RU2540770C1 - Stratal induction tiltmeter - Google Patents
Stratal induction tiltmeter Download PDFInfo
- Publication number
- RU2540770C1 RU2540770C1 RU2014102806/03A RU2014102806A RU2540770C1 RU 2540770 C1 RU2540770 C1 RU 2540770C1 RU 2014102806/03 A RU2014102806/03 A RU 2014102806/03A RU 2014102806 A RU2014102806 A RU 2014102806A RU 2540770 C1 RU2540770 C1 RU 2540770C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- probe
- coil
- coils
- quadrupole
- magnetic
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области геофизических исследований скважин и может быть использовано для определения углов наклона и азимутов падения пластов и трещин в разрезах нефтяных, газовых, угольных, рудных и других месторождений полезных ископаемых.The invention relates to the field of geophysical research of wells and can be used to determine dip angles and dip azimuths of layers and cracks in sections of oil, gas, coal, ore and other mineral deposits.
Известен пластовый индукционный наклономер [Патент №1393902 SU, МКИ: E21B 47/02. Заявлен 28.04.84; Опубл. 07.05.88. Бюлл. №17. Зарегистрирован в Госреестре изобретений РФ и действует с 16.03.1993 г.]. Этот наклономер содержит равномерно вращающийся вокруг оси скважины индукционный зонд, генератор высокочастотных колебаний, усилитель, фазочувствительный детектор, анализатор спектра и феррозондовый индикатор азимутальной ориентации зонда, причем индукционный зонд выполнен в виде излучающей катушки, магнитный момент которой направлен под углом 1-25° к оси зонда, и системы приемных дипольной и квадрупольных катушек. Магнитный момент приемной дипольной катушки перпендикулярен к магнитному моменту излучающей, т.е. направлен под углом 65-89° к оси зонда, а магнитные моменты приемных квадрупольных катушек, компенсирующих прямое поле излучающей катушки, перпендикулярны к оси индукционного зонда или совмещены с ней. Для помехоустойчивого варианта известного наклономера оптимальным значением направления магнитного момента излучающей катушки рекомендуется угол 8-12° к оси зонда.Known reservoir induction tiltmeter [Patent No. 1393902 SU, MKI: E21B 47/02. Stated April 28, 84; Publ. 05/07/88. Bull. Number 17. Registered in the State Register of Inventions of the Russian Federation and is valid from 03.16.1993]. This inclinometer contains an induction probe uniformly rotating around the axis of the well, a high-frequency oscillation generator, an amplifier, a phase-sensitive detector, a spectrum analyzer and a flux-probe indicator of the azimuthal orientation of the probe, the induction probe being made in the form of a radiating coil, the magnetic moment of which is directed at an angle of 1-25 ° to the axis probe, and receiving dipole and quadrupole coil systems. The magnetic moment of the receiving dipole coil is perpendicular to the radiating magnetic moment, i.e. is directed at an angle of 65-89 ° to the axis of the probe, and the magnetic moments of the receiving quadrupole coils, compensating for the direct field of the radiating coil, are perpendicular to the axis of the induction probe or combined with it. For the noise-resistant version of the known tiltmeter, an optimum value of the direction of the magnetic moment of the radiating coil is recommended an angle of 8-12 ° to the axis of the probe.
Известный пластовый индукционный наклономер обеспечивает надежное определение углов наклона пластов горных пород в разрезах скважин в диапазоне 0÷45° и азимутов их падения в диапазоне 0÷360°. В этих же диапазонах он обеспечивает надежное выявление также и наклонных трещин, секущих пласт под другими несогласными углами, отличающимися от пластовых.The well-known formation induction tiltmeter provides reliable determination of the inclination angles of rock formations in well sections in the range of 0 ÷ 45 ° and azimuths of their fall in the range of 0 ÷ 360 °. In the same ranges, it also provides reliable detection of inclined cracks that cut the formation at other inconsistent angles that differ from the formation.
