RU2631099C2 - Device for electrical logging through metal column - Google Patents

Device for electrical logging through metal column Download PDF

Info

Publication number
RU2631099C2
RU2631099C2 RU2011150559A RU2011150559A RU2631099C2 RU 2631099 C2 RU2631099 C2 RU 2631099C2 RU 2011150559 A RU2011150559 A RU 2011150559A RU 2011150559 A RU2011150559 A RU 2011150559A RU 2631099 C2 RU2631099 C2 RU 2631099C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
electrodes
measuring
electrode
probe
current
Prior art date
Application number
RU2011150559A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2011150559A (en
Inventor
Александр Васильевич Бурсак
Владимир Михайлович ЛОХМАТОВ
Александр Борисович Горин
Владимир Николаевич Грачёв
Николай Викторович Беляков
Original Assignee
Цой Валентин
Беляков Виктор Николаевич
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 Цой Валентин, Беляков Виктор Николаевич filed Critical Цой Валентин
Priority to RU2011150559A priority Critical patent/RU2631099C2/en
Publication of RU2011150559A publication Critical patent/RU2011150559A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2631099C2 publication Critical patent/RU2631099C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: invention is meant for determination of specific electrical resistivity of rock formation (SER) by downhole multipole sonde through a metal column. This device for logging includes superstructure and downhole device with multipole sonde designed as a group of five and more bundles of electrodes arranged in sequence and equispaced along the well axis. Each bundle includes two and more power points arranged in plain perpendicular to well axis. In end bundles of electrodes groups (except for measuring M1 and Mn) there arranged are current power points S1 and A2. All the other bundles of electrodes groups are only measuring ones. All the power points of the sonde have possibility to press to column wall using electric actuator with pressure mechanisms and to penetrate to the stem using built-in impact mechanism. Electronic unit of downhole instrument includes electrodes pressure quality control unit. Sonde measuring mode is point-to-point one.
EFFECT: increase in logging speed.
2 dwg

Description

Изобретение относится к области геофизических исследований скважин и предназначено для определения в процессе измерения одновременно в нескольких расположенных равноудалено вдоль оси скважины точках удельного электрического сопротивления горных пород, окружающих обсаженную металлической колонной скважинуThe invention relates to the field of geophysical research of wells and is intended to determine during measurement simultaneously at several points of electrical resistivity of rocks located equidistant along the axis of the well surrounding a cased metal casing well

Известен способ электрического каротажа обсаженных скважин на основе двухполюсного симметричного зонда с пятью узлами электродов и созданное на основе этого способа устройство электрического каротажа обсаженных скважин [1].A known method of electric cased hole logging based on a bipolar symmetric probe with five electrode nodes and the device for electric cased hole logging created on the basis of this method [1].

Оно состоит из наземной и скважинной части. Наземная часть состоит из бортового компьютера, генератора тока питания электродов зонда, интерфейсного блока телеметрии (ТИС), обратного токового электрода В и удаленного электрода Nуд, связанных между собой линиями связи. Наземная часть через многожильный каротажный кабель связана со скважинной частью, которая состоит из скважинного прибора с гибким многоэлектродным измерительным зондом, где расположены электронные блоки, механические блоки и электроды, три из которых - эквидистантные измерительные M1, N1, M2 и два - верхний и нижний токовые А1 и А2, симметрично расположенные за пределами измерительных электродов. Все электроды расположены последовательно вдоль оси скважины, каждый электрод включает в себя три электроввода, соединенных в одну цепь и расположенных в плоскости, перпендикулярной оси скважины. В зондовой части находятся также: электрогидропривод, коммутатор тока питания, измеритель тока питания зонда, измерители потенциалов и их разностей и контроллер с модемом телеметрии ТИС для связи с наземным бортовым компьютером. Для обеспечения процесса измерения, все эти элементы связаны между собой электрическими и механическими линиями связи.It consists of a surface and a borehole part. The ground part consists of an on-board computer, a probe current supply generator, a telemetry interface unit (TIS), a reverse current electrode B, and a remote electrode Nsp connected by communication lines. The ground part is connected through a multicore logging cable to the downhole part, which consists of a downhole tool with a flexible multi-electrode measuring probe, where electronic blocks, mechanical blocks and electrodes are located, three of which are equidistant measuring M1, N1, M2 and two are upper and lower current A1 and A2, symmetrically located outside the measuring electrodes. All electrodes are arranged sequentially along the axis of the well, each electrode includes three electric inputs connected in one circuit and located in a plane perpendicular to the axis of the well. In the probe part there are also: an electrohydraulic drive, a switch for the supply current, a meter for the probe’s supply current, potential and difference meters, and a controller with a TIS telemetry modem for communication with the on-board computer. To ensure the measurement process, all these elements are interconnected by electrical and mechanical communication lines.

Исследование этим устройством проводят по точкам в заданном интервале скважины, для этого скважинный прибор сначала опускают на нужную глубину, затем электрогидроприводом прибора узлы электродов поджимаются к поверхности обсадной колонны до достижения контакта, проводят циклы измерений необходимых параметров, их оцифровку и фильтрацию, а затем по соответствующим математическим формулам определяют УЭС в одной точке глубины скважины, после чего узлы электровводов приводят в транспортировочное положение. Прибор перемещают на следующую точку глубины, электровводы опять поджимают к поверхности колонны для проведения исследования и определения УЭС на следующей точке глубины. При выполнении операции выдвижения электровводов их прижатие к стенке скважины осуществляется с помощью периодического механического воздействия на них гидравлическим приводом, путем последовательной многократной подачи и сброса увеличивающегося импульсного давления. Эффективность обеспечения электрического контакта с колонной низкая. Время, за которое происходит "накачка" (прижатие электродов к стенке), составляет 20-30 секунд, время "отпускания" (складывания электродов) составляет 1-5 секунд.The study with this device is carried out at points in a given interval of the well, for this, the downhole tool is first lowered to the desired depth, then the electrodes drive the electrode assemblies to the surface of the casing until contact is made, carry out measurement cycles of the necessary parameters, digitize and filter them, and then use the appropriate the mathematical formulas determine the resistivity at one point in the depth of the well, after which the nodes of the electric leads are brought into the transport position. The device is moved to the next depth point, the electric inputs are again pressed to the surface of the column to conduct research and determine the resistivity at the next depth point. When performing the operation of extending the electric inputs, they are pressed against the wall of the well by periodic mechanical action on them with a hydraulic drive, by sequential multiple supply and discharge of increasing pulse pressure. The efficiency of providing electrical contact with the column is low. The time for which the "pumping" occurs (pressing the electrodes against the wall) is 20-30 seconds, the time for "releasing" (folding the electrodes) is 1-5 seconds.

