Скважинное устройство электромагнитного каротажа

 

1.. СКВМШШОЕ УСТРОЙСТВО ЭЛЕКТРОМАГНИТИОГО КАРОТАЖА, включающее герметичньй корпус, в котором по крайней мере нижняя зондовая часть выполнена из диэлектрических материалов , в зондовой части корпуса на заданном удалении один от другого размещены излучающий и приемный элементы , схема возбуждения излучающего элемента, электронный блок приемного элемента, содержащий схемы ус-ииения и преобразования сигнала, а также блоки питания и телеметрии, которые размещены в верхней части корпуса и связаны с каротажным кабелем ., о тлиг(ающееся тем, что с целью повышения производительности труда путем увеличения времени непрерывной работы в скважине, излучающий элемент размещен в верхней зондовой части устройства, а приемный элемент - в нижней его части, электронный блок приемного элемента размещен рядом с приемным элементом или внутри него, при этом блок питания через последовательно включенные источник света, световод и фотоэлектрический источник пргганйя соединен со схемой усиления и преобразования сигнала, выход которой через последовательно соединенные модулируемый источник света, световод и фотоприемник подключен к блоку телеметрии. 2. Устройство по п. 1, о т л и чающееся тем, что, он.о включает заданное число приемных элементов , расположенньк на разных удалениях от излучающего элемента и по одну сторону ciT него и снабженных индивидуальными электронными блоками с фотоэлектрическими источниками питания и модулируемыми источниками света на выходе, заданное число фотоприемников - по числу приемных элементов , включенных на сигнальных входах блока телеметрии, оптические входы которых соединены световодами с оптическими выходами модулируемых источников света электронных блоков соответствующих приемных элементов, а оптические входы фотоэлектрических источников питания электронных блоков приемных элементов соединены индивидуальными , световодами с источником или источниками света в верхней зондовой части устройства.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

С011ИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) А з(5р С 01 V 3/28

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3593883/18-25 (22 ) 07. 04. 83 (46) 07. 11. 84. Бюл. 0 41 (72) С.К. Балуев (53) 550.832(088.8) (56) 1. Померану Л.И. и др. Геофизические исследования скважин. M.

"Недра", 1981, с. 109.

2. Патент CIJA Р 4107598, кл. 324-6, опублик. 1979 (прототип). (54) (57) 1. СКВО(ИННОЕ УСТРОЙСТВО

ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО KAPOTNKA., включающее герметичный корпус, в котором по крайней мере нижняя зондовая часть выполнена из диэлектрических материалов, в зондовой части корпуса на заданном .удалении один от другого размещены излучающий и приемный элементы, схема возбуждения излучающего элемента, электронный блок приемного элемента, содержащий схемы усиления .и преобразования сигнала, а также блоки питания и телеметрии, которые размещены в верхней части корпуса и связаны с каротажным кабелем, о т л и Ч а ю щ е е с я тем,. что с целью повышения производительности труда путем увеличения времени непрерывной работы в скважине, излучающий элемент размещен в верхней зондовой части устройства, а приемный элемент — в нижней его части, электронный блок приемного элемента размещен рядом с приемным элементом или внутри него, при этом блок питания через последовательно вклн ченные источник света, световод и фотоэлектрический источник питанйя соединен со схемой усиления и преобразования сигнала, выход которой через последовательно соединенные модулируемый источник света, световод и фотоприемник подключен к блоку телеметрии.

2. Устройство по и. 1, о т л и— ч ающе е с я тем, что, оно включает заданное число приемных элементов, расположенньм на разных удалениях от излучающего элемента и по одну сторону от него и снабженных индивидуальными электронными блоками с фотоэлектрическими источниками питания и модулируемыми источниками света на выходе, заданное число фотоприемников — по числу приемньм элементов, включенных на сигнальных входах блока телеметрии, оптические входы которых соединены световодами с оптическими выходами модулируемых источников света электронных блоков соответствующих приемных элементов, а оптические входы фотоэлектрических источников питания электронных блоков приемньм элементов соединены индивидуальными.световодами с источником ипи источниками света в верхней зондовой части устройства.

