SU744414A1

SU744414A1 - Measuring apparatus for geoelectrosurveying

Info

Publication number: SU744414A1
Application number: SU782608028A
Authority: SU
Inventors: Николай Константинович Стрелов; Александр Михайлович Труфанов; Вилли Рейнгольдович Шефер; Владимир Адамович Щепанский; Владимир Ильич Векслер
Original assignee: Предприятие П/Я М-5865
Priority date: 1978-04-24
Filing date: 1978-04-24
Publication date: 1980-06-30

Description

1one

Изобретение относитс к области геофизических исследований околоскважиппого пространства методами геоэлектроразведки.The invention relates to the field of geophysical surveys of the near-well space using geoelectrical exploration methods.

Известно устройство дл измерени поперечных к оси скважины компонент комплексных амплитуд магнитного пол и его направлени по отношению к вертикальной плоскости искривлени оси скважины 1.A device is known for measuring the components of the complex amplitudes of the magnetic field transverse to the axis of the well and its direction relative to the vertical plane of curvature of the axis of the well 1.

Это устройство содержит корпус скважиппого прибора, вращающуюс относительно корпзса рамку дл приема переменного электромагнитного пол в заданном направлении, св занный с рамкой эксцентричный груз дл пространственного ориентировани рамки, измеритель активной и реактивной компонент прин того рамкой сигнала п генератор сигналов.This device contains a body of a downhole device, a frame rotating relative to the housing to receive an alternating electromagnetic field in a given direction, an eccentric weight associated with the frame for spatial orientation of the frame, a meter for the active and reactive components of the received signal frame and a signal generator.

В известном устройстве дл измерени поперечпых к оси скважины составл ющих магнитного пол производ т два измерени , соответствующие двум взаимио перпендикул рным положени м эксцентричного груза относительно плоскости витков рамки. Дл обеспечени свободного вращени рамки между внутренними стенками скважиниого прибора и рамкой необходимо иметь зазор достаточной величины, что не позвол ет реализовать максимально возможную чувствительность при заданном сечении свободного пространства внутри корпуса скважинного прибора. Кроме того, корпус скважинного прибора должен иметь достаточную толщииу стенок дл предотвращени деформаций под действием гидростатического давлени воды или бурового раствора , заполн ющих скважииы. Возможности увеличени чувствительности за счет увеличени продольных размеров рамки также ограничены требованием к точности самоJO отвешивани рамки. Необходимость соблюдени противоречащих друг другу требований приводит к тому, что при небольших диаметрах скважинного прибора и малых отклонени х исследуемых скважин от вертикали вращающий момент эксцентричного груза в известном устройстве оказываетс недостаточным дл поворота рамок. По этой причине часто возникают заклинивани вращающейс рамки, что снижает качест20 во (достоверность) измерений.In the known device for measuring the magnetic field components transverse to the borehole axis, two measurements are made corresponding to the two mutually perpendicular positions of the eccentric weight relative to the plane of the turns of the frame. In order to ensure free rotation of the frame between the inner walls of the downhole tool and the frame, it is necessary to have a gap of sufficient size, which does not allow to realize the maximum possible sensitivity for a given cross section of the free space inside the housing of the downhole tool. In addition, the body of the downhole tool should have sufficient wall thickness to prevent deformation under the action of hydrostatic pressure of water or drilling fluid that fills the well. The possibilities of increasing sensitivity due to an increase in the longitudinal dimensions of the frame are also limited by the accuracy requirement of the frame weighting itself. The need to comply with conflicting requirements leads to the fact that, with small borehole diameters and small deviations of the test wells from the vertical, the torque of the eccentric weight in the known device is not sufficient to rotate the frames. For this reason, a rotating frame seizures often occur, which reduces the quality (accuracy) of the measurements.

Надежность известного устройства также низка, так как дл обеспечени малого момеита вращени оиоры подвижной части должны иметь небольшую площадь, из-заThe reliability of the known device is also low, since to ensure low rotational momentum, the oiors of the moving part must have a small area, due to

25 чего возможны отказы прибора при ударе о степки скважины при спуско-подъемных операци х и транспортировке.25 which may cause device failures when striking the steppes of the well during tripping and transportation.

Передача сигнала с вращающейс рамки на вход измерител осуществл етс черезThe signal from the rotating frame to the input of the meter is transmitted through

30 коллекторный токосъемник, что еще более30 collector current collector, which is even more

снижает надежность устройства и ухудшает точность самоотвешиванм за счет уг.еличени момента трени .reduces the reliability of the device and degrades the accuracy of self-suspension due to the angle of increasing the moment of friction.

