фазометр выполнен широкополосным. Все генераторные катушки сгруппированы в генераторной части устройства, а все измерительные катушки сгруппированы в измерительной части устройства. Средство электромагнитной развязки выполнено в виде магнитопровода, на который намотаны провода и кабели линий связи, и расположено между генераторной и измерительной частями устройства.Closest to the proposed invention is a device for electromagnetic well logging according to the patent of the Russian Federation No. 2092875, IPC 6 G 01
Данное устройство по сравнению с вышеописанным обеспечивает более высокую точность определения параметров электрических неоднородностей за счет устранения наводок в зондах и усовершенствования измерительного тракта, а также за счет обеспечения возможности записи диаграммы потенциалов самопроизвольной поляризации скважины. Для уменьшения наводок в устройстве - ближайшем аналоге использовано средство электромагнитной развязки на рабочих частотах зондов, выполненное в виде магнитопровода, на который намотаны провода и кабели транзитных линий связи между генераторной и измерительной частями устройства. Провода и кабели линий связи, идущие к генераторным и измерительным катушкам, способны излучать и принимать электромагнитную энергию на тех же частотах, на которых работают генераторные катушки. При этом появляется два пути прохождения сигналов электромагнитного поля - основной (от генераторной катушки к измерительным) и паразитный (через линии связи). Наличие паразитного канала приводит к появлению наводок на измерительных цепях. Наводки устраняются за счет использования магнитопровода.This device, compared with the above, provides higher accuracy in determining the parameters of electrical inhomogeneities by eliminating interference in the probes and improving the measuring path, as well as by providing the ability to record potential diagrams of spontaneous polarization of the well. To reduce interference in the device - the closest analogue, an electromagnetic isolation means was used at the working frequencies of the probes, made in the form of a magnetic circuit, on which wires and cables of transit communication lines between the generator and measuring parts of the device are wound. Wires and cables of communication lines going to the generator and measuring coils are able to radiate and receive electromagnetic energy at the same frequencies at which the generator coils operate. In this case, two paths of electromagnetic field signals appear - the main (from the generator coil to the measuring ones) and the parasitic (through communication lines). The presence of a spurious channel leads to the appearance of pickups on the measuring circuits. Inductions are eliminated through the use of a magnetic circuit.
Однако устройство, являющееся ближайшим аналогом, все же не обеспечивает требуемую точность определения фазового сдвига Δφ между сигналами ЭДС, наведенными в парах измерительных катушек каждого зонда. Измерение фазового сдвига Δφ производится путем преобразования сигнала высокочастотного спектра в сигнал более низкой промежуточной частоты (ПЧ). Преобразование высокочастотного сигнала производится путем его перемножения в усилителях-преобразователях с сигналом более низкой заданной частоты, поступающим от гетеродина, в результате чего образуется сигнал fk с комбинационными частотами принимаемого полезного сигнала fc, сигнала гетеродина fг и сигнала помех fп (внутренних и внешних):However, the device, which is the closest analogue, still does not provide the required accuracy of determining the phase shift Δφ between the EMF signals induced in pairs of measuring coils of each probe. The phase shift Δφ is measured by converting the high-frequency spectrum signal to a lower intermediate frequency (IF) signal. The high-frequency signal is converted by multiplying it in amplifiers-converters with a signal of a lower predetermined frequency coming from the local oscillator, resulting in the formation of a signal f k with the combination frequencies of the received useful signal f c , the local oscillator signal f g and the interference signal f p (internal and external):
fk=|nfc±mfг±pfп|, где m, n, p - числа натурального ряда.f k = | nf c ± mf g ± pf n |, where m, n, p are numbers of the natural series.
