SU805228A1

SU805228A1 - Device for well electro-logging

Info

Publication number: SU805228A1
Application number: SU782694848A
Authority: SU
Inventors: Вилли Рейнгольдович Шефер; Александр Михайлович Труфанов; Владимир Адамович Щепанский; Владимир Ильич Векслер
Original assignee: Предприятие П/Я М-5865
Priority date: 1978-10-17
Filing date: 1978-10-17
Publication date: 1981-02-15

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛИ СКВАЖИН НОЙ ЭЛЕКТРОРАЗВЕДКИ.(54) DEVICE FOR WELLS OF NOY ELECTRICAL EXPLORATION.

II

Изобретение относитс к геофизическим исследовани м скважин и может примен тьс с целью изучени амплитудно-фазовых характеристик магнитных полей.The invention relates to well logging and can be used to study the amplitude and phase characteristics of magnetic fields.

Известно устройство дл измерени поперечных к оси скважины комплексных компонент магнитного пол , содержащее корпус скважйнного прибора, гене|эатор сигна лов, рамку дл приема переменного алектромагнитного пола, св занный с рамкой эксцентричный груз дл пространствениопо ори« еитировани рамки и измеритель актив аой и реактивной составл ющих прин того рамкой сигнала 1.A device for measuring complex magnetic field components transverse to the well axis is known, comprising a housing for a downhole tool, a signal generator, a frame for receiving a variable electro magnetic floor, an eccentric weight associated with the frame for spatially positioning the frame and an active and reactive meter. received frame signal 1.

в устройстве измерени поперечного магнитного пол осуществл ете по- средством поочередного измерени двух ортогональных (вертикальной На ) и горизонтальной Н р ) пространственных KOMnoHeHf с помощью рамки, ориентированной в пространстве эксцентричным грузом, с ггосле дующим пересчетом измеренных величин в значение модул и угла наклона вектора поперечного магнитного пол . Дл обеспечени свободного вращени рамки между внут ренней стенкой корпуса скважйнного прибора и рамкой необходимо иметь гарантированный зазор, что не позвол ет полностью использовать внутренний объем корпуса дл размещени рамки. Это приводит к снижению чувствителъвости устройства. 5 Кроме того, корпус скважйнного рибара должен иметь достаточную толщину стенок дл предотвращени их деформации под воздействием гидростатического давлеи п 1воды или бурового раствора, заполн ющих скважины. Возможности увеличени чувст0 8ителы«зстй приемной рамки за счет увеличени продольных размеров также ограничены требуемой точностью самоотвешивани и максимально допустимым весом рамкн . При небольшом диаметре €жваж№ мого прибора и малом отклонении св|ижн ы от in a device for measuring a transverse magnetic field, by alternately measuring two orthogonal (vertical On) and horizontal Hp) spatial KOMnoHeHf with a frame oriented in space by an eccentric weight, with the subsequent recalculation of the measured values into the module value and the angle of inclination of the transverse vector magnetic field In order to ensure free rotation of the frame between the inner wall of the casing of the downhole tool and the frame, it is necessary to have a guaranteed gap, which does not allow to fully use the internal volume of the housing to accommodate the frame. This leads to a decrease in the sensitivity of the device. 5 In addition, the casing of the borehole rib must have sufficient wall thickness to prevent their deformation under the influence of hydrostatic pressure from the water supply or drilling fluid that fills the wells. The possibilities of increasing the sensitivity of the body of the receiving frame by increasing the longitudinal dimensions are also limited by the required accuracy of self-weighting and the maximum allowable weight of frames. With a small diameter of € zhvazhv my device and a small deviation of sv | izhny from

вертикали вращающий майвит эксцентричного груза в известном устройстве недостаточен дл проворота рамок. По этой причине часто возникают заклинивани вра щающейс рамки, что снижает качество нThe vertical rotation of the Mayvit eccentric weight in the known device is not sufficient to rotate the framework. For this reason, jamming of the rotating frame often occurs, which reduces the quality of the frame.