Однако, обладая круговой диаграммой направленности излучения и приема высокочастотных электромагнитных колебаний, он недостаточно чувствителен к вертикальным и субвертикальным трещинам с углами наклона в диапазоне 60÷90°. Такие трещины в пластах за счет их большей раскрытости по сравнению с наклонно-горизонтальными резко повышают их коллекторские (гидропроводные) свойства и, следовательно, продуктивность нефтегазовых и гидрогеологических скважин. (Из геомеханики горных пород известно, что большая раскрытость вертикальных и соответственно закрытость горизонтальных трещин в массиве горных пород обусловлена закономерным превышением вертикальной компоненты горного давления над горизонтальной). В то же время вертикальная и субвертикальная трещиноватость пород резко снижает прочность и устойчивость кровель в угольных шахтах и рудниках, бортов угольных и рудных карьеров, обусловливает внезапные выбросы (суфляры) взрывоопасного метана в горные выработки и, следовательно, снижает безопасность горных добычных работ.However, having a circular radiation pattern and receiving high-frequency electromagnetic waves, it is not sensitive enough to vertical and subvertical cracks with tilt angles in the range of 60 ÷ 90 °. Such fractures in the strata due to their greater openness compared to inclined horizontal sharply increase their reservoir (hydraulic) properties and, consequently, the productivity of oil and gas and hydrogeological wells. (From the geomechanics of rocks it is known that the greater openness of vertical and, accordingly, the closure of horizontal cracks in the rock mass is due to the regular excess of the vertical component of the rock pressure over the horizontal). At the same time, vertical and subvertical fracturing of rocks sharply reduces the strength and stability of roofs in coal mines and mines, the sides of coal and ore quarries, causes sudden emissions (soufflars) of explosive methane into mine workings and, therefore, reduces the safety of mining operations.
Целью предлагаемого изобретения является устранение указанного недостатка. Эта цель достигается тем, что в предлагаемом пластовом индукционном наклономере излучающая катушка выполнена из двух одинаковых секций, соединенных между собой последовательно через две спараллеленные квадрупольные компенсирующие катушки, причем излучающая катушка выполнена в виде сильно вытянутой вдоль оси зонда осесимметричной шестиугольной рамки с не менее чем 20-кратным отношением ее длины к ширине, сориентированной более острой вершиной в сторону приемной дипольной катушки и обеспечивающей наклон распределенного вдоль рамки вектора магнитного момента на заданный угол, например, 82° к оси зонда, а квадрупольные компенсирующие катушки установлены на противоположных острых треугольных вершинах шестиугольной рамки соосно с зондом встречно направленными магнитными моментами, при этом магнитный момент приемной дипольной катушки находится в плоскости магнитного момента излучающей катушки и направлен соответственно под углом 8° к оси зонда, т.е. сориентирован перпендикулярно к магнитному моменту излучающей катушки.The aim of the invention is to eliminate this drawback. This goal is achieved by the fact that in the proposed formation induction tiltmeter, the radiating coil is made of two identical sections, connected to each other sequentially through two parallel quadrupole compensating coils, and the radiating coil is made in the form of an axisymmetric hexagonal frame strongly elongated along the probe axis with at least 20 a multiple ratio of its length to width, oriented by a sharper apex towards the receiving dipole coil and providing a slope distributed along the frame in is the magnetic moment of a given angle, for example, 82 ° to the axis of the probe, and quadrupole compensating coils are mounted on opposite sharp triangular vertices of the hexagonal frame coaxially with the probe in opposite directions of magnetic moments, while the magnetic moment of the receiving dipole coil is in the plane of the magnetic moment of the radiating coil and directed accordingly at an angle of 8 ° to the axis of the probe, i.e. oriented perpendicular to the magnetic moment of the radiating coil.
На фиг.1 изображена блок-схема предлагаемого пластового индукционного наклономера: 1 - диэлектрический корпус (стержень) зонда; 2 - верхний и нижний подшипники; 3 - привод равномерного вращения; 4-приемная дипольная катушка; 5 и 6 - левая и правая секции излучающей катушки; 7 и 8 - нижняя и верхняя квадрупольные компенсирующие катушки; 9 - феррозонд; 10 - высокочастотный генератор; 11 - усилитель; 12 - фазочувствительный детектор; 13 - анализатор спектра; 14 - частотно-модулированный генератор; 15 - частотный детектор.Figure 1 shows a block diagram of the proposed reservoir induction tiltmeter: 1 - dielectric body (rod) of the probe; 2 - upper and lower bearings; 3 - drive uniform rotation; 4-receiving dipole coil; 5 and 6 - the left and right sections of the radiating coil; 7 and 8 - lower and upper quadrupole compensating coils; 9 - fluxgate; 10 - high-frequency generator; 11 - amplifier; 12 - phase-sensitive detector; 13 - spectrum analyzer; 14 - frequency-modulated generator; 15 - frequency detector.
