SU1753435A1 - Устройство дл бокового каротажа - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к промыслово- геофизической технике, в частности к устройствам дл  бокового каротажа скважин. Целью изобретени   вл етс  расширение функциональных возможностей устройства за счет измерени  углов падени  пластов, а также за счет одновременного измерени  удельной проводимости бурового раствора. Цель достигаетс  благодар  расположению п секций центрального электрода попарно одна над другой, по крайней мере в два р да по п/2 в каждом р ду и дополнительному введению п/2 дифференциальных усилителей . Первый вход каждого из п/2 дифференциальных усилителей подключен к выходу преобразовател  ток - напр жение соответствующей секции первого р да. Второй вход подключен к выходу преобразовател  ток - напр жение соответствующей секции второго р да. Дополнительна  цель достигаетс  благодар  введению второго генератора переменного тока с частотой, в четное число раз превышающей частоту сигнала первого генератора, а также суммирующего усилител  с п входами и (п/2+1)-м синх- рбнным детектором. Выходы второго генератора включены в разрыв цепи между вторыми входами преобразователей ток - напр жение и экранным электродом. Первые п/2 синхронных детекторов включены между выходами преобразователей ток - напр жение первого р да секций центрального электрода и соответствующими им выходами устройству. Управл ющий выход второго генератора подключен к второму входу (п/2+1)-го синхронного детектора. Вход последнего подключен к выходу суммирующего усилител , а выход  вл етс  дополнительным выходом устройства. 1 з.п. ф-лы, 6 ил (Л С XI ел Сл Јь СО с 

Description

Изобретение относитс  к промыслово- геофизической технике, в частности к устройствам бокового каротажа дл  исследовани  удельного злектрического сопротивлени  горных пород, и позвол ет выдел ть в них азимутальные неоднородности , определ ть углы падени  пластов и удельные проводимости бурового раствора .

Известные устройства дл  электрического каротажа позвол ют нар ду с измерением кажущегос  удельного сопротивлени  пород измер ть углы падени  пластов.

Недостатками этих приборов  вл ютс  наличие механических прижимных устройств дл  электродов и необходимость проводить провэда от подвижных электродов непосредственно по скважине, что значительно усложн ет прибор и снижает надежность . Дл  измерени  удельного сопротивлени  бурового раствора в комплексе с названными приборами могут примен тьс  резистивиметры, но при этом требуютс  до- полнительные электровводы от электродов резистивиметра вовнутрь охранного кожуха прибора, что снижает надежность и усложн ет прибор. Наиболее близким к предлагаемому  в- л етс  устройство дл  электрического каротажа , содержащее экранный электрод, центральный электрод, состо щий из п одинаковых секций, электрически изолированных друг от друга перргородками, распола- гающимис  вдоль образующих поверхности центрального электрода, удаленный измерительный электрод, генератор переменного тока, канал измерени  потенциала экранного электрода, п преобразователей ток - напр жение, управл емые ключи, генератор тактовых импульсов, канал измерени  тока центрального электрода, делитель, фильтр нижних частот, фильтр верхних частот и амплитудный преобразователь. Выходы фильтра нижних частот и амплитудного преобразовател   вл ютс  выходами устройства . Это устройство позвол ет получать информацию как об удельном сопротивлении пород по глубине скважины, так и сте- пени электрической анизотропии пород по азимуту, что дает возможность, например, выдел ть в разрезах скважин трещинные коллекторы.

Однако это устройство, оценива  об- щую степень азимутальной анизотропии пород, не позвол ет определ ть углы падени  пластов, так как дл  определени  угла падени  пластов необходимо с высокой точностью знать разницу в глубинах контактов пластов по нескольким (не менее трех) образующим стенки скважины. Графики, получаемые данным устройством, не содержат достаточно четких признаков границы между пластами.

