RU2261992C2

RU2261992C2 - Inductive borehole resistivity meter

Info

Publication number: RU2261992C2
Application number: RU2003116275/03A
Authority: RU
Inventors: С.В. Брыков (RU); С.В. Брыков; Ю.В. Николаев (RU); Ю.В. Николаев; А.А. Крысов (RU); А.А. Крысов
Original assignee: Закрытое акционерное общество Научно-производственная фирма "ГИТАС" (ЗАО НПФ "ГИТАС")
Priority date: 2003-06-02
Filing date: 2003-06-02
Publication date: 2005-10-10

Abstract

FIELD: survey of boreholes or wells, particularly to measure specific borehole fluid resistance.

SUBSTANCE: borehole resistivity meter comprises metal body, detector, including exiting and measuring toroidal coils coaxially arranged inside the body, fluid intake means and borehole fluid channel formed inside the body. The channel includes sealing members and measuring section defined by bush. The bush is made of dielectric material and located outside measuring coil.

EFFECT: increased measuring reliability, increased ability of resistivity meter assembling-disassembling.

3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к геофизическим исследованиям скважин и может быть использовано для измерения удельного электрического сопротивления скважинной жидкости.The invention relates to geophysical surveys of wells and can be used to measure the electrical resistivity of a well fluid.

Известны скважинные электрические резистивиметры, выполненные в виде трехэлектродного или четырехэлектродного зонда небольшого размера. Обычно применяются резистивиметры с градиент-зондами, так как на показания резистивиметров с потенциал-зондом большое влияние оказывают горные породы. Измерение удельного электрического сопротивления скважинной жидкости резистивиметром выполняется по такой же электрической схеме, как и при использовании обычных зондов, чаще по схеме однополюсного зонда. Через токовые электроды А и В пропускают ток, между электродами М и N измеряют разность потенциалов (Дьяконов Д.И., Леонтьев Е.И., Кузнецов Г.С. Общий курс геофизических исследований скважин. - М.: Недра, 1984. - С.68-69). Однако в резистивиметрах такого типа электроды находятся в непосредственном контакте со скважинной жидкостью, в результате чего поверхность электродов быстро окисляется и возникают искажения результатов измерений.Known borehole electrical resistivity meters made in the form of a three-electrode or four-electrode probe of a small size. Resistometers with gradient probes are usually used, since rocks are very influential on the readings of resistivometers with a potential probe. The measurement of the electrical resistivity of the borehole fluid with a resistivimeter is carried out according to the same electrical circuit as when using conventional probes, more often according to the scheme of a single-pole probe. A current is passed through the current electrodes A and B, the potential difference is measured between the electrodes M and N (Dyakonov D.I., Leontiev E.I., Kuznetsov G.S. General course of geophysical research of wells. - M .: Nedra, 1984. - S.68-69). However, in resistivometers of this type, the electrodes are in direct contact with the borehole fluid, as a result of which the surface of the electrodes is rapidly oxidized and distortion of the measurement results occurs.

