Способ измерения проводимости прискважинной зоны пластов по различным азимутальным направлениям и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к области геофизических исследований скважин а именно к способу и устройству для измерения проводимости прискважинной зоны пластов по различным азимутальным направлениям. Цель изобретения - повышение точности измерения проводимости прискважинной зоны пластов по различньм азимутальным направлениям за счет выявления и учета влияния на результаты измерений непра- 1 Изобретение относится к геофизическим исследованиям скважин, в частности для электрического каротажа несколькими зондовыми установками, прижимаемыми к стенкам скважины по различным азимутальным направлениям осуществляемого за один проход уст вильного профиля стенок скважины и неравномерного проникновения фильтрата промьшочной жидкости в коллектор сложного строения. Через экранные электроды нескольких башмаков, ориентированных по различным направлениям , одновременно пропускаются фокусируюпще токи, а через их центральные электроды поочередно пропускаются измерительные токи, осуществляя последовательную фокусировку каждого из поочередных измерительных токов по крайней мере с двумя степенями при одновременном снижении экранного потенциала башмака относительно экранных потенциалов других башмаков пропорционально увеличению отношения сопротивлений пласта и промывочной жидности в скважине с проведением всех измерений в течение однократного прохода по интервалу каротажа . В устройство введены группы ключей, блок синхронизации, многофазный генератор импульсов, запоминающие конденсаторы, измерительные электроды, преобразователь, обеспечивакяцие поочередное измерение по различным направлениям с разной степенью фокусировки. 2 с.п.ф-лы. 2 ил. ройства по стволу скважины в интервале каротажа. Цель изобретения - повышение точности определения проводимости прискважилной зоны пластов по различным азимутальным направлениям за счет вь1явления и учета влияния на резульi (/ 4ь Si

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (191 ()1) (д() 4 G 01 V 3/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ П(НТ СССР (21) 4291999/24-25 (22) 30.07.87 (46) 07.03.89. Бюл. 9 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт геофизических методов разведки (72) Г.М.Щарыгин (53) 550.83 (088.8) (56) Alland J.À., Ringot T. The High

Resolution Dipmeter Tool. — The Log.

Analyst vol. Х, Р 3, May-June, 1969.

Патент США Р 3405351, кл. G 01 V 3/18, 1968. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПРОВОДИМОСТИ

ПРИСКВАЖИННОЙ ЗОНЫ ПЛАСТОВ ПО РАЗЛИЧНЫМ АЗИМУТАЛЬНЫМ НАПРАВЛЕНИЯМ И УСТРОИСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к области геофизических исследований скважин, а именно к способу и устройству для измерения проводимости прискважинной зоны пластов по различным азимутальным направлениям. Цель изобретения " повышение точности измерения проводимости прискважинной зоны пластов по различным азимутальным направлениям за счет выявления и учета влияния на результаты измерений непраИзобретение относится к геофизическим исследованиям скважин, в частности для электрического каротажа несколькими зондовыми установками, прижимаемыми к стенкам скважины по различным азимутальным направлениям, осуществляемого за один проход уст» вильного профиля стенок скважины и неравномерного проникновения фильтрата промывочной жидкости в коллектор сложного строения. Через экранные электроды нескольких башмаков ° ориентированных по различным направлениям, одновременно пропускаются фокусирующие токи, а через их централь.ные электроды поочередно пропускаются измерительные токи, осуществляя последовательную фокусировку каждого из поочередных измерительных токов по крайней мере с двумя степенями при одновременном снижении экранного потенциала башмака относительно экранных потенциалов других башмаков пропорционально увеличению отношения сопротивлений пласта и промы вочной жидкости в скважине с проведением всех измерений в течение однократного прохода по интервалу каротажа. В устройство введены группы ключей, блок синхронизации, многофазный генератор импульсов, запоминающие конденсаторы, измерительные электроды, преобразователь, обеспечивающие поочередное измерение по различным направлениям с разной степенью фокусировки. 2 с.п.ф-лы. 2 ил. ройства по стволу скважины в интервале каротажа.