02 белем (2) .

1 11230

Изобретение относится к нефтепро мысловой геофизике, а точнее к технике высокочастотных электрических исследований в скважинах.

Известны устройства электромагнитного каротажа скважин, включающие излучающий элемент с схемой возбуждения и удаленные от него на заданное расстояние один или несколько приемных элементов со схемами усипения и 10 преобразования сигнала, а также бло" ки телеметрии и питания,.связанные с каротажным кабелем f1).

Для уменьшения прямых паразитных связей излучающего и приемных эле- 15 ментов излучающий элемент со схемой воэбуждения расположен в нижней части зонда устройства, а приемные элементы - в верхней, так что между излучающим и приемными элементами 20 проходят лишь низкочастотные проводники питания схемы возбуждения излучающего элемента.

Однако наличие электрических проводников, даже снабженных развязы- 25 веющими фильтрами, не позволяет умень шить до необходимого уровня паразитные связи излучающего и приемных элементов на частотах порядка десятков и сотен мегагерц из-за наличия трудно учитываемых и изменяющихся под действием изменений температуры, давления и других факторов паразитных емкостей и индуктивностей проводников, проходящих между излучающим

35 и приемными элементами зонда.

Наиболее близким к предлагаемому является скважинное устройство для электромагнитного каротажа, включающее герметичный корпус* в котором 40 по крайней мере нижняя -зондовая часть . выполнена из диэлектрических материалов, в зондовой части корпуса размещены на заданном удалении один от .другого излучающий и приемный элементы, схема возбуждения излучающего элемента, электронный блок приемного элемента, содержащий схемы усиления и преобразования сигнала, а также блоки питания и телеметрии, которые размещены в верхней части корпуса и связаны с каротажным каНедостатками известного устройства являются ограниченная мощность излучения (что в свою очередь ограничивае: воэможность использования зондов с большими удалениями приемных элементов и снижает точность измерений) и недостаточное время непрерывных исследований без подъема устрой-!

IcTBB на поверхность для смены или,перезарядки автономного источника питания, что существенно удорожает и замедляет проведение работ. Кроме того, частое вскрытие герметичного. корпуса прибора затрудняет его обслуживание и снижает надежность.

Цель изобретения — повышение производительности труда путем увеличения времени непрерывной работы в скважине.

Поставленная цель достигается тем, что в скважинном устройстве электромагнитного каротажа, включающем герметичный корпус, в .котором по крайней мере нижняя эондовая часть выполнена из диэлектрических материалов, в зондовой части корпуса на заданном расстоянии один от другого размещены излучающий и приемный элементы, схема возбуждения излучающего элемента,. электромагнитный блок приемного элемента, содержащий схемы усиления и преобразования сигнала, а также блоки питания и телеметрии, которые размещены в верхней части корпуса и связаны с каротажным кабелем, излучающий элемент размещен в верхней зондовой части устройства, а приемный элемент — в нижнего его части, электронный блок приемного элемента размещен рядом с приемным элементом или внутри него, при этом блок питания через последовательно включенные источник света, световод и фотоэлектрический. источник питания соединен со схемой усиления и преобразования сигнала, выход которой через последовательно соединенные модулирующий источник света, световод и фотонриемник подключены к блоку телеметрии.

Кроме того, скважинное устройство включает заданное число приемньм элементов, расположенных на разных удалениях от излучающего элемента и по одну сторону от него и снабженных индивидуальными электронными блоками с фотоэлектрическими источниками питания и модулируемыми источниками света на выходе, заданное .число фотоприемников — по числу применых элементов, включенных на сигнальных входах блока телеметрии, оптические входы которых соединены световодами с оптическими выходами

002

3 1123 модулируемых источников света электронных блоков соответствующих приемных элементов, а оптические входы фотоэлектрических источников питания электронных блоков приемных элемен5 тов соединены индивидуальными световодами с источником ипи источниками света в верхней зондовой части устройства.