достоверность измерений.accuracy of measurements.

Дл обеспеНи малого момента трени опоры подвижной части должны иметь небольшую площадь, из-за чего возможны отказы в работе при ударах прибора о стенкиIn order to ensure a small moment of friction, the supports of the movable part should have a small area, due to which there can be failures in the operation when the instrument strikes the walls

скважины во врем спуско-подъемных операций . Передача сигнала с вращающейс рамки на вход измерител в этом устройстве осуществл етс через коллекторный токосъемник , что еще более снижает надежность работы устройства и точность самоотвешивани .wells during tripping. The signal from the rotating frame to the input of the meter in this device is transmitted through a collector current collector, which further reduces the reliability of the device and the accuracy of self-weighting.

Известно также устройство дл измерени поперечного к оси скважины магнитного пол при электроразведке, содержащее скважинную и наземную часть. Скважинна часть состоит из корпуса скважинного прибора , закрепленных в корпусе приемных рамок дл приема ортогональных составл ющих магнитного пол и датчика угла поворота рамок относительно вертикальной плоскости искривлени оси скважины. Датчик угла поворота содержит эксцентричный груз и фазовращатель, состо щий из неподвижной части (статора) и враа1ающейс части (ротора), жестко св занной с эксцентричным грузом. Наземна аппаратура состоит из измерителей активной и реактивной составл ющих сигнала; содержащих входные преобразователи сигналов и измерительные приборы, генератора и фазометра . Генератор подключен ко входу фазовращател и одному из входов, фазометра. Второй вход фазометра подключен к выходу фазовращател 2..It is also known a device for measuring a magnetic field transverse to the axis of a well during electrical prospecting, comprising a well and a surface part. The borehole part consists of a casing of the downhole tool, fixed in the casing of the receiving frames for receiving orthogonal magnetic field components and a sensor for the angle of rotation of the frames relative to the vertical plane of curvature of the borehole axis. The steering angle sensor contains an eccentric weight and a phase shifter consisting of a fixed part (stator) and a rotating part (rotor) rigidly connected to the eccentric weight. The ground equipment consists of active and reactive signal components; containing input signal converters and meters, generator and phase meter. The generator is connected to the input of the phase shifter and one of the inputs of the phase meter. The second input of the phase meter is connected to the output of the phase shifter 2 ..

Это устройство позвол ет производить измерение двух произвольно ориентированных взаимно ортогональных компонент нопереч 1ого магнитного пол и угл-а поворота скважинного прибора относительно вертикальной плоскости искривлени оси скважины . Этим устройством нельз непосредственно в полевых,услови х измерить компоненты поперечного магнитного пол Нви Нр и модуль и угол наклона вектора поперечного магнитного пол к вертикальной плоскости искривлени оси скважины. Поскольку приемные рамки при перемещении скважинного прибора по скважине имеют в момент измерени произвольное направление приема, дл получени этих величи, необходимо произвести расчеты, пользу сь измеренными значени ми оритогональных составл ющих магнитного пол и угла поворота рамок относительно вертикальной плоскости искривлени оси скважины, что снижает нагл дность Полученной информации и производительность труда.This device allows the measurement of two arbitrarily oriented mutually orthogonal components on the 1st magnetic field and the angle of rotation of the downhole tool relative to the vertical plane of curvature of the axis of the well. This device cannot directly measure the components of the Nwi Hp transverse magnetic field and the modulus and angle of inclination of the transverse magnetic field vector to the vertical plane of curvature of the borehole axis in field conditions. Since the receiving frames, when the downhole tool moves along the well, have an arbitrary receiving direction at the time of measurement, it is necessary to make calculations using the measured values of the orithogonal components of the magnetic field and the angle of rotation of the frames relative to the vertical plane of curvature of the well axis, which reduces The availability of information and productivity.

Цель изобретени - повышение производительности труда.The purpose of the invention is to increase productivity.