На фиг.2 - условное изображение конструкции излучающих и квадрупольных катушек: 5 - обмотка левой секции излучающей катушки без каркаса; 6 - каркас правой секции излучающей катушки без обмотки; 7 и 8 - нижняя и верхняя квадрупольные компенсирующие катушки в разрезе.Figure 2 - conditional image of the design of the radiating and quadrupole coils: 5 - winding of the left section of the radiating coil without a frame; 6 - frame of the right section of the radiating coil without winding; 7 and 8 are the lower and upper quadrupole compensating coils in section.
На фиг.3 - векторное представление магнитных моментов катушек индукционного зонда: 4 - приемной дипольной катушки; 5-6 - излучающих катушек; 7 и 8 - нижней и верхней квадрупольных (компенсирующих) катушек; 9 - феррозондовой катушки; α и β - углы наклона соответственно векторов магнитных моментов приемной и излучающей катушек.Figure 3 - vector representation of the magnetic moments of the coils of the induction probe: 4 - receiving dipole coil; 5-6 - emitting coils; 7 and 8 - lower and upper quadrupole (compensating) coils; 9 - flux-gate coils; α and β are the angles of inclination, respectively, of the vectors of magnetic moments of the receiving and radiating coils.
Пластовый индукционный наклономер (фиг.1) содержит индукционный зонд, смонтированный на диэлектрическом (пластмассовом) стержне 1, вращающемся внутри диэлектрического (керамического) герметичного кожуха (не показан на блок-схеме) в подшипниках 2 с помощью электропривода 3. На диэлектрическом стержне 1 размещены приемная дипольная катушка 4, намотанная на ферритовом стержне и установленная на оси стержня 1 под углом, например, 8° относительно ее, секции 5 и 6 излучающей катушки, намотанные на общем каркасе в виде сильно вытянутой вдоль оси стержня 1 шестиугольной рамки с не менее чем 20-кратным отношением ее длины к ширине, сориентированной более острой вершиной в сторону приемной дипольной катушки 4, квадрупольные (компенсирующие) катушки 7 и 8, намотанные в виде конусных соленоидов, установлены на противоположных острых треугольных вершинах шестиугольной рамки 5, 6 соосно с диэлектрическим стержнем 1, запараллелены между собой встречными выводами обмоток и соединены последовательно между секциями 5 и 6 излучающей катушки. Датчик азимутальной ориентации зонда выполнен в виде одноэлементного феррозонда 9, катушка которого намотана на магнитном (пермаллоевом) сердечнике, установленном перпендикулярно к оси стержня 1 в вертикальной плоскости магнитных моментов приемно-излучающей системы зонда. Система излучающе-компенсирующих катушек 5-7 подключена к высокочастотному генератору 10 с рабочей частотой, например, 225 или 450 кГц, т.е. в нерабочем радиовещательном диапазоне, а приемная катушка 4 - к усилителю 11, соединенному с фазочувствительным детектором 12, выход которого соединен со входом анализатора спектра 13. Опорное напряжение на фазочувствительный детектор 12 поступает с высокочастотного генератора 10. Феррозонд 9 соединен с частотно-модулируемым генератором 14 и частотным детектором 15, выход которого соединен со вторым входом анализатора спектра 13.The plastic induction tiltmeter (Fig. 1) contains an induction probe mounted on a dielectric (plastic)
Предлагаемая конструкция излучающей катушки существенно отличается от таковой в известном наклономере особенностью ее геометрии и ориентации относительно оси зонда (фиг.2). Оригинальная форма ее в виде сильно вытянутой вдоль оси зонда шестиугольной рамки, суженной в сторону приемной катушки и разделенной на две одинаковые секции 5 и 6, намотанные на общем каркасе и соединенные между собой последовательно с квадрупольными компенсирующими катушками 7 и 8, обеспечивает фокусированную (условно «щелевую») диаграмму направленности возбуждения распределенного преимущественно по вертикали электромагнитного поля (фиг.3), максимально охватывающего вертикально распределенным магнитным моментом катушки (5-6) вертикальную трещину по ее длине. За счет этого электропроводящая (флюидопроводная) вертикальная трещина концентрирует излучаемую электромагнитную энергию, повышая избирательность наклономера преимущественно к вертикальным трещинам. Такая концентрация излучаемой энергии повышает также (хотя и в меньшей степени) избирательность наклономера и к субвертикальным трещинам.The proposed design of the radiating coil is significantly different from that in the known tiltmeter feature of its geometry and orientation relative to the axis of the probe (figure 2). Its original shape in the form of a hexagonal frame strongly elongated along the probe axis, narrowed towards the receiving coil and divided into two