Целью изобретени   вл етс  расширение функциональных возможностей устройства за счет измерени  углов падени  пластов, а также за счет одновременного измерени  удельной проводимости бурово- го раствора.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройстве дл  бокового каротажа, содержащем экранный электрод, центральный электрод в виде п электрически изолирован- ных одинаковых секций, удаленный измерительный электрод, генератор переменного тока, п преобразователей ток-напр жение, канал измерени  потенциала экранного электрода, при этом экранный электрод

подключен к выходу генератора переменного тока и первому входу канала измерени  потенциала экранного электрода, второй вход которого подключен к удаленному измерительному электроду, первые входы преобразователей ток - напр жение подключены к соответствующим секци м центрального электрода, а вторые их входы - к экранному электроду, п секций центрального электрода расположены попарно одна над другой по крайней мере в два р да по п/2 в каждом р ду, дополнительно введены п/2 дифференциальных усилителей, при этом первый вход каждого дифференциального усилител  подключен к выходу преобразовател  ток - напр жение соответствующей секции первого р да, а второй вход - к выходу преобразовател  ток - напр жение соответствующей секции второго р да, а выходы канала измерени  потенциала экранного электрода, преобразователей ток - напр жение секций центрального электрода первого р да и выходы дифференциальных усилителей  вл ютс  выходами устройства.

Кроме того, дополнительно введены второй генератор переменного тока с частотой , в четное число раз превышающей частоту сигнала первого генератора, суммирующий усилитель с п входами и п/2 + 1 синхронный детектор, при этом выходы второго генератора переменного тока включены в разрыв цепи между вторыми входами преобразователей ток - напр жение и экранным электродом, входы суммирующего усилител  подключены к выходам преобразователей ток - напр жение, первые п/2 синхронных детекторов включены между выходами преобразователей ток - напр жение первого р да секций центрального электрода и соответствующими им выходами устройства, причем к вторым входам синхронных детекторов подключен управл ющий выход первого генератора переменного тока, а управл ющий выход второго генератора подключен к второму входу (п/2+1)-го синхронного детектора, вход которого подключен к выходу суммирующего усилител , а выход  вл етс  дополнительным выходом устройства.

На фиг.1 представлено конструктивное выполнение зоидовой части устройства; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.З - структурна  схема устройства; на фиг.4-6 - характерные кривые, получаемые данным устройством в скважинах.

Зондова  часть (фиг. 1) состоит из экранного электрода 1 с ребрами 2 в центральной части,секций 3 центрального электрода, которые на изол торах 4 установлены в гнездах экранного электрода, гибкого грузоне- сущего шланга 5 (косы) из электроизол ционного материала с удаленными электродами 6 и 7. Коса оканчиваетс  устройством 8 дл  креплени  к каротажному кабелю.

Структурна  схема устройства (фиг.З) содержит первый генератор 9, выход которого подключен к экранному электроду 1, канал 10 измерени  потенциала экранного электрода, входы которого подключены к удаленному электроду 7 и экранному электроду 1, п секций 3 центрального электрода, разделенных попарно на два р да по п/2 секций, которые подключены к первым входам преобразователей 11 ток - напр жение, вторые входы которого подключены к экранному электроду 1 через выходы второго генератора 12. Выходы всех преобразователей 11 подключены к входам суммирующего усилител  13, выход которого подключен к первому входу синхронного детектора 14, второй вход которого подключен к второму генератору 12. Выходы преобразователей

11первого и второго р да попарно подключены к входам п/2 дифференциальных усилителей 15. Выходы преобразователей 11 первого р да, кроме того, подключены к п/2 синхронным детекторам 16, вторые входы которых подключены к управл ющему выходу первого генератора 9. Устройство, кроме того, содержит второй удаленный электрод 6 и дифференциальный канал 17, подключенный к удаленным электродам 6 и 7. Выходы синхронного детектора 14, дифференциальных усилителей 15, синхронных детекторов 16, канала 10 и дифференциального канала 17  вл ютс  выходами устройства и могут быть подключены к входам многоканальной цифровой телеметрической системы.

Устройство работает следующим образом .

