SU949601A1 - Устройство дл индукционного каротажа скважин - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к промыслово-геофизической технике, а более конкретно к аппаратуре индукционного каротажа, предназначенной дл  исследовани  удельной электропроводности в нефт ных, газовых, гидрогеологических и прочих скважинах, оборудованных обсадной колонной из немагнитного и неэлектропроводного материала , а также в открытом стволе

СКВс1ЖИН.

Известны устройства дл  индукционного каротажа (ИК) скважин, содержащие индукционный зонд с системой генераторных и измерительных катушек а также электронную часть, состо щую из генератора переменного тока, измерительного преобразовател  и блока питани .

Дл  уменьшени  вли ни  скважины в этих устройствах используютс  многокатушечные индукционные систекн, называемые фокусирующими. Нногокатушечный зонд представл ет собой систему из нескольких укрепленных на одном стержне из изол ционного материала катуиек, часть которых последовательно включена в генераторную цепь, а друга  часть - в приемно-усилительную цепь. В каждой цепи по наибольшему числу, витков выдел етс  главна  катушка. Остальные катушки называютс  фокусирующими. В соответствии с принципом суперпозиции многокатушечный зонд может быть представлен двухкатушечными парами генератор-измеритель . Сигнал в многокатушечном зонде равен алгебраической сумме всех возможных сочетаний двухкатушечных

10 пар. Фокусирование заключаетс  в том, что, подбира  число витков в фокусирующих катушках, их расположение относительно главных и направление включени , добиваютс  снижени 

15 вли  и  скважины и вмещаииих пород 11.

Однако полностью устранить вли ние скважины при такой конструкции зонда принципиально иевоэможно, и,

2Q кроме того, реальные характеристики сфокусированных систем отличаютс  от теоретических из-за невозможности учета конечных размеров катушек.

Основной -недостаток сфокусирован25 ных зондов в том, что при использовании их дл  получени  истинных значений удельных электрических сопротивлений пластов при интерпретации часто приходитс  вводить поправку на

3(1 вли ние скважииы. Относительна  величина этой поправки тем больше, чем больше диаметр скважины и удельна  электропроводность скважинной жидкости и чем больше удельное электросопротивление интерпретируемого пласта.

При этом дл  вычислени .поправки на вли ние скважины необходимо проводить дополнительные исследовани , включающие в себ  определение удельной электропроводности скважинной жидкости и диаметра скважины вдоль ее профил . Кроме того, палетки дл  определени  поправок рассчитаны, исход  из предположени , чтосечение скважины  вл етс  круговым, в действительности сечение может значительно отличатьс  от кругового. Эт вносит дополнительр ую погрешность в определение поправки на вли ние скважины .

Наиболее близким к предлзгаемоьту  вл етс  устройство дл  индукционного каротажа скважин, содержащее индукционный зонд и электронную часть в защитном корпусе. Зонд состоит кз системы генераторных и измерительных катушек, смонтированных на электроизол ционном стержне., электронна  часть содержит генератор переменного тока, входной преобразователь сигналов , блок обработки и передачи информации , блок питани , согласуюший блок и функциональный преобразовател1 сигналов.

В этом устройстве с цельюповыше ни  точности определени  удельной электропроводности горных пород посредством автоматического введени  поправок, учитывающих вли ние скважинной жидкости, в генераторную и измерительную цепи индукционного зонда введены тороидальные катушки, а в электронную часть - согласующий блок и функциональный преобразовател сигналов. Тороидальные катушки  вл ютс  датчиком удельной электропроводности скважинной жидкости. Значение ЭДС, возникающей в приемной тороидальной катушке, определ етс  главным образом, параметрами жидкости , заполн ющей скважину. Этот сигна поступает на вход согласующего блока где усиливаетс  и затем передаетс  на функциональный преобразователь сигналов, трансформирующий его в соответствии с геометрическим фактором скважины дл  данного зонда ИК в сигнал поправки на вли ние скважины , сигнал поправки вводитс  в приемн (-измерительную цепь, компенсиру  сигнал, обусловленный вли нием скважины .

Устройство позвол ет автоматически и с большей эффективностью устран ть вли ние скважины в процессе каротажа, блаходар  чему точность определени  удельной электропроводности повышаетс  Г2.

