SU1059522A1

SU1059522A1 - Device for well-logging in the process of drilling

Info

Publication number: SU1059522A1
Application number: SU823426450A
Authority: SU
Inventors: Анатолий Александрович Молчанов; Юрий Юрьевич Дмитрюков; Валерий Михайлович Григорьев; Игорь Николаевич Заболотнов
Priority date: 1982-04-22
Filing date: 1982-04-22
Publication date: 1983-12-07

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КАРОТАЖА В ПРОЦЕССЕ БУРЕНИЯ, содержащее забойный двигатель, генератор переменного тока, разделитель и глубинный прибор, включающий в себ регистратор , калибровочное сопротивление, схему измерени напр жени и блок вычислени , размещенные над забойным двигателем, а также измерительный электрод, установленный непосредственно над долотом, при этом выходы генератора переменного тока соединены с кгшибровочньм сопротивлением , с бурильной колонной и с входами схемы измерени напр жени , выход которой соединен с первым входом блока вычислени , выход последнего подключен к регистратору, о т личающ«ес тем, что, с целью упрощени конструкции и повышени надежности устройства, измерительный электрод соединен с корпусом застойного двигател через нелинейный элемент, а в глубинный прибор введена схема измерени разности токов положительной и отрицательной полуволн выходного сигнала генератора переменного тока, причем входы схемы измерени разности токов положительной и отрицательной . полуволн выходного сигнала генератора переменного тока подключены к калибровочному сопротивлению, а выход - к второму входу блока вычислени . О сд « О1 ю юA DRIVING DEVICE FOR DRILLING, containing a downhole motor, an alternator, a separator and a depth device, including a recorder, a calibration resistance, a voltage measurement circuit and a calculator located above the downhole motor, as well as a measuring electrode mounted directly above the bit The outputs of the alternator are connected to a fault resistance, with a drill string, and with the inputs of a voltage measurement circuit, the output of which is connected to the first The input of the calculating unit, the output of the latter is connected to the recorder, which is similar to the fact that, in order to simplify the design and increase the reliability of the device, the measuring electrode is connected to the housing of the stagnant motor through a nonlinear element, and a positive current measurement circuit is introduced into the deep device and a negative half-wave of the output signal of the alternator, and the inputs of the circuit for measuring the difference of the currents of the positive and negative. Half the output of the alternator is connected to a calibration impedance, and the output is connected to the second input of the calculator. About cd "O1 th

