SU851308A1 - Устройство дл электрическогоКАРОТАжА ОбСАжЕННыХ СКВАжиН - Google Patents

Description

1 V.,

Изобретение относитс  к геофизическим исследовани м скважин и может быть применено дл  изучени  электрических характеристик среды, окружающей обсадную колонну.

Известно устройство дл  исследовани  скважин, состо щее из дипольного электродного зонда и размещенной в эаиштном металлическом кожухе электронной схемы, содержащей источник переменного тока, соединенный с токовыми электродами зонда, и усилитель , вход которого соединен с приемными электродами, а выход через кабель и наземное устройство с регистратором. Электроды зонда выполнены в виде скребков 1.

Однако данное устройство позвол ет регистрировать полную составл ющую тока, в составе которой преобладает осева  составл юща  тока , завис ща  от многих условий. Мгшейшее изменение контактного сопротивлени  таких электродов с колонной вызывает значительную модул цию тока питани  цепи АВ, что сказываетс  на результатах измерени . Эти недостатки про вл ютс  при дискретных измерени х с остановкой зон-

да и совершенно не позвол ют вести работы в динамике, т.е. при его движении.

Известно также устройство дл  электрического каротажа, которое представл ет собой однополюсный электродный зонд, позвол ющий измер ть вторую разность потенциала, состо щий из питающего А и трех из10 мерительных , М, электродов, выполненных в виде скребков. Электроды М и Mj соединены через сопротивлеии  между собой и расположены .f по высоте скважины симметрично по обе стороны электрода N . Между электродом N и средней точкой указанного сопротивлени  включен измерительный прибор 2.

Хот  такое устройство позвол ет

20 устранить вли ние осевой составл ющей тока на измер емую величину, однако другие недостатки про вл ютс  в большой степени, так как осева  составл юща  тока измер етс  по па25 дению напр жени  иа отрезке колоииы между измерительными электродгили, представл ет собой втЬрую производную потенциала и оказываетс  весьма малой. Кроме того, однополюсный зонд

создает наводки на измерительную цепь, так как обратный токовый,элект род В выводитс  на поверхность.

Известно устройство дл  электрического каротажа обсаженных сквгикин, которое состоит из набора четырех электромагнитных датчиков, отсто щих друг от друга по стволу скважины и рассчитанных на движение внутри обсадной колонны. Каждый датчик содержит ферромагнитный сердечник с токовыми обмоткгили, расположенными на сердечнике (вертикальна  перекладина Е-образного сердечника), цепи дл  питани  обмоток посто нным током дл  изменени  проницаемости части обсадной колонны, примыкгиощей к каждбму датчику, цепи дл  питани  обмоток переменного тока двух внешних датчиков, создающих в обсащной колонне ток продольного направлени , причем эти токи, за исключением осевой составл ющей, направлены встречно. Устройство содержит также цепь, соединенную с обмотками переменного тока двух внутренних датчиков , измер ющих переменные электрические сигналы, индуцированные в обмотках переменным током, проход щим по обсадной колонне. Магнитопроводы датчиков выполнены из электротехнической стали 3.

Основными недостатками указанного устройства  вл ютс  невысока  вертикальна  разрешающа  способность и сложность выделени  радиальной составл ющей тока, что обуславливает наличие двух источников тока. Это ведет к усложнению устройства,оувеличивает его размеры и смещает точку записи к центру установки.

Цель изобретени  - повышение разрешающей способности измерений при одном источнике тока - датчике-иидукторе .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройстве дл  электрического каротажа обсаженных скважин/ содержащем зондовую часть с питающим электромагнитным датчиком Е-обраэной формы и удаленными от него двум  приемными электромагнитными датчиками также Е-образной формы, причем все цепи питани  датчиков посто нным током последовательно соединены и подключены к кабелю, размещенному в корпусе, внутри которого также помещены блок питани , электромагнитный датчик-индуктор, включающий последовательно соединенные задакидий генератор, авторегул тор и усилитель мощности, подсоединенные к обмотке переменного тока питающего электромагнитного датчика, иа выходе которого подключено эталонное сопротивление , оба концы которого соединены с управл ющими входами авторегул тора и измерительный блок, включающий последовательно соединенные усилитель , модул тор и выходное устройство , подключенное к кабелю, причем эталонное сопротивление через дополнительный модул тор соединено с выходным устройством, применено встречное включение измерительных обмоток двух приемных электромагнитных датчиков. При этом обмотки электромагнитных датчиков размещены на горизонтальных перекладинах Е-образного магнитопровода. Кроме того, магнитопровод можно выполнить Т-образной формы.

На фиг. 1 схематически показана скважинна  часть предлагаемого устройства; на фиг. 2 - вариант применени  устройства дл  проведени  каротажа в открытом стйоле с :важины; на фиг. 3 - блок-схема аппаратуры дл  каротажа проводимости; на фиг.4 измерительный роли -электрЬд; на фиг. 5 и б - варианты выполнени  электромагнитных датчиков и расположение обмоток на магнитопроводах; на фиг. 7 и 8 - пути магнитных потоков (переменного и посто нного) через -магнитопровод датчиков и материа колонны либо корпус прибора дл  аппаратуры, предназначенной дл  работы в открытом стволе скважины.