Комбинационные частоты могут быть близки по значению к сигналу ПЧ и не подавляются с помощью средства электромагнитной развязки, во-первых, потому, что их значения в ряде случаев существенно ниже рабочей частоты генераторных катушек, а во-вторых, путь прохождения сигналов комбинационной частоты совпадает с путем прохождения полезного сигнала, поэтому наличие магнитопровода не препятствует прохождению полезного сигнала и сигналов комбинационных частот. В результате чего форма сигнала ПЧ искажается, становится отличной от синусоиды, а момент прохождения сигнала ПЧ через ноль определяется с ошибкой, что приводит к появлению погрешности измерения фазового сдвига Δφ, который непосредственно связан с электрическими параметрами неоднородностей в пластах-коллекторах.The combination frequencies can be close in value to the IF signal and are not suppressed by means of electromagnetic isolation, firstly, because their values in some cases are significantly lower than the operating frequency of the generator coils, and secondly, the path of the signals of the combination frequency coincides with by passing a useful signal, therefore, the presence of a magnetic circuit does not impede the passage of a useful signal and signals of combination frequencies. As a result, the IF signal shape is distorted, becomes different from the sinusoid, and the moment the IF signal passes through zero is determined with an error, which leads to the appearance of an error in the measurement of the phase shift Δφ, which is directly related to the electrical parameters of the heterogeneities in the reservoirs.
Выполнение фазометра широкополосным также не уменьшает погрешность измерения фазового сдвига, поскольку в данном случае измерение фазового сдвига производится путем измерения временного интервала между моментами перехода через ноль входных сигналов и их периода и деления первой величины на вторую, что приводит к уменьшению погрешности, связанной с изменением периода сигнала ПЧ, но не уменьшает погрешности, возникающей из-за искажения формы сигнала ПЧ.The implementation of the phasemeter broadband also does not reduce the error of the measurement of the phase shift, since in this case the measurement of the phase shift is carried out by measuring the time interval between the moments of transition of the input signals through zero and their period and dividing the first value by the second, which leads to a decrease in the error associated with the change in the period IF signal, but does not reduce the error arising due to distortion of the IF signal shape.
Таким образом, в устройстве - ближайшем аналоге точность определения параметров электрических неоднородностей остается низкой из-за погрешности измерения разности фаз Δφ, обусловленной наличием комбинационных частот и помех в сигнале промежуточной частоты (ПЧ), а также из-за погрешности измерения потенциалов самопроизвольной поляризации скважины ПС, обусловленной влиянием падения напряжения, возникающего в результате протекания токов по общему проводу, поскольку измерение сигнала ПС производится относительно общего провода, т.е. корпуса прибора.Thus, in the closest analogue device, the accuracy of determining the parameters of electrical inhomogeneities remains low due to the error in measuring the phase difference Δφ due to the presence of combination frequencies and noise in the intermediate frequency (IF) signal, and also because of the error in measuring the potentials of spontaneous polarization of the PS well due to the influence of the voltage drop resulting from the flow of currents through the common wire, since the PS signal is measured relative to the common wire, i.e. instrument case.
Изобретение направлено на решение задачи повышения точности определения параметров электрических неоднородностей в пластах-коллекторах при построении геоэлектрических разрезов за счет уменьшения погрешности измерения разности фаз путем устранения влияния комбинационных частот и помех в сигналах промежуточной частоты (ПЧ), а также за счет повышения точности измерения потенциалов самопроизвольной поляризации скважины.The invention is aimed at solving the problem of improving the accuracy of determining the parameters of electrical heterogeneities in reservoirs when constructing geoelectric sections by reducing the error of measuring the phase difference by eliminating the influence of combination frequencies and noise in the intermediate frequency (IF) signals, as well as by increasing the accuracy of measuring potentials spontaneous well polarization.
