Устройство для электромагнитного каротажа скважин

 

Использование: для измерения электрических характеристик горных пород, находящихся вокруг скважин, бурящихся на нефть и газ. Технический результат: повышение точности определения параметров электрических неоднородностей в пластах-коллекторах при построении геоэлектрических разрезов за счет уменьшения погрешности измерения разности фаз путем устранения влияния комбинационных частот и помех в сигналах промежуточной частоты (ПЧ), а также за счет повышения точности измерения потенциалов самопроизвольной поляризации скважины. Сущность изобретения: устройство содержит электрод сигнала поляризации скважины и преобразователь сигнала поляризации скважины, расположенный на дневной поверхности блок регистрации, выполненный с возможностью регистрации сигнала поляризации скважины, соединенный каротажным кабелем со скважинным блоком, включающим геометрически и электродинамически подобные друг другу зонды с генераторными и измерительными катушками и средство электромагнитной развязки на рабочих частотах зондов. Измерительная часть скважинного блока включает в себя измерительные катушки, усилители-преобразователи и коммутатор. Генераторная часть скважинного блока включает в себя генераторные катушки, усилители мощности, мультиплексор, гетеродин, усилители-ограничители промежуточной частоты, фазометр, блок автоматического управления, телеметрическую систему. В устройство введены, по меньшей мере, два полосовых фильтра, включенных между аналоговыми выходами коммутатора и входами усилителей-ограничителей, и дифференциальный усилитель, первый вход которого подключен к электроду ПС, второй вход соединен с заземленным электродом, расположенным на дневной поверхности, а выход соединен с аналоговым входом преобразователя сигнала ПС. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области геофизических исследований в скважинах и может быть использовано для измерения электрических характеристик горных пород, находящихся вокруг скважин, бурящихся на нефть и газ.

Известно устройство для электромагнитного каротажного зондирования согласно авторскому свидетельству СССР № 1004940, МПК G 01 V 3/18, 1983. Устройство содержит трехэлементные геометрически и электродинамически подобные друг другу зонды, каждый из которых состоит из генераторной и пары измерительных катушек, генераторы рабочих частот по числу зондов, электронные ключи генераторных цепей, усилители мощности, усилители-преобразователи по числу измерительных катушек, генераторы-гетеродины по числу зондов, электронные ключи измерительных цепей, усилители-ограничители промежуточной частоты, фазометр, блок автоматического управления и телеметрическую систему, при этом электронные ключи генераторных цепей исполнительными линиями включены между выходами генераторов рабочих частот и входами усилителей мощности, генераторные катушки подключены к выходам усилителей мощности, измерительные катушки соединены с входами усилителей-преобразователей, вторые входы которых соединены с выходами генераторов-гетеродинов, электронные ключи измерительных цепей исполнительными линиями включены между выходами усилителей-преобразователей и входами усилителей-ограничителей промежуточной частоты, выходы которых соединены с входами фазометра, выход которого через телеметрическую систему соединен с входом блока автоматического управления, выходы которого соединены с управляющими входами электронных ключей, при этом коэффициент геометрического подобия зондов находится в пределах 1,1-1,5.

Точность определения электрических параметров неоднородностей в пластах-коллекторах непосредственно связана с точностью измерения разности фаз Δϕ между ЭДС, наведенными в измерительных катушках каждого зонда. Главными источниками погрешностей измерения величины Δϕ являются наводки в зондах, несовершенство измерительного тракта, наличие комбинационных частот и помех в сигнале промежуточной частоты (ПЧ).