Устройство содержит электромагнитный питающий датчик 1 дл  исследовани  горных пород 2, наход щихс  за обсадной колонной 3, помещенной в скважину 4. Скважинна  часть аппаратуры состоит из корпуса 5, приспособленного дл  движени  внутри колонны, и опускаетс  в скважину на одножильном или трехжильном бронированном кабеле 6. Дл  обеспечени  движени  корпуса прибора по обсадной колонне он снабжен двум  р дами роликов 7, которые обеспечивают зазор между корпусом прибора и внутренней стенко.й колонны в 1-1,5 мм. При работе в скважине, стенки которой не защищены стгшьной -колонной, роль обсадной колонны выполн ет охранный корпус прибора (фиг. 2).

Внутри корпуса (фиг. 3) размещен питак ций электромагнитный датчик (а в случае двухзондового прибора два электрсп агнитных питающих датчика , выполи ющих роль индуктора (непоказаны} , передающий электрическую энергию электромагнитным способом, состо щий из обмотки 8 посто нного тока и обмоток 9 к 10 переменного тока,, соединенный с усилителем 11 мощности, авторегул тором 12 и задающим генератором 13. Задающий генератор , авторегул тор, усилитель мощности , обмотки переменного тока литакхдего датчика и эталонное сопротивление образуют блок питани .

Приемные электромагнитные датчики 14 и 15 (фиг. 1 и 2),рассто ние между которыми мало по сравнению с рассто нием между питающим и измерительным датчиками, образуют дифферециальный электромагнитный диполь 16 (обведен пунктиром), обмотки которого по конструкпии и обозначению (фиг. 3) аналогичны обмоткам питающго электромагнитного дипол .

Обмотки переменного тока измери тельного дифференциального электромагнитного дипол  16 включены встрено и соединены с усилителем 17, который через модул тор 18 и выходное устройство 19 соединен скабелем. При этом эталонное сопротивление R, включенное на выходе питающего датчика и соединенное с управл ющими входами авторегул тора, подсоединено через дополнительный модул тор 2 ко второму входу выходного устройства . Измерительный диполь, усилитель , два модул тора и выходное устройство образуют измерительный блок скважинного снар да,Нижн   панель 21 (фиг. 3) построна обычным образом, прин тым в каротаже, и включает источник 22 посто нного тока, фильтры 23, усилители 24 высокой частоты, ограничители 25, демодул торы 26, усилители 27 низкой частоты, фазочувствительны выпр митель 28 и регистратор 29.

Ролики-злектроды (фиг. 4) выполнены в виде зубчатых роликов 30, расположенных на прижимном устройстве и укрепленных на кернах 31, которые одновременно служат токосъемниками . Сила пружины и конструкци  роликов обеспечивают надежность контакта с обсадной колонной даже в местах, покрытых окалиной или ржавчиной , вследствие ударного воздействи  зубцов роликов на по1верхность колонны. Пространство между токосъемными роликом и керном заполнено графитовой смазкой 32. Ролик закреплен в корпусе 33 при помощи шплинта 34.

На фиг. 5 и б показано положение электромагнитных датчиков внутри корпуса и обсадной колонны, т-образный сердечник 35 (фиг. 5) и Т-образный сердечник 36 (фиг. 6) прижаты к обсадной колонне, при этом на сердечниках размещены обмотки посто нного и переменного токов (фиг.З), Магнитные потоки, создаваемые датчиками , включают посто нный 37 и переменный 38 магнитные потоки (фиг. 7 и 8) и растекаютс  по обсадной колонне или контуру прибора. I

Устройство работает следуюашм образом.

От источника 22 посто нного тока (фиг. 3) по кабелю 6 в скважинный снар д к обмоткам 9 и 10 соответственно электромагнитного датчикаиндуктора 1 и дифференциального измерительного электромагнитного дипол  16, состо щего из системы вихретоковых датчиков Н и 15, подаетс  посто нный ток заданной величины. В св зи с этим каждый датчик ведет себ  как электромагнит и прит гивает корпус 5 прибора к стенке обсадной колонны 3, причем необходимый зазор обеспечиваетс  опорными роликами 7. Одновременно с этим посто нный ток поступает через цепь (не показана) дл  питани  электрической схемы, размещенной внутри корпуса 5. Начинают работать задающий генератор 13 и автоматический регул тор 12 тока. Регулируемый усилитель 11 мощности подает переменный ток к обмоткам 9 и 10 переменного тока электромагнитного датчика-индуктора 1. Участок колонны, примыкающий к среднему полюсному га-образному сердечнику 35 Е-образного магнитопровода или к вертикальному сердечнику 36 Т-образного магнитопровода (фиг. 7 и 8), насыщен посто  чным магнитным потоком 37. Переменный магнитный поток 38 в результате д- йстви  обмоток переменного тока проходит по большему полукольцу обсадной колонны и вызывает в ней мощные вихревые токи, которые порс ждают в провод щем материале горных пород разность потенциалов около концов электромагнитного датчи а-индуктора 1. Ток, растека сь по колонне и стека  с нее, экспоненьиально затухает.