Сущность изобретения заключается в том, что в известное устройство для электромагнитного каротажа скважин, содержащее электрод сигнала поляризации скважины и преобразователь сигнала поляризации скважины, расположенный на дневной поверхности блок регистрации, выполненный с возможностью регистрации сигнала поляризации скважины, соединенный каротажным кабелем со скважинным блоком, включающим геометрически и электродинамически подобные друг другу зонды с генераторными и измерительными катушками и средство электромагнитной развязки на рабочих частотах зондов, причем измерительная часть скважинного блока включает в себя измерительные катушки, усилители-преобразователи и коммутатор, а генераторная часть скважинного блока включает в себя генераторные катушки, усилители мощности, мультиплексор, гетеродин, усилители-ограничители промежуточной частоты, фазометр, блок автоматического управления, телеметрическую систему, при этом генераторные катушки подключены к выходам усилителей мощности, измерительные катушки соединены с первыми входами усилителей-преобразователей, выход гетеродина соединен со вторыми входами усилителей-преобразователей, коммутатор аналоговыми входами подключен к выходам усилителей-преобразователей, выходы усилителей-ограничителей промежуточной частоты соединены с измерительными входами фазометра, выход которого соединен с первым информационным входом телеметрической системы, выход которой соединен с соответствующим входом регистратора блока регистрации, выходы блока автоматического управления соединены соответственно с управляющими входами мультиплексора генераторных цепей, коммутатора измерительных цепей, фазометра, телеметрической системы и гетеродина, предлагается ввести, по меньшей мере, два полосовых фильтра, включенных между аналоговыми выходами коммутатора и входами усилителей-ограничителей, и дифференциальный усилитель, первый вход которого подключен к электроду ПС, второй вход соединен с заземленным электродом, расположенным на дневной поверхности, а выход соединен с аналоговым входом преобразователя сигнала ПС.The essence of the invention lies in the fact that in a known device for electromagnetic logging of wells, containing an electrode of a polarization signal of a well and a transducer of a polarization signal of a well located on a day surface, a recording unit configured to record a polarization signal of a well connected by a wireline to a well block including geometrically and electrodynamically similar to each other probes with generator and measuring coils and means of electromagnetic isolation at the working frequencies of the probes, and the measuring part of the borehole unit includes measuring coils, conversion amplifiers and a switch, and the generating part of the borehole unit includes generator coils, power amplifiers, multiplexer, local oscillator, intermediate frequency limiting amplifiers, phase meter, automatic block control, telemetry system, while the generator coils are connected to the outputs of the power amplifiers, the measuring coils are connected to the first inputs of the conversion amplifiers lei, the local oscillator output is connected to the second inputs of the amplifier-converters, the analog input switch is connected to the outputs of the amplifier-converters, the outputs of the intermediate-frequency amplifier-limiters are connected to the measuring inputs of the phase meter, the output of which is connected to the first information input of the telemetry system, the output of which is connected to the corresponding input the recorder of the registration unit, the outputs of the automatic control unit are connected respectively to the control inputs of the generator multiplexer It is proposed to introduce at least two bandpass filters connected between the analog outputs of the switch and the inputs of limiter amplifiers, and a differential amplifier, the first input of which is connected to the PS electrode, and the second input connected to a grounded electrode located on the surface, and the output is connected to the analog input of the PS signal converter.
Скважинный блок может включать в себя дифференциальный усилитель и преобразователь сигнала поляризации скважины, при этом второй вход дифференциального усилителя соединен с заземленным электродом, расположенным на поверхности, через линию связи, выполненную в виде жилы каротажного кабеля, вход управления преобразователя сигнала ПС соединен с соответствующим выходом блока автоматического управления, а выход преобразователя сигнала ПС соединен со вторым информационным входом телеметрической системы.The downhole block may include a differential amplifier and a polarization signal transducer for the well, while the second input of the differential amplifier is connected to a grounded electrode located on the surface through a communication line made in the form of a core wire, the control signal input of the PS signal transducer is connected to the corresponding output of the block automatic control, and the output of the PS signal converter is connected to the second information input of the telemetry system.
Блок регистрации может включать в себя дифференциальный усилитель и преобразователь сигнала поляризации скважины, при этом вход управления преобразователя сигнала ПС соединен с выходом регистратора, а выход преобразователя сигнала ПС соединен с соответствующим входом регистратора блока регистрации.The registration unit may include a differential amplifier and a polarization signal converter for the well, wherein the control input of the PS signal converter is connected to the output of the recorder, and the output of the PS signal converter is connected to the corresponding input of the registrar of the registration block.
Преобразователь сигнала ПС может содержать последовательно соединенные фильтр низких частот и аналого-цифровой преобразователь.The PS signal converter may comprise a series-connected low-pass filter and an analog-to-digital converter.
Линии связи между генераторной и измерительной частями скважинного блока могут быть выполнены в виде обмотки высокочастотного дросселя, представляющего собой средство электромагнитной развязки.Communication lines between the generator and measuring parts of the borehole block can be made in the form of a winding of a high-frequency inductor, which is a means of electromagnetic isolation.
