Claims (3)
oL дл р да зондов, тем детальней исслёдуютс геоэлектрические радиальные неоднородности вокруг скважины. Однако слишком мала величина коэффициента геометрического подоби затрудн ет взаимное размещение катушек зонда на зондовой основе, вследствие того, что рёёльные размеры катушек существенно возрастают с уменьшением частоты цепей трехэлементных возбуждаемого пол в полном соответствии с принципом электродинамического подоби зондов 4 а И отношени ми моментов М - 0 Mi где и - циклические частоты возбуждени полей короткими и длинным 1 зондами, соответственно; М магнитные моменты генераторных катуДругое ограничение коэффициента геометрического подоби (,5) обусловлено тем, что детальность ис-. следовани радиальных неоднородностей снижаетс . В соответствии с выражени м11 (1 и (2) величина /Ъ f 1-И коэффициент электродинамического подоби р да зондов, которым однозначно устанавливаетс равенство друг другу характеристик квазистационарного электромагнитного пол , измер емых геометрически подобными зондами в однородной среде. Действительно, з этом случае, дл модул амплитуды в дол х пр мого пол в воздухе и фазы электромагнитного дипол имеем следующие выражени |h I ехр(-Р) V(1+P)+ Р, () --P-a -ci (5) где Р - безразмерный параметр, равный отношению длины зонда (или рассто нию вдоль оси дипол до точки измерени ) к глубине проникновени пол в среде, т.е. ( Vp(tT Уи /Л- электропроводность и магнитна проницаемость среды, соответственно . Из выражени (6)видно, что если конструктивные параметры зондов, длины (Ц-) и частоты ( ) , устанавливаютс в соответствии с требовани ми 7 l геометрического и электродинамииес{кого подоби (1.), (2) и (3), то измер емые характеристики пол (k) и (5), а также любые их производные (например разность фаз), остаютс неизменными в однородной среде. Вмес те с тем, глубина исследовани среды различна, а именно с ростом длины зонда и уменьшением частоты (|i-con$t .она максимальна и, наоборот, с сокра щением длины зонда и увеличением частоты глубинность исследовани ии имальна . При этом детальность (локальность ) исследовани ближних участков среды возрастает. В случае неоднородной среды, вследствие проникновени фильтрата бурового раство а в пласт-коллектор и возможного об разовани вала оттесн емой в глубь пласта минерализованной воды (образование окаймл ющей зоны с повышенной электропроводностью) зондировани электродинамическими и геометрически подобными зондами поз.вол ет восстановить характер распределени электрических неоднородностей с их количественной оценкой. Таким образом , предлагаемое устройство обеспе-чивает высокую точность измерени геоэлектрических неодно(эодностей. Обеспечить практически одновременную работу в скважине всех п ти зондов, т.е. повысить производительность работ, позвол ет применение электрических ключей и блока коммутации , работа которого регламентируетс схемой автоматического управлени . Электронные ключи в генераторных цеп х включены исполнительными лини ми между задающими генераторами рабо чих частоти усилител ми мощности. Это позвол ет сократить расход элект роэнергии усилител ми мощности и в случае периодического их включени суммарный расход энергии соответству ет расходу мощности одним усилителем что также снижает самопрогреа электронных схем и элементов. Электронные ключи измерительных цепей исполнительными лини ми включены между выходом усилителей промежуточной частоты и входами усилителей-ограничителей промежуточной частоты . Выбор такого места включени обеспечивает наименьшее .внесение помех как от коммутационных операций ключей, так и из каналов усилени и преобразовани сигналов. o Электронные ключи ге.нераторных и измерительных цепей управл ющими лини ми подключаютс к блоку коммутации ключей. Режимы включени и выключени ключей блоком коммутации регламентируютс схемой автоматического управлени . Так, например,-момент включени генераторных катушек под нагрузку сопровождаетс нарастанием амплитуды тока от нул до оптимальной величины. Исключить этот нестационарный режим из результатов измерений удаетс путем более поздней (или опережающей) коммутацией измерительных цепей относительно включени (или выключени ) генераторных ключей . Кроме того, режим коммутации того или иного зонда распознаетс в наземной станции благодар передаче шифрованных команд, посылаемых от схемы автоматического управлени в пульт наземной станции синхронно с сигналами дл блока коммутации. На чертеже изображена блок-схема устройства. Устройство содержит генераторы рабочих частот 1.1 дл частоты fj. | 1.2 дл частоты f ; .,.; 1.5 дл частоты fj-; электронные ключи 2.12 .5 генераторных цепей, усилители мощности 3.1-3.5, генераторные катушки 4.1-.5 зондов, измерительные катушки 5.1-5.5 зондов (пары) зонд трехэлементный Ц. и 5.1; зонд трехэлементный 4.2 и 5.2,геометрически подобный зонду Ц 1-5.1, зонд трехэлементный ,3 и 5.3,геометрически подобный зонду 4.2-5.2, и т.