RU2579177C1 - Device for generation of electromagnetic field of toroidal coil in geological environment - Google Patents

Device for generation of electromagnetic field of toroidal coil in geological environment Download PDF

Info

Publication number
RU2579177C1
RU2579177C1 RU2015100396/28A RU2015100396A RU2579177C1 RU 2579177 C1 RU2579177 C1 RU 2579177C1 RU 2015100396/28 A RU2015100396/28 A RU 2015100396/28A RU 2015100396 A RU2015100396 A RU 2015100396A RU 2579177 C1 RU2579177 C1 RU 2579177C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
measuring
coil
toroidal coil
toroidal
generator
Prior art date
Application number
RU2015100396/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Михаил Иванович Эпов
Виктор Николаевич Еремин
Андрей Николаевич Петров
Вячеслав Николаевич Глинских
Ирина Владимировна Суродина
Владимир Викторович Киселёв
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Нефтяная компания "Роснефть"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Нефтяная компания "Роснефть" filed Critical Открытое акционерное общество "Нефтяная компания "Роснефть"
Priority to RU2015100396/28A priority Critical patent/RU2579177C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2579177C1 publication Critical patent/RU2579177C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Abstract

FIELD: measuring equipment.
SUBSTANCE: invention relates to the field of geophysical research in oil wells, namely to a device for studying the electrical properties of the rock (reservoir) surrounding a borehole, the method of electromagnetic logging. Technical effect: The device comprises a base in the form of conductive nonmagnetic metal pipe and generating at least one toroidal coil structure, situated concentrically ground, and is provided with a sealed enclosure of a nonmagnetic metal which is electrically connected to the substrate. Near the generator on the same base near the toroidal coil a measuring toroidal coil is placed. Both coils are installed inside the housing with an insulating gap. Measuring toroidal coil comprises at least two windings, signal and compensating. Signal winding of the measuring coil is connected to the input of feedback converter-amplifier. Compensating winding of the measuring coil is connected to the output of feedback converter-amplifier. Between the generator and the measuring coils a electrostatic shield is located which is electrically connected to the base and the housing of the device.
EFFECT: increasing measurement accuracy while simplifying the construction.
5 cl, 3 dwg

Description

Устройство для генерации электромагнитного поля тороидальной катушкой в геологической среде (далее - изобретение, техническое решение) относится к области геофизических исследований в нефтегазовых скважинах, а именно к устройствам для изучения электрических свойств горных пород (коллекторов), окружающих скважину, зондами (скважинными излучателями) методом электромагнитного каротажа.A device for generating an electromagnetic field with a toroidal coil in a geological environment (hereinafter referred to as the invention, technical solution) relates to the field of geophysical research in oil and gas wells, namely, devices for studying the electrical properties of rocks (reservoirs) surrounding a well by probes (downhole emitters) by electromagnetic logging.

В настоящее время из уровня техники известен ряд устройств-аналогов, наиболее близких к изобретению, из которых прототипом является устройство для измерения бокового удельного сопротивления и удельного сопротивления распространения по патенту РФ №2398112 (дата приоритета: 01.04.2004 года). К числу недостатков прототипа можно отнести следующее:Currently, a number of analog devices are known from the prior art that are closest to the invention, of which the prototype is a device for measuring lateral resistivity and specific propagation resistance according to RF patent No. 2398112 (priority date: 01/01/2004). The disadvantages of the prototype include the following:

- электрический ток, протекающий в генераторной катушке не напрямую, возбуждает электромагнитное поле в окружающей среде, часть тока будет подмагничивать тороидальный сердечник (см. фиг. 1, где Ег - генератор э.д.с, Iг - первичный ток, r1 - активное сопротивление обмотки, Ls - индуктивность рассеяния, Lm - индуктивность подмагничивания, Im - ток подмагничивания, Rн, Lн - активное и индуктивные сопротивления нагрузки, Iн - ток нагрузки (указанные величины носят комплексный характер);- the electric current flowing in the generator coil not directly excites the electromagnetic field in the environment, part of the current will magnetize the toroidal core (see Fig. 1, where Er is the emf generator, Ig is the primary current, r1 is the active resistance windings, Ls - leakage inductance, Lm - magnetization inductance, Im - magnetization current, Rн, Lн - active and inductive load resistances, In - load current (these values are complex);

