Аппаратура электромагнитного каротажа скважин

 

1. АППАРАТУРА ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО КАРОТАЖА СКВАЖИН,содержащая много-, канальную телеметрическую систему для передачи информации на поверхность, генератор с излучател(.-;к поля, два приемно-усилительных канала, кгиждый из которых содержит последовательно соединенные приемник и усилительнопреобразовательный блок, а также гетеродин , подключенный выходами к вторым входам усилительно-преобразовательных блоков, отличающаяс я тем, что, с целью повышения термостабильности и точности измерений, в нее введен аналоговый сумматор, два управляемых ключа, а телеметрическая система выполнена с временным разделением информативных каналов и содержит не менее трех каналов, при-, чем каждый люч подключен между выходом соответствующего усилительнопреобразовательного блока и одним из входов аналогового сумматора, управляющие входы ключей подключены к управляющим выходам телеметрической системы, а выход аналогового сумматора подключен к входу телеметрической (Л системь. 2. Аппаратура по п. 1, о т л ичашцаяся тем, что, с целью упроп1ения скважинной части аппаратуры , выход аналогового сумматора подключен к скважинному кабелю.

СООЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕ СИИ Х

РЕСПУБЛИН (19) (И1 сад C 01 V 3/18

О

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ""-

H АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

По ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИй (21) 3305860/24-25 (22) 22.06.81 (46) 30,12.84. Бюл. Р 48 (72) P.И.Балабушевич, А.Л.Кац, С.Я.Стешенко и К.БЛенько (71) Опытно-конструкторское бюро геофизического приборостроения Объединения "Ужгеофизика" (53} 550.837:622.241(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 212387, кл. r, 01 V 3/18, 1969.

2. Патент Великобритании

9 2025620А, кл. С 01 V 3/30, опублик ° 1980 .(прототип). (54) (57) 1. АППАРАТУРА ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО КАРОТАЖЛ СКВАЖИН, содержащая многоканальную телеметрическую систему для передачи информации на поверхность, генератор с излучателем поля, два приемно-усилительных канала, каждый из которых содержит последовательно соединенные приемник и усилительнопреобразовательный блок, а также гетерадин, подключенныи выходами к вторым входам усилительно-преобразовательных блоков, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью повышения термостабильности и точности измерений, в нее введен аналоговый сумматор, два управляемых ключа, а телеметрическая система выполнена с временным разделением информативных каналов и содержит не менее трех каналов, причем каждый ключ подключен между выходом соответствующего усилительнопреобразовательного блока и одним иэ входов аналогового сумматора, управляющие входы ключей подключены к управляющим выходам телеметрической системы, а выход аналогового суммато- Я ра подключен к входу телеметрической системы.

2. Аппаратура по п. 1, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью упрощения скважинной части аппаратуры, выход аналогового сумматора подключен к скважинному кабелю.

1132274 2

Изобретение относится к промысло,во-геофизическим исследованиям скважин, Известно устройство для диэлектрического индуктивного каротажа скважин, содержащее излучатель поля, два приемно-усилительных канала с приемниками поля, разнесенными на определенное расстояние, фазоизмерительный блок, подключенный к выходам приемно- 1Р усилительных каналов. Измеряемая известным устройством разность фаз между сигналами, наводимыми в прием никах, функционально зависит от диэлектрической проницаемости Е сре- 15 ды Я.

"1

Недостатками известного устройства являются зависимость измеряемого параметра Ь ф от удельного электри- ческого сопротивления Р среды по

20 мере его уменьшения, а также сложность существующих высокочастотных фазометров, ухудшающая термостабильность и точность аппаратуры.

Наиболее близким к предлагаемому является аппаратура электромагнитного,каротажа скважин, содержащая многоканальную телеметрическую систему для передачи информации на поверхность, генератор с излучателем поля, два приемно-усилительных канала, каждый из которых содержит последовательно соединенные приемник и усилительно-преобразовательный блок, а также гетеродин, подключенный выхода"З5 ми к вторым входам усилительно-преоб- разовательных блоков. Поскольку фазовые сдвиги информативного сигнала в различных каналах телеметрической системы с приемлемой точностью оди- 40 наковы, сигналы на выходе этой системы сохраняют как амплитудные, так и фазовые соотношения сигналов в приемниках поля, что позволяет на поверхности получать информацию как о диэлектричеекой проницаемости Я так и об удельном сопротивлении среды, измеряя разность. фаз Ьц и отношение амплитуд сигналов Ц ..

Недостаток укаэанной аппаратуры заключается в том. что условием нормальной работы телеметрической системы с частотным разделением каналов является существенное (не менее чем на порядок) превышение частотой несущей частоты модулирующего сигнала.

Однако при использовании частотного разделения каналов в скважинной геофизической аппаратуре несущая часто- та ограничена сверху частотными свойствами линии связи (каротажным кабелем), частота модулирующего сигнала ограничена снизу стабильностью частот генератора и гетеродина, определяемой термостабильностью кварцевых резонаторов. Применяемая в, геофизической аппаратуре телеметрическая система с частотным разделением каналов и с частотной модуляцией имеет. максимальные несущие частоты 45 и 25 7 кГц, что позволяет иметь модулирующую частоту не выше

1,5-2 кГц. Повышение значения частоты несущей требует применения специальных дорогостоящих каротажных кабелей. Уход частоты кварцевых резонаторов при изменении температуры в диапазоне 20-120 С на частотах о порядка 40-б0 МГц, используемых при

I * диэлектриче "ком каротаже, может составить величину порядка 4-5 кГц, что не позволяет снизить частоту после преобразования до приемлемого значе-., ния. Кроме того, метрологические характеристики аппарагуры являются недостаточно высокими из-за противоречивых требований к приемно-усилительным каналам, которые, с одной стороны, должны иметь высокую избиратель- ность для выделения затухающего в среде сигнала на уровне шумов, а с другой стороны, иметь высокую степень идентичности и стабильности амплитудных и фазовых характеристик при возможных изменениях частоты сигнала и температуры.