д.; усилители-преобразователи 6,1-6.5 сигналов высокой частоты в сигналы низкой частоты - усилители промежуточной частоты; генераторы-гетеродины 7.1-7.5 электронные ключи 8.1-8.10 измерительных цепей, усилители-ограничители промежуточной частоты 9.19 .2, фазоизмерительный блок 10, блок 11 телеметрии, блок 12 коммутации, со схемой автоматического управлени . Устройство работает следующим образом . Устройство дл каротаж юго электромагнитного зондировани содержит генераторы 1.1-1.5, частоту, которых различна и устанавливаетс в соответствии с величинами коэффициентов Геометрического (of.) и электродинамического подоби (|i) (1), (2) и (3). Выходные цепи генераторов 1.1-1.5 подключены через исполнительные линии 9100 электронных ключей 2.1-2.5 к усилител м мощности 3.1-3.5. нагрузкой которых вл ютс генераторные катушки k,}-k.S зондов. Пары измерительных . катушек 5-1-5.5 зондов подключены к соответствующим каждойкатушке усилител м-преобразовател м 6 .1-6.5 сигналов высокой частоты в сигналы низкой частоты. Автономные генераторыгетеродины 7.1-7-5 вырабатывают частоты дл усилителей-преобразователей 6.1-6.5, которые отличаютс от соответствующих рабочих частот зондов на одну и ту же ве 1ичину Д f. Выходные цепи усилителей-преобразЬвателей 6.1-6.5 через исполнительные линии электронных ключей 8.1-8.10 измерительных цепей подключаютс попарно к усилител м-ограничител м промежуточной частоты 9.1 и 9.2 сигналов с преобразованной частотой () . Сигналы низкой частоты Af, ограниченные до определенного заданного уровн , подаютс в фазоизмерительный блок 10. и далее, через блок 11 телеметрии по каротажному кабелю на поверхность к пульту управлени ста.нции. Блок 12 коммутации, получа от блока 11 кодовые импульсные сигналы, обеспечивает последовательную коммутацию электронных ключей 2.1-2.5 и 8.18 .10 в с едуюи4ем пор дке. Первым замыкаетс ключ 2.1, затем после окончани переходных процессов в цеп х усилител мощности 3-1 и генераторной катушке Ц.1 замыкаютс исполнительные линии двух ключей 8.1 и 8.2. Процесс регистрации информационных сигналов длитс в течение промежутка времени, равного 0,1 от промежутка, занимаемого одним зондом и включающим в себ все операции по исключению переходных процессов коммутации, передаче сигналов на поверхность, подаче команд на отключение зонда и подготовку к приему ч кодовых команд дл подключени другог зонда. После окончани регистрации сигнала, отключаютс ключи в измерительных цеп х 8.1 и , а затем клюм 2.1 в генераторной цепи первого зонда Обработкэ измерительных сигналов и пе редача их на поверхность занимает 0,5 от всего промежутка времени, выдел емого одному каналу. После этого в блок 12 коммутации поступает кодовый сигнал дл включени второго трех элементного зонда .2-5-2. После отра ботки сигналов второго зонда подаетс О10 команда дл включени следующего зонда . Весь цикл работы п ти зондов занимает 0,1 с. При стандартной скорости подъема скважинного прибс ра, равной 2000 м/ч, все зонды производ т измерени геологического разреза на интервале глубины, равной 5,5 см. В прин том масштабе записи, равном 1:200, линии записи каротажных дна -грамм будут непрерывными, Применение многозондовой системы с временным разделением работы каждого зонда выгодно ртличает предлагаемое устройство дл каротажного электромагнитного зондировани , так как значительно сокращаетс врем на проведение измерений, результаты которых несут информацию о характере распределени электрических свойств пород от скважины в глубь пласта. Предлагаемое устройство замен ет двухзондовые системы индукционного каротгча. Формула изобретени Устройство дл каротажного электромагнитного зондировани , содержащее генератор, трехэлементные зонды, длинный и короткий, состо щие из генераторной и пары измерительных катушек, усилители мощности, усилители-преобразователи , генератор-гетеродин, усилители-ограничители промежуточной частоты, фазоизмерительный блок, блок телеметрии и блок коммутации, при генераторные катушки трехэле„ентных зондов подключены к выходам усилителей мощности, измерительные катушки