Использованне двух взаимно ортогональных самоотвешивающихс рамок с двум коллекторными токосъемниками дл одновременного измерени ноперечных к оси скважины комнонент магнитного пол снизило бы надежность устройства еще вдвое.The use of two mutually orthogonal self-weighing frames with two collector current collectors for simultaneous measurement of the magnetic field component along the borehole axis would reduce the reliability of the device by another half.

Известно устройство дл электроразведки , содержащее две рамки дл нриема ортогональных составл ющих переменного магнитного нол , подключенные ко входу измерителей комплексных компонент сигналов и фазорегул тора (фазовращател ), включенного в цепь оиорногр сигнала, и измеритель угла поворота рамок 2. Это устройство применимо только дл измерений на дневной поверхиостн, когда известна ориентаци рамок в пространстве. При измерени х же в скважинах скважинный прибор в большинстве случаев соединен с наземным измерителем только каротажным кабелем н ири спуске и подъеме может вращатьс вокруг продольной оси. Приемные рамки занимают неопределенное положение в пространстве. При этом невозможно определить иаправление вектора поперечного магнитного пол , т. к. измеритель угла поворота рамок в виде лимба не позвол ет сн ть отсчет при погружении устройства в скважину.A device for electrical prospecting is known, comprising two frames for employing orthogonal components of an alternating magnetic field, connected to the input of complex signal component meters and a phase regulator (phase shifter) connected to an optical signal circuit, and a measuring angle of rotation of frames 2. This device is applicable only for measurements on the daily surface when the orientation of the frames in space is known. When measuring in wells, the downhole tool is in most cases connected to a surface gauge only by a logging cable, and the descent and ascent can rotate around the longitudinal axis. The receiving frames occupy an indefinite position in space. At the same time, it is impossible to determine the direction of the transverse magnetic field vector, since the frame angle meter in the form of a limb does not allow a reading to be taken when the device is immersed in the well.

Цель данного изобретени - повышение чувствительности и надежности устройства.The purpose of this invention is to increase the sensitivity and reliability of the device.

Поставленна цель достигаетс тем, что в устройстве, содержащем скважинный прибор, в котором расиоложены ортогональные приемные рамки н измеритель угла поворота приемных рамок относительно вертикальной плоскости искривлени оси скважины, а также наземный блок, состо щий из измерителей компонент сигналов, подключенных к приемным рамкам, н генератора сигнала, соединенного со входом измерител угла поворота, приемные рамки закреплены неподвижно в скважинном приборе , а между генератором сигнала и выходом измерител угла иоворота приемных рамок включен фазометр.This goal is achieved by the fact that in a device containing a downhole tool, in which orthogonal receiving frames are located, a measuring angle of rotation of the receiving frames relative to the vertical plane of curvature of the borehole axis, as well as a ground block consisting of measuring components of signals connected to the receiving frames, the signal generator connected to the rotation angle meter input, the receiving frames are fixed in the downhole tool, and between the signal generator and the output angle and rotation meter GOVERNMENTAL frames included phase meter.

Использование рамок, закрепленных в корпусе прибора неподвижно, позвол ет уменьшить требовани к прочности стено;: скважинного прибора, а следовательно, уменьшить их толщину за счет заливки внутреннего объема вместе с рамками, например , эпоксидным компаундом. Площадь рамки может быть увеличена за счет уменьшени толщины стенок скважиииого прибора и уменьшени зазора между рамками и внутренней стенкой корпуса, за счет чего обеспечиваетс больша чувствительность.The use of frames fixed in the instrument case fixedly reduces the strength requirements of the wall: a downhole tool and, consequently, reduces their thickness by pouring the internal volume along with the frames, for example, with epoxy compound. The frame area can be increased by reducing the wall thickness of the well device and reducing the gap between the frames and the inner wall of the housing, thereby providing greater sensitivity.

Из.меритель угла поворота рамок отиосительно вертикальной плоскости искривлени оси скважины в устройстве выполненFrom the angle of rotation of the frame with respect to the vertical plane of curvature of the axis of the well in the device

в виде фазовращател , состо щего из неподвижной относительно корнуса скважиииого прибора части (статора), вращающейс части (ротора), жестко св занной с эхсцентричным грузом. Фазометр измер ет разность фаз между входным и выходным сигналами фазовращател . Вес ротора и момент трени современных бесконтактных фазовращателей значительно меньше, чем у примен емых самоотвешивающихс рамок , что позвол ет уменьшить эксцентричный груз.in the form of a phase shifter consisting of a part (stator) stationary relative to the cornus of a borehole device, a rotating part (rotor) rigidly connected with an eccentric weight. A phase meter measures the phase difference between the input and output signals of the phase shifter. The weight of the rotor and the moment of friction of modern contactless phase shifters are much less than that of the used self-weighing frames, which allows reducing the eccentric weight.