Цель изобре гения — повышение термостабильности и точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в аппаратуру электромагнитного каротажа скважин, содержащую многоканальную телеметрическую систему для передачи информации на поверхность, генератор с излучателем поля, два приемно-усилительных канала., каждый из которых содержит последовательно соединенные приемник и усилительнопреобразовательный блок, а также гетеродин, подключенный выходами к вторым входам усилительно-преобразовательных блоков, введен аналоговый сумматор, два управляемых ключа, а телеметрическая .система выполнена с временным разделением информативных каналов и содержит не мепее трех

KGHBJIoB, причем каждый к mo подключен

1132274 между выходом соответствующего усилительно-преобразовательного блока и одним иэ входов аналогового сумматора, управляющие входы ключей подключены к управляющим выходам телеметричес, — 5 кой системы, а выход аналогового сумматора подключен к информационному входу телеметрической системы.

Кроме того, с целью упрощения скважинной части аппаратуры выход

:аналогового сумматора подключен и скважинному кабелю.

На чертеже приведена блок-схема предлагаемой аппаратуры электромагнитного каротажа скважин. 15

Аппаратура содержит генератор 1 с излучателем 2 электромагнитного поля„ приемно-усилительные каналы 3 и 4 с общим гетеродином 5. Каждый из приемно-усилительных каналов содержит приемники 6 и 7 поля, усилительно-преобразовательные блоки 8 и

9, ключи 10 и 11 соответственно. Выходы приемно-усилительных каналов соединены с входом аналогового сумма- 25 тора 12, а его выход — с входом скважинной части 13 трехканальной телеметрической системы, соединенной кабелем 14 с ее наземнои частью 15. Вь.— ходы трех каналов телеметрической сис-30 темы соединены с регистраторами 16, 17 и 18.

При работе аппаратуры излучатель 2 создает в среде высокочастотное электромагнитное поле. Приемно-усилительные каналы 3 и 4 вырабатывают напряжения П1, U, амплитуды которых пропорциональны амплитудным значениям напряженности поля h <, Ь < в точках размещения приемников б и 7 поля, 40 причем разность фаз между напряжениями Б 1 и U

Для определения g и р целесообразно регистрировать сигнал, пропорциональный амглитуде векторной разности сигналов h и h<<, что легко достигается противофазным включением приемников 6 и 7 либо наличием фазоинвертора в одном из каналов 3 и 4, либо если один из выходов су. матора 12 инверсный.

Зарегистрированные величины позволяют определить любые соотношения между сигналам h ? .

При необходимости сигналы с выходов телеметрической системы могут быть направлены непосредственно в вычислительный блок, введенный в состав наземной части аппаратуры и обеспечивающий вычисление и регистрацию любых амплитудных и фазовых соотношений, а также F и р в процессе проведения каротажа.

Аппаратура содержит в приемно-усилительных каналах 3 и 4 усилительнопреобразовательные блоки 8 и 9, в ней имеется гетеродин 5. Однако его наличие не обязательно, поскольку при использовании телеметрической системы, работающей с преобразованием входных сигналов в постоянное напряжение, высокочастотный сигнал с выхода сумматора может быть продетектирован непосредственно входным детектором телеметрической системы.

Дополнительное улучшение метрологических характеристик аппаратуры может быть достигнуто выполнением сумматора избирательным, например, путем введения в него полосового ! фильтра, т. е. производить подавление шумов после суммирования сигналов.

При этом резко снижаются требования к избирательности приемно-усилительных каналов, что облегчает стабилизацяо из амплитудных и фазовых характеристик. Вместе с тем требования к стабильности характеристик сумматора невысоки, так как любые изменения фазовой и медленные изменения амплитудной характеристики сумматора совершенно не сказываются на измеренных значениях величин. При наличии в приемно-усилительных каналах 3 и 4 усилительно-преобразовательных блоков 8 и 9, снижающих частоту сигнала до значения, пропускаемого кабелем (порядка 10-20 кГц), скважинная часть аппаратуры может быть значительно упрощена. Для этого выход сумматора

1132274

ВИИИБИ Заказ 9788/40 типgù 710 П

7Ф

Патент, Ужгоро", ул„Проектная 4 должен быть соединен непосредственно с входом кабеля. При этом в скважинной части 13 телеметрической системы остается только узел„ вырабатывающий сигналы управления ключами 10 и 11.

Все узлы телеметрической системы, осуществляющие преобразование сигнала (например, амплитудный детектор), s этом случае размещаются в ее наземной части 15. 16

Применение изобретения позволяет повысить термостабильность и точность аппаратуры для электромагнитного каротажа скважин и реализовать ее на серийной термостойкой элементной базе, а также существенно упростить конструирование комплексной (т.е. определяющей как амплитудные, так и фаэовые соотношения сигналов) и многозондовой аппаратуры.