трехэлементных зондов соедийены со входами усилителей-преобразователей , вторые входы которых соедийены с выходом генератора-гетеродина, выходы усилителей-ограничителей промежуточной частоты соединены со входами фазоизмерительного блока, выход которого через блок телеметрии ооединен с блоком коммутации, о т л и а ю щ е е с тем, что, с целью повышени производительности работ и точности измерени электрических неоднородностей в пластах-коллекторах, вустройство введены электронные ключи генераторных и измерительных цепей , трехэлементных зондов, трехэлементные зонды выполнены геометрически и электродинамически подобными друг другу, генератор выполнен в виде генераторов рабочих частот по числу генераторных 11 .. 10 катушек трехэлементных зондов, число генераторов-гетеродинов соответствует числу пар измерительных катушек трех ,элементных зондов, при этом электронные ключи генераторных цепей трехэлементных зондов исполнительными лини ми включены между генераторами рабочих частот и усилител ми мощности а электронные ключи измерительных цепей трехэлементных зондов исполнительными лини ми включены между выходами , усилителей-преобразователей и входами усилителей-ограничителей промежуточной частоты, управл ющие входы электронных ключей подключены к блоку коммутации, который содержит схему автоматического управлени , причем коэффициент геометрического подоби зондов находитс в пределах следующего соотношени 0 /LI 1.5, где L.i и - рассто ни между любыми одноименными элементами р да трехэлементных зондов, соответственно , длинного и короткого, f - 1,2,..,, п - пор дковый номер трехэлементного зонда. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Патент США If I 07597, кл. , опублик. 1978. oL for a series of probes, the geoelectric radial heterogeneities around the well are examined in more detail. However, the value of the coefficient of geometric similarity makes it difficult to place the coils of the probe on the probe base, because the size of the coils increases significantly with decreasing frequency of three-element circuits of the excited field in full accordance with the principle of electrodynamic similarity of the probes 4 a Mi where and are the cyclic excitation frequencies of the fields with short and long 1 probes, respectively; M magnetic moments of the generator cat. Another limitation of the coefficient of geometric similarity (, 5) is due to the fact that the detail is used. following radial discontinuities decreases. In accordance with the expressions m11 (1 and (2), the magnitude / b f 1 is the coefficient of electrodynamic similarity of a series of probes, which unambiguously establishes the equality of each other of the characteristics of a quasistationary electromagnetic field measured geometrically similar to the probes in a homogeneous medium. Indeed, in this case , for the modulus of the amplitude in the direct field in air and the phase of the electromagnetic dipole, we have the following expressions | h I exp (-P) V (1 + P) + P, () - Pa-ci (5) where P is the dimensionless parameter equal to the ratio of the length of the probe (or the distance along the axis d field to the measurement point) to the depth of penetration of the field in the medium, i.e. (Vp (tT Ui / L is the electrical conductivity and magnetic permeability of the medium, respectively. From the expression (6) it is clear that if the design parameters of the probes are and frequencies (), are set in accordance with the requirements of 7 l geometric and electrodynamics (s) (1.), (2) and (3), then the measured characteristics of the field (k) and (5), as well as any derivatives thereof (e.g., phase difference) remain unchanged in a homogeneous medium. At the same time, the depth of investigation of the medium is different, namely, with increasing probe length and decreasing frequency (| i-con $ t. It is maximum and, conversely, with decreasing probe length and increasing frequency, the depth of exploration is immal. At the same time, the detail ( the locality of the study of the near sections of the medium increases. In the case of a non-uniform medium, due to penetration of drilling mud filtrate into the reservoir and the possible formation of a shaft of mineralized water that is pushed back into the reservoir (formation of a bordering zone conductivity of probing by electrodynamic and geometrically similar probes allows restoring the distribution of electrical inhomogeneities with