Блок-схема устройства приведена на чертеже .The block diagram of the device shown in the drawing.

Устройство содержнт скважинный прибор 1, жестко закрепленные в его корпусе приемные рамки 2, измер ющие ортогональные составл ющие магнитного пол ,The device contains a downhole tool 1, receiving frames 2 rigidly fixed in its housing, measuring orthogonal components of the magnetic field,

подключенные к выходам рамок измерители 3 дл измерени активной и реактивной составл ющих магнитного пол , измеритель угла поворота рамок относительно вертикальной плоскости искривлени оси скважииы , состо щий из фазовращател 4, содержащего закрепленную в корпусе прибора неподвижно часть (статор) 5 и вращающуюс часть (ротор) 6, жестко св занную с эксцентричным грузом 7, фазометрMeters 3 connected to the outputs of the framework for measuring the active and reactive components of the magnetic field, measuring the angle of rotation of the frames relative to the vertical plane of curvature of the borehole axis, consisting of a phase shifter 4 containing a fixed part (stator) 5 and a rotating part (rotor) fixed in the instrument case 6, rigidly associated with an eccentric load 7, phase meter

8, подключенный одним входом к выходу фазовращател н генератор сигналов 9, выход которого св зан со входом фазометра и со входом фазовращател .8 connected by one input to the output of a phase shifter and a signal generator 9, the output of which is connected to the input of a phase meter and to the input of a phase shifter.

Работает устройство следующим обра - The device works as follows:

Комплексные компоненты выходных напр жений приемных рамок 2, пропорциональные соответствующим составл ющим магиитного пол , измер ютс измерител ми 3. При повороте скважинного прибора вокруг продольной оси при спуске и подъеме эксцентричный груз 7, жестко соединенный с ротором 6 фазовращател , удерживает его в ненодвижном относительно вертикальной плоскости искривлени оси скважинном ноложении, а статор 5 фазовращател , закрепленный в корпусе 1, вращаетс вместе с приемными рамками 2. В результате поворота статора фазовращател The complex components of the output voltages of the receiving frames 2, proportional to the corresponding components of the magic field, are measured by gauge 3. When the borehole tool rotates around the longitudinal axis during descent and lifting, the eccentric load 7, rigidly connected to the rotor 6 of the phase shifter, holds it in a non-moving relative vertical the plane of curvature of the axis of the borehole position, and the stator 5 of the phase shifter, fixed in the housing 1, rotates together with the receiving frames 2. As a result of rotation of the stator of the phase shifter

на угол Аф, на такой же угол измен етс фаза выходного сигнала фазовращател . Измененне фазы измер етс фазометром 8. По показани м фазометра определ етс угол иоворота плоскости рамок отиосительно вертикальной плоскости искривлени оси скважины, а по показани м измерителей 3 - комплексиые компоненты вектора магнитного пол .At an angle α, at the same angle, the phase of the output signal of the phase shifter changes. The phase change is measured by a phase meter 8. According to the phase meter readings, the angle of rotation of the plane of the frames is determined relative to the vertical plane of curvature of the borehole axis, and by the readings of the meters 3 - the complex components of the magnetic field vector.

Устройство дл измерени поперечного к оси скважины магиитного пол входит в комплект электроразведочной геофизической аппаратуры «Лазурит, предназначенной дл измерений как в скважинах, так иA device for measuring a transient-to-axis magnetic field is included in the “Lazurite” electrical survey geophysical equipment set, intended for measurements both in wells and

с дневной поверхности.from the day surface.

Claims

Invention Formula

I. Measuring device for geoelectromagnetic, containing a downhole tool, in which are located orthogonal receiving frames and measuring the angle of rotation of receiving frames relative to the vertical plane of curvature of the borehole axis, as well as a ground block consisting of measuring components of the signals connected to the receiving frames and the signal generator connected to the input of the angle gauge, characterized in that, in order to increase the sensitivity and reliability of the measurements, the receiving frames are fixed in place

downhole tool, and between the signal generator and the output meter angle of rotation of the receiving frame included phase meter.

2. A device according to claim 1, characterized in that the rotation angle meter is made in the form of a phase shifter containing a fixed part fixed in the well tool and a rotating part rigidly connected with an eccentric weight. Information sources,

taken into consideration at the examination

1. “Well ore geophysics. L., “Nedra, 1971, p. 121-129, fig. 11-30.

2. USSR author's certificate number 179394, cl. G 01V 3/10, 1964 (prototype).

//// (

Y / f $ Si /// $ // A ///, 7

; b