Поскольку часть обсадной колонны, примыкающа  к полюсным сердечникам приемного дифференциального электромагнитного дипол  16,  вл етс  магнитопроводом , то ток по колонне измен ет магнитную проницаемость магнитопровода пропорционально проход щему току и порождает переменный магнитный Поток в магнитопроводах приемного дифференциального электромагнитПого дипол  16. Магнитный поток индуцирует ЭДС в рбмотках дипол . Обмотки 9 и 10 переменного тока дифференциального приемного электромагнитного дипсл , образованного измерительными датчиками, включены встречно и на заданном участке колонны измер ют кривизну спада тока, или, что то же самое, радиальный ток ig, который затем усиливаетс  усилителем 17, подвергаетс  частотной модул ции в модул торе 18 и подаетс  по кабелю 6 через выходное устройство 19 на поверхность. В кабеле существуют два напр жени  - посто нное и переменнее. На поверхности производитс  их разделение фильтрами 23, затем переменное напр жение усиливаетс  в усилителе 24 BIJCOKOK частоты и после амплитудного ограничени  в ограничителе 25 подвергаетс  частотной дeмo,yл ции в демодул торе 26. Далее это напр жение поступает на усилитель низкой частоты (УИЧ) 27

После усилени  сигнал низкой частоты вылр мгг етс  в фаэочувствительном выпр мителе 28 и подаетс  на регистратор , обеспечива  тем самым непрерывную запись диаграмм, характеризующих удельное сопротивление горных пород, окружающих обсадную колонну или охранный корпус прибора.

Поскольку усилитель 17 можно выполн ть с высоким входным сопротивлением , а изменение контактного сопротивлени  при сн тии потенциалов при помощи электродов-роликов составл ет небольшой процент от входного, то представл етс  возможным гальваническое измерение сигналов. Вместо дифференциального измерительного элект омагнитного дипол  16 дл  получени  информации о радиальном токе и измерении разности потенциалов воз можно использование электродов М,N и Мд,образующих трехэлектродную дифференциальную установку.Дл  прит гивани  корпуса прибора к колонне в этом случае необходимо дополнительно примен ть электромагнит.

о Величина нагрузки питающего датчика зависит от сопротивлени  вмещающих скважину пород. Поэтому дл  исключени  изменени  тока питающего датчика на эталонном сопротивлении R измер ют потенциал, который через демодул тор 26 передают на поверхность , где его используют дл  относительных измерений разности потенциалов , измер емых дифференциальным диполем 16..

Технологически более просто изготовление обмоток датчиков с Е-образной формой сердЪчника, когда катущки , образующие обмотки, размещены на горизонтальных перекладинах сердечника . Конструкци  датчиков еще более упроститс , если магнитопровод выполн ть Т-образной формы. Обычно магнитопровод выполн етс  из набора пластин марок Перемендюр, Гиперко либо Феррита, имеющих более высокие эксплуатационные параметры, и имеет Е или Т-образное сечение. Катушки датчиков помещают на нижней. и верхней перекладине Е или Т-образного магнитопровода, что дает возможность механизировать их намот ку и удобно при сборке датчиков.

Использование предлагаемого устройства позвол ет улучшить разрешающую способность измерений фонда обсаженных скважин.

6ормула изобретени 

Claims (3)

1.Устройство дл  электрического каротажа обсаженных скважин, содержащее зондовую часть с питающим электромагнитным датчиком Е-образной формы и удаленными от него двум  приемными электромагнитными датчиками также Е-образной формы, причем все цепи питани  датчиков посто нным током последовательно соединены и подключены к кабелю, размещенному в корпусе, внутри которого также помещены блок питани , электромагнитный датчик-индуктор, включающий

последовательно соединенные задающий генератор, авторегул тор и усилитель мощности, подсоединенные к обмотке переменного тока питающего электромагнитного датчика, на выходе которого подключено эталонное сопротивление , оба концы которого соединены с управл ющими входами авторегул тора, и измерительный блок, включающий последовательно соединенные усилитель, модул тор и выходное устройство, подключенное к кабелю, при этом эталонное сопротивление через дополнительный модул тор соединено с выходным устройством, отличающеес  тем, что, с целью повышени  разрешающей способности измерений при одном источнике тока - датчике-индукторе , измерительные обмотки двух электромагнитных датчиков включены встречно.,

2.Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что обмотки электромагнитных датчиков размещены на горизонтальных перекладинах Е-образного магнитопровода.

3.Устройство по п. 1, о т л ичающеес  тем, что магнитопроводы электромагнитных датчиков выполнены Т-образной формы.

Источники информации, прин тые во в«имание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР №266090, кл. G01V 3/18, 1970.

2.Авторское свидетельство СССР 70228, кл. 21 у 30/01, 1959.

3.Патент США 3277363,кл.324-1, .1966 (прототип).

ff

IX

Сриг.З

(риг. f

fput.f

Put.7

(put. 9