Указанна цель достигаетс тем, что в устройство дл скважинной электроразведки , содержащее скважинный прибор, в корпусе которого закреплены две ортогонал .ные приемные рамки и размещен датчик угла поворота плоскости рамок относительно вертикальной плоскости искривлени оси скважины , наземную аппаратуру, включающую подсоединенные к приемным рамкам входные преобразователи сигналов, ;1змерительные приборы в Генератор, подключенный ко входу датчика угла иоворота, между входными преобразовател ми сигналов и изме-рительными приборами включена схема преобразовани координат, управл ющие входы которой подключены соответственно к выходам генератора и датчика угла поворота , при этом схема преобразовани координат содержит на входе два модул тора, сигнальные выходы которых через фильтры подключены ко входам сумматора сигналов, а управл ющий вход одного модул тора соединен с выходом генератора непосредственно , а другого - через ортогональный фазовращатель , выход сумматора нафужен двум параллельными цеп ми, кажда из которых сбдержит последовательно соединенные фазовый детектор и фильтр нижних частот , причем управл ющие входы фазовых детекторов соединены с выходом датчика угла поворота таким образом, что один фазовый детектор подсоединен к выходу дат . чика угла поворота через градуированный фазовращатель, а другой - через градуированный и ортогональный фазовращатели. На чертеже представлена схема предлагаемого устройства. . This goal is achieved in that a device for borehole electrical prospecting, comprising a downhole tool, in the case of which two orthogonal receiving frames are fixed and a sensor for the angle of rotation of the frame plane relative to the vertical plane of curvature of the borehole axis is mounted, including input transducers connected to the receiving frames Signals,; 1 measuring instruments in a generator connected to the input of the angle and rotation sensor, between the input signal converters and measuring devices and a coordinate conversion circuit is included, the control inputs of which are connected respectively to the outputs of the generator and the angle sensor, the coordinate conversion circuit contains two modulators at the input, the signal outputs of which through filters are connected to the inputs of the signal adder, and the control input of one modulator directly connected to the output of the generator, and the other through an orthogonal phase shifter, the output of the adder is coupled with two parallel circuits, each of which will be connected in series a phase detector and a low pass filter, wherein the control inputs of phase detectors coupled to the output angle sensor such that one phase detector connected to the output date. The angle of rotation through the graduated phase shifter, and the other through the graduated and orthogonal phase shifters. The drawing shows a diagram of the proposed device. .

5 Устройство содержит в скважинной части корпус 1 скважинного прибора, закрепленные в корпусе приемные рамки 2 дл приема ортогональных составл ющих магнитного пол , датчик 3 угла поворота рамок относительно вертикальной плоскости искрив0 оси скважины, содержащий эксцентричный груз 4 и фазовращатель, состо щий из неподвижной части (статора) 5 и вращающейс части (ротора) 6, жестко св занной с эксцентричным грузом 4. Наземна часть состоит из входных преобразователей 7, схемы 8 преобразовани координат, имеющей два сигнальных и два управл ющих входа и два выхода, содержащей модул торы 9 сигналов, сумматор 10, фильтры 11, фазовые детекторы 12, выходы которых через фильтры 13 нижних частот подключены к измерительным приборам 14. Управл ющие входь модул торов подключены к выходу генератора 15, причем один вход подключен непосредственно, а второй - через ортогональный фазовращатель 16. Унравл ю щие входы фазовых детекторов 12 подключены к выходу датчика 3 угла поворота, . причем один подключен через градуированный фазовращатель 17, а второй - через градуированньш и ортогональный фазовраQ щатель 16.5 The device contains in the borehole part the housing 1 of the downhole tool, fixed in the case receiving frames 2 for receiving orthogonal components of the magnetic field, sensor 3 of the angle of rotation of the frames relative to the vertical plane of the borehole axis, containing an eccentric load 4 and a phase shifter consisting of a fixed part ( stator) 5 and rotating part (rotor) 6, rigidly connected with eccentric weight 4. The ground part consists of input transducers 7, coordinate conversion circuit 8 having two signal and two control inputs and two outputs containing modulators 9 signals, adder 10, filters 11, phase detectors 12, the outputs of which through 13 low-pass filters are connected to measuring instruments 14. Control inputs of modulators are connected to the output of generator 15, with one input connected directly, and the second through an orthogonal phase shifter 16. The balancing inputs of the phase detectors 12 are connected to the output of the rotation angle sensor 3,. moreover, one is connected via a graduated phase shifter 17, and the second through a graduated and orthogonal phase shifter 16.