Треугольная форма острых вершин (торцов) излучающей рамки (5-6) обеспечивает более полную (по сравнению с круглой) компенсацию ее прямого электромагнитного поля вдоль оси зонда квадрупольными катушками 7-8, а следовательно, и более полное подавление этого поля как помехи на выходе приемной катушки 4. В результате повышается чувствительность (отношение полезного сигнала к помехе) наклономера в целом. Вытянутая вдоль оси зонда шестиугольная рамка формирует (фиг.3) диаграмму направленности магнитных моментов, распределенных по ее длине, под углом наклона условной «щели» 82°. Например, при длине измерительного зонда 1 м, т.е. расстоянии между центрами излучающей и приемной катушками 1 м, оптимальная длина рамки составляет 500 мм при поперечном сечении ее не более 25 мм. Такие размеры зонда обеспечивают достаточно большую (0,5 м) радиальную глубинность сканирования околоскважинного пространства и выявления в нем вертикальных и субвертикальных трещин. К тому же, малые поперечные размеры катушек зонда позволяют конструировать малогабаритные скважинные приборы диаметром от 36 мм.The triangular shape of the sharp peaks (ends) of the emitting frame (5-6) provides a more complete (compared to the round) compensation of its direct electromagnetic field along the axis of the probe with quadrupole coils 7-8, and therefore, a more complete suppression of this field as interference at the
Предлагаемый пластовый индукционный наклономер работает следующим образом.The proposed reservoir induction tiltmeter works as follows.
Возбуждаемое излучающей катушкой 5-6 высокочастотное электромагнитное поле индуктирует в горных породах околоскважинного пространства радиусом до 0,5 м вторичное магнитное поле вихревых токов, которое принимается приемной дипольной катушкой 4. При этом прямое электромагнитное поле излучающей катушки компенсируется квадрупольными катушками 7-8. Принятый сигнал вторичного поля усиливается усилителем 11 и детектируется по частоте излучаемого поля фазочувствительным детектором 12. Вследствие вращения катушек индукционного зонда детектируемый сигнал модулируется гармониками частоты вращения и на выходе детектора 12 появляется напряжение огибающей, которое поступает на первый вход анализатора спектра 13. При вращении феррозонда 9 в магнитном поле Земли его индуктивность периодически изменяется, вызывая модуляцию частоты частотно-модулируемого генератора 14. Частотным детектором 15 модулированное напряжение генератора 14 преобразуется в синусоидальное напряжение, синхронное и синфазное с вращением зонда, и поступает на второй вход анализатора спектра 13. Выходными сигналами анализатора спектра 13 являются амплитуда нулевой гармоники (постоянная составляющая входного сигнала) и амплитуды и фазы гармоник частоты вращения, по которым вычисляются углы наклона и азимуты падения пластов и трещин.The high-frequency electromagnetic field excited by the radiating coil 5-6 induces in the rocks of the near-wellbore space with a radius of up to 0.5 m the secondary magnetic field of eddy currents, which is received by the
Технический эффект. Основным достоинством предлагаемого индукционного пластового наклономера является расширенный диапазон чувствительности и избирательности, позволяющий выявлять и определять элементы залегания (углы наклона и азимуты падения) как пологих и наклонных, так и крутопадающих пластов пород, вертикальных и субвертикальных трещин, выявлять зоны вертикальной анизотропии электропроводимости, а следовательно, гидропроводности пластов пород в разрезах скважин, прогнозировать структурно-геологические, геолого-промысловые и горно-геологические условия разработки нефтегазовых, угольных, рудных и других месторождений.Technical effect. The main advantage of the proposed induction reservoir dipmeter is an expanded range of sensitivity and selectivity, which allows to identify and determine the occurrence elements (inclination angles and dip azimuths) of both gentle and inclined and steeply falling rock formations, vertical and subvertical cracks, and to identify areas of vertical anisotropy of electrical conductivity, and therefore , hydraulic conductivity of rock formations in sections of wells, to predict structural and geological, geological and mining and geological e conditions for the development of oil and gas, coal, ore and other deposits.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014102806/03A RU2540770C1 (en) | 2014-01-28 | 2014-01-28 | Stratal induction tiltmeter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014102806/03A RU2540770C1 (en) | 2014-01-28 | 2014-01-28 | Stratal induction tiltmeter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2540770C1 true RU2540770C1 (en) | 2015-02-10 |
Family
ID=53286967