Цель изобретения - повышение точности определения проводимости приакважинной зоны пластов по различным азимутальным направлениям за счет выявления и учета влияния на резуль3 146411 таты измерений неправильного профиля, стенок ствола скважины и неравномерного проникновения фильтрата промывочной жидкости в коллектор сложного строения.

На фиг.1 изображена структурная схема устройства, на фиr.2 - схема расположения башмаков и обратных токовых электродов. 10

Устройство для измерения проводимости прискважинной зоны по различным азимутальным направлениям (фиг.1) предназначено для измерений по автокомпенсационной схеме последовательно — временного действия и содержит трехэлектродные башмаки 1 — 3, ориентированные.по различным азимутальным направлениям, задающий генератор 4, к которому подключены усилитель 5 мощности с выходными ограничивающими резисторами 6 — 8, фазочувствительный выпрямитель 9, преобразователь

10 и блок 11 синхронизации, к выходу которого подключен многофазный генератор 12 импульсов, предназначенный для управления группами синхронно работающих ключей 13 - 17, сгруппированных для переключения цепей на шесть позиций по шести направлениям, усилитель 18, причем вход усилителя

18 через группы синхронных ключей

13 и 14 соединен с электродами башмаков, а выход через фазочувствительный выпрямитель 9 и группу синхронных 35 ключей 15 подключен к запоминающим конденсаторам 19 — 24, к которым одновременно через группу синхронных ключей 16 подсоединен вход пребразователя 10, выход которого через масштабный резистор 25 и группу синхронных ключей 26 соединен с. центральными электродами 27 башмаков и обратным токовым электродом 28, экранные электроды 29, измерительные 45 электроды 30 и удаленные обратные токовые электроды 31.

Устройство работает следующим образом. 50

Задающий генератор 4 частотой

420 Гц возбуждает усилитель 5 мощности, который является источником опорного сигнала для фазочувствительного выпрямителя 9 и преобразователя 10.

Многофазный генератор 12 импульсов; в частности являющийся шестифазным мультивибратором, с частотой повто,рения импульсов в.каждой. фазе 7 Гц, 5 4 а следовательно, с частотой 42 Гц синхроннзирован с помощью блока 11 синхронизации с частотой задающего генератора. Каждая фаза многофазного генератора импульсов содержит 8 - 10 целых периодов задающего генератора и управляет одной позицией переключения всех групп синхронных ключей., Токи экранных электродов, создаваемые усилителем мощности, создают разность потенциалов между электродами башмаков, которые через группы синхронных ключей 13 и 14 подаются на усилитель

18 с коэффициентом усиления (5 — 10)»

«10 и после выпрямления в двухполупериодном фазочувствительном выпрямителе 9 через группу синхронных ключей 15 поступают на запоминающие конденсаторы 19 — 24. К этим же конденсаторам через группу синхронных ключей 16 включается преобразователь, который создает на выходе сигнал переменного тока, пропорциональный уровню заряда запоминающих конденсаторов. Выходной ток преобразователя через масштабный резистор 25 и группу синхронных ключей 26 подается на. центральные электроды. Величина автоматически устанавливается такой, чтобы скомпенсировать разность потенциалов на электродах башмаков от экранного тока

Фокусирующие токи I экранных электродов 29 всех трех башмаков 1 — 3 от усилителя 5 мощности поступают через ограничивающие резисторы 6 — 8, закороченные нормально замкнутьпи контактами группы синхронных ключей

17. Одновременно с отработкой фокусировки какого-либо башмака размыкается соответствующий этому башмаку ограничивающий резистор в цепи экранирующего тока. Из-за падения потенциала на резисторе разность потенциалов между его экранным электродом и удаленным электродом 31 уменьшается по отношению к аналогичньйч разностям потенциалов других башмаков. Происходит перефокусировка относительно повышенным потенциалам из более удаленных частей пространства по обеим сторонам измерительного на данный момент башмака ° После отработки двух степе" ней фокусировки при этих условиях схема переключается на следующий башмак и так далее, поочередно по каждому направлению. Величина выходных ограничивающих резисторов выбирается

5 14641 в пределах (0,5 — 1)R» где R — сопротивление заземления экранного электрода при наиболее минерализованных промывочных жидкостях в скважине.

