SU1744664A1 - Зонд индукционного каротажа - Google Patents

Abstract

Использование: при каротаже нефт ных и газовых скважин. Сущность изобретени : зонд содержит две основные катушки - генераторную и измерительную и две фокусирующие катушки, расположенные по обе стороны от одной из основных катушек на одинаковых рассто ни х от нее и включенных последовательно-встречно с ней. Относительный магнитный момент одной из фокусирующих катушек равен 1/2, а другой выбираетс  исход  из равенства нулю пр мого пол  в воздухе. 3 ил.

Description

Изобретение относитс  к измерительной аппаратуре дл  геофизических исследований скважин методом индукционного каротажа.

Известен зонд индукционного каротажа , содержащий генераторный и измерительный датчики, один из которых выполнен в виде 3 обмоток, рассто ние между которыми в 4-20 раз меньше рассто ний между датчиками, причем крайние обмотки включены навстречу средней, а число витков в обмотках подобрано таким образом, что отношение эффективного сечени  в средней обмотке к рассто нию до другого датчика равно сумме отношений эффективных сечений к соответствующим им рассто ни м до другого датчика.

Посольку указанный зонд предназначен дл  определени  высокопровод щих рудных пластов, проводимость которых значительно выше проводимости бурового раствора , то требование нечувствительности, зонда к скважине не накладывает столь

сильных ограничений на радиальную характеристику зонда, как в случае исследовани  разреза на нефть и газ.

Недостатком данного зонда  вл етс  высока  чувствительность к удельной электрической проводимости бурового раствора, не позвол юща  его использование в нефтегазоносных пластах.

Наиболее близким к изобретению  вл етс  зонд дл  индукционного каротажа скважин, содержащий как в генераторной, так и в измерительной цеп х, кроме основной катушки, две фокусирующие катушки, включенные в противоположной пол рности и расположенные по обе стороны от основной катушки на одинаковых рассто ни х , причем магнитные моменты фокусирующих катушек полагаютс  равными и выбираютс  из услови  нул  пр мого пол .

Недостатком данного зонда  вл етс  его низка  разрешающа  способность по вертикали.

-г

Ё

ё

О

Os

Ьь

Цель изобретени  - повышение разрешающей способности зонда по вертикали.

На фиг.1 представлена схема зонда индукционного каротажа; на фиг.2 - дифференциальные вертикальные характеристики зонда; на фиг.З - интегральные радиальные характеристики этого зонда,

Зонд индукционного каротажа (фиг,1) содержит немагнитный стержень 1, на котором соосно расположены основные катушки 2 и 3 и фокусирующие катушки 4 и 5, включенные навстречу основной катушке 3 и расположенные симметрично относительно нее.

На фиг.2 показаны дифференциальные вертикальные характеристики 6-9 зонда с рассто нием между основными катушками 2 и 3, равным 1 м, внешней фокусирующей катушкой 5 с моментом 1 /2 и рассто ни ми между катушками 3 и 5, соответственно равными 0,05, 0,1, 0,2 и 0,4м.

На фиг.З показаны интегральные радиальные характеристики 10 и 11 зонда с рассто нием между катушками 2 и 3, равным 1 м, рассто нием между катушками 3 и 5, равным 0,1 м и с моментом, равным 1/2, соответственно катушки 5 и катушки 4.

Рассмотрим основные свойства зонда индукционного каротажа (ИК), ограничива сь при этом приближенной теорией Долл .

Измер ема  зондом ИК кажуща с  удельна  проводимость ук(2) св зана с проводимостью пласта yn(Z) следующим соотношением:

yK(Z)/g(Z-Z)yn(Z)dZ ,(1) где g(Z) - дифференциальна  вертикальна  характеристика зонда;

Z- точка записи;

Z - переменна  интегрировани ,

а интегрирование ведетс  по всей оси.

Сложность решени  интегрального уравнени  (1) относительно известной УП (Z) св зана с неустойчивостью решени  интегральных уравнений Фредгольма 1-го рода. Эта неустойчивость про вл етс  в том, что небольшие погрешности во входной информации yx(Z) будут приводить к значительным погрешност м в искомой величине уп (Z).

Покажем теперь, как решаетс  эта проблема с помощью зонда предлагаемой конструкции , изображенного на фиг.1. Обознача  I рассто ние между основными катушками 2 и 3, а А- рассто ние между основной катушкой 3 и фокусирующими катушками 4 и 5 и полага  дл  определенности , что внутренн   фокусирующа  катушка 4 имеет момент 1/2, находим из услови 

нул  пр мого пол  в воздухе момент внешней фокусирующей катушки 5

)3-1(|)3

где т Д/1 .