their quantitative assessment. Thus, the proposed device provides high accuracy in measuring the geoelectric consistency (eodalities.) .e. to increase the productivity of work, allows the use of electric keys and a switching unit, whose operation is governed by an automatic circuit th control. The electronic keys in the generator circuit are switched on by executive lines between the master oscillators of the working frequencies and power amplifiers. This reduces the power consumption of power amplifiers and, in the case of their periodic inclusion, the total power consumption corresponds to the power consumption of a single amplifier, which also reduces the self-heating of electronic circuits and elements. Electronic keys of measuring circuits are connected by executive lines between the output of intermediate frequency amplifiers and the inputs of intermediate frequency amplifier amplifiers. The selection of such a switch-on point provides the least interference from both the switching operations of the keys and the amplification and conversion channels. o The electronic keys of the grid and measuring circuits by the control lines are connected to the switching unit of the keys. The switching on and off modes of the keys by the switching unit are governed by an automatic control circuit. Thus, for example, the instant of switching on the generator coils under load is accompanied by an increase in the current amplitude from zero to the optimum value. This non-stationary mode can be eliminated from the measurement results by later (or advanced) switching of the measuring circuits relative to switching on (or off) the generator keys. In addition, the switching mode of a probe is recognized at the ground station by transmitting encrypted commands sent from the automatic control circuit to the ground station console in synchronization with the signals for the switching unit. The drawing shows a block diagram of the device. The device contains operating frequency generators 1.1 for frequency fj. | 1.2 for frequency f; .;.; 1.5 for frequency fj-; electronic switches 2.12 .5 of the generator circuits, power amplifiers 3.1-3.5, generator coils 4.1-.5 probes, measuring coils 5.1-5.5 probes (pair) three-element probe Ts. and 5.1; three-element probe 4.2 and 5.2, geometrically similar to the probe C 1-5.1, three-element probe, 3 and 5.3, geometrically similar to the probe 4.2-5.2, etc .; 6.1–6.5 high-frequency signal converters to low-frequency signal amplifiers — intermediate frequency amplifiers; oscillators 7.1-7.5 electronic switches 8.1-8.10 measuring circuits, intermediate-frequency limit amplifiers 9.19 .2, phase-measuring unit 10, telemetry unit 11, switching unit 12, with automatic control circuit. The device works as follows. A device for logging south-electromagnetic sounding contains generators 1.1-1.5, the frequency of which is different and is set in accordance with the values of the coefficients of the Geometric (of.) And electrodynamic similarity (| i) (1), (2) and (3). The output circuits of the generators 1.1–1.5 are connected through the executive lines 9100 of the electronic switches 2.1–2.5 to the power amplifiers 3.1–3.5. the load of which are generator coils k,} - k.S probes. Couples measuring. The coils 5-1-5.5 of the probes are connected to the corresponding each coil of the amplifiers m-converters 6 .1-6.5 high frequency signals to low frequency signals. Autonomous heterodyne generators 7.1–7–5 produce frequencies for transducer amplifiers 6.1–6.5, which differ from the corresponding operating frequencies of the probes by the same amount of frequency D f. The output circuits of the amplifiers-converters 6.1-6.5 through executive lines of electronic switches 8.1-8.10 of the measuring circuits are connected in pairs to the amplifiers of the intermediate frequency 9.1 and 9.2 of the signals with the converted frequency (). Low frequency signals Af, limited to a specific predetermined level, are fed to the phase measurement unit 10. and further, via telemetry unit 11, via a logging cable to the surface to the station control panel. Switching unit 12, receiving pulse code signals from block 11, provides for serial switching of electronic switches 2.1–2.5 and 8.18 .10 in power order. The key 2.1 is first closed, then after the end of the transient processes in the power amplifier 3-1 circuits and the generator coil C.1, the executive lines of the two keys 