При таком соотношении величина перефокусировки автоматически увеличивается с уменьшением сопротивления промывочной ямдкости в скважине с тем, чтобы сохранить максимально возможную 10 глубинность проникновения измерительного тока по азимутальному направлению в условиях увеличивающегося воздействия проводящего ствола скважины.

Отношение потенциалов экранньм элек- 15 тродов боковых башмаков к потенциалу экранного электрода измеренного башмака при этом находится в пределах

1 — 2 в зависимости от минерализации жидкости в скважине. Для получения количественной величины проводимости проводятся измерения потенциалов измерительных электродов 30 башмаков относительно удаленного электрода 31 которые в виде сигналов U - U одно- 25 временно с сигналом U, передаются в наземную схему, где с помощью синхроимпульсов распределяются коммутатором по соответствукщим каналам согласно известных схем. Затем по изме- З0 ренным величинам U, — U u U для каждого такта измерений вычисляется проводимость по конкретному азимутальному направлению для конкретной зондовой установки

5=-- к

1о

U 3» дами первого башмака, затем вход усилителя и выход преобразователя переключаются на второй башмак для осуществления тех же операций и т.д.

Благодаря синхронизации многофазного генератора импульсов с частотой задающего генератора переключение цепей происходит в момент перехода через нуль синусоиды напряжения задающего генератора и переходных процессов в схеме не возникает. Применение: запоминающих конденсаторов позволяет схеме отрегулировать компенсацию для каждой из шести позиций с уровня предыдущего такта, тем самым достигается ,быстродействие автокомпенсационного,устройства, поскольку остальные узлы устройства, кроме запоминающих конденсаторов, практически безинерционны.

Общий размер башмаков может быть от 100 200 мм до 120 240 мм, обратные . токовые электроды 28 и 31 могут располагаться как в непосредственной близости от башмаков, так и могут быть отнесены в "бесконечность" для увеличения радиуса исследований (фиг.2). Измерение проводимости по каждому направлению с двумя степенями фокусирОВки за Один проход устрой» ства по интервалу каротажа дает два уравнения для G по каждому направлению где К3 — коэффициент зондовой установки 40 — временная функция сигнала

Ус, т.е. ? =и ° t(U ), и — коэффициент пропорциональности, U — временная функция сигналов 45 — U (тактовые значения);

6 — проводимость прискважинной зоны.

Можно вычислить и обратную величину, т.е. сопротивление. 50

Таким образом, шестипозиционная схема переключений цепей устройства позволяет измерение проводимости прискважинной зоны при двух степенях фокусировки поочередно каждым башмаком. Фокусировка осуществляется последовательно между центральным 27 и измерительным 30 электродами и измерительным 30 и экранным 29 электрогде h«толщина промежуточного слоя между башмаком и породой, включающая в себя глинистую корку и неровности стенок скважины (3„,3 — проводимость прискважинной зоны, Таким образом, решение системы уравнений (1) обеспечивает точное измерение проводимости по различным направлениям. Однако в случаях контрастных отношений сопротивлений фильтра промывочных жидкостей и пластовых:вод и не глубокого повышающего проникновения, а также масляных и нефтяных добавок в промывочную жидкость, которые. являются гидрофобными и оседают вблизи стенок, не проникая глубоко в пласт, может возникать необходимость измерений тремя степеня7

1464 ми фокусировки по каждому направлению с целью определения проводимости промежуточного слоя 6 „, которая существенно отличается от проводи5 мости промывочной жидкости и прискважинной зоны.