Таким образом, время периода воздействия электродов на стенку составит 21-35 секунд, что снижает скорость проведения каротажа. Это очень плавное воздействие на электровводы, которое передается через упругую среду (весь объем рабочей жидкости гидропривода, находящейся под рабочим давлением). Импульсы давления жидкости, генерируемые гидроэлектроприводом, не могут оказывать существенного влияния на процесс обеспечения контакта, поскольку амплитуда давления импульса не может быть высокой по причине малого соотношения объема впрыскиваемой жидкости ко всему объему рабочей жидкости гидропривода, находящемуся под рабочим давлением. Эти импульсы успешно гасятся не только этим объемом, но еще и гофрами с низким модулем упругости, которые имеются в приводе. При этом энергия импульса распределяется, согласно закону Паскаля, на все имеющиеся электроды одновременно. Можно сказать, что в данном устройстве обеспечение контакта электровводов с колонной происходит под воздействием статической нагрузки, чем затрудняется прорезание твердых отложений на стенке колонны до основного металла, теряется время на повторные попытки обеспечения контактов, чем снижается скорость проведения каротажа. Оценить качество прижима электродов при этом удается только после проведения измерений, что приводит к частым ошибкам и дополнительным затратам на дублирование измерений.Thus, the time period of the impact of the electrodes on the wall will be 21-35 seconds, which reduces the speed of logging. This is a very smooth effect on the electric inputs, which is transmitted through an elastic medium (the entire volume of the hydraulic fluid under the working pressure). Fluid pressure pulses generated by a hydraulic actuator cannot have a significant effect on the contacting process, since the amplitude of the pulse pressure cannot be high due to the small ratio of the volume of injected fluid to the entire volume of the hydraulic fluid under the working pressure. These pulses are successfully damped not only by this volume, but also by the corrugations with a low modulus of elasticity that are present in the drive. In this case, the pulse energy is distributed, according to Pascal's law, to all available electrodes simultaneously. We can say that in this device, the contact of the electric inputs with the column is under the influence of static load, which makes it difficult to cut solid deposits on the wall of the column to the base metal, time is lost for repeated attempts to ensure contacts, which reduces the speed of logging. In this case, it is possible to assess the quality of the electrode clamp only after the measurements are taken, which leads to frequent errors and additional costs for duplication of measurements.

Нужно отметить исключительную сложность устройства: оно большое по габаритам: (6-8 метров), вес составляет около 100 кг, состоит из большого числа подвижных узлов и уплотнений, требующих дорогостоящего квалифицированного обслуживания, так как зонд работает в абразивных и агрессивных средах, а большие токи вызывают электрокоррозионные процессы. Межремонтный ресурс скважинных приборов, как правило, не превышает проведения работ на одной-двух скважинах. Таким образом, к основным недостаткам этого устройства следует отнести низкую скорость каротажа и малый рабочий ресурс. В цикле измерений на точке регистрируется одно значение УЭС. На одно значение УЭС требуется минимум одна операция прижима. Большие габариты и вес ухудшают возможности качественного прижима электродов в усложненных зонах и осложняют транспортировку и обслуживание.The exceptional complexity of the device should be noted: it is large in size: (6-8 meters), weight is about 100 kg, consists of a large number of moving units and seals that require expensive qualified maintenance, since the probe works in abrasive and aggressive environments, and large currents cause electrocorrosive processes. The overhaul life of downhole tools, as a rule, does not exceed the performance of work on one or two wells. Thus, the main disadvantages of this device include a low logging speed and a small working resource. In the measurement cycle at the point, one value of the resistivity is recorded. One value of resistivity requires at least one clamping operation. Large dimensions and weight worsen the possibilities of high-quality clamping of electrodes in complicated zones and complicate transportation and maintenance.

В качестве прототипа изобретения выбрано устройство электрического каротажа обсаженных скважин [2], созданное на основе способа электрического каротажа обсаженных скважин [3].As a prototype of the invention, the cased-hole electric logging device [2], based on the cased-hole electric-logging method [3], was selected.

Устройство, описанное в этих источниках, состоит из наземной и скважинной части. Наземная часть включает электронный блок, в котором находится бортовой компьютер, интерфейсный блок, блок питания токовых электродов зонда, а также электроды Nуд. и В, связанные между собой линиями связи. Скважинная часть состоит из скважинного прибора с пятиэлементным зондом жесткой конструкции, где расположены три измерительных электрода, последовательно и равноудалено расположенных вдоль оси скважины, и два токовых электрода, установленных за их пределами симметрично относительно среднего измерительного электрода. В скважинной части также находятся: электропривод, коммутатор тока питания токовых электродов, измеритель тока питания зонда, измерители потенциалов электродов и их разностей и контроллер с модемом телесистемы для связи с наземным бортовым компьютером через каротажный кабель.The device described in these sources consists of a surface and a borehole part. The ground part includes an electronic unit, in which there is an on-board computer, an interface unit, a power supply unit for the current electrodes of the probe, and also electrodes N beats. and B, interconnected by communication lines. The borehole part consists of a downhole tool with a five-element probe of a rigid design, where three measuring electrodes are located, sequentially and equidistant along the axis of the well, and two current electrodes installed outside them symmetrically with respect to the middle measuring electrode. In the downhole part there are also: an electric drive, a switch for current supply of current electrodes, a meter for supply current to the probe, meters for potentials of electrodes and their differences, and a controller with a telemetry system modem for communication with a ground-based on-board computer via a wireline cable.