Недостатком данного устройства является низкая точность определения параметров электрических неоднородностей в пластах-коллекторах, обусловленная погрешностью измерения разности фаз Δϕ, вызванной наводками в зондах и несовершенством измерительного тракта, а также обусловленная отсутствием возможности записи диаграммы потенциалов самопроизвольной поляризации скважины (ПС). Запись диаграммы потенциалов ПС необходима для более точного определения характеристик горных пород при построении геоэлектрического разреза, поскольку интерпретацию диаграмм идукционного каротажа эффективней осуществлять совместно с диаграммами ПС, при этом границы пластов расставляются по диаграмме ПС, а затем по величине разности фаз вычисляются удельные электрические сопротивления, а также радиусы цилиндрических границ.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство для электромагнитного каротажного зондирования согласно патенту РФ № 2092875, МПК 6 G 01 V 3/18, 3/28, 3/30, опубл. 10.10.97, БИ № 28. Устройство для электромагнитного каротажа скважин содержит электрод сигнала поляризации скважины и преобразователь сигнала поляризации скважины, блок регистрации, выполненный с возможностью регистрации сигнала поляризации скважины, расположенный на дневной поверхности и соединенный каротажным кабелем со скважинным блоком, включающим геометрически и электродинамически подобные друг другу зонды с генераторными и измерительными катушками и средство электромагнитной развязки на рабочих частотах зондов. Измерительная часть скважинного блока включает в себя измерительные катушки, усилители-преобразователи и коммутатор, а генераторная часть скважинного блока включает в себя генераторные катушки, усилители мощности, мультиплексор, гетеродин, усилители-ограничители промежуточной частоты, фазометр, блок автоматического управления, телеметрическую систему. Генераторные катушки подключены к выходам усилителей мощности, измерительные катушки соединены со входами усилителей преобразователей, коммутатор аналоговыми входами подключен к выходам усилителей-преобразователей, входы усилителей-ограничителей промежуточной частоты соединены с аналоговыми выходами коммутатора, выходы усилителей-ограничителей соединены с измерительными входами фазометра, выход которого соединен с первым информационным входом телеметрической системы, выход которой соединен с соответствующим входом регистратора блока регистрации, выходы блока автоматического управления соединены соответственно с управляющими входами мультиплексора генераторных цепей, коммутатора измерительных цепей, фазометра, телеметрической системы и гетеродина. Электрод ПС соединен с аналоговым входом преобразователя сигнала ПС, выход которого соединен со вторым информационным входом телеметрической системы. Гетеродин выполнен перестраиваемым. Фазометр выполнен широкополосным. Все генераторные катушки сгруппированы в генераторной части устройства, а все измерительные катушки сгруппированы в измерительной части устройства. Средство электромагнитной развязки выполнено в виде магнитопровода, на который намотаны провода и кабели линий связи, и расположено между генераторной и измерительной частями устройства.

Данное устройство по сравнению с вышеописанным обеспечивает более высокую точность определения параметров электрических неоднородностей за счет устранения наводок в зондах и усовершенствования измерительного тракта, а также за счет обеспечения возможности записи диаграммы потенциалов самопроизвольной поляризации скважины. Для уменьшения наводок в устройстве - ближайшем аналоге использовано средство электромагнитной развязки на рабочих частотах зондов, выполненное в виде магнитопровода, на который намотаны провода и кабели транзитных линий связи между генераторной и измерительной частями устройства. Провода и кабели линий связи, идущие к генераторным и измерительным катушкам, способны излучать и принимать электромагнитную энергию на тех же частотах, на которых работают генераторные катушки. При этом появляется два пути прохождения сигналов электромагнитного поля - основной (от генераторной катушки к измерительным) и паразитный (через линии связи). Наличие паразитного канала приводит к появлению наводок на измерительных цепях. Наводки устраняются за счет использования магнитопровода.

Однако устройство, являющееся ближайшим аналогом, все же не обеспечивает требуемую точность определения фазового сдвига Δϕ между сигналами ЭДС, наведенными в парах измерительных катушек каждого зонда. Измерение фазового сдвига Δϕ производится путем преобразования сигнала высокочастотного спектра в сигнал более низкой промежуточной частоты (ПЧ). Преобразование высокочастотного сигнала производится путем его перемножения в усилителях-преобразователях с сигналом более низкой заданной частоты, поступающим от гетеродина, в результате чего образуется сигнал f_k с комбинационными частотами принимаемого полезного сигнала _c, сигнала гетеродина f_г и