Однако известное устройство имеет сложную конструкцию. Поскольку сигна пропорциональный удельной электропроводности скважинной жидкости, необходимо трансформировать в сигнал поправки в соответствии с геометрическим фактором сквакины, который дл  реальной скважины неизвестен, то трансформаци  сигнала осуществл етс  в соответствии с расчетным геометрическим фактором скважины, определ емым , исход  из предположени , что скважина, представл ет собой круговой цилиндр с диаметром, равным номинальному диаметру скважины. Однако реальна  скважина в значительной степени отличаетс  от этой идеализированной модели, что приводит к погрешност м в определении удельной электропроводности пластов. Погрешности особенно значительны в местах образовани  каверн в стволе скважины . Теори , использующа  пон тие геометрического фактора справедлива дл  не слишком больших значений уделной электропроводности. Поэтому при удельном сопротивлении скважинной кидкости менее 5 Ом/м из-за скин-эффекта зависимость между величиной поправки на вли ние скважины и удельной электропроводностью становитс  нелинейной, что приводит к дополнительным погрешност м при проведении измерений в скважинах, заполненных минерализованной промывочной жидкостью. Наличие взаимного вли ни  полей индукционного зонда и тороидальных катушек  вл етс  источником дополнительных погрешностей измерений.

Сигнал в приемной тороидальной кат5Ш1ке зависит в некоторой степени и от удельной электропроводности горных пород тем сильнее, чем больше их электропроводность и меньше электропроводность сквакинной жидкости. Это также  вл етс  источником дополнительной погрешности .

Цель изобретени  - повышение точности измерений удельной электропроводности горных пород путем уменьшени  вли ни  скважинной жидкости на результаты каротажа, а также упрощение конструкции устройства .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  индукционного каротажа скважины, содержа1 1ее индукционный зонд и электронную часть в |за1цитном корпусе, на внешне поверхности корпуса устройства выполнены радиальные ребра из неэлектропроводного и немагнитного материала число п которых определ етс  требуе мой степенью S ослаблени  вли ни  скважины и выбираетс  по формуле , (S-2), причем основани  ребер расположены параллельно оси индукционного зонда, длина нижнего и верхнего оснований каждого из ребер выбираетс  равной не менее двум дли нам индукционного зонда, высота ре: Kd6« K где Окает бер равна максимальный диаМетр каверн в стволе скважины, du - диаметр корпуса устройства, а толщина ребер равна 2-3 мЛ. При этом вдоль верхнего основани  каждого ребра сделаны разрезы в радиальном направлении с шагом. кавОн 5-10 см и длиной, равной где Оц - номинальный диаметр скважи ны. На фигД представлено устройство в двух проекци х; на фиг.2 - работа устройства в скважине при разрезе ее вертикальной и горизонтальной плоскост ми. Устройство содержит индукционный зонд 1 устройства, электронна  част 2, четыре трапецеидальных ребер 3, разрезы 4, dx - диаметр корпуса уст ройства. DM - номинальный диаметр исследуемой скважины, аъ максимал ный диаметр сква ины в зоне каверн (фиг.1). На фиг.2 изображены горные породы 5, сквс1жинна  жидкость 6, каверна 7, каротажный кабель 6, кольцевы витки 9 тока в породе, токовые лини 10 в скважинной жидкости. Форма четырех радиальных ребер 3 из эластичного, неэлектропроводного и немагнитного материала (папри иер, из маслобензостойкой резины) представл ет собой разнобочную трапецию и обусловлена необходимостью хорошего прохождени  прибора в скважине.Длина верхнего и нижнего оснований ребер зав сит от ве-ртикальных характеристик инд 1ЦИОННОГО зонда,примененного в устройс ве. Например, дл  зонда 5Ф1,2 эта длина должна быть не менее 3 м, а дл  зонда 6Ф1 - не менее 1,5 v; . Тб щина ребер - 2-3 мм. Ребра могут быть выполнены как одно целое с индукционным зондом и электронной частью, или же в виде насадки, одеваемой на прибор и закрепл емой на нем, число ребер определ ет степень подавлени  вли ни  скважины. Степень ослаблени  вли ни  скважимы S, определ етс  следующим соот ношением скв- к -- п - число введенных ребер;. скв диаметр скважины; d,j - диаметр корпуса устройства Дл  наиболее распространенных диаметров корпуса жв ичина S, рассчитанна  по формуле (2), равна 4,96. Дл  определени  необходимого числа ребер при заданной степени ослаблени  вли ни  скважины S мокно использовать приближенную формулу, вытекающую из (2) при условии d /cJ g-fcO, т.е. если диаметр корпуса прибора гораздо меньше диаметра сквахины, при этом , -a(.f) откуда необходимое число ребер опре- дел етс  по формуле (s-2) (Ц) Полученные по этой формуле значени  округл ютс  до ближайшего цепового числа. Устройство работает следующим образом. На каротажном кабеле 8 устройство опускаетс  в сквс1 сину, заполненную скважинной жидкостью 6. Индукционный зонд 1 создает в окружающей зонд среде переменное магнитное поле , под воздействием которого в горных породах 5 возбуткдаютс  кольцевые токи, кольцевые витки которых показаны на фиг.2, концентричные с осью зонда. Эти токи создают в измерительных катушках зонда 1 ЭДС, пропорциональную удельной электропроводности горных пород. Сигнал поступает в электронную часть 2, где преобразуетс  в вид, удобный дл  передачи на поверхность по каротажному кабелю 8. В скважинной жидкости в области расположени  индукционного зонда, благодар  наличию непровод щих перегородок, образованных ребрами 3, токи, концентричные оси зонда, протекать не могут. В этом случае в каждом из контуров, образованных соседними ребрами 3, корпусом прибора и стенкой скважины, начинают протекать замкнутые токи, токовые линии 10 которых показаны на фиг.2. Суммарное магнитное поле, создаваемое этими токами в области расположени  измерительной катушки, будет значительно меньше, чем в случае отсутстви  непровод сщх перегородок в скважине, по тем причинам, что сопротивление протеканию токов в скважинной жидкости возрастает, так как уйеличиваетс  суммарна  длина токо вых линий в жидкости и уменьшаетс  эффективна  площгшь, по которой протекают токи в каждом из контуров, что уменьшает величины токов, текуiwx в контурах. Магнитный поток, пронизывающий все образованные контуры в каждом сечении скважины, меньше