Электроды зонда в реализации представляют собой центрирующие прибор узлы, в которых в плоскости, перпендикулярной оси скважины, находятся три заостренных электроввода, находящихся на концах подвижных механических элементов, выполняющих одновременно роль центратора, обеспечивающих их перемещение и поджим к внутренней стенке колонны. Все электровводы в узле объединены в одну цепь, и это необходимо для обеспечения резервирования на случай попадания в зоны с нарушениями поверхности колонны.The probe electrodes in the implementation are device-centering assemblies in which in the plane perpendicular to the axis of the borehole there are three pointed electrical inputs located at the ends of the movable mechanical elements, which simultaneously act as a centralizer, ensuring their movement and pressing against the inner wall of the column. All electrical inputs in the unit are combined in one circuit, and this is necessary to ensure redundancy in case of falling into areas with violations of the column surface.

Исследование этим устройством также проводят по точкам, в заданном интервале скважины, для этого скважинный прибор сначала опускают на нужную глубину, затем приводом прибора узлы электродов поджимаются к поверхности обсадной колонны до достижения контакта, проводят циклы измерений необходимых параметров, их оцифровку и фильтрацию, а затем по соответствующим математическим формулам определяют УЭС в одной точке глубины скважины, после чего узлы электродов приводят в транспортировочное положение. Прибор перемещают на следующую точку глубины (как правило, не более 0,5 метров), электровводы опять поджимают к поверхности колонны для проведения измерения УЭС на следующей точке глубины. Оценить качество прижима электродов при этом удается только после проведения измерений, что приводит к частым ошибкам и дополнительным затратам времени на дублирование измерений. Из опыта проведения работ устройством с пятиэлектродным зондом средний период времени между замерами УЭС составляет 4-6 минут, то есть скорость каротажа составляет около 5 метров в час. Обычные интервалы каротажа составляют 100-200 метров. Недостатком устройства является слабая эффективность обеспечения электрического контакта электровводов с колонной, что обусловлено наличием загрязненного и корродированного слоя на обсадной колонне. Это влияет на качество полученных материалов при каротаже. Для надежного контакта с колонной приходится проводить работы по очистке скважины, привлекая технику и специалистов, а это сказывается на увеличении цены проводимых работ и времени исследований. Учитывая необходимость дополнительных операций шаблонирования и привязки по глубине, детализации измерений, повторов при некачественном поджатии электродов, среднее время каротажа составляет от суток до двух. Это неприемлемо долго и намного медленнее, чем исследование конкурирующим методом углеродно-кислородного каротажа.The study with this device is also carried out at points in a predetermined interval of the well, for this the downhole tool is first lowered to the desired depth, then, with the help of the device, the electrode assemblies are pressed to the surface of the casing until contact is made, cycles of measurements of the necessary parameters are carried out, their digitization and filtering, and then the corresponding mathematical formulas determine the resistivity at one point in the depth of the well, after which the nodes of the electrodes are brought into the transport position. The device is moved to the next depth point (usually no more than 0.5 meters), the electric inputs are again pressed to the surface of the column to measure the resistivity at the next depth point. In this case, it is possible to assess the quality of the electrode clamp only after the measurements are taken, which leads to frequent errors and additional time spent on duplicating measurements. From the experience of working with a device with a five-electrode probe, the average period of time between resistivity measurements is 4-6 minutes, that is, the logging speed is about 5 meters per hour. Typical logging intervals are 100-200 meters. The disadvantage of this device is the poor efficiency of ensuring electrical contact of the electrical inputs with the string, due to the presence of a contaminated and corroded layer on the casing. This affects the quality of the materials obtained during logging. For reliable contact with the column, it is necessary to carry out work on cleaning the well, involving equipment and specialists, and this affects the increase in the price of the work and research time. Given the need for additional operations of patterning and depth binding, detailing of measurements, repetitions with poor-quality preloading of the electrodes, the average logging time is from one to two days. This is unacceptable for a long time and much slower than the study by a competing method of carbon-oxygen logging.

Процедура утомительная для персонала, требует больших трудозатрат.The procedure is tiring for the staff, it requires a lot of labor.

Межремонтный ресурс скважинного зонда обычно не превышает проведения работ на одной-двух скважинах. Таким образом, к основным недостаткам этого устройства следует отнести низкую скорость каротажа и малый рабочий ресурс. В цикле измерений на точке регистрируется одно значение УЭС. На одно значение УЭС требуется минимум одна операция прижима, зонд имеет большие габариты по длине и вес, что ухудшает возможности качественного прижима электродов в усложненных зонах и осложняет транспортировку и обслуживание. Нужно отметить, что если просто увеличить количество узлов электродов в этом устройстве, то вероятность качественного контакта одновременно всех электродов резко снижается (при попадании некоторых в перфорационные отверстия, на муфтовые соединения или в разрушенные зоны), кроме того, с увеличением количества сложных подвижных узлов резко снижается вероятность безотказной работы зонда, возможны отказы и заклинивание подвижной системы, при воздействии на нее абразивных осыпающихся с поверхности обсадной колонны частиц цемента и окалины, увеличивающих трение и износ. Поэтому работу на точке придется повторять до получения положительного результата по всем значениям УЭС. Качество прижима оценивается после получения результата по УЭС и требует полного цикла измерений. В связи с этим эффекта повышения скорости каротажа может и не получиться. К недостатку данного устройства также следует отнести неэффективное использование узлов токовых электродов А1 и А2 - в процессе измерения как токовые они используются поочередно и существенно увеличивают длину зонда, не увеличивая число точек измерения УЭС.The overhaul life of a downhole probe usually does not exceed one or two wells. Thus, the main disadvantages of this device include a low logging speed and a small working resource. In the measurement cycle at the point, one value of the resistivity is recorded. At least one resistivity value requires at least one clamping operation, the probe has large dimensions in length and weight, which impairs the ability of high-quality clamping of electrodes in complicated areas and complicates transportation and maintenance. It should be noted that if you simply increase the number of electrode nodes in this device, then the probability of high-quality contact of all the electrodes at the same time decreases sharply (if some get into the perforations, on the coupling joints or in the destroyed zones), in addition, with an increase in the number of complex moving nodes the probability of failure-free operation of the probe is reduced, failures and jamming of the movable system are possible when exposed to abrasive particles of cement and scale falling off the surface of the casing s that increase friction and wear. Therefore, the work on the point will have to be repeated until a positive result is obtained for all values of the resistivity. The quality of the clamp is evaluated after receiving the result by the resistivity and requires a complete measurement cycle. In this regard, the effect of increasing the speed of logging may not work. The disadvantage of this device is also the inefficient use of the nodes of the current electrodes A1 and A2 - during the measurement process, they are used as current alternately and significantly increase the probe length without increasing the number of resistivity measurement points.