8.1 and 8.2 are closed. The process of recording information signals lasts for a period of time equal to 0.1 of the period occupied by one probe and includes all operations to eliminate switching transients, transmit signals to the surface, issue commands to disable the probe and prepare to receive code commands for Connect a different probe. After the registration of the signal is completed, the keys in the measuring chains 8.1 are disconnected, and then the key 2.1 in the generator circuit of the first probe Processing signals and transferring them to the surface takes 0.5 of the total period of time allocated to one channel. Thereafter, the switching signal 12 receives a code signal to turn on the second three element probe. 2-5-2. After the signals of the second probe have been processed, the O10 command is issued to turn on the next probe. The whole cycle of operation of the five probes takes 0.1 s. With a standard well logging speed of 2000 m / h, all probes measure geological sections over a depth interval of 5.5 cm. At the received recording scale of 1: 200, logging bottom logging lines will be continuous The use of a multi-probe system with a time division of each probe operation favorably distinguishes the proposed logging electromagnetic sounding device, since the time required for carrying out measurements, the results of which carry information about the nature of the distribution, is significantly reduced. determining the electrical properties of rocks from the well deep into the reservoir. The proposed device replaces dual-probe induction carotea systems. The invention The device for logging electromagnetic sounding, comprising a generator, three-element probes, long and short, consisting of a generator and a pair of measuring coils, power amplifiers, amplifiers-converters, oscillator, intermediate frequency amplifiers, phase metering unit, telemetry unit and the switching unit, with the generating coils of the three-element “probe” probes are connected to the outputs of the power amplifiers, the measuring coils of the three-element probes are connected to the inputs of the converters, the second inputs of which are connected to the output of the oscillator-heterodyne, the outputs of the intermediate-frequency amplifier limiters are connected to the inputs of the phase-measuring unit, the output of which through the telemetry unit is connected to the switching unit, so that in order to increase work productivity and accuracy of measurement of electrical inhomogeneities in reservoir formations, electronic keys of generator and measuring circuits, three-element probes were introduced into the device, three-element probes were made Geometrically and electrodynamically similar to each other, the generator is designed as operating frequency generators according to the number of generating 11. 10 coils of three-element probes, the number of heterodyne generators corresponds to the number of pairs of measuring coils of three, element probes, and the electronic keys of the generating circuits of three-element probes are executive lines are connected between the operating frequency generators and the power amplifiers, and the electronic keys of the measuring circuits of the three-element probes are actuated by executive lines outputs, amplifiers-converters and inputs of intermediate-frequency limit amplifiers, control inputs of electronic switches are connected to a switching unit, which contains an automatic control circuit, the coefficient of geometric similarity of the probes is within the following ratio 0 / LI 1.5, where Li and are distances between any elements of the same name in the row of three-element probes, respectively, long and short, f - 1,2, .. ,, n is the serial number of the three-element probe. Sources of information taken into account in the examination 1. US Patent If I 07597, cl. publish 1978
2.Даев Д.С,. Высокочастотные электромагнитные методы исследовани скважин . М., Недра, 197, с. 1 7-151. 2.Daev D.S., High-frequency electromagnetic well research methods. M., Nedra, 197, p. 1 7-151.
3.Костин А.И., Ллимов Ж.З., Темиргалиев Р.Г. Аппаратура волнового каротажа дл зондировани по проводимости , Сб, Проблемы нефти и газа Тюмени, Тюмень, 1979, вып, , с. 19-21 (прототип).3. Kostin A.I., Llimov ZH.Z., Temirgaliyev R.G. Wave logging equipment for conduction sounding, Sat, Oil and Gas Problems, Tyumen, Tyumen, 1979, vol., P. 19-21 (prototype).