Каждый полосовой фильтр может быть выполнен в виде активного RC-фильтра, добротность которого лежит в пределах от 3 до 30.Each band-pass filter can be made in the form of an active RC filter, the quality factor of which lies in the range from 3 to 30.
Введение полосовых фильтров в каналы сигналов ПЧ позволяет подавить сигналы комбинационных частот в сигнале ПЧ и помехи, частота которых отличается от частоты сигнала ПЧ. Наличие комбинационных частот в сигнале ПЧ приводит к искажению сигнала ПЧ, переход сигнала ПЧ через ноль определяется усилителями-ограничителями неточно, что приводит к появлению погрешности измерения разности фаз. Различные помехи (импульсные, индустриальной частоты, собственные помехи, создаваемые устройством) также подавляются полосовым фильтром и это приводит к снижению погрешности измерения. Сложность выбора параметров полосового фильтра обусловлена тем, что, с одной стороны, полоса пропускания должна быть достаточной, чтобы при перестройке (а она осуществляется непрерывно в следящем режиме) гетеродина значение сигнала ПЧ не вышло за границы полосы пропускания фильтра. С другой стороны, полоса пропускания должна быть минимизирована для подавления максимально возможного спектра комбинационных частот. Выбор параметров фильтра производится экспериментальным путем, так, например, при значении сигнала ПЧ, равном 5 кГц, ширина полосы пропускания составляет 1 кГц, а добротность фильтра равна 5. При этом выполнение полосового фильтр в виде активного RC-фильтра, добротность которого в зависимости от динамической погрешности настройки гетеродина лежит в пределах от 3 до 30, позволяет получить наиболее оптимальный вид характеристики полосового фильтра.The introduction of bandpass filters into the channels of the IF signals allows you to suppress the Raman signals in the IF signal and interference, the frequency of which differs from the frequency of the IF signal. The presence of combination frequencies in the IF signal leads to a distortion of the IF signal, the transition of the IF signal through zero is determined inaccurately by limiting amplifiers, which leads to the appearance of an error in the measurement of the phase difference. Various interference (pulsed, industrial frequency, intrinsic noise caused by the device) is also suppressed by a band-pass filter and this leads to a decrease in measurement error. The complexity of choosing the bandpass filter parameters is due to the fact that, on the one hand, the passband must be sufficient so that during tuning (and it is performed continuously in the tracking mode) of the local oscillator, the IF signal value does not go beyond the filter passband. On the other hand, the bandwidth should be minimized to suppress the maximum possible spectrum of Raman frequencies. The filter parameters are selected experimentally, for example, when the IF signal value is 5 kHz, the bandwidth is 1 kHz, and the filter Q is 5. In this case, the bandpass filter is designed as an active RC filter, the Q factor of which depends on the dynamic error of tuning the local oscillator is in the range from 3 to 30, it allows you to get the most optimal form of characteristics of the bandpass filter.
Введение дифференциального усилителя, первый вход которого подключен к электроду ПС, второй вход соединен с заземленным электродом, расположенным на дневной поверхности, а выход соединен с аналоговым входом преобразователя сигнала ПС, позволяет устранить погрешность измерения потенциалов самопроизвольной поляризации скважины ПС, обусловленную влиянием падения напряжения на общем проводе (или корпусе), возникающего в результате протекания токов. Введение дифференциального усилителя и подключение к его входу заземленного электрода позволяет повысить точность измерения потенциала ПС.The introduction of a differential amplifier, the first input of which is connected to the PS electrode, the second input is connected to a grounded electrode located on the day surface, and the output is connected to the analog input of the PS signal converter, eliminates the measurement error of the spontaneous polarization potentials of the PS well, due to the influence of the voltage drop on the total a wire (or case) resulting from the flow of currents. The introduction of a differential amplifier and the connection of a grounded electrode to its input makes it possible to increase the accuracy of measuring the PS potential.