В предложенном изобретении решается задача увеличения скорости каротажа до приемлемого, конкурентного уровня 15-25 м/час с использованием компактных зондов с минимальным количеством узлов-электродов, это типовые зонды, с 5 или 7 узлами электродов, проверенные многолетней практикой использования.The proposed invention solves the problem of increasing the logging speed to an acceptable, competitive level of 15-25 m / h using compact probes with a minimum number of electrode nodes, these are typical probes with 5 or 7 electrode nodes, verified by many years of use.

При этом скорости каротажа увеличиваются до 3-5 раз, также до 3-5 раз увеличивается межремонтный ресурс их конструкций, так как он в основном определяется количеством прижимных операций на интервале каротажа.At the same time, the logging speeds increase up to 3-5 times, and the overhaul life of their structures also increases up to 3-5 times, since it is mainly determined by the number of pressing operations on the logging interval.

Дальнейшее увеличение скорости и рабочего ресурса уже не особенно важно, так как не принесет существенного экономического эффекта.A further increase in speed and working resource is no longer especially important, since it will not bring a significant economic effect.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для электрического каротажа через металлическую колонну, содержащем скважинный прибор с многоэлектродным измерительным зондом, состоящий из корпуса, механических блоков, электронного блока, группы узлов электродов из пяти или более, установленных последовательно друг за другом вдоль оси прибора, каждый узел включает в себя не менее двух электровводов, расположенных в плоскости, перпендикулярной оси скважины, где в крайних двух узлах группы находятся токовые электровводы А1, А2 и измерительные М1, Mn, остальные электровводы в группе являются только измерительными, все электровводы многоэлектродного зонда имеют возможность прижиматься к стенке металлической колонны скважины, создавая с ней электрический контакт с помощью электропривода и прижимных механизмов, электронный блок, включающий в себя контроллер, связанный по линиям связи с коммутатором тока питания зонда, измерителями потенциалов электродов и их разностей, электроприводом, через модем и каротажный кабель по телеметрической линии связи - с бортовым компьютером, и наземную часть, состоящую из бортового компьютера, интерфейсного блока, источника питания зонда, а также электродов Nуд и В, соединенных между собой линиями связи и многожильного каротажного кабеля, соединяющего скважинный прибор для достижения цели все узлы электродов расположены вдоль оси зонда последовательно на одинаковых расстояниях. На основе оригинального приведенного ниже математического аппарата обработки сигналов в программе расчета значений УЭС пород узлы токовых электродов используются еще и как измерительные, выполняются аналогично им по конструкции. В крайних узлах электродов измерительные электровводы по глубине находятся на уровне токовых и подсоединяются к колонне в точках, не совмещенных с точками контактов токовых, кроме того, электронный блок дополнительно оснащен блоком контроля качества прижима электродов, электрически связанным с каждым электровводом, а прижимные механизмы дополнены ударными механизмами, обеспечивающими внедрение заостренных электровводов в тело колонны, бортовой компьютер дополнительно снабжен программой оперативной оценки качества прижима электродов и расчета значений удельного электрического сопротивления пород по трем и более точкам глубины на одном прижиме с учетом возникающих при измерении мешающих факторов. Таким образом, для зонда с пятью узлами вместо одной точки УЭС регистрируются три, для семиэлектродного - пять, а для любого многоэлементного зонда всегда будет регистрироваться на две точки УЭС больше. Использование механизма ударного воздействия на электровводы для внедрения их в тело колонны в совокупности с блоком контроля качества прижима и модулем программ оперативной оценки качества прижима существенно снижает затраты времени на подготовку и проведение измерений. Кроме того, применение данного устройства исключает дорогостоящие специальные операции очистки стенки колонны. УЭС определяется по следующим формулам:The technical result is achieved by the fact that in the device for electric logging through a metal column containing a downhole tool with a multi-electrode measuring probe, consisting of a body, mechanical blocks, an electronic block, a group of electrode assemblies of five or more, mounted sequentially one after another along the axis of the device, each node includes at least two electric inputs located in a plane perpendicular to the axis of the well, where in the extreme two nodes of the group are current electric inputs A1, A2 and and measuring M1, Mn, the remaining electrical inputs in the group are only measuring, all the electrical inputs of the multi-electrode probe are able to press against the wall of the metal column of the well, creating electrical contact with it using an electric drive and clamping mechanisms, an electronic unit that includes a controller connected via communication lines with a probe supply current switch, measuring potentials of electrodes and their differences, an electric drive, through a modem and a wireline via a telemetric communication line - with an on-board computer computer, and the ground part, consisting of an on-board computer, an interface unit, a probe power source, and also Nud and B electrodes, interconnected by communication lines and a multicore logging cable connecting the downhole tool to achieve the target, all electrode nodes are located along the probe axis in series equal distances. Based on the original mathematical apparatus for processing signals in the program for calculating the values of resistivity of rocks, the nodes of the current electrodes are also used as measuring ones, they are performed similarly in design. In the extreme nodes of the electrodes, the measuring electric inputs are at a current level in depth and are connected to the column at points that are not aligned with the current contact points, in addition, the electronic unit is additionally equipped with an electrode clamp quality control unit electrically connected to each electric input, and the pressure mechanisms are supplemented by shock mechanisms that ensure the introduction of pointed electrical inputs into the body of the column, the on-board computer is additionally equipped with a program for the rapid assessment of the quality of the electric clamp s and calculating the depth of the electrical resistance of breeds values for three or more points on a given nip arising when measuring the interfering factors. Thus, for a probe with five nodes, three are recorded instead of one resistivity point, five for a seven-electrode probe, and two more resistivity points will always be recorded for any multi-element probe. Using the impact mechanism on the electric inputs to introduce them into the body of the column in conjunction with the clamp quality control unit and the module for the rapid assessment of the quality of the clamp significantly reduces the time required to prepare and conduct measurements. In addition, the use of this device eliminates the costly special operations of cleaning the wall of the column. The resistivity is determined by the following formulas:

удельные электрические сопротивления, отвечающие i-й измерительной группе, состоящей из трех соседних измерительных электродов, равноудаленных по оси зонда, определяют согласно выражению:specific electrical resistance corresponding to the i-th measuring group, consisting of three adjacent measuring electrodes equidistant along the axis of the probe, is determined according to the expression:

Figure 00000001
Figure 00000001

гдеWhere

Figure 00000002
Figure 00000002

Kg - общий коэффициент, определяемый эмпирически при калибровке прибора,K g - the general coefficient determined empirically during calibration of the device,

Ωz - электрическое сопротивление участка скважины, определяемое по формулеΩ z is the electrical resistance of the well section, determined by the formula

Figure 00000003
Figure 00000003

Kf - корень уравненияK f is the root of the equation

Figure 00000004
Figure 00000004

UN - потенциал центрального измерительного узла группы относительно дневной поверхности,U N is the potential of the central measuring node of the group relative to the day surface,

Figure 00000005
- разности потенциалов между крайними измерительными электродами i-й трехэлектродной группы при подаче тока через электроды A1, A2 соответственно,
Figure 00000005
- potential differences between the extreme measuring electrodes of the i-th three-electrode group when current is supplied through the electrodes A1, A2, respectively,

Figure 00000006
- разности потенциалов между средними и нижними электродами трехэлектродной группы, а поправки на геометрию тока по трубе
Figure 00000007
отличаются от 0 только в двух случаях:
Figure 00000006
- potential differences between the middle and lower electrodes of the three-electrode group, and corrections for the geometry of the current through the pipe
Figure 00000007
differ from 0 only in two cases:

Figure 00000008
Figure 00000008

Изобретение поясняется чертежом на фиг. 1, где представлена блок-схема предложенного устройства; фиг. 2 поясняет взаимное расположение узлов и блоков.The invention is illustrated by the drawing in FIG. 1, which shows a block diagram of the proposed device; FIG. 2 illustrates the relative position of nodes and blocks.

Устройство для электрического каротажа через металлическую колонну содержит скважинный прибор с многоэлектродным зондом 15, где в корпусе прибора 36, фиг. 2, размещены измерительные электроды М1, М2, М3, …, Mn соответствующие позициям 9, 10, 11 … 12, и токовые электровводы A1, А2. соответствующие позициям 8, 13. В корпусе электронного блока 31, фиг. 2, размещены переключатель токовых электродов 6, цифровой измеритель электрического потенциала 7 относительно удаленного электрода 3 - Nуд, цифровой измеритель разностей электрических потенциалов электродов 17, модем 30 для телеметрической линии связи с наземной частью, через каротажный кабель 24, цифровой измеритель тока зонда 28 с шунтом 29, блок контроля качества прижима электродов 22, включающий устройство коммутации электродов 14, источник тока 18 подаваемого в электровводы для проверки их контактов, аналого-цифровой преобразователь для измерения напряжений на электровводах 19, контроллер 20, имеющий линии связи со всеми электронными устройствами и блоками, служащий для управления, а также сбора и передачи информационных сигналов. В корпусе электронного блока 31, фиг. 2 также установлен электропривод 25, фиг. 2, включающий электродвигатель 33, фиг. 2, редуктор 34, фиг. 2, с выходным валом привода 35, фиг. 2, посредством которого управляются блоки прижима электровводов 26 и блоки ударных механизмов 27. Блок прижима электродов, 26, фиг. 2 и блок ударных механизмов 27, фиг. 2 установлены в корпусе прибора 36, фиг. 2 в каждом из узлов электродов 37, фиг. 2. Все узлы электродов имеют идентичную конструкцию и установлены в подпружинных рычажных конструкциях 41, фиг. 2, заканчивающихся заостренными твердосплавными электровводами 40, фиг. 2, раскрываемых и складываемых с помощью вала 35, фиг. 2.A device for electric logging through a metal column contains a downhole tool with a multi-electrode probe 15, where in the device body 36, FIG. 2, measuring electrodes M1, M2, M3, ..., Mn are located corresponding to positions 9, 10, 11 ... 12, and current electric inputs A1, A2. corresponding to positions 8, 13. In the housing of the electronic unit 31, FIG. 2, a current electrode switch 6 is placed, a digital electric potential meter 7 relative to the remote electrode 3 is Nud, a digital electric potential difference meter of electrodes 17, a modem 30 for a telemetric communication line with the ground part, through a wireline 24, a digital probe current meter 28 with a shunt 29, an electrode clamp quality control unit 22, including an electrode switching device 14, a current source 18 supplied to the electrical inputs for checking their contacts, an analog-to-digital converter for measuring voltage measurement on the electrical inputs 19, the controller 20, having communication lines with all electronic devices and units, used to control, as well as collect and transmit information signals. In the housing of the electronic unit 31, FIG. 2 also has an electric drive 25, FIG. 2, including an electric motor 33, FIG. 2, gear 34, FIG. 2, with the output shaft of the drive 35, FIG. 2, by means of which the clamping blocks of the electric inputs 26 and the blocks of the shock mechanisms 27 are controlled. The clamping block of the electrodes, 26, FIG. 2 and the block of percussion mechanisms 27, FIG. 2 are installed in the housing of the device 36, FIG. 2 in each of the electrode assemblies 37, FIG. 2. All electrode assemblies have an identical design and are installed in spring-loaded lever structures 41, FIG. 2, ending with pointed carbide electrodes 40, FIG. 2, opened and collapsible by means of the shaft 35, FIG. 2.