Поскольку излучающий элемент со 1б схемой возбуждения, питаемой от блока питания, связанного с каротажным кабелем, расположен в верхней части зонда устройства, то исключается необходимость прокладывания питающих проводников вдоль зондовой части устройства. Приемный элемент или несколько приемных элементов расположены в нижней части зонда вместе с их схемами усиления

20 и преобразования сигналов, для питания каждой из которых введен расположенный рядом с ним фотоэлектрический источник питания, связанный световодом и источником света, располо- 25 женным в верхней части устройства (выше излучающего элемента) . Для передачи сигналов с выхода схем усиления и преобразования в их состав введен модулируемый источник света, 3(} включенный на выходе, который соединен вторым световодом с фотоприемником, расположенным в верхней части устройства и включенным на сигнальный вход блока телеметрии.

Такое решение обеспечивает питание всех элементов устройства от блока питания, связанного с каротажным кабелем, при отсутствии электрических проводников между излучающим и приемным элементами и прямом электрическом питании схемы возбуждения излучающего элемента от сетевого блока питания, т.е. неограниченную продолжительность исследований при ,практически неограниченной мощности возбуждаемого неля и минимальном уровне паразитных связей излучающего и приемного элементов.

На фиг. 1 показана блок-схема устройства; на фиг. 2 — блок-схема возможного варианта конструкции фотоэлектрической системы питания схемы усиления и преобразования сигнала приемного элемента; на фиг.3— возможный вариачт конструкции блока световодов.

Устройство включает цилиндрический герметичный корпус, содержащий выполненную из диэлектрического мате-. риала зондовую часть 1 и металлическую головку 2, соединенную с каротажным кабелем 3, выполняющим функции несущего троса и линий питания и связи, расположенный вверху зондовой части 1 излучающий элемент 4, выполненный, наприм".р, в виде катушки, расположенные внизу зондовой части

1 приемный элемент 5, выполненный, например, также в виде. катушки, и его электронный блок 6, содержащий схему 7., выполняющую функции усиления и преобразования сигнала с выхода приемного элемента 5 и изготовленную в виде твердотельного интегрального металл-диэлектрик-полупроводник,т.е. МДП вЂ” элемента с потребляемой мощностью до первых десятков милливатт, фотоэлектрический источник 8 питания и выходной модулируемый источник 9 света, например маломощный светоизлучающий диод, расположенные в металлической головке 2 схему 1О возбуждения излучающего элемента 4, блок 11 питания и блок 1?. телеметрии. Причем вход блока 11 питания и выход блока 12 телеметрии соединены с каротажным кабелем 3, а также источник 13 света, питаемый от одного из выходов блока 11 питания, и фотоприемник 14, например фотодиод, выход которого .соединен с сигнальным входом блока 12 телеметрии.

Кроме того, в состав устройства, входит первый световод 15, соединяющий оптический вход фотоэлектрического источника 8 питания с оптическим выходом источника 13 света, и второй световод 16, соединяющий оптический выход модулируемого источника 9 света с оптическим входом фотоприемника 14.

Поскольку дпя питания электронных схем в большинстве случаев требуется стабильное напряжение порядка 3,-5 В, то фотоэлектрический источник 8 питания может быть выполнен в виде нескольких (обычно от 10 до 50) последовательно соединенных первичных фотопреобразователей 17 (в качестве которых могут использоваться как специальные фотоэлементы, так и обычные кремниевые фотодиоды в вентильном режтже), нагруженных на вход преобразователя-стабилизатора 18 напряжения, выполненного по любой из известных схем с требуемыми параметрами.

1123002

При таком выполнении фотоэлектрического источника 8 питания световод 15 целесообразно выполнить составным из отдельных параллельных светопроводов 19 по числу первичных фотопреобраэователей 17 как и источник 13 света, который составляют из такого же числа индивипуапьных источников

20 света, в качестве которых целесообразно использовать светоизлучающие диоды.

