Зонд бокового каротажа

 

ЗОНД БОКОВОГО КАРОТАЖА, ; . содержащий симметричную систему., состоящую из трех равнопотенциаль- . ных токовых электродов, внешние из которых соединены между собой и j«ri ляются экранными, а центральный : подключен к экранным через шунт ;,;. электрического сопротивления ,расположенные между центральным и эк: раниыми электродами две пары допрд.нитедьных закороченных между электродов, размшденных симметрично относительно центрального электрот ,да, из которых первая пара является дополнительными экранными электродами , а вторая - измерительными электродами, а также удаленные обратный токовый и изьюрительный электроды , о т л и ч а ю щ и и с я тем,, что, с целью снижений влияния скважины на результаты измерений, пара дополнительных экранных электродов соединена с внешними экранными токовыми электродами через шунт заданно:го электрического сопротивления, ас центральным электродом - с помощью первичной обмотки измерительного трансформатора, вторичная обмотка которого включена в цепь измерения тока центрального электрода зонда, а пара измерительных электродов и экранные электроды подключены через второй трансформатор в цепь измерения потенциала. О ел :о о 4;ib :n

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ЮВ 001Ч 3 0 ь

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

Il0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbIYMA. (21) 3378107 18-25 (22) 07.01.82 (46) 07.11.83. Бюл. 941. (72) Ь.Г.Барминский, A.A,Кулигин, P.A.Êó÷åðîâ è В.И.Проскурин (71) Специальное конструкторскотехнологическое бюро промысловой геофизики (53) 550.832(088.8) (56 ) 1. Комаров С.Г, Геофизическйе методы исследования скважин. M.

"Недра", 1973, с. 90-92.

2. Патент США В 3329889,. кл. 324-1, опублик. 1967 (прототип) (54) (57) ЗОНД БОКОВОГО КАРОТАЖА, содержащий симметричную систему,. состоящую из трех равнопотенциальных токовых электродов, внешние из которых соединены между собой и яв ляются экранными, а центральный .:подключен к экранным через шунт электрического сопротивления,расположенные между центральным и эк- ,SU„„A

/ раиными электродами две пары допод нительных закорочеиных между собой электродов, размещенных симметрично относительйо центрального электро-,,, да, из которых первая пара является дополнительными экранными электродами,.а вторая - измерительными электродами, а также .удаленные обратный токовйй и измерительный электроды,отлйчающийся тем,, что, с целью снижений влияния скважины на результаты измерений, пара дополнительных экранных электродов соединена с внешними экранными токовыми электродами через шунт заданно. го электрического сопротивления, .а с центральным электродом - с по- Е мощью первичной обмотки измерительного трансформатора, вторичная обмотка которого включена в цепь измерения тока центрального электрода зонда, а пара измерительных электродов и экранные электроды подключены Ы через второй трансформатор B цепь измерения потенциала.

Изобретение относится к геофйзическим исследованиям скважин.

Известны зонды бокового каротажа со средней глубиной исследования, представляющие собой симметричную систему, состоящую из трех равнопотенциальных электродов, внешние из которых соединены между собой и являются экранными, а центральный подключен к экранным через шунт электрического сопротивления, удаленный обратный токовый и измерительный электроды отнесены от центрального на заданное расстояние. -Необходимая фокусировка тока достигается благодаря равенству потенциалов центрального и экранных электродов. Для этого центральный электрод зонда соединен с экранными электродами через шунт малого электрического сопротивления, который служит для измерения тока, стекающего в породу с центрального электрода. Информация о потенциале системы электродов относительно удаленного измерительного элект-, рода и тока центрального электрода передается на поверхность, где обрабатывается и регистрируется в масштабе измеряемого параметра - удельного электрического сопротивления горных пород. Уменьшение глубины исследования такого зонда достигается уменьшением общей длины электродов или приближением к ним одного или симметрично расположенных двух обратных токовых электродов (1), На показания таких зондов с распределенными электродами большое . влияние оказывает скважина, обычно заполненная низкоомным буровым раст" вором. Степень влияния зависит от соотношения удельного сопротивления горных пород к удельному сопротивле,нию бурового раствора, диаметра скважины и положения зонда относительно стенки скважины.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является зонд бокового каротажа с распределенными электродами, который содержит симмет ричную систему, состоящую из трех равнопотенциальных токовых электродов, внешние из которых соединены между собой и являются экранными, а центральный подключен к экранным через шунт электрического сопротивления, расположенные между центральным и экранными электродами две пары дополнительных закороченных между собой электродов, размещенных сиьметрично относительно центрального электрода, из которых первая пара является дополнительными экранами, а вторая - измерительными электродами, а также удаленные обратный токовый и измерительный электроды t2) .

Недостатком известного зонда является большая зависимость его показаний от диаметра скважины. Кроме того, зонд требует сложную измерительную систему, которую необходимо размещать в скважине, что вызывает дополнительные технические трудности, Целью изобретения является снижение влияния скважины на результа10 ты измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в зонде бокового каротажа, содержащем равнопотенциальную систему трех токовых электродов, внешние

15 из которых соединены между собой и являются экранными, а центральный подсоединен к экранным через шунт электрического сопротивления, расположенные между центральным и экран20 ними электродами две пары дополнительных закороченннх между собой электродов, расположенных симметрич- . но относиТельно центрального электрода, из которых первая пара являет 5 ся дополнительными экранными, а вторая — измерительными электродами, а также удаленные обратный токовый и измерительный электроды, пара до- полнительных экранных электродов соединена с внешними экранными токоЗ0 выми электродами через шунт заданного электрического сопротивления, а центральным электродом - с помощью первичной обмотки измерительного трансформатора, вторичная обмотка

35 которого включена.в цепь измерения тока центрального электрода зонда, а пара измерительных электродов и экранные электроды подключены посредством второго .трансформатора

40 в цепь измеРения потенциала.