Дифференциальна  вертикальна  характеристика зонда И К определ етс  выражением

10

дю

ggatWaW..- - ЕС мг; ми;/| гг;- иЛ

где суммирование ведетс  по всем генераторным катушкам с относительными моментами Mr и координатами Zr и по всем измерительным катушкам с относительными моментами MMj и координатами ZHJ, 9o(L, Z)-дифференциальна  вертикальна  характеристика двухкатушечного зонда длиной L

j L , I Z I L / 2

9oU,Z) ;

L/8Z2,, где i - число генераторных катушек; j - число измерительных катушек. В данном случае 3

W -ttphitt faW-

(мг-зч .37 -13)д„( 14 л, г - %)}

Здесь полагаетс , что ноль оси Z совпадает с серединой основной двухкатушечной пары. Фиксиру  в уравнении (5) значение I и переход  к пределу при Д-К), получаем с учетом выражени  (4) дл  дифференциальной вертикальной характеристики

g(Z)0,2 5(Z-l/2)+t(Z),(6) где

(0,3 /I, 121 1 /2 t(Z) )

LO,15I/Z2-0,01875I3/Z4, IZIX/2 б (Z-I/2)- 6 - функци  Дирака, обладающа  следующимихвойствами;

(p,Z I / 2 5(Z-l/2)j

О, 2 I /2,

00

/ 5()dZ 1 . -оо

Нетрудно показать, что в случае, когда относительный магнитный момент 1 /2 имеет внешн   фокусирующа  катушка 5, дифференциальна  вертикальна  характеристика зонда при Д- Оимееттотжесамыйвид(6)-{7). Дл  зонда с такой вертикальной характеристикой уравнение (1) примет вид yx(Z)0.2 yn(Z-l/2)+/ t(Z -Z) yn(Z)dZ (8) Наличие в интегральной вертикальной характеристике нар ду с непрерывной частью t(Z) слагаемого 0,2 d(Z-l/2) привело к тому, что исходное уравнение (1) дл  определени  неизвестной yn(Z) стало интегральным уравнением Фред гол ьма 2-го рода, решение которого устойчиво к погрешност м во входной информации.

Как видно из характеристик 6-9, показанных на фиг.2, при значении Д /5 пик на кривой g(Z) в области ,  вл ющийс  конечным представлением д -функции, перестает быть заметным При ,1 и 0,05 этот пик очень  ркий и он достаточно хорошо воспроизводит предельную д -функцию. Требование А/К 1/5, кроме того, следует из услови  нул  пр мого пол  в воздухе дл  предложенного зонда с внутренней фокусирующей катушкой 4 с моментом, равным 1/2. Представленные на фиг.З интегральные радиальные характеристики 10 и 11 зонда при м, ,1 м и различном расположении фокусирующих катушек с моментом , равным 1/2, свидетельствуют о высокой степени исключени  скважины (на уровне ) и хорошей глубинности ( 1,21- 1,41).

Зонд индукционного каротажа работает следующим образом

При подаче переменного электрического тока на катушку 2 (или катушки 3, 4, 5) в породе возбуждаетс  электромагнитное поле . С помощью фокусирующих катушек 4 и 5, играющих одновременно роль компенсационных катушек, происходит полна  компенсаци  пр мого пол , и в измерительных катушках 3, 4 и 5 (или 2) наводитс  ЭДС индукции, величина которой усиливаетс  усилителем и после преобразовател  (не по0

5

0

5

0

5

казан) детектируетс  фазочувствительным детектором и поступает на кабель (не показан ).

Использование данного зонда наиболее эффективно в случае вертикально-неоднородного пласта с последующим решением задачи обратной фильтрации.

По сравнению с известными предложенный зонд обладает тем преимуществом, что позвол ет устойчиво определ ть удельную электрическую проводимость вертикально-неоднородного пласта с одновременным исключением вли ни  скважины.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Зонд индукционного каротажа, содержащий соосно расположенные основные генераторную и измерительные катушки, а также две фокусирующие катушки, включенные встречно с одной из основных катушек и расположенные по обе стороны от нее на одинаковых рассто ни х Д.отличаю- щ и и с   тем, что, с целью повышени  разрешающей способности зонда по вертикали , относительный магнитный момент одной из фокусирующих катушек равен 1/2, относительный магнитный момент другой фокусирующей катушки равен

   М(1+ г)3-1/2((1 + г )/(1- г))3, где т A/I ;

   I - рассто ние между основными катушками ,

   а рассто ние между основной и соединенной с ней фокусирующей катушкой по крайней мере в 5 раз меньше рассто ни  между основными катушками.

   Ш

   со

   -ч- to o

   Ј

   0

   tM

   col

   О Ю

   Ю

   tn

   0(r) 0,9 0,8- 0,7- 0,6- 0,5- Of

   о,з0 .2- 0.1

   0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 7,2 7,4 1,6 1,8 2,0 г,м

   Фиг. 3

   11