Возможность выбора варианта выполнения устройства либо со скважинным блоком, включающим в себя дифференциальный усилитель и преобразователь сигнала поляризации скважины, либо с блоком регистрации, включающим в себя дифференциальный усилитель и преобразователь сигнала поляризации скважины, расширяет функциональные возможности устройства, так как позволяет адаптировать устройство к различным условиям проведения каротажных работ.The ability to select a device embodiment either with a borehole unit including a differential amplifier and a polarization signal converter of the well, or with a recording unit including a differential amplifier and a polarization signal converter of the borehole, expands the device’s functionality as it allows adapting the device to various conditions logging operations.
Выполнение преобразователя сигнала ПС так, что он содержит последовательно соединенные фильтр низких частот и аналого-цифровой преобразователь, способствует повышению точности измерения потенциалов самопроизвольной поляризации скважины.The implementation of the PS signal Converter so that it contains a series-connected low-pass filter and an analog-to-digital Converter, improves the accuracy of measuring the potentials of spontaneous polarization of the well.
Выполнение линий связи между генераторной и измерительной частями скважинного блока в виде обмотки высокочастотного дросселя обеспечивает наиболее простой вариант реализации средства электромагнитной развязки.The implementation of communication lines between the generator and measuring parts of the borehole unit in the form of a winding of a high-frequency inductor provides the simplest embodiment of the means of electromagnetic isolation.
На фиг. 1 изображена функциональная схема варианта выполнения устройства для электромагнитного каротажа скважин с дифференциальным усилителем и преобразователем ПС, размещенными в скважинном блоке. На фиг. 2 приведена функциональная схема варианта выполнения устройства с дифференциальным усилителем и преобразователем ПС, размещенными в наземном блоке регистрации, куда потенциал электрода ПС передается через каротажный кабель.In FIG. 1 is a functional diagram of an embodiment of a device for electromagnetic well logging with a differential amplifier and a PS transducer located in a well block. In FIG. 2 is a functional diagram of an embodiment of a device with a differential amplifier and a PS converter located in a ground-based recording unit, where the potential of the PS electrode is transmitted through a wireline cable.
Устройство для электромагнитного каротажа скважин, приведенное на фиг. 1, 2, содержит зонды, каждый из которых включает в себя одну генераторную катушку 1 и пару измерительных катушек 2. Устройство также содержит электрод 3 ПС, усилители 4 мощности, средство 5 электромагнитной развязки на рабочих частотах зондов, усилители-преобразователи 6, мультиплексор 7 генераторных цепей, коммутатор 8 измерительных цепей, полосовые фильтры 9, усилители-ограничители 10, фазометр 11, телеметрическую систему 12, блок 13 автоматического управления, перестраиваемый гетеродин 14, блок 15 регистрации, преобразователь 16 сигнала ПС, дифференциальный усилитель 17, фильтр 18 нижних частот, аналогово-цифровой преобразователь (АЦП) 19, регистратор 20, счетчик 21 глубины.The device for electromagnetic well logging shown in FIG. 1, 2, contains probes, each of which includes one
Блок 15 регистрации расположен на дневной поверхности и соединен каротажным кабелем со скважинным блоком. Скважинный блок включает в себя геометрически и электродинамически подобные друг другу зонды с генераторными и измерительными катушками 1, 2 и средство 5 электромагнитной развязки на рабочих частотах зондов. В измерительной части скважинный блок содержит измерительные катушки 2, усилители-преобразователи 6 и коммутатор 8. В генераторной части скважинный блок содержит генераторные катушки 1, усилители 4 мощности, мультиплексор 7, гетеродин 14, полосовые фильтры 9, усилители-ограничители 10 промежуточной частоты, фазометр 11, блок 13 автоматического управления, телеметрическую систему 12. Генераторные катушки 1 подключены к выходам усилителей 4 мощности, измерительные катушки 2 соединены с первыми входами усилителей-преобразователей 6, вторые входы которых соединены с выходом гетеродина 14. Коммутатор 7 аналоговыми входами подключен к выходам усилителей-преобразователей 6. Полосовые фильтры 9 включены между