- невозможность измерения электрического тока, отдаваемого в нагрузку;- the impossibility of measuring the electric current delivered to the load;

- внешнее давление непосредственно воздействует на сердечники генераторных катушек, что приводит к изменению их магнитной проницаемости;- external pressure directly affects the cores of the generator coils, which leads to a change in their magnetic permeability;

- технологическая сложность монтажа генераторных катушек и их низкая ремонтопригодность из-за того, что намотку сердечника и обмоток необходимо выполнять в малом объеме проточки неразъемной трубы.- the technological complexity of mounting the generator coils and their low maintainability due to the fact that the winding of the core and windings must be performed in a small volume of grooves of an integral pipe.

Технической целью (задачей) заявляемого изобретения является устранение вышеуказанных недостатков, а его техническим результатом - создание устройства для электромагнитного каротажа скважин, обеспечивающего более точное измерение искомых величин и значений, при упрощении конструкции, что положительно сказывается на монтаже и ремонтопригодности устройства.The technical goal (task) of the claimed invention is to eliminate the above drawbacks, and its technical result is the creation of a device for electromagnetic well logging, which provides more accurate measurement of the desired values and values, while simplifying the design, which positively affects the installation and maintainability of the device.

Поставленная задача достигается тем, что заявляемое устройство, содержащее основание в виде немагнитной проводящей металлической трубы и не менее одной генераторной тороидальной катушки известной конструкции, расположенной соосно вышеуказанному основанию, конструктивно снабжено герметичным корпусом из немагнитного металла, который электрически соединен с основанием, при этом на основании рядом с генераторной тороидальной катушкой размещена измерительная тороидальная катушка, обе катушки установлены внутри корпуса с изолирующим зазором, измерительная тороидальная катушка содержит не менее двух обмоток, одна из которых сигнальная, вторая компенсирующая, при этом к сигнальной обмотке измерительной катушки подключен вход усилителя-преобразователя обратной связи, а к компенсирующей обмотке измерительной катушки - выход усилителя-преобразователя обратной связи (жирным выделены существенные признаки изобретения, отличающие его от прототипа). Именно вышеуказанная совокупность признаков обеспечивает получение изобретением заявленного технического результата.This object is achieved by the fact that the inventive device containing a base in the form of a non-magnetic conductive metal pipe and at least one generator toroidal coil of known design, located coaxially to the above base, is structurally equipped with a sealed housing of non-magnetic metal, which is electrically connected to the base, while on the base next to the generator toroidal coil there is a measuring toroidal coil, both coils are installed inside the housing with an insulating As a result, the measuring toroidal coil contains at least two windings, one of which is signal, the other is compensating, while the input of the feedback amplifier-converter is connected to the signal winding of the measuring coil, and the feedback amplifier-converter output is connected to the compensating winding of the measuring coil (in bold the essential features of the invention that distinguish it from the prototype). It is the above set of features that provides the invention with the claimed technical result.

Изобретение, в своих частных случаях выполнения, характеризуется признаками, указанными в предыдущем абзаце, в совокупности со следующими признаками:An invention, in its particular cases of execution, is characterized by the features specified in the previous paragraph, in conjunction with the following features:

1) Между генераторной и измерительной тороидальными катушками расположен электростатический экран, который электрически соединен с основанием и корпусом устройства;1) An electrostatic screen is located between the generator and measuring toroidal coils, which is electrically connected to the base and the housing of the device;

2) Используются две или несколько генераторных тороидальных катушек, расположенных рядом друг с другом;2) Two or more generator toroidal coils are used, located next to each other;

3) Генераторная тороидальная катушка расположена между двумя измерительными тороидальными катушками с зазорами, в которых расположены электростатические экраны;3) The generator toroidal coil is located between two measuring toroidal coils with gaps in which electrostatic screens are located;

4) Корпус устройства выполнен разборным.4) The body of the device is made collapsible.