Description

Изобретение относитс к буровой технике, а именно к каротажу в процессе бурени . Известны метод и устройство дл производства каротажа в процессе бу рени , содержащее зонд, установленный на долоте и канал св зи по кабелю , проход щему через вертлюг l Известно также устройство многоэлектродного каротажа, где одним из электродов вл етс долото, содержащее генератор, питающийс расходом и беспроводный электрический канал св зи. 21 . Недостатком известных устройств вл етс сложность их осуществлени в услови х турбинного бурени , так как требуетс проводна св зь через турбобур от долота к регистратору, либо размещение регистратора у доло та, что также нерационально, особенно при использовании какого-либо вида канала св зи с поверхностью. Наиболее близким к предлагаемому вл етс устройство электрокаротажа методом сопротивлени в процес се бурени , содержащее генератор переменного тока, разделитель и глу бинный прибор, включающий регистратор , калибровочное сопротивление, схему измерени напр жени и блок вычислени , а также измерительный электрод, установленный непосредственно над долотом, при этом выходы генератора переменного тока соедине ны с калибровочным сопротивлением, с бурильной колонной и с входами схемы измерени напр жени , выход которой соединен с входом блока вычислени , а выход последнего подключен к регистратору. В этом устройстве использована тороидальна , катушка, расположенна около Зурово головки, выходной сиг.нал катушки соответствует физическим услови м окружающей среды 3J . Недостатком данного устройства вт етс наличие обратной св зи, осуществл емой устройством, св занным с тороидальной катушкой,котора регулирует возбуждение генератора . Таким обраэом, в услови х турбинного бурени применение подоб ных устройств крайне затруднено .из-за конструктивной сложности устройства . Цель изобретени - упрощение конструкции и повышение надежности устройства. Поставленна цель достигаетс те что в устройстве дл каротажа в про цессе бурени , содержащем забойный двигатель, генератор переменного тока, разделитель и глубинный прибор , включающий регистратор, калибровочное сопротивление, схему измерени напр жени и блок вычислени размещенные над забойным двигателем, а также измерительный электрод, установленный непосредственно над долотом , при этом выходы генератора переменного тока соединены с калибровочным сопротивлением, с бурильной колонной и с входами схемы измерени напр жений, выход которой соединен с первым входом блока вычислени , а выход последнего подключен к регистратору , измерительный электрод соединен с корпусом забойного двигател через нелинейный элемент, а в глубинный прибор введена схема измерени разности токов положительной и отрицательной полуволн выходного сигнала генератора переменного тока, причем входы схемы измерени разности токов положительной и отрицательной полуволн выходного сигнала генератора переменного тока подключены к калибровочному сопротивлению , а выход - к второму в.ходу блока вычислени . На фиг.1 приведена блок-схема устройства дл каротажа в процессе бурени ; на фиг.2 - электрическа эквивалентна схема, по сн юща принцип работы устройства.. Устройство состоит из генератора 1 переменного тока, подключенного к бурильной колонне 2 над разделителем 3 и через калибровочное сопротивление 4КхПод разделителем 3, измерительного электрода 5, установленного непосредственно над долотом б и соединенного с корпусом забойного двигател (не показан) через нелинейный элемент 7, схемы 8 измерени разности токов положительной и отрицательной полуволн, схемы 9измерени напр жени , блока 10 вычислени и регистратора 11. Устройство работает следующим образом. Так как выходной сигнал генератора 1 переменного тока вл етс двухпол рным, то ток дл положительной полуволны определ етс формулой (фиг.2) (1) ) Обр- R.R а ток отрицательной полуволны п -JL PRn где и - напр жение на выходе генератора переменного тока; Зпр- пр мой ток (отрицательной полуволны); Зорр- обратный ток (положительной полуволны); RU - сопротивление пород общее; RX - сопротивление пород в районе долота.The invention relates to a drilling technique, namely to logging while drilling. A method and a device for producing logging during rutting is known, containing a probe mounted on a bit and a communication channel through a cable passing through a swivel l. A multi-electrode logging device is also known, where one of the electrodes is a bit containing a generator feeding the flow rate and wireless electric link. 21. A disadvantage of the known devices is the complexity of their implementation in the conditions of turbine drilling, as it requires a wired connection through the turbo-drill from the bit to the recorder, or placing the recorder at the bit, which is also irrational, especially when using any type of communication channel with the surface . The closest to the present invention is the electric logging method of resistance during the drilling process, comprising an alternator, a separator and a depth gauge, including a recorder, a calibration resistance, a voltage measuring circuit and a calculating unit, as well as a measuring electrode mounted directly above the chisel, the outputs of the alternator are connected to the calibration resistance, to the drill string and to the inputs of the voltage measurement circuit, the output of which is connected to the input ohm the computation unit, and the output of the latter is connected to the recorder. This device uses a toroidal coil located near the head of the head, the output coil signal corresponds to the physical environment 3J. The disadvantage of this device is that the feedback is provided by a device connected to a toroidal coil that regulates the excitation of the generator. Thus, under turbine drilling conditions, the use of such devices is extremely difficult due to the structural complexity of the device. The purpose of the invention is to simplify the design and increase the reliability of the device. The goal is achieved in those in a logging device for drilling, which includes a downhole motor, an alternator, a separator and a deep device, including a recorder, a calibration resistance, a voltage measurement circuit and a calculator located above the downhole motor, and a measuring electrode, mounted directly above the chisel, while the alternator outputs are connected to a calibration resistance, to a drill string, and to the inputs of a voltage measurement circuit, output which is connected to the first input of the calculating unit, and the output of the latter is connected to the recorder, the measuring electrode is connected to the downhole motor housing through a nonlinear element, and a circuit for measuring the difference of the currents of the positive and negative half-waves of the output signal of the alternator is inserted into the depth gauge, and the inputs of the measuring circuit the difference between the currents of the positive and negative half-waves of the output signal of the alternator is connected to the calibration resistance, and the output to the second input. block computing. Fig. 1 shows a block diagram of a device for logging while drilling; 2 is an electrical equivalent circuit illustrating the principle of operation of the device. The device consists of an alternator 1 connected to a drill string 2 above separator 3 and through a calibration resistance 4KxU under separator 3, measuring electrode 5 installed directly above the bit b and a downhole motor (not shown) connected to the housing via a non-linear element 7, a positive and negative half-wave current difference measurement circuit 8, a voltage measuring circuit 9, a calculation unit 10 and a register Ator 11. The device operates as follows. Since the output signal of the alternator 1 is two-pole, the current for the positive half-wave is determined by the formula (Fig. 2) (1)) R-RR and the current of the negative half-wave n -JL PRn where and is the output voltage of the alternator current; Zpr - direct current (negative half wave); Zorr- reverse current (positive half-wave); RU - total rock resistance; RX - rock resistance in the chisel area.