Третья степень фокусировки может быть промежуточной среди двух и осуществляться между центральным 27 и экранными 29 электродами или может быть введен четвертый электрод рядом с измерительным электродом 30 и фокусировку проводимость между ними.

Блок 11 синхронизации может быть выполнен как делитель частоты в виде ( цепочки триггеров.

Если измерения проводить по четырем азимутальным направлениям, как в пластовом наклономере Diplog с тремя 2() степенями фокусировки, то общее ко-. личество позиций измерений составляет

12. Такое количество измерений вполне возможно предлагаемым устройством для реализации предлагаемого способа. 25

При наличии к скважинном приборе устройства для регистрации азимутального . его положения можно фиксировать направление изменения физических свойств коллекторов. ЗО

Формула изобретения

1.. Способ измерения проводимости прискважинной зоны пластов по разлнч- З5 ным азимутальным направлениям с использованием системы изоляционных башмаков со смонтированными на них центральными и экранными электродами, заключающийся в том, что электроды 4р прижимают к стенкам скважины по азимутальным направлениям„ одновременно через экранные электроды пропускают ток, фокусирующий измерительные токи центральных электродов и создающий 4r в скважине поле повышенного относительно прискважинной зоны потенциала, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения проводимости прискважиннои 30ны 5О пластов по различным азимутальным направлениям за счет выявления и учета влияния на результаты измерений неправильного профиля стенок ствола скважины и неравномерного проникновения фильтрата промывочной жидкости,в коллектор сложного строения, йэмерительные токи центральных электродов пропускают поочередно, последователь115 8 но подвергая их по крайней мере двум степеням фокусировки с одновременным снижением экранного потенциала башмака относительно экранных потенциалов других башмаков пропорционально увеличению отношения сопротивления пласта к сопротивлению промывочной жидкости в скважине с проведением всех измерений в течение однократного прохода по интервалу каротажа.

2. Устройство для измерения проводимости прискважинной зоны пластов по различным азимутальным направлениям> содержащее изоляционные башмаки со смонтированными на них цент ральными и экранными электродами, задающий генератор, усилитель, фаэочувствительный выпрямитель, при этом задающий генератор соединен с первым входом фазочувствительного выпрямителя, второй вход которого подключен к выходу усилителя, о т л и ч а ю— щ. е е с я тем, что, с целью повышения точности определения проводимости прискважннной зоны пластов по раэличным азимутальным направлениям за счет выявления и учета влияния на результаты измерений неправильного сечения ствола скважины и неравномерного проникновения фильтрата промывочной жидкости в коллектор сложного строения, на башмаках между центральными и экранными электродами расположено по крайней мере по одному измерительному электроду, а измерительная схема дополнительно содержит усилитель мощности с выходными ограничивающими резисторами, блок синхронизации, многофазный генератор импульсов, запоминающие конденсаторы, преобразователь, группы синхронных ключей, при этом первый выход задающего генератора-одновременно к первым входам фазочувствительного выпрямителя и преобразователя, а второй выход задающего генератора соединен с входом усилителя мощности, который черех выходные Ограничивающие резисторы подключен к экранным электродам и обратному токовому электроду, третий выход задающего генератора через блок синхронизации соединен с многофазным генератором импульсов, выходы которого соединены с управляющими входами всех групп синхронных ключей, вход усилителя через первую и вторую группы синхронных ключей подсоединен к электродам башмаков, а выход фазо1464 чуствительного выпрямителя и одновременно вход преобразователя через третью и четвертую группы синхронных ключей соединены с запбминающими конденсаторами, выход преобразователя

5 последовательно через пятую группу

115 1О синхронных ключей и масштабный резистор соединен с центральными электродами башмаков и обратным токовым электродом, а шестая группа синхронных ключей подключена к выходным ограничивающим резисторам.!

4б4! 15

Составитель О. Коршунов

Техред Л.Сердюкова Корректор М,Иаксимишинец

Редактор И.Дербак

Заказ 821)49 Тираж 483 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета но изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-иэдательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101