Также возможно выполнение устройства в виде зондового с несколькими приемными элементами, подобными элементу 5 и размещенными на различных удалениях от излучающего элемента 4, но по одну сторону (т.е. вниз) от него. В этом случае каждый приемный элемент снабжается своим элек40 тронным блоком, подобным блоку 6 и размещенным в непосредственной близости от него ил внутри него, и в состав устройства вводят дополнительные пары световодов, аналогичных световодам 15 и 16, и фотоприемники, 45 подобные фотоприемнику 14, на сигнальных входах блока 12 телеметрии, который выполнен многоканальным. Ис" точники света могут также быть индивидуальными для каждого приемного элемента подобно источнику 13 света, но при большом числе приемных элементов может оказаться более целесообразным использование одного достаточно мощного источника света типа Р газоразрядной лампы для засветки всех фотоэлектрических источников питания через индивидуальные световоды.

Световоды 15 (19) и 16 могут быть выполнены в виде стержней или волокон иэ стекла или пластмассы с высокой прозрачностью и относительно высоким коэффициентом преломления, запрессованных ипи залитых в стерженьматрицу 21 из пластмассы с относи-. тельно низким коэффициентом прелом- 20 ления (фиг. 3). При этом стержень 21 может быть использован в качестве несущего для крепления приемного элемента 5 с его электронным блоком

6 и излучающего элемента 4 (на фиг.3 25 не показан). Когут бы1ь и пользова ны и световоды других конструкций, выполненные из диэлектрических материалов, например, с индивидуальными оболочками для каждого стержня ипи волокна.

Устройство работает следующим образом. .Сигнал высокой частоты (порядка десятков ипи сотен мегагерц), вырабатываемый схемой 10 возбуждения, которая получает питание от блока 11, соединенного с каротажным кабелем и через него с первичной питающей сетью, подается на излучающий элемент 4 и излучается им в окружающе скважину породы. Прошедший через породы электромагнитный сигнал воспринимается приемным элементом 5, усиливается и преобразуется, например, в частотно-импульсную ипи иную. форму схемой

7 блока 6 и подается на модулируемый источник 9 света. Световой сигнал с оптического выхода модулируемого источника 9 света по световоду 16 поступает на оптический вход фото приемника 14, преобразуется им в электрический сигнал и через схему

12 телеметрии и каротажный кабель 3 поступает на поверхность для дальнейшей обработки. вычисления удельного электрического сопротивления или проводимости и. диэлектрической проницаемости горных пород и регистрации этих параметров. Питание электронного блока 6 приемного элемента 5 осуществляется путем преобразования света, излучаемого источником 13 (20) и передаваемого по световоду 15 (19) в электрический ток фотопреобраэователями 17 и преобразования и стабилизации его напряжения стабипиэатором-преобразователем 18> входящими в сосТВВ фотоэлектрического источника 8 литания.

Так как источник 13 (20) света расположен выше излучающего элемента 4, то какие-либо. электрические проводники между излучающим 4 и приемным 5 элементами в устройстве отсутствуют, что сводит к минимуму все неконтролируемые паразитные связи между этими элементами. При этом питание всех узлов устройства осуществляется в конечном счете от первичной сети через каротажный кабель и блок питания (схема возбуждения излучающего элемента соединена с ним непосредственноj, а электронный блок приемного элемента — с помощью фотоэлектрической системы.

Благодаря этому обеспечивается неограниченная продолжительность работы устройства в скважине при нрактнчес1 123002 ки любои необходимой мощности излучения и предельно низком и стабильном уровне прямой связи приемного и излучающего элементов.

Применение предлагаемого устройства обеспечит. более высокую точность измерений за счет предельно низкого уровня наразитных.неконтролируемых связей приемного и излучающего элементов при высокой мощности излучения и неограниченном времени работы в скважине и большую технологичность обслуживания, так как не требует частых вскрытий герметичного корпуса для смены или перезарядки автономных источников питания.

1123002

79,6

Составитель Л. Воскобойников

ТехредМ.Гергель Корректор А. Зимокосов

Редактор А. Мотыль

Заказ 8134/38 Тираж 710 Подпис но е

ВНИИПИ Государственного комитета СССР о делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

f9,6