Напр жени положительной и отрицательной полуволн равны и рассчитываютс по формулеThe voltages of the positive and negative half-waves are equal and are calculated by the formula

(3) оьр изм (3) OPM

Напр жение, пропорциональное величинам тока З р иЗовр , снимаетс с калибровочного сопротивлени 4Rx и поступает на вход схемы 8 измерени разности, токов, а;, на вход схемы 9 измерени напр жени подаетс сигнал с обмотки генератора 1 переменного тока. С выходов 8 измерени разности токов и схемы 9 измерени напр жени сигналы подаютс на входы блока 10 вычислени сопротивлени горных пород по формуле (3) и поступают на регистратор 11.The voltage proportional to the magnitude of the current Cp and Cvp is removed from the calibration resistance 4Rx and fed to the input of the difference measuring circuit 8, currents, and ;, the signal from the winding of the alternating current generator 1 is fed to the input of the voltage measuring circuit 9. From the outputs 8, the measurement of the difference in currents and the voltage measuring circuit 9 are fed to the inputs of the unit 10 for calculating the resistance of rocks by the formula (3) and are fed to the recorder 11.

.Шунтирование буровым раствором разделител 3 не имеет значени .The shunting of the separator 3 by the mud is irrelevant.

так как ток через раствор одинаков в обоих направлени х, контактна разность потенциалов вблизи долота 6 также не вли ет поскольку эта ЭДС : включена последовательно (через сопротивление породы) с выходом генератора 1. переменного тока, напр жение которого составл ет дес тки вольт.Since the current through the solution is the same in both directions, the contact potential difference near bit 6 also does not affect because this EMF is connected in series (via rock resistance) with the output of the alternator 1. The alternating current voltage of which is ten volts.

Величина Ку в основном зависит от сопротивлени пород вблизи измерительного электрода 5, поскольку его геометрические -размеры невелики , и он вл етс , по сути, излучателем разницы токов, на которую вли ет сопротивление окружающих пород.The value of Q depends mainly on the resistance of the rocks near the measuring electrode 5, since its geometric dimensions are small, and it is, in fact, the emitter of the current difference, which is influenced by the resistance of the surrounding rocks.

Применение устройства позволит повысить надежность и упростить конструкцию , что в услови х бурени вл етс решающим фактором создани работоспособной аппаратуры.The use of the device will allow to increase the reliability and simplify the design, which in the conditions of drilling is a decisive factor in the creation of workable equipment.

Claims

A LOGGING DEVICE IN A DRILLING PROCESS, comprising a downhole motor, an alternator, a spacer and a downhole tool including a recorder, calibration resistance, a voltage measuring circuit and a calculation unit located above the downhole motor, as well as a measuring electrode mounted directly above the bit while the outputs of the alternator are connected with a calibration resistance, with a drill string and with the inputs of the voltage measurement circuit, the output of which is connected to the first input m of the calculation unit, the output of the latter is connected to the registrar, characterized in that, in order to simplify the design and increase the reliability of the device, the measuring electrode is connected to the downhole motor housing through a nonlinear element, and a circuit for measuring the difference of the positive and negative half-wave currents of the output signal is introduced an alternator, and the inputs of the circuit measuring the difference in currents of positive and negative half-waves of the output signal of the alternator are connected to ochnomu resistance, and the output - to the second input of the computing unit.

SL

SL to to>