SU192304A1 - Способ диэлектрического индуктивного каротажа - Google Patents

Description

Данное изобретение относитс  к области нромыслово-геофизическогоисследовани 

скважин. Известно, что электрические свойства горных пород характеризуютс  двум  параметрами - нроБодимостью -у и диэлектрической проницаемостью е. Известны способы диэлектрического каротажа скважин, основанные на создании в скважине электрического пол  с помош,ью специального скважинного конденсатора. В них производитс  измерение нарамегров колебательного контура, частью которого  вл етс  скважинный конденсатор с цилиндрическими обкладками. Параметры скважинного конденсатора и колебательного контура мен ютс  в зависимости от диэлектрической проницаемости и потерь в окружающих породах. По существу этот способ сводитс  к измерению импеданса дипольной электрической антенны, помещенной в скважнну , где роль антенны выполн ет скважинный конденсатор. Данному способу свойственны мала  глубинность исследовани  и сильное вли ние скважнны на результаты измерений .

Описываемый способ диэлектрического каротажа основан на возбуждении и измерении на оси скважины высокочастотного магнитного пол  с помощью разнесенных генераторной и приемной катущек. Он позвол ет добитьс  больн1ей глубинности исследовани  и уменьHiHTb вли ние скважины. Однако высокочастотное MariiHTHoe поле, измерение которого нредусматриваетс  в данном снособе, зависит как от диэлектрической проницаемости, так и от сопротивлени  (проводнмости) окружающей среды, ноэтому результаты наблюдений не могут быть однозначно интерпретированы. Этот способ отличаетс  от известных тем, что позвол ет избавитьс  от вли ни  удельного электрического сопротивлени  пород. Это достигаетс  путем измерени  амнлитуды магнитного пол  на двух частотах, что позвол ет получить данные дл  учета и исключени  вли ни  удельного сопротивлени  на результаты

измерени  диэлектрической проницаемости и тем самым повысить точность геологической интерпретации результатов каротал а.

На фиг. 1 приведена номограмма дл  определени  диэлектрической проницаемости пород; на фиг. 2 - схема аппаратуры дл  намерени  в скважине нредлагаел1ым способом.

В скважине возбуждаетс  и измер етс  переменное магнитное поле высокой частоты, дл  чего в скважину помещаетс  генераторна  катущка, ось которой совпадает с осью скважины (вертикальный магнитный днполь). Катущка запитываетс  током высокой частоты . Под действием переменного электромагнитного пол  в окружающих породах индуцимости ипдуциропаипого тока в любой точке представл ет собой сумму плотности тока смещени  и тока проводимости. Величина тока смещени  пропорциональна диэлектрической цроницаемости пород, величина тока проводимости - проводимости (удельному сопротивлению ) окружающей среды. Как ток проводимости , так и ток смещени   вл ютс  источниками вторичного магнитного пол . С помощью приемной катущки, расположенной на некотором рассто нии от генераторной, можно измерить это поле, величина которого в общем случае будет зависеть от диэлектрической проницаемости пород и их удельного сопротивлени .

Задача заключаетс  в том, чтобы получить данные дл  учета и последующего нсключенн  вли ни  удельного сопротивлени  среды на результаты определени  диэлектрической проницаемости пород. Это достигаетс  путем регистрации двух величин, характеризующих высокочастотное магнитное поле. Этими величинами могут быть значени  амплитуды пол  на двух частотах. Амплитуда В1:оричного магнитного пол  в однородной среде определ етс  выражением:

IhJ 1/F2(1 + bzY - flVj - (fT

)cosa2-,-azsinaz -f 1 , (1)

где a vi b - действительна  и мнима  части волнового числа, равные соответственно

где - диэлектрическа  проницаемость; Q - удельное сопротивление; р, - магнитна  проницаемость среды; со - частота пол ; z - рассто ние от источника до точки наблюдени . Таким образом, амплитуда вторичного пол   вл етс  функцией частоты, удельного сопротивлени  и диэлектрической проницаемости среды. Р1зменение частоты возбул дающего пол  по-разному вли ет на величину токов смещени  и токов проводимости, индуцированных в окружающей среде. Поэтому, если с зондом одних размеров произведено одноврелМенно или последовательно измерение амплитуды вторичного пол  на двух частотах, можно определить значение е пород, свободное от вли ни  удельного сонротивлени , так как дл  любого положени  зонда имеетс  система из двух уравнений вида (1) с двум  искомыми неизвестными е и Q. Уравнени  вида (1)  вл ютс  трансцендентными и искома  величина е не быть выражена в  вном виде. Однако найти значение е по измеренным значени л IhJ Ш1 и /hg/w2 можно при помощ,и номограмм. В качестве примера приведена номограмма дл  определени  8 пород, окрул :ающих скважину, по измеренным значени м амплитуды вторичного магнитного пол  на частотах 8 и 16 Мгц дл  фокусирующего зонда с рассто нием между основными катущками 1 м. На номограмму нанесено два семейства кривых. Сплощными лини ми нанесены различные значени  амплитуды вторичного нол  дл  частоты 16 Мгц, нуиктнриыми - дл  частоты 8 Мгц. Дл  определени  неискаженного значени  s пласта с каротажной диаграммы снимаютс  наблюденные значени  «1 и Ш.2 и на номограмме отыскиваетс  точка пересечени  соответствующих

линий /n../(0i и Ш.2, . Абсцисса точки пересечени  соответствует неискаженному значению е породы, а с оси ординат снимаетс  значение Q. 1аким образом, в данном способе возможно нар ду с неискаженными значени ми е определить величину р - удельного сонротивлени  породы.

Регистраци  амплитуды вторичного магнитного пол  в скважине на двух частотах производитс  или последовательно сначала на частоте С0|1., затем на частоте соа или одновременно на обеих частотах. При последовательной регистрации используетс  скважинный снар д по устройству, аналогичный известным снар дэм дл  индукционного каротажа. Одновременна  регистраци  производитсс  следующим образом.

.Скважинный снар д помещаетс  в скважину 1. Генераторна  катущка 2 одновременно запитываетс  от генераторов 4 и 5 током частоты Ы;1 и током частоты Ш2. Сигнал, наведенный в приемной катущке 3, поступает на предварительный усилитель 6, а затем на два избирательных усилител -детектора 7 и 5, в одном из которых происходит выделение, усиление и детектирование сигнала с частотой co,i, в другом - с частотой шз. С помощью двух регистрирующих приборов 9 производитс  раздельна  запись амплитуды пол  на часто-, те cOii и CU2.

Таким образом, последовательность операций при измерени х нредлагаемым способом сводитс  к следующему:

1)с помощью катушки, соосной скважине (вертикального магнитного дипол ), в скважине возбуждаетс  магнитное поле двух высоких частот со и соа;

2)при перемещении снар да в скважине производитс  регистраци  амплитудных значений магнитного пол  одновременно на двух

частотах или последовательно сначала на одной , затем на другой частоте;

3)с помощью палеток-номограмм по наблюденным данным производитс  определение величины е пород, свободной от искажающего вли ни  удельного сопротивлени  и при .необходимости определени  Q пород.

разнесенных на определенное рассто ние датчиков возбуждают и измер ют неременное магнитное поле, отличающийс  тем, что, с целью исключени  вли ни  удельного электрического сопротивлени  пород на результат измерени , производ т определение диэлектрической нронинаемостн пород путем одновременного или последовательного измерени  на двух различных частотах амплитуды высокочастотного магнитного пол  (пор дка дес тков мегагерц).

..р„««йй

ff, 0,50 О.К

20 25 3D 35 Фиг /

Puz.2