Генератор 9 (фиг.З) вырабатывает сигнал переменного тока, который поступает на экранные электроды 1 и излучаетс  в среду. Часть тока генератора 9 протекает и через секции 3 центрального электрода, поскольку генератор 9 св зан с ними через малое входное сопротивление преобразователей 11 ток - напр жение и малое выходное сопротивление второго генератора 12. Напр жение переменного тока генератора

12приложено с одной стороны к экранному электроду 1, с другой стороны - через входы преобразователей 11 ток - напр жение к секци м 3 центрального электрода. Поэтому через секции 3 центрального электрода проходит также ток, пропорциональный проводимости бурового раствора, наход щегос  в зазоре (фиг.1) между секци ми 3 центрального электрода и ребрами 2 экранного электрода 1. Таким образом, через входы преобразователей 11 ток - напр жение

(фиг.З) протекает сумма двух токов, один из которых характеризует проводимость участка разреза скважины, расположенного против соответствующей секции 3 центрального электрода, а другой - проводи0 мость бурового раствора, причем частоты этих токов различаютс  в четное числЧ) раз. Синхронные детекторы 16, работа которых синхронизируетс  первым генератором 9, детектируют выходные сигналы преобразо5 вателей 11 ток - напр жение первого р да секций 3 центрального электрода, выдел   составл ющие сигнала первого генератора 9 и подавл   составл ющие сигнала второго генератора 12. В результате напр жени  на

0 выходах синхронных детекторов Охарактеризуют проводимости пород разреза скважины, измер емые в различных азимутальных направлени х.« Усилитель 13 суммирует сигналы с выхо5 дов всех преобразователей 11 ток - напр жение . Синхронный детектор 14, работа  под управлением второго генератора 12. детектирует сигнал с выхода усилител  13, подавл   составл ющие сигнала первого

0 генератора 9, в результате чего на выходе детектора 14 по вл етс  напр жение, пропорциональное проводимости бурового раствора.

Дифференциальные усилители 15 уси5 ливают разность напр жений с выходов преобразователей 11 ток - напр жение, относ щихс  к соответствующим парам секций 3 центрального электрода. При этом составл ющие сигнала второго генератора

0 12 в результате вычитани  уничтожаютс  и выдел ютс  и усиливаютс  сигналы, характеризующие разности в про во димост х участков пород, наход щихс  против верхней и нижней частей каждой пары секций 3

5 центрального электрода. Таким образом, сигналы на выходах дифференциальных усилителей 15 отмечают границы Пластова их местоположени  по глубинам разреза скважины в нескольких различных азиму0 тальных направлени х, что служит исходной информацией дл  определени  углов залегани  пластов.

Сигналы с выходов синхронных детекторов 16, 14, дифференциальных усилите5 лей 15, канала 10 измерени  потенциала экранного электрода и дифференциального канала 17 измерени  разности потенциалов между удаленными электродами 7 и 6 передаютс  с помощью многоканальной телеметрической линии св зи на поверхность

дл  их регистрации и дальнейшей обработки .

Крива , полученна  путем измерени  разности потенциалов между электродами б и 7 в процессе перемещени  зонда по скважине (фиг.4), характеризует удельное электрическое сопротивление пород вкрест напластованию, крива , полученна  путем делени  потенциала экранного электрода 1 на ток одной из секций 3 центрального электрода (фиг.5),- удельное электрическое сопротивление пород вдоль напластовани , а группа этих кривых - азимутальную анизотропию пород.

На фиг.б показаны кривые разности токов трех секций верхнр, э и нижнего р дов. Секции попарно расположены на одних образующих поверхности зонда, которые смещены Друг относительно друга на 120°. Приращени  Ah, Ate глубин контактов пласта характеризуют угол падени  пласта. Местоположени  контактов пластов приурочены к хорошо выраженным экстремальным точкам кривых, что и обеспечивает их надежное выделение. Хороша  геометрическа  расчлененность геологического разреза и четкое выделение границ, что необходимо дл  наклонометрии, обеспечиваютс  также улучшением фокусировки тока за счет вывода ребер экранного электрода в зазоры между секци ми центрального электрода .