аналоговыми выходами коммутатора 7 и входами усилителей-ограничителей 10 промежуточной частоты. Выходы усилителей-ограничителей 10 соединены с измерительными входами фазометра 11, выход которого соединен с первым информационным входом телеметрической системы 12, выход которой соединен с первым входом регистратора 20 блока регистрации 15. Второй вход регистратора 20 соединен с выходом счетчика 21 глубины. С первого по пятый выходы блока 13 автоматического управления соединены с управляющими входами мультиплексора 7 генераторных цепей, коммутатора 8 измерительных цепей, фазометра 11, телеметрической системы 13 и перестраиваемого гетеродина 14 соответственно. Дифференциальный усилитель 17 первым входом соединен с электродом 3 ПС, вторым входом соединен с заземленным электродом, расположенным на дневной поверхности, а выходом соединен с аналоговым входом преобразователя 16 сигнала ПС.The
В первом варианте исполнения устройства, приведенном на фиг. 1, дифференциальный усилитель 17 и преобразователь 16 сигнала поляризации скважины размещены в скважинном блоке, при этом второй вход дифференциального усилителя 17 соединен с заземленным электродом, расположенным на поверхности, через линию связи, выполненную в виде жилы каротажного кабеля, вход управления преобразователя 16 сигнала ПС соединен с шестым выходом блока 13 автоматического управления, а выход преобразователя 16 сигнала ПС соединен со вторым информационным входом телеметрической системы 12.In the first embodiment of the device shown in FIG. 1, the
Во втором варианте исполнения устройства, приведенном на фиг. 2, дифференциальный усилитель 17 и преобразователь 16 сигнала поляризации скважины размещены в блоке 15 регистрации, при этом вход управления преобразователя 16 сигнала ПС соединен с выходом сигнала синхронизации регистратора 20, а выход преобразователя 16 сигнала ПС соединен с третьим входом регистратора 20.In the second embodiment of the device shown in FIG. 2, the
Преобразователь 16 сигнала ПС содержит последовательно соединенные фильтр 18 низких частот и аналого-цифровой преобразователь 19.The
Средство 5 электромагнитной развязки представляет собой, например, высокочастотный дроссель, обмотками которого являются линии связи между генераторной и измерительной частями скважинного блока.The electromagnetic isolation means 5 is, for example, a high-frequency inductor, the windings of which are communication lines between the generator and measuring parts of the downhole unit.
Каждый из полосовых фильтров 9 представляет собой активный RC-фильтр, выполненный, например, по схеме многокаскадного усиления на операционных усилителях типа ОР184. Добротность RC-фильтра в зависимости от динамической погрешности настройки гетеродина 14 лежит в пределах от 3 до 30. Полоса пропускания RC-фильтра достаточна для того, чтобы перенастройка гетеродина 14 не приводила к подавлению первой гармоники сигнала ПЧ.Each of the band-
Дифференциальный усилитель 17 выполнен, например, на микросхеме INA128, а коэффициент усиления дифференциального усилителя 17 лежит в диапазоне 1-20. Фильтр 18 преобразователя 16 потенциала ПС выполнен, например, на основе комбинации дросселя для подавления высокочастотных наводок и активного RC-фильтра нижних частот с использованием операционного усилителя ОР184. АЦП 19 выполнен, например, на основе микросхемы AD7893.The
Устройство работает следующим образом. По команде блока 13 автоматического управления, задающего программу работы устройства, рабочая частота первого зонда подается через мультиплексор 7 генераторных цепей на вход соответствующего усилителя 4 мощности, выход которого подключен к генераторной катушке 1. Ток, протекающий по генераторной катушке 1, возбуждает в окружающей среде электромагнитное поле, которое наводит в измерительных катушках 2 сигналы ЭДС, фазы и амплитуды которых зависят от электрических параметров окружающей среды. Точность определения электрических параметров неоднородностей в пластах-коллекторах, в основном, определяется точностью измерения разности фаз Δφ между сигналами ЭДС, наведенными в измерительных катушках 2 каждого зонда.The device operates as follows. At the command of the