Блок ударного механизма 27, фиг. 2 представляет собой распространенный механизм по типу, используемому в бытовых перфораторах и дрелях для сверления бетонных стен, где вращательное движение вала с помощью подпружиненных кулачков преобразуется в ударное движение молотка. В нашем случае с помощью этого механизма вращательное движение вала 35, фиг. 2 преобразуется в ударное движение подпружиненного молотка, которое передается через рычаги 41, фиг. 2 на острозаточенные электровводы 40, фиг. 2 и способствует их врезанию в тело металлической обсадной колонны 5. На дневной поверхности 4 находится бортовой компьютер 21, интерфейсный блок 23 для связи по телеметрической линии связи со скважинным прибором, источник питания зонда трапецеидальными двуполярными импульсами, а также электроды В-2 и Nуд-3, соединенные необходимыми линиями связей.The block of the impact mechanism 27, FIG. 2 is a common mechanism of the type used in household rotary hammers and drills for drilling concrete walls, where the rotational movement of the shaft with the help of spring-loaded cams is converted into the impact movement of the hammer. In our case, using this mechanism, the rotational movement of the shaft 35, FIG. 2 is converted into the shock movement of a spring-loaded hammer, which is transmitted through levers 41, FIG. 2 to sharpened electric inputs 40, FIG. 2 and facilitates their insertion into the body of the metal casing 5. On the day surface 4 there is an on-board computer 21, an interface unit 23 for communication via a telemetric communication line with a downhole tool, a probe power source with trapezoidal bipolar pulses, as well as electrodes B-2 and Nud- 3, connected by the necessary lines of communication.

Многоэлектродный зонд выполнен в виде группы последовательно и равноудалено расположенных вдоль оси скважины пяти и более узлов электродов, каждый узел электровводов 37, фиг. 2 включает в себя два и более электроввода 40, фиг. 2, расположенных в плоскости, перпендикулярной оси скважины. В крайних узлах группы электродов, кроме измерительных электровводов M1 и Mn, фиг. 2, находятся токовые электровводы А1 и А2, фиг. 2, которые расположены на уровне измерительных, но подключаются к колонне 5, фиг. 2 в точках, не совмещенных с точками контактов измерительных. Все остальные узлы электродов в группе являются чисто измерительными.The multi-electrode probe is made in the form of a group of five or more electrode assemblies located sequentially and equidistant along the well axis, each node of the electrical inputs 37, FIG. 2 includes two or more electrical inputs 40, FIG. 2 located in a plane perpendicular to the axis of the well. At the extreme nodes of the group of electrodes, in addition to the measuring electric inputs M1 and Mn, FIG. 2, there are current electric inputs A1 and A2, FIG. 2, which are located at the measuring level, but are connected to the column 5, FIG. 2 at points not aligned with the measuring contact points. All other electrode nodes in the group are purely measuring.

Работа устройстваDevice operation

Режим измерения поточечный. Скважинный прибор опускается на заданную глубину в интервале исследований, затем все электровводы с помощью электропривода 25, Фиг. 2, посредством выходного вала 35, фиг. 2 и прижимного механизма 26, фиг. 2 прижимаются к обсадной колонне 5, фиг. 2. С помощью ударного механизма 27, фиг. 2 производят на них периодическое ударное воздействие для обеспечения внедрения заостренных наконечников электровводов 40, фиг. 2, в тело металлической обсадной колонны 5, фиг. 2, одновременно включают с помощью наземного бортового компьютера 21, через интерфейсный блок 23, модем 30 и контроллер 20 блок контроля качества прижима электродов 22, в каждый электроввод с использованием источника тока 18 и устройства коммутации 14 последовательно подается небольшой ток, при этом измеряется напряжение на каждом электровводе, по величине которого вырабатывается критерий качества прижима электродов, оптимальное сопротивление контакта должно быть не более 0.2 Oм, информация о сопротивлении контактов контроллером 20 через модем 30 по каротажному кабелю 24 и интерфейсный блок 23 передается в наземный бортовой компьютер, по достижении качественных контактов операция воздействия на электроды прекращается, блок контроля качества прижима 22 отключается от входных цепей и начинается цикл измерений на точке. В токовые электровводы А1 и А2, позиции 8 и 13 поочередно, с помощью источника питания 1, переключателя токовых электродов 6 и электрода В, 2 подают двуполярные трапецеидальные импульсы электрического тока и при каждой из подач тока измеряют, используя шунт 23 и АЦП 28, поданный ток, потенциал одного из измерительных электродов, используя цифровой измеритель потенциала 7 и электрод Nуд 3, а также первые и вторые разности в трех и более точках по глубине скважины с помощью цифрового измерителя потенциалов электродов. Все оцифрованные сигналы соответствующим образом обрабатывают, фильтруют и на их основе, с использованием оригинального модуля программ расчета УЭС в бортовом компьютере, по предложенным формулам с учетом возникающих при измерении мешающих факторов, обусловленных близким расположением токовых электродов к измерительным, одновременно по трем и более точкам глубины определяют УЭС горных пород. Затем электроприводом 25 электровводы складывают в транспортировочное положение и зонд перемещают на следующие точки интервала исследований.Point-to-point measurement mode. The downhole tool is lowered to a predetermined depth in the research interval, then all the electrical inputs using the electric drive 25, FIG. 2, by means of the output shaft 35, FIG. 2 and the clamping mechanism 26, FIG. 2 are pressed against the casing 5, FIG. 2. Using the percussion mechanism 27, FIG. 2 produce periodic impact on them to ensure the introduction of the pointed tips of the electrical inputs 40, FIG. 2 into the body of the metal casing 5, FIG. 2, simultaneously turn on using the ground-based on-board computer 21, through the interface unit 23, the modem 30 and the controller 20, the electrode clamp quality control unit 22, a small current is sequentially supplied to each electrical input using a current source 18 and a switching device 14, and the voltage each electrical input, the value of which produces a criterion for the quality of the pressure of the electrodes, the optimal contact resistance should be no more than 0.2 Ohm, information about the contact resistance of the controller 20 through modem 3 0 through the logging cable 24 and the interface unit 23 is transferred to the ground-based on-board computer, when the quality contacts are reached, the operation of the action on the electrodes is terminated, the quality control unit of the clamp 22 is disconnected from the input circuits and the measurement cycle begins at the point. Bipolar trapezoidal pulses of electric current are supplied to current electric inputs A1 and A2, positions 8 and 13, alternately, using a power supply 1, a switch of current electrodes 6 and electrode B, 2, and at each of the current supplies, it is measured using shunt 23 and ADC 28, supplied current, the potential of one of the measuring electrodes using a digital potential meter 7 and an electrode Nud 3, as well as the first and second differences at three or more points along the well depth using a digital electrode potential meter. All digitized signals are appropriately processed, filtered, and based on them, using the original module for calculating the resistivity in the on-board computer, according to the proposed formulas, taking into account the interfering factors that arise when measuring, due to the proximity of the current electrodes to the measuring ones, simultaneously at three or more depth points determine the resistivity of rocks. Then, the electric drives 25 are folded into the transport position and the probe is moved to the next points of the research interval.