Таким образом, исходным результатом измерений, выполненных данным устройством ,  вл ютс  величины токов каждой секции центрального электрода li, потенциала экранного электрода иэ и близкого к нему по величине потенциала1 центрального электрода , потенциалов удаленных измерительных электродов UM и UMN. тока питани  резистивиметра 1С. По этим параметрам устанавливаютс  расчетным путем следующие физические и геометрические

характеристики среды: Ki

Ц-«

-- - 1л

/а- удельное кажущеес  электрическое сопротивление пород в секторе 1-й секции центрального электрода, где Ki - коэффициент зонда БК| ; Ка -р рс- удельное

электрическое сопротивление бурового раствора, где Ка - коэффициент зонда резистивиметра; Uc - напр жение источника;

aii jP-ir

ТГдҐ

- производные токов (или

функционально св занных с ними/э) секций центрального электрода по оси скважины; Дп - рассто ние между р дами электродов по оси прибора; 1|в и 1|н - токи секций, расположенных на одних образующих поверхности прибора, соответственно в верхнем и нижнем р дах. Данный параметр служит цел м расчленени  разреза по мощности слоев и дл  определени  углов падени  по разност м глубин контактов ( ДН и Л12, фиг.б). При установке вместо одной нескольких пар электродов возможно определение известным путем производных более высоких пор дков.

Преимуществом предлагаемого устройства в сравнении с прототипом  вл етс  то, что. кроме определени  удельного сопротивлени  пород и степени их электрической

анизотропии, устройство позвол ет также четко выдел ть местоположени  границ пластов, определ ть углы их падени . Кроме того, возможно одновременное получение информации об удельном сопротивлении бурового раствора без дополнительного усложнени  конструкции зондовой части устройства, т.е. без введени  дл  этого дополнительных электродов и герметизированных электровводов.

Claims (2)

1. Устройство дл  бокового каротажа, содержащее экранный электрод, центральный электрод в виде п электрически изолированных одинаковых секций,

удаленный измерительный электрод, генератор переменного тока, п преобразователей ток - напр жение, канал измерени  потенциала экранного электрода, при этом экранный электрод подключен к выходу генератора переменного тока и первому входу канала измерени  потенциала экранного электрода, второй вход которого подключен к удаленному измерительному электроду, первые входы преобразователей ток - напр жение подключены к соответствующим секци м центрального электрода, а вторые их входы - к экранному электроду отличающеес  тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей устройства

путем измерени  углов падени  пластов, п Секций центрального электрода расположены попарно одна над другой по крайней мере в два р да по п/2 в каждом р ду, дополнительно введены п/2 дифференциальных усилителей, при этом первый вход каждого дифференциального усилител  подключен к выходу преобразовател  ток - напр жение соответствующей секции первого р да, а второй вход - к выходу

преобразовател  ток - напр жение соответствующей секции второго р да, а выходы канала измерени  потенциала экранного электрода, преобразователей ток - напр жение секций центрального электрода первого р да и выходы дифференциальных усилителей  вл ютс  выходами устройства.

2. Устройство поп.1,отличающее- с   тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей устройства путем одновременного измерени  удельной проводимости бурового раствора, дополнительно введены второй генератор переменного тока с частотой, в четное число раз превышающей частоту сигнала первого генератора , суммирующий усилитель с п входами и п/2+1 синхронный детектор, при этом выходы второго генератора переменного тока включены в разрыв цепи между вторыми входами преобразователей ток - напр жение и экранным электродом, входы

0

5

суммирующего усилител  подключены к выходам преобразователей ток - напр жение, первые п/2 синхронных детекторов включены между выходами преобразователей ток - напр жение первого р да секций центрального электрода и соответствующими им выходами устройства, причем к вторым входам синхронных детекторов подключен управл ющий выход первого генератора переменного тока, а управл ющий выход второго генератора подключен к второму входу последнего синхронного детектора, вход которого подключен к выходу суммирующег&усилител , а выход  в- л етс  дополнительным выходом устройства.

Фиг.

Фиг J

/Ш

j(11.,.1э

270Ч

J/H

260

270280290300310V 1 „ Я

17

Фиг.5