Процесс измерения величины происходит в два этапа. На первом этапе по команде из блока автоматического управления 13 коммутатор 8 измерительных цепей выбирает первую пару усилителей-преобразователей 6, к которым подключены катушки 2, входящие в состав первого зонда. При этом выход первого усилителя-преобразователя 6 подключается ко входу первого полосового фильтра 9, а выход второго усилителя-преобразователя 6 - ко входу второго полосового фильтра 9. Точность определения электрических параметров неоднородностей в пластах-коллекторах, в основном, определяется точностью измерения разности фаз Δφ между сигналами ЭДС, наведенными в измерительных катушках 2 каждого зонда. Сигналы ЭДС поступают на входы усилителей-преобразователей 6, выполненных в виде аналоговых умножителей или смесителей, где эти сигналы ЭДС перемножаются с сигналом гетеродина 14, частота которого перестраивается при переходе от одного зонда к другому так, чтобы разность между частотой ЭДС и частотой гетеродина 14 была постоянной (и равна промежуточной частоте ПЧ). На выходе усилителей-преобразователей 6 появляются сигналы промежуточной частоты Δf с теми же фазами, что и у высокочастотных сигналов, наведенных в измерительных катушках 2. Кроме сигнала промежуточной частоты (ПЧ) на выходе усилителей-преобразователей 6 всегда присутствуют сигналы с другими частотами, отличными от ПЧ (различные комбинации частот сигналов ЭДС, гетеродина и их гармоник). Для того чтобы форма сигнала ПЧ не отличалась от синусоидальной и момент перехода через ноль сигнала ПЧ определялся точно при преобразовании фазового сдвига во временной интервал, что осуществляется усилителями-ограничителями 6 и входным устройством фазометра 14, необходимо исключить влияние высших гармоник и помех. Для этого полосовые фильтры 9 настроены так, чтобы их добротность в зависимости от динамической погрешности настройки гетеродина 14 лежала в пределах от 3 до 30. С выходов полосовых фильтров 9 сигналы промежуточной частоты с выделенной основной гармоникой поступают на входы усилителей-ограничителей 10, где усиливаются и формируются в виде логического сигнала, который подается на входы широкополосного фазометра 11, где производится первое измерение фазового сдвига Δφ1 между входными сигналами. На втором этапе измерения выход первого усилителя-преобразователя 6 подключается ко входу второго полосового фильтра 9, а выход второго усилителя-преобразователя 6 соответственно подключается ко входу первого полосового фильтра 9. Сигналы с выходов усилителей-ограничителей 10 промежуточной частоты повторно подаются на входы широкополосного фазометра 11, где производится измерение величины Δφ2. Результаты двух измерений суммируются Δφ=Δφ1+Δφ2, при этом значения фазового сдвига удваивается, а сдвиги фаз, обусловленные неидентичностью измерительных каналов, а также температурными и временными изменениями передаточных характеристик полосовых фильтров 9 и усилителей-ограничителей 10, вычитаются, что обеспечивает снижение погрешности измерения.The measurement process takes place in two stages. At the first stage, at the command of the
Усредненная за два измерения величина Δφ с помощью телеметрической системы 12 передается по линии связи в регистратор 20. После этого по команде из блока 13 автоматического управления прекращается подача рабочей частоты на первую катушку 1 первого зонда и подается рабочая частота второго зонда через мультиплексор 7 на вход усилителя 4 мощности, выход которого подключен ко второй генераторной катушке 1. Одновременно перестраиваемый гетеродин 14 настраивается на частоту, которая отличается от рабочей частоты второго зонда на ту же величину Δf, что и для первого зонда. Коммутатор 8 измерительных цепей подключает новую пару усилителей-преобразователей 6, к входам которых подключены измерительные катушки 2, входящие в состав второго зонда, после чего происходит процесс измерения и передачи информации подобно тому, как для первого зонда. Далее по очереди осуществляются измерения с помощью остальных зондов. После окончания измерений с помощью последнего зонда со всех генераторных катушек 1 снимаются сигналы. Потенциал ПС с электрода 3 поступает на первый вход дифференциального усилителя 17, на второй вход которого поступает через жилу кабеля потенциал с заземленного на дневной поверхности электрода. Разностный сигнал с выхода дифференциального усилителя 17 поступает на фильтр 18 нижних частот и далее в АЦП 19 преобразователя сигнала ПС 16. По команде с блока 13 автоматического управления запускается АЦП 19. Цифровой код с АЦП 19 с помощью телеметрической системы 12 по линии связи передается в регистратор 20. Затем начинается новый процесс измерения для первого зонда, и весь цикл повторяется.The Δφ value averaged over two measurements is transmitted via a