Прин тые произвольно ориентированjibJMM приемными рамками 2 ортогональныеReceived arbitrarily oriented jibJMM receiving frame 2 orthogonal

.составл ющие сигналов, пропорциональные соответствующим сЬставл ющим поперечного магнитного пол , усиливаютс и преобразуютс в сигналы посто нного тока входными преобразовател ми 7. Выходные сигналы их преобразуютс в сигналы неременного тока модул торами 8. Упра1 1ение работой модул торов исуществ-л етс от генератора 15 сигналов, причем управл ющий сигнал дл одного из модул торов сдвигаетс по фазе на 90° ортогональным фазовращателем 16. Из выходных сигналов модул торов фильтрами 1 i выдел ютс первые гар МОНИКИ сигналов и поступают на вход сумматора 10. Так как разность входных сигналов сумматора равна 90°, сигнал на его выходе пропорционален геометрической сумме входных сигналов, т. е. модулю поперечного магнитного пол . Полученный на выходе сумматору сигнал снова раскладываетс на ортогональные составл ющие, но уже в ориентированной системе координат. Выходные сигналы фазовых детекторов 12 после подавлени высокочастотных составл ющих фильтрами 13 НИЖНИХ частот измер ютс измерительными приборами 14. Управл ющий сигнал дл фазовых детекторов снимаетс с выхода фазовращател датчика 3 угла поворота, проходит через градуированный фазовращатель 17, причем управл ющий сиптал одного из фазовых детекторов предварительно сдвигаетс по фазе на 90° ортогональным фазовращателем 16. При вращении скважинного прибора вокруг продольной оси ротор фазозращател датчика угла поворота удерживаетс эксцентричным грузом в неподвижном относительно вертикальной плоскости искривлени оси скважины положении, статор же 5 фазовращател вращаетс вместе с корпусом скважинного прибора 1. Вследствие относительного вращени ротора 6 и статора 5 фазовращател на некоторый угол Д на такой же угол измен етс приращение фазы сигнала , на выходе датчика угла поворота относительно фазы входного сигнала. Поскольку при. повороте скважинного прибора вокруг продольной оси на угол. Дт на такой же угол измен етс фаза выходного сигнала сумматора и фазы управл ющих сигналов фазовых детекторов : 12, напр жени на выходах фазовых детекторов инвариантны относительно поворота скважинного прибора вокруг оси, т. е. измерение ортогональных компонент поперечного магнитного пол измерител ми 14 будет производитьс в системе координат, неподвижной относительно вертикальной плоскости нскривле-; ии оси скважины.Composite signals, proportional to the corresponding transverse magnetic field, are amplified and converted into direct current signals by input transducers 7. Their output signals are converted into non-temporal current signals by modulators 8. The control of the modulators is derived from the generator 15 signals, and the control signal for one of the modulators is shifted in phase by 90 ° by the orthogonal phase shifter 16. From the output signals of the modulators, filters 1 i separate the first MONICA heaps of signals and the post fall on the input of the adder 10. Since the difference between the input signals of the adder is 90 °, the signal at its output is proportional to the geometric sum of the input signals, i.e., the module of the transverse magnetic field. The signal received at the output of the adder is again decomposed into orthogonal components, but already in an oriented coordinate system. The output signals of the phase detectors 12 after suppressing the high-frequency components of the 13 LOWER frequency filters are measured with measuring devices 14. The control signal for the phase detectors is removed from the output of the phase rotation sensor of the angle of rotation 3, passes through the graduated phase shifter 17, and the control signal of one of the phase detectors passes through is shifted in phase by 90 ° by the orthogonal phase shifter 16. As the downhole tool rotates around the longitudinal axis, the rotation angle sensor rotor retains eccentric weight in a stationary position relative to the vertical plane of the borehole axis, the stator 5 of the phase rotator rotates together with the casing of the downhole tool 1. Due to the relative rotation of the rotor 6 and the stator 5 of the phase rotator, the phase increment of the signal changes at the sensor output angle of rotation relative to the phase of the input signal. Since at. the rotation of the downhole tool around the longitudinal axis at an angle. Dt at the same angle changes the phase of the output signal of the adder and phase of the control signals of the phase detectors: 12, the voltage at the outputs of the phase detectors are invariant with respect to the rotation of the downhole tool around the axis, i.e. the measurement of the orthogonal components of the transverse magnetic field by the meters 14 will be performed in the coordinate system fixed relative to the vertical plane, it is scrolled; well axis.