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014102806/03A RU2540770C1 (en) | 2014-01-28 | 2014-01-28 | Stratal induction tiltmeter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2540770C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU859614A1 (en) * | 1978-05-15 | 1981-08-30 | Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт геофизических исследований геологоразведочных скважин | Method of measuring seam incline angle in borehole |
SU1393902A1 (en) * | 1984-04-28 | 1988-05-07 | Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт геофизических исследований геологоразведочных скважин | Induction formation inclination meter |
SU1454959A1 (en) * | 1986-12-05 | 1989-01-30 | Всесоюзный Научно-Исследовательский И Проектно-Конструкторский Институт Геофизических Методов Исследований,Испытания И Контроля Нефтегазоразведочных Скважин | Induction well-logging probe |
RU2069878C1 (en) * | 1992-02-10 | 1996-11-27 | Кузьмичев Олег Борисович | Process of electromagnetic logging of holes |
GB2382659A (en) * | 2001-09-26 | 2003-06-04 | Schlumberger Holdings | Directional electromagnetic measurements insensitive to dip and anisotropy |
-
2014
- 2014-01-28 RU RU2014102806/03A patent/RU2540770C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU859614A1 (en) * | 1978-05-15 | 1981-08-30 | Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт геофизических исследований геологоразведочных скважин | Method of measuring seam incline angle in borehole |
SU1393902A1 (en) * | 1984-04-28 | 1988-05-07 | Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт геофизических исследований геологоразведочных скважин | Induction formation inclination meter |
SU1454959A1 (en) * | 1986-12-05 | 1989-01-30 | Всесоюзный Научно-Исследовательский И Проектно-Конструкторский Институт Геофизических Методов Исследований,Испытания И Контроля Нефтегазоразведочных Скважин | Induction well-logging probe |
RU2069878C1 (en) * | 1992-02-10 | 1996-11-27 | Кузьмичев Олег Борисович | Process of electromagnetic logging of holes |
GB2382659A (en) * | 2001-09-26 | 2003-06-04 | Schlumberger Holdings | Directional electromagnetic measurements insensitive to dip and anisotropy |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10345477B2 (en) | Method and tool for directional electromagnetic well logging | |
US6788065B1 (en) | Slotted tubulars for subsurface monitoring in directed orientations | |
WO2020078003A1 (en) | Time-domain transient electromagnetic wave well logging far-boundary detection method | |
US20180045844A1 (en) | Multi-mode acoustic tool and method | |
EP3268579B1 (en) | Downhole nuclear magnetic resonance sensor using anisotropic magnetic material | |
WO2010132927A1 (en) | Forward looking borehole radar to determine proximity of adjacent interface of different seams or layers | |
CN106089194B (en) | Apparatus and method for formation interface measurement while drilling using azimuthal resistivity | |
RU2540770C1 (en) | Stratal induction tiltmeter | |
CA2868602A1 (en) | Short range borehole radar | |
US10585056B2 (en) | Finding combined hydrocarbon fraction and porosity by means of dielectric spectroscopy | |
CN113655533A (en) | Sandstone-type uranium ore drilling transient electromagnetic logging device and logging method thereof | |
US3538431A (en) | Geophysical prospecting with subsurface propagated electromagnetic waves | |
CN105626060B (en) | The method that stratigraphic boundary is detected and formation resistivity measures | |
Liu et al. | Detection and Recognition Method of Misfire for Chamber (Deep-Hole) Blasting Based on RFID | |
RU2722972C1 (en) | Method for determining mutual location of objects located in mine workings (wells) | |
CN216285767U (en) | Infrared beam emitter | |
CN104570057A (en) | Method for acquiring water seismic refraction data on basis of artificial rammer seismic sources | |
SU1233077A1 (en) | Versions of radio inspection methods | |
Khmelinin et al. | Influence of the electrical parameters of laminated heterogeneous oil reservoir with hydraulic fracturing cracks to propagation parameters of electromagnetic microwaves | |
CN105715255B (en) | The device of stratigraphic boundary detection and formation resistivity measurement | |
CN113534278A (en) | Infrared beam emitter | |
van Buren et al. | Geotechnical imaging ahead of underground developments de-risks mine planning | |
Kudinov et al. | Problems of using wireless detonation for seismic exploration purposes | |
CN105137476A (en) | Multi-wave micro-logging excitation device and method | |
Yin et al. | GPR is Used to Detect and Apply the Fault of the No. 2 Coal Seam of Yuwang Coal Mine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170129 |