Во втором варианте исполнения устройства, приведенном на фиг. 2, потенциал ПС через каротажный кабель передается на поверхность земли на первый вход дифференциального усилителя 17, второй вход которого подключен к заземленному на дневной поверхности электроду. Разностный сигнал с выхода дифференциального усилителя 17 проходит через фильтр 18 нижних частот на вход АЦП 19, где преобразуется в цифровой код и записывается регистратором 20.In the second embodiment of the device shown in FIG. 2, the potential of the PS through a wireline cable is transmitted to the surface of the earth at the first input of the
Таким образом, предлагаемое устройство позволяет повысить точность определения параметров электрических неоднородностей в пластах-коллекторах при построении геоэлектрических разрезов за счет уменьшения погрешности измерения разности фаз путем устранения влияния комбинационных частот и помех в сигналах промежуточной частота (ПЧ), а также за счет повышения точности измерения потенциалов самопроизвольной поляризации скважины.Thus, the proposed device allows to increase the accuracy of determining the parameters of electrical inhomogeneities in reservoirs when constructing geoelectric sections by reducing the error in measuring the phase difference by eliminating the influence of combination frequencies and noise in the intermediate frequency (IF) signals, as well as by increasing the accuracy of potential measurements spontaneous polarization of the well.
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003102329/28A RU2230344C1 (en) | 2003-01-27 | 2003-01-27 | Device for electromagnetic logging of wells |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003102329/28A RU2230344C1 (en) | 2003-01-27 | 2003-01-27 | Device for electromagnetic logging of wells |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2230344C1 true RU2230344C1 (en) | 2004-06-10 |
RU2003102329A RU2003102329A (en) | 2004-08-10 |
Family
ID=32846721
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003102329/28A RU2230344C1 (en) | 2003-01-27 | 2003-01-27 | Device for electromagnetic logging of wells |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2230344C1 (en) |
-
2003
- 2003-01-27 RU RU2003102329/28A patent/RU2230344C1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10317564B2 (en) | Non-resonant logging tools | |
US5682099A (en) | Method and apparatus for signal bandpass sampling in measurement-while-drilling applications | |
US6777940B2 (en) | Apparatus and method for resistivity well logging | |
US5452761A (en) | Synchronized digital stacking method and application to induction logging tools | |
US7348894B2 (en) | Method and apparatus for using a data telemetry system over multi-conductor wirelines | |
US5600246A (en) | Method and apparatus for reducing signal-phase error in induction well logging instruments | |
US5543715A (en) | Method and apparatus for measuring formation resistivity through casing using single-conductor electrical logging cable | |
JP6495930B2 (en) | Integrated circuits for NMR systems | |
Brown | A precision CTD microprofiler | |
HU185723B (en) | Method and apparatus for determining the track and depth of under grund lines | |
MXPA02006622A (en) | Method and apparatus for active isolation in inductive loop detectors. | |
US2390409A (en) | Electrical logging | |
RU2230344C1 (en) | Device for electromagnetic logging of wells | |
CA2184770C (en) | Method and apparatus for correcting drift in the response of analog receiver components in induction well logging instruments | |
US4920317A (en) | Oscillator for measuring the ambient magnetic field | |
TW200912330A (en) | An oscillator arrangement | |
US20230069682A1 (en) | Adaptive damping magnetic field sensor | |
RU2292064C2 (en) | Device for electromagnetic logging of wells | |
RU2207596C2 (en) | Measuring device for geological electric prospecting | |
RU2092875C1 (en) | Device for electromagnetic well logging probing | |
RU2400780C1 (en) | Device for logging electromagnet probing | |
WO2022015193A1 (en) | Method for determining physical parameters in a borehole | |
WO1999001785A1 (en) | Method and apparatus for signal bandpass sampling in measurement-while-drilling applications | |
RU2063053C1 (en) | Device for electromagnet logging of holes | |
SU1073732A1 (en) | Device for electromagnetic well-logging |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120128 |