Дл измерени модул и угла наклона векторЙ поперечного магнитного пол градуированным фазовращателем сдвигаетс фаза опорного сигнала до момента равенства нулю показаний одного из. измерительных приборов 14. Показани второго измерительного прибора 14 будут пропорциот нальны модулю поперечного магнитного пол , а угол наклона вектора к вертикальной плоскости искривлени оси скважины отсчитываетс по градуированному фазовра щателю.To measure the module and the angle of inclination of the transverse magnetic field vectors, the graduated phase shifter shifts the phase of the reference signal until the readings of one of the signals are equal to zero. measuring devices 14. The readings of the second measuring device 14 will be proportional to the module of the transverse magnetic field, and the angle of inclination of the vector to the vertical plane of curvature of the borehole axis is measured by the graduated phase sensor.

Непосредственное измерение двух ортогональнУх составл ющих вектора поперечного к оси скважины магнитного пол или модул и угла наклона вектора поперечного магнитного пол к вертикальной плоскости искривлени оси скважины исключает не-, обходимость проведени дополнительных расчетов, увеличивает производительность труда и нагл дность получаемой информации . Устройство дл измерени поперечного к оси скважины магнитного пол входит в комплект электроразведочн й геофизической аппаратуры «Лазурит, предназначенный дл измерений как в скважинах, так и с дневной поверхности.Direct measurement of two orthogonal components of the magnetic field or module transverse to the borehole axis and the angle of inclination of the transverse magnetic field vector to the vertical plane of curvature of the borehole axis eliminates the need for additional calculations, increases labor productivity and information accuracy. A device for measuring the transverse to the borehole axis magnetic field is included in the Lazurit electrical survey geophysical instrumentation kit, designed for measurements both in the boreholes and from the surface.

1515

Claims

Invention Formula

A device for downhole electrical prospecting, containing a downhole tool, in the case of which two orthogonal receiving frames are rigidly fixed; a sensor for the angle of rotation of the plane of the frames relative to the vertical plane of curvature of the borehole axis is placed;

The frames are input signal converters, measuring devices and a generator connected to the input of a rotation angle sensor, characterized in that. in order to increase labor productivity, a coordinate conversion circuit is included between the input transducers of the sigals and the measuring instruments, the control inputs of which are connected respectively to the output of the generator and the output of the angle-of-rotation sensor,

2. The device according to claim 1, characterized by

By the fact that the coordinate transformation system contains two modulators at the input, the signal outputs of which are connected via filters to the inputs of the signal combiner, and the control input of one modulator connected to the generator output directly, and the other through the orthogonal phase shifter, the output of the adder is loaded with two parallel circuits, each of which contains a phase-connected phase detector and a lower filter

frequencies, and the control inputs of the phase detectors are connected to the output of the angle sensor in such a way that one phase detector is connected to the output of the angle angle sensor through the variable phase shifter and the second through the graduated and orthogonal phase shifters.

Sources of information taken into account in the examination

1.Sb. “Well and ore geophysics. L., “Nedra, 1971, p. 121 - 129.

2. USSR author's certificate

According to the application number 2608028, class; G 01 V 3/08, 1978 (prototype).