Макет устройства проверен в скважинных условиях. Анализ полученных материалов показывает высокое качество и увеличение скорости каротажа, работа устройства показала надежность, технологичность, удобство в обслуживании. Завершается выпуск партии приборов для электрического каротажа обсаженных скважин, соответствующих данному устройству.The layout of the device is tested in downhole conditions. An analysis of the materials obtained shows high quality and an increase in logging speed, the operation of the device has shown reliability, manufacturability, and ease of maintenance. The batch of instruments for cased hole electric logging corresponding to this device is nearing completion.

ЛитератураLiterature

1. Кривоносов Р.Н., Кашик А.С. Способ и устройство электрического каротажа обсаженных скважин №2306582 от 21.11.2005 г. Реферат опубликован 11.08.2007 г.1. Krivonosov R.N., Kashik A.S. Method and device for cased hole electric logging No. 2306582 dated November 21, 2005. Abstract published on August 11, 2007

2. Рыхлинский Н.И., Бродский П.А. и др. Патент №3661245 от 19.02.2008 г.2. Rykhlinsky N.I., Brodsky P.A. and others. Patent No. 3661245 dated February 19, 2008.

3. Рыхлинский Н.И., Бродский П.А. и др. Способ электрического каротажа обсаженных скважин. Патент №2382385 от 26.01.2009 г.3. Rykhlinsky N.I., Brodsky P.A. et al. Method for electric cased hole logging. Patent No. 2382385 dated January 26, 2009

Claims (14)

Устройство для электрического каротажа через металлическую колонну. содержащее скважинный прибор с многоэлектродным измерительным зондом. состоящий из корпуса, механических блоков, электронного блока, группы узлов электродов из пяти или более, установленных последовательно друг за другом вдоль оси прибора, каждый узел включает в себя не менее двух электровводов, расположенных в плоскости, перпендикулярной оси скважины, причем в крайних двух узлах группы находятся токовые электровводы А1, А2, остальные электроды в группе являются только измерительными, все электровводы многоэлектродного зонда имеют возможность прижиматься к стенке металлической колонны скважины, создавая с ней электрический контакт с помощью электропривода и прижимных механизмов, электронный блок, включающий в себя контроллер, который связан по специальным линиям связи с коммутатором тока питания зонда, измерителями потенциалов электродов и их разностей, электроприводом, через модем и каротажный кабель по телеметрической линии связи - с бортовым компьютером, и наземную часть, состоящую из бортового компьютера, интерфейсного блока, источника питания зонда, а также электродов Nуд и В, соединенных между собой линиями связи и многожильного каротажного кабеля, соединяющего скважинный прибор, отличающееся тем, что все узлы электродов расположены вдоль оси зонда последовательно на одинаковых расстояниях, в узлах крайних электродов, кроме токовых, дополнительно установлены измерительные электровводы, которые по глубине расположены на уровне токовых и подсоединяются к колонне в точках, не совмещенных с точками контактов токовых, кроме того, электронный блок дополнительно оснащен блоком контроля качества прижима электродов, электрически связанным с каждым электровводом, а прижимные механизмы дополнены ударными механизмами, обеспечивающими внедрение заостренных электровводов в тело колонны, бортовой компьютер дополнительно снабжен программой оперативной оценки качества прижима электродов и расчета значений удельного электрического сопротивления пород по трем и более точкам глубины на одном прижиме с учетом возникающих при измерении мешающих факторов по приведенным формулам:Device for electric logging through a metal column. comprising a downhole tool with a multi-electrode measuring probe. consisting of a body, mechanical blocks, an electronic block, a group of electrode assemblies of five or more, mounted sequentially one after the other along the axis of the device, each node includes at least two electrical inputs located in a plane perpendicular to the axis of the well, and in the outermost two nodes groups are the current electrical inputs A1, A2, the remaining electrodes in the group are only measuring, all the electrical inputs of the multi-electrode probe have the ability to press against the wall of the metal column of the well, creating electrical contact with it using an electric drive and clamping mechanisms, an electronic unit that includes a controller that is connected via special communication lines to the probe power supply current switch, electrodes and their difference potential meters, an electric drive, through a modem and a wireline cable through a telemetric communication line - with an on-board computer, and the ground part, consisting of an on-board computer, an interface unit, a probe power supply, as well as Nud and B electrodes connected by communication lines and a multicore well cable connecting the downhole tool, characterized in that all the electrode nodes are located along the axis of the probe sequentially at equal distances, in the nodes of the extreme electrodes, in addition to the current ones, measuring electric inputs are additionally installed, which are located at a current level in depth and are connected to the column at points, not combined with current contact points, in addition, the electronic unit is additionally equipped with an electrode clamp quality control unit, electrically connected to each electric input, and the pressing mechanisms are supplemented by shock mechanisms that ensure the introduction of pointed electric inputs into the body of the column, the on-board computer is additionally equipped with a program for the operational assessment of the quality of the electrode clamps and calculation of the electrical resistivity of the rocks from three or more depth points on one clip, taking into account the interfering factors when measuring using the above formulas : удельные электрические сопротивления, отвечающие i-й измерительной группе, состоящей из трех соседних измерительных электродов, равноудаленных по оси зонда, определяют согласно выражению:specific electrical resistance corresponding to the i-th measuring group, consisting of three adjacent measuring electrodes equidistant along the axis of the probe, is determined according to the expression:
Figure 00000009
Figure 00000009
гдеWhere
Figure 00000010
Figure 00000010
Kg - общий геометрический коэффициент, определяемый при помощи сеточной математической модели;K g is the general geometric coefficient, determined using a grid mathematical model; Ωz - электрическое сопротивление участка скважины между крайними измерительными электродами зонда;Ω z is the electrical resistance of the well section between the extreme measuring electrodes of the probe; Kf - корень уравнения, равныйK f is the root of the equation, equal to Kf*ΔU2(IA2)+ΔU2(IA1)=0,K f * ΔU 2 (I A2 ) + ΔU 2 (I A1 ) = 0, UN - потенциал центрального измерительного узла группы относительно дневной поверхности,U N is the potential of the central measuring node of the group relative to the day surface, ΔUi(IA1,A2) - разности потенциалов между крайними измерительными электродами i-й трехэлектродной группы при подаче тока через электроды A1, A2 соответственно,ΔU i (I A1, A2 ) - potential differences between the extreme measuring electrodes of the i-th three-electrode group when applying current through the electrodes A1, A2, respectively, Δui(IA1,A2) - разности потенциалов между средними и нижними электродами трехэлектродной группы, а поправки на геометрию тока по трубе
Figure 00000011
отличаются от 0 только в двух случаях:
Δu i (I A1, A2 ) are the potential differences between the middle and lower electrodes of the three-electrode group, and the corrections for the geometry of the current through the pipe
Figure 00000011
differ from 0 only in two cases:
Figure 00000012
Figure 00000012
Figure 00000013
Figure 00000013
RU2011150559A 2011-12-13 2011-12-13 Device for electrical logging through metal column RU2631099C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011150559A RU2631099C2 (en) 2011-12-13 2011-12-13 Device for electrical logging through metal column