.магнитного потока, пронизывающего контурf образованный стенками скважины и корпусом зонда, в случае отсутстви  перегородок.на величину потока, проход щего внутри стержн , из которого изготовлен зонд. Это также уменьшает токи, текущие в контурах Оси вторичных магнитных полей, созданных токами в жидкости, смещены относительно оси индукционного зонда, поэтому ЭДС наводима  ими в измерительной катушке, меньше чем в случае совпадени  их осей, чт имеет место в случае отсутстви  непровод щих перегородок.

В силу указанных причин вли ние скважины ослабл етс . Использование четырех ребер приводит к п тикратному ослаблению вли ни  скважинной жидкости. Если в стволе скважины имеютс  каверны то, благодар  тому , что BbicoTa ребер 3- равна

Di/rta,li;

каа

рассто ние между

т. е.

верхними основани ми ребер 3 равно максимальному диаметру скважины в зоне каверн, а также наличию разрезов 4, область каверны 7 тоже заполн етс  непровод щими перегородками и вли ние ее также ослабл етс .

Устройство-обладает такими преимуществами, как простота конструкции , так как отсутствует необходимость в датчике электропроводности скважинной жидкости, согласующем блоке и функциональном преобразователе сигналов.

Вли ние скважины уменьшаетс  независимо от формы ее поперечного сечени  и благодар  этому повышаетс  точность измерени  удельной электропроводности пластов.

Ослабление вли ни  скважины не зависит от удельной электропроводности скважинной жидкости.

Преимуществом вл етс  также ослабление вли ни симметричных и несимметричных каверн в стволе скважины.

Claims (2)

1. Устройство дл  индукционного каротажа скважин, содержащее индукционный зонд и электронную часть

в защитном корпусе, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности измерений удельной электропроводности горных пород путем уменьшени  вли ни  скважинной

жидкости на результаты каротажа и упрощени  конструкции устройства, на внешней поверхности корпуса устройства выполнены радиальные ребра из неэлектропроводного и немагнитного материала, число п которых определ етс  требуемой степенью S ослаблени  вли ни  скважины и выбираетс  по формуле: n J7/2(S-2;, причем основани  ребер расположены

параллельно оси индукционного зонда , длина нижнего и верхнего оснований каждого из ребер выбираетс  равной не менее двум длинам индукционного зонда, высота ребер равна

-а,

ков

., где максимальный

диаметр каверн в стволе скважины; djt - диаметр корпуса устройства , а толщина ребер равна

2-3 мм.

2. Устройство по п.1, отличающеес  тем, что, с целью уменьшени  вли ни  каверн в стволе скважины, вдоль верхнего основани 

каждого ребра сделаны разрезы в радиальном направлении с тагом

5-10 см и длиной, равной- 1И L,

- -1

рде D н - номинальный диаметр, скважины.

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

1.Дь конов Д.И., Леонтьев Е.И., Кузнецов Г.С., Общий курс геофизических исследований скважин. М., Недра, 1977, с.127-130.

2.Авторское свидетельство СССР № 646297, кл. G 01 V 3/18, 1977 (прототип).