Перечень графических чертежей, поясняющих сущность заявляемого изобретения:The list of graphic drawings explaining the essence of the claimed invention:

Фиг. 1 - эквивалентная схема возбуждения электромагнитного поля устройства с тороидальными катушками;FIG. 1 is an equivalent circuit for exciting an electromagnetic field of a device with toroidal coils;

Фиг. 2 - электрическая схема обратной связи измерительной катушки;FIG. 2 is a feedback circuit of a measuring coil;

Фиг. 3 - общий вид конструктивной схемы технического решения.FIG. 3 - a General view of the structural scheme of a technical solution.

Устройство для генерации электромагнитного поля тороидальной катушкой в геологической среде включает в себя следующие элементы (Фиг. 3): корпус 1, генераторные катушки 2, электростатический экран 3, измерительную катушку 4, основание 5, изолирующее кольцо 6, герметизирующее покрытие 7, усилитель-преобразователь обратной связи (условно не показан), генератор сигнала (условно не показан), блок измерительной аппаратуры (условно не показан).A device for generating an electromagnetic field by a toroidal coil in a geological environment includes the following elements (Fig. 3): housing 1, generator coils 2, electrostatic screen 3, measuring coil 4, base 5, insulating ring 6, sealing coating 7, amplifier transformer feedback (not shown conditionally), signal generator (not shown conditionally), measuring equipment block (not shown conditionally).

Корпус 1 предлагаемого устройства выполнен в виде разборной полой трубы заданного диаметра герметичным из немагнитного металла.The housing 1 of the proposed device is made in the form of a collapsible hollow pipe of a given diameter sealed from non-magnetic metal.

Генераторные катушки 2 соосно размещены на основании 5, представлены тороидальными катушками общеизвестной конструкции с ферромагнитным сердечником.Generator coils 2 are coaxially placed on the base 5, represented by toroidal coils of a well-known design with a ferromagnetic core.

Электростатический экран 3 расположен между одной из генераторных катушек 2 и измерительной катушкой 4, электрически соединен известным образом с основанием 5 и корпусом 1.The electrostatic screen 3 is located between one of the generator coils 2 and the measuring coil 4, is electrically connected in a known manner with the base 5 and the housing 1.

Измерительная катушка 4 соосно размещена на основании 5 с заданным расстоянием от генераторных катушек 2, представлена тороидальной катушкой общеизвестной конструкции с ферромагнитным сердечником.The measuring coil 4 is coaxially placed on the base 5 with a predetermined distance from the generator coils 2, is represented by a toroidal coil of a well-known design with a ferromagnetic core.

Основание 5 представлено в виде единой полой металлической трубы заданного диаметра из немагнитного проводящего металла. Закреплено известным образом внутри корпуса 1.The base 5 is presented in the form of a single hollow metal pipe of a given diameter of non-magnetic conductive metal. Fixed in a known manner inside the housing 1.

Изолирующее кольцо 6 представлено замкнутым керамическим кольцом, закрепленным заданным образом на корпусе 1.The insulating ring 6 is represented by a closed ceramic ring fixed in a predetermined manner on the housing 1.

Герметизирующее покрытие 7 выполнено в виде замкнутого резинового кольца, закреплено на корпусе 1 и конструктивно предназначено для герметизации основных узлов заявляемого изобретения внутри данного корпуса.The sealing coating 7 is made in the form of a closed rubber ring, mounted on the housing 1 and is structurally designed to seal the main components of the claimed invention inside this housing.

Заявляемое устройство работает следующим образом: на обмотку генераторных катушек 2 подается переменный электрический ток с генератора сигналов (условно не показан), посредством чего в окружающей среде возбуждается переменное электрическое поле, проникающее на достаточную для исследования глубину. Затем блоком измерительной аппаратуры (условно не показан) производят измерение электрического тока на выводах измерительной катушки 4. При этом электрический ток в сигнальной обмотке Wc измерительной катушки 4 (фиг. 2) пропорционален электрическому току, протекающему по основанию 5. Электрический ток в компенсирующей обмотке Wk измерительной катушки 4 (фиг. 2), создаваемый усилителем-преобразователем обратной связи А1, равен по величине электрическому току в сигнальной обмотке Wc измерительной катушки 4 и противофазен ему. Напряжение на выходе усилителя-преобразователя А1 будет пропорционально току, протекающему по основанию 5. За счет протекания двух одинаковых противофазных электрических токов в двух обмотках измерительной катушки 4 ее влияние на падение напряжения на основании 5 минимизируется.The inventive device operates as follows: an alternating electric current is supplied to the winding of the generator coils 2 from a signal generator (not shown conventionally), whereby an alternating electric field is excited in the environment, penetrating to a depth sufficient for the study. Then, a block of measuring equipment (not shown conventionally) measures the electric current at the terminals of the measuring coil 4. In this case, the electric current in the signal winding Wc of the measuring coil 4 (Fig. 2) is proportional to the electric current flowing along the base 5. The electric current in the compensating winding Wk the measuring coil 4 (Fig. 2), created by the feedback amplifier A1, is equal in magnitude to the electric current in the signal winding Wc of the measuring coil 4 and is out of phase with it. The voltage at the output of the amplifier-converter A1 will be proportional to the current flowing along the base 5. Due to the flow of two identical antiphase electric currents in the two windings of the measuring coil 4, its effect on the voltage drop on the base 5 is minimized.