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011150559A RU2631099C2 (en) 2011-12-13 2011-12-13 Device for electrical logging through metal column

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011150559A RU2011150559A (en) 2013-06-20
RU2631099C2 true RU2631099C2 (en) 2017-09-18

Family

ID=48785091

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011150559A RU2631099C2 (en) 2011-12-13 2011-12-13 Device for electrical logging through metal column

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2631099C2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103913634B (en) * 2014-04-03 2016-08-17 中色地科矿产勘查股份有限公司 A kind of rock and ore sample true electric parameters testing method and device

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5502686A (en) * 1994-08-01 1996-03-26 Western Atlas International Method and apparatus for imaging a borehole sidewall
RU2176802C1 (en) * 2001-02-20 2001-12-10 Кашик Алексей Сергеевич Method for resistivity logging of cased wells
RU2306582C1 (en) * 2005-11-21 2007-09-20 Ростислав Иванович Кривоносов Method and device for electric logging of cased well
RU2382385C1 (en) * 2009-01-26 2010-02-20 Валентин Цой Method for electrical logging cased wells
RU2419820C2 (en) * 2005-07-29 2011-05-27 Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. Procedure and device for transfer or reception of information between downhole equipment and surface

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5502686A (en) * 1994-08-01 1996-03-26 Western Atlas International Method and apparatus for imaging a borehole sidewall
RU2176802C1 (en) * 2001-02-20 2001-12-10 Кашик Алексей Сергеевич Method for resistivity logging of cased wells
RU2419820C2 (en) * 2005-07-29 2011-05-27 Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. Procedure and device for transfer or reception of information between downhole equipment and surface
RU2306582C1 (en) * 2005-11-21 2007-09-20 Ростислав Иванович Кривоносов Method and device for electric logging of cased well
RU2382385C1 (en) * 2009-01-26 2010-02-20 Валентин Цой Method for electrical logging cased wells

Also Published As

Publication number Publication date
RU2011150559A (en) 2013-06-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8030937B2 (en) Multiple frequency based leakage correction for imaging in oil based muds
RU2436109C2 (en) Procedure and instrument for detection of position of fault in cable drill pipe
RU2536732C2 (en) Method and apparatus for electrical cased well logging
AU2017201038A1 (en) Method and device for downhole corrosion and erosion monitoring
CN1920253A (en) Formation evaluation system and method
US20150260874A1 (en) System and Method for Imaging Subterranean Formations
Sjöberg et al. Stress measurements in deep boreholes using the Borre (SSPB) probe
CA2649498A1 (en) Electrical cased well-logging method
RU2631099C2 (en) Device for electrical logging through metal column
JP5795358B2 (en) Electrical resistivity survey data acquisition method
JP2008051502A (en) Multi-electrode electrical logging method for small diameter
CN106989687A (en) Country rock method of testing and test system
WO2010085170A1 (en) Method for electrically logging cased wells
CN106706715A (en) Polluted soil detection method based on three-dimensional high-density electrical resistivity method
US7899622B2 (en) Sequential resistivity imaging with asymmetric electrode arrays
RU173699U1 (en) Device for electric logging through a metal column
CN202421128U (en) High-resolution electromagnetic flaw inspection combination instrument
RU2667534C1 (en) Single-wire guide system for determining distances using unbalanced magnetic fields
CN1794013A (en) High resolution ratio static natural potential well logging instrument and its measuring method
Kumavat et al. Condition assessment of concrete with NDT–Case study
US20210255127A1 (en) A method, a system, and a probe for determining in-situ an oxidation-reduction potential in a formation having a surface
WO2021040769A1 (en) Dynamic time warping of signals plus user picks
RU2630991C1 (en) Device for logging wells cased with metal string
CN102102513A (en) Through casting resistivity logging instrument
RU173713U1 (en) A device for logging wells cased by a metal column

Legal Events

Date Code Title Description
RZ4A Other changes in the information about an invention
QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20180117

Effective date: 20180117

QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20180213

Effective date: 20180213

PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20180709

PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20181017

PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20190214

QC41 Official registration of the termination of the licence agreement or other agreements on the disposal of an exclusive right

Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20180213

Effective date: 20190429