На фиг. 1 изображена схема устройства, на фиг. 2 и 3 - характеристики предлагаемого зонда в сравнении.с известным.

45 Зонд бокового каротажа (фиг. 1) содержит центральный токовый элект род 1, два измерительных закороченных между- собой электрода 2 и 3, два дополнительных токовых экрайных электрода 4 и 5, два экранных элект50 рода б и 7. Центральный электрод подсоединен к экранным электродам б и 7 через шунт 8, а дополнительные экранные электроды к системе токовых .электродов через шунт 9. Между шунтами 8 и 9 включен .измерительный трансформатор тока 10. Между электродами 2, 3 и б, 7 включен второй трансформатор 11, при помощи которого осуществляется корректировка из60 меряемого потенциала системы токовых электродов относительно удаленного измерительного электрода 12 (не показано) . Система токовых электродов: подключена с помощью кабеля 13 к

reaepaxopy (не показан). Обратный

1053045 ления наблюдается при отношении сопротивления пласта pä к сопротивлению бурового раствора р, (pq /t»c ) равному от 5 до 15 °

Оптимальным для достижения минимальных погрешностей является выбор условий компенсации.в точке PlI/t»<

10. Тогда коэффициент и определяется как о

10 О и к и=

040 И (0 э и где К вЂ” коэффициент зонда»

15 U,Х „- потенциалы и ток. для заданного отношения

tll/ pc

Таким образом, в данном зонде бокового каротажа реализуется алгоритм.

U -п(О,-u„i о (» 3 о» токовый электрод расположен на поверхности и на фнг. 1 не показан.

Коррекция тока центрального электрода за влияние скважины осуществляется. следующим образом. Ус тановлено, что влияние скважины на величину тока электрода, помещенного между разнесенными экранными электродами, зависит.от его положения в образовавшемся интервале. Нанменьшее влияние наблюдается в случае, когда электрод находится в се.редине, и наибольшее - когда он смещен к экранным электродам. Этот эффект позволяет использовать ток дополнительных токов»»х экранных электродов 4 и 5 для исправления тока центрального электрода за влияние скважины.

Необходимые условия измерения устанавливаются выбором величины шунтов 8 и 9 (фнг. Ц . Разность потенциалов на шунтах пропорциональна току центрального электрода, скорректированному за влияние скважины Iol который определяется как ОК I o ("11 0 ° где I0 — ток центрального электрода 1;

I - ток дополнительных элект-! родов 4 и

m — коэффициент, зависящий от: размеров и места располо-. жения электродов 4 и 5.

Коэффициент m можно определить, исходя из того, что в однородной среде

mIl» — Iy = 0

Таким образом, одним из информационных параметров является напряжение U1, пропорциональное I

Вторым информационным параметром 40 является напряжение Uq, которое пропорционально потенциалу электродов 2 и 3 относительно удаленного измерительного электрода за вычетом иэ него части разности потенциалов между 45 электродами 2, 3 и 6, 7

0м - >(0з - 0м где Um - потенциал электродов 2 и 3, 0з — потенциал электродов 2.и 3; постоянный коэффициент»

Указанное преобразование измеряемого потенциала исправляет характеристику зонда в начальном участке диапазона измерений.

Анализ результатов моделированйУ: зондов бокового каротажа показывает,, что максимальное влияние скважины

B пластах низкого удельного сопротив-" где pz — измеряемое сопротивление пород.

Эффект предлагаемой конструкции зонда бокового каротажа показан на фиг. 2 и фиг. 3, где сплошными линиями показаны кривые поправочных коэффициентов перехода от истинного (заданного) сопротивления горных пород х измеряемому сопротивлению горных пород .для данного зонда боко-. вого каротажа, а пунктирными линиями - аналогичные кривые для известного зонда бокового каротажа. Шифр кривых - диаметр скважины в метрах.

Оба зонда одинакового размера. Удаленный измерительный электрод расположен на расстоянии 3,5 м от края экранного электрода. Кривые на фиr. 2 соответствуют расположению зондов в центре скважины, а кривые на фиг. 3 - такому расположению, когда зонд отклонен от стенки скважины на 35 мм. Из графиков на фиг.2 и 3 видно, что влияние скважины на показания предлагаемого зонда бокового каротажа существенно меньше, чем на показания известного зонда как в начальной области диапазона измерений, так и в области высоких значений сопротивления горных пород.

Изобретение позволяет повысить гео, логическую эффективность разведки геофизическими методами нефтяных и газовых месторождений.

1053045

Pvz. Г

700Р

100

pvF. Я

ЗЮ

Закаэ 88б6/44 Тираж 710 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Москва, Ж"35., Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 г! Составитель Л.Воскобойников

Редактор Н. Джуган Техред Л.Микеш» корректор Ю.Макаренко