Наиболее близким, принятым за прототип является резистивиметр индукционный скважинный РИС-42, предназначенный для бесконтактного измерения удельной электрической проводимости скважинной жидкости различной минерализации в колонне и насосно-компрессорных трубах эксплуатационных и нагнетательных скважин. В приборе РИС-42 используется индуктивный трансформаторный метод измерения электропроводности жидкости. В жидкости катушкой возбуждается переменное электромагнитное поле, другой катушкой измеряется наведенная ЭДС, величина которой зависит от геометрии катушек, их взаимного положения и электропроводности находящейся между ними жидкости. В этом скважинном приборе катушки выполнены в виде тороидов, расположенных соосно. Внутри катушек проходит измерительный канал, который через окна в кожухе прибора свободно заполняется жидкостью, находящейся в скважине. Первая катушка питается от генератора током большой частоты. Сигнал, пропорциональный проводимости жидкости в измерительном канале, снимается со второй катушки (Аппаратура и оборудование для исследований нефтяных и газовых скважин: Справочник/ А.А. Молчанов и др. - М.: Недра, 1987.- 224 с.). Такая конструкция резистивиметра требует наличия диэлектрического зазора между корпусом катушек и корпусом резистивиметра, который обычно не выдерживает перепада давлений снаружи и внутри прибора. Кроме того, повышение давления в скважине выше 40 МПа приводит к необходимости компенсирования внутреннего и внешнего давления, например, путем заполнения маслом, что оказывает влияние на точность измерения.The closest adopted for the prototype is a borehole induction resistor RIS-42, designed for non-contact measurement of the electrical conductivity of borehole fluid of various salinity in the string and tubing of production and injection wells. The RIS-42 device uses an inductive transformer method for measuring the electrical conductivity of a liquid. An alternating electromagnetic field is excited in a liquid by a coil, the induced EMF is measured by another coil, the magnitude of which depends on the geometry of the coils, their relative position and electrical conductivity of the liquid between them. In this downhole tool, the coils are made in the form of toroids arranged coaxially. Inside the coils passes a measuring channel, which through the windows in the casing of the device is freely filled with liquid in the well. The first coil is powered by a high-frequency current generator. A signal proportional to the conductivity of the liquid in the measuring channel is removed from the second coil (Instrumentation and equipment for research of oil and gas wells: Reference book / A.A. Molchanov et al. - M .: Nedra, 1987.- 224 p.). This design of the resistivity meter requires a dielectric gap between the coil housing and the housing of the resistivity meter, which usually does not withstand the pressure drop outside and inside the device. In addition, increasing the pressure in the well above 40 MPa leads to the need to compensate for internal and external pressure, for example, by filling with oil, which affects the accuracy of the measurement.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности измерений, а также упрощение процесса сборки-разборки скважинного индукционного резистивиметра.The objective of the invention is to increase the reliability of measurements, as well as simplifying the process of assembly-disassembly of a downhole induction resistivity meter.

Для решения этой задачи предложен скважинный индукционный резистивиметр, состоящий из металлического корпуса, датчика, включающего генераторную и измерительную тороидальные катушки, расположенные соосно внутри корпуса, заборник жидкости, канал, выполненный в корпусе для прохода скважинной жидкости, причем канал включает измерительную часть, образованную втулкой, выполненной из диэлектрического материала, уплотнительные элементы. В предлагаемом резистивиметре диэлектрическая втулка вынесена за пределы измерительной катушки, при этом втулка выполнена ступенчатой, ее верхняя ступень снабжена уплотнительными элементами. Нижний конец диэлектрической втулки расположен над заборником скважинной жидкости.To solve this problem, a borehole induction resistivometer is proposed, consisting of a metal casing, a sensor including a generator and measuring toroidal coils located coaxially inside the casing, a fluid intake, a channel made in the casing for the passage of the borehole fluid, and the channel includes a measuring part formed by a sleeve, made of dielectric material, sealing elements. In the proposed resistivimeter, the dielectric sleeve is placed outside the measuring coil, while the sleeve is stepped, its upper stage is equipped with sealing elements. The lower end of the dielectric sleeve is located above the intake of the well fluid.

На фиг.1 показаны основные элементы конструкции скважинного индукционного резистивиметра, на фиг.2 - принцип действия скважинного индукционного резистивиметра.Figure 1 shows the basic structural elements of a downhole induction resistivity meter, figure 2 - the principle of operation of a downhole induction resistivity meter.

Устройство состоит из индукционного датчика, включающего две катушки - генераторную 1 и измерительную 2, выполненные в виде тороидов, расположенных соосно, диэлектрической втулки 3, которая расположена ниже измерительной катушки 2 и выполнена ступенчатой, корпуса 4, уплотнительных элементов (герметизирующих резиновых колец) 5, 6, 7 и корпуса 8, внутри которого размещена преобразовательная схема. Внутри корпуса 4 проходит канал 9, который свободно заполняется жидкостью, находящейся в скважине, через заборник 10. В корпусе также выполнена полость для выхода скважинной жидкости 11. Диэлектрическая втулка 3 вынесена за пределы измерительной катушки 2, при этом втулка выполнена ступенчатой, ее верхняя ступень снабжена уплотнительными элементами. Нижний конец диэлектрической втулки 3 расположен над заборником 10 скважинной жидкости.The device consists of an induction sensor, including two coils - a generator 1 and a measuring 2, made in the form of toroids located coaxially, a dielectric sleeve 3, which is located below the measuring coil 2 and made stepwise, the housing 4, the sealing elements (sealing rubber rings) 5, 6, 7 and housing 8, inside of which a converter circuit is placed. Inside the housing 4, a channel 9 passes, which is freely filled with the liquid located in the well through the intake 10. The cavity also has a cavity for the outlet of the well fluid 11. The dielectric sleeve 3 is moved outside the measuring coil 2, while the sleeve is made stepwise, its upper stage equipped with sealing elements. The lower end of the dielectric sleeve 3 is located above the intake 10 of the well fluid.