Claims (5)

1. Устройство для генерации электромагнитного поля тороидальной катушкой в геологической среде, содержащее основание с соосно расположенной на нем генераторной тороидальной катушкой известной конструкции, отличающееся тем, что снабжено герметичным корпусом из немагнитного металла, который электрически соединен с основанием, при этом на основании рядом с генераторной тороидальной катушкой размещена измерительная тороидальная катушка, обе катушки установлены внутри корпуса с изолирующим зазором, измерительная тороидальная катушка содержит не менее двух обмоток, одна из которых сигнальная, вторая компенсирующая, при этом к сигнальной обмотке измерительной катушки подключен вход усилителя-преобразователя обратной связи, а к компенсирующей обмотке измерительной катушки - выход усилителя-преобразователя обратной связи.1. A device for generating an electromagnetic field with a toroidal coil in a geological environment, containing a base with a coaxially located generator toroidal coil of known design, characterized in that it is equipped with a sealed housing of non-magnetic metal, which is electrically connected to the base, while on the base next to the generator a measuring toroidal coil is placed in the toroidal coil, both coils are installed inside the housing with an insulating gap, the measuring toroidal coil with it contains at least two windings, one of which is signal, the second compensating, while the feedback amplifier of the feedback transformer is connected to the signal coil of the measuring coil, and the feedback amplifier of the converter is connected to the compensating winding of the measuring coil. 2. Устройство для генерации электромагнитного поля тороидальной катушкой в геологической среде по п. 1, отличающееся тем, что между генераторной и измерительной тороидальными катушками расположен электростатический экран, который электрически соединен с основанием и корпусом устройства.2. A device for generating an electromagnetic field with a toroidal coil in a geological environment according to claim 1, characterized in that between the generator and measuring toroidal coils is an electrostatic screen that is electrically connected to the base and the housing of the device. 3. Устройство для генерации электромагнитного поля тороидальной катушкой в геологической среде по п. 2, отличающееся тем, что используются две или несколько расположенных рядом генераторных тороидальных катушек.3. A device for generating an electromagnetic field with a toroidal coil in a geological environment according to claim 2, characterized in that two or more adjacent toroidal generator coils are located nearby. 4. Устройство для генерации электромагнитного поля тороидальной катушкой в геологической среде по п. 2, отличающееся тем, что генераторная тороидальная катушка расположена между двумя измерительными тороидальными катушками с зазорами, в которых расположены электростатические экраны.4. A device for generating an electromagnetic field with a toroidal coil in a geological environment according to claim 2, characterized in that the generating toroidal coil is located between two measuring toroidal coils with gaps in which the electrostatic screens are located. 5. Устройство для генерации электромагнитного поля тороидальной катушкой в геологической среде по п. 2, отличающее тем, что корпус выполнен разборным. 5. A device for generating an electromagnetic field with a toroidal coil in a geological environment according to claim 2, characterized in that the housing is collapsible.
RU2015100396/28A 2015-01-14 2015-01-14 Device for generation of electromagnetic field of toroidal coil in geological environment RU2579177C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015100396/28A RU2579177C1 (en) 2015-01-14 2015-01-14 Device for generation of electromagnetic field of toroidal coil in geological environment

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015100396/28A RU2579177C1 (en) 2015-01-14 2015-01-14 Device for generation of electromagnetic field of toroidal coil in geological environment

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2579177C1 true RU2579177C1 (en) 2016-04-10

Family

ID=55793317

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015100396/28A RU2579177C1 (en) 2015-01-14 2015-01-14 Device for generation of electromagnetic field of toroidal coil in geological environment

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2579177C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3493850A (en) * 1964-01-20 1970-02-03 Schlumberger Technology Corp Apparatus for investigating formations surrounding a borehole including means for generating opposite polarity current flow on opposite sides of the borehole
RU2261992C2 (en) * 2003-06-02 2005-10-10 Открытое акционерное общество Научно-производственное предприятие "Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт геофизических исследований геологоразведочных скважин (ОАО НПП "ВНИИГИС") Inductive borehole resistivity meter
EP2052436A2 (en) * 2006-09-15 2009-04-29 Halliburton Energy Services, Inc. Multi-axial antenna and method for use in downhole tools
RU2398112C2 (en) * 2004-04-01 2010-08-27 Шлюмбергер Текнолоджи Бв Combined downhole tool for measurement of side specific resistance and specific resistance of propagation
RU2528276C1 (en) * 2013-04-23 2014-09-10 Открытое акционерное общество "Нефтяная компания "Роснефть" Apparatus for measuring specific conductivity and electrical macroanisotropy of rocks

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3493850A (en) * 1964-01-20 1970-02-03 Schlumberger Technology Corp Apparatus for investigating formations surrounding a borehole including means for generating opposite polarity current flow on opposite sides of the borehole
RU2261992C2 (en) * 2003-06-02 2005-10-10 Открытое акционерное общество Научно-производственное предприятие "Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт геофизических исследований геологоразведочных скважин (ОАО НПП "ВНИИГИС") Inductive borehole resistivity meter
RU2398112C2 (en) * 2004-04-01 2010-08-27 Шлюмбергер Текнолоджи Бв Combined downhole tool for measurement of side specific resistance and specific resistance of propagation
EP2052436A2 (en) * 2006-09-15 2009-04-29 Halliburton Energy Services, Inc. Multi-axial antenna and method for use in downhole tools
RU2528276C1 (en) * 2013-04-23 2014-09-10 Открытое акционерное общество "Нефтяная компания "Роснефть" Apparatus for measuring specific conductivity and electrical macroanisotropy of rocks

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2347243C2 (en) Device and method for account of influence of centering error of chink
JP6438963B2 (en) Broadband Rogowski transducer with screened coil
JPH07209434A (en) Micro device to measure electromagnetic property of medium and use of device thereof
CN103364612A (en) Dual-Hall element current sensor
US8362781B2 (en) Method for eliminating borehole eccentricity effect in transversal induction sensor
KR102071616B1 (en) Current detection device
WO2012174520A2 (en) Seismic device with sealed housing and related methods
JP6272500B2 (en) Improved magnetic core configuration for magnetic flowmeters
US3327203A (en) Induction logging system utilizing plural diameter coils
CN109116083A (en) A kind of double Hall double-iron core current sensors
RU2754432C1 (en) Current converter
RU2579177C1 (en) Device for generation of electromagnetic field of toroidal coil in geological environment
RU2578774C1 (en) Device for detecting electromagnetic field characteristics using toroidal coils
RU2528276C1 (en) Apparatus for measuring specific conductivity and electrical macroanisotropy of rocks
CN108957569B (en) A kind of resistivity logging while drilling Image-forming instrument experimental simulation device
US3555409A (en) Magnetic susceptibility logging system with transmitter and receiver null coils
CN110346634A (en) A kind of method and system improving iron-core coil measurement performance
CN115380475A (en) Capacitive detection device comprising a module for inducing polarization
RU2583867C1 (en) Electromagnetic probe for logging in oil and gas wells
US3678760A (en) Magnetic suspension densimeter including means to vary float volume and weight
RU2015107806A (en) METHOD FOR INDUCTION LOGGING FROM CASED WELLS AND A DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION
RU2483332C1 (en) Device to measure components of current density vector in conducting media
RU2298802C2 (en) Transformer
RU2564383C1 (en) Variable magnetic field sensor
Paudel et al. Electromagnetic simulation of split-core current transformer for medium voltage applications