Скважинный индукционный резистивиметр работает следующим образом (фиг.2). Прибор опускается в скважину на каротажном кабеле и через полость заборника 10 осуществляется проток скважинной жидкости по центральному каналу 9, диэлектрической втулке 3 и выход через полость 11. Генераторная катушка 1 возбуждает в измерительной катушке 2 ток, величина которого обратно пропорциональна сопротивлению жидкости, проходящей через канал 9. Так как в предлагаемом устройстве диэлектрическая втулка 3, образующая измерительный канал, вынесена за пределы измерительной катушки 2, ток, возбужденный генераторной катушкой 1, замкнется по контуру abcd.Downhole induction resistivometer works as follows (figure 2). The device is lowered into the well on a wireline cable and the borehole fluid flows through the central channel 9, the dielectric sleeve 3 and exits through the cavity 11. The generator coil 1 excites a current in the measuring coil 2, the magnitude of which is inversely proportional to the resistance of the fluid passing through the channel 9. Since in the proposed device the dielectric sleeve 3 forming the measuring channel is moved outside the measuring coil 2, the current excited by the generator coil 1 will close about the circuit abcd.

В связи с тем, что сопротивлением металлического корпуса можно пренебречь из-за малой величины, измерительной катушкой 2 в измерительном канале abc фиксируется величина тока, пропорциональная сопротивлению скважинной жидкости. Оцифрованное в преобразовательной схеме значение тока измерительной катушки передается по кабелю на поверхность.Due to the fact that the resistance of the metal casing can be neglected due to the small value, the measuring coil 2 in the measuring channel abc fixes the current value proportional to the resistance of the borehole fluid. The current value of the measuring coil digitized in the converter circuit is transmitted via cable to the surface.

Таким образом, вынесение измерительного канала, изготовленного из диэлектрика, за пределы измерительной катушки 2 позволяет перенести нагрузку, возникающую из-за действия гидростатического столба жидкости и скважинной температуры, на металлический корпус 4 и 8. Кроме того, предлагаемая конструкция позволяет увеличить проходное сечение канала для жидкости, а также исключить необходимость компенсирования скважинного гидростатического давления и, как следствие, увеличить чувствительность и точность резистивиметра.Thus, the removal of the measuring channel, made of a dielectric, outside the measuring coil 2 allows you to transfer the load arising from the action of the hydrostatic column of fluid and the borehole temperature to the metal casing 4 and 8. In addition, the proposed design allows to increase the passage section of the channel for fluid, and also eliminate the need to compensate for borehole hydrostatic pressure and, as a result, increase the sensitivity and accuracy of the resistivity meter.

Таким образом, предложенное устройство позволяет повысить надежность работы, улучшить эксплуатационные возможности скважинного индукционного резистивиметра, упростить процесс сборки и разборки резистивиметра и его обслуживание.Thus, the proposed device can improve reliability, improve the operational capabilities of the borehole induction resistivity meter, simplify the process of assembly and disassembly of the resistivity meter and its maintenance.

Claims

1. A downhole induction resistivometer consisting of a metal housing, a sensor including a generator and measuring toroidal coils located coaxially inside the housing, a fluid intake, a channel made in the housing for the passage of the borehole fluid, including a measuring part formed by a sleeve made of a dielectric material, sealing elements, characterized in that the dielectric sleeve is placed outside the measuring coil.

2. The downhole induction resistivometer according to claim 1, characterized in that the sleeve is stepped, the upper stage of the sleeve is equipped with sealing elements.

3. The downhole induction resistivometer according to claim 1, characterized in that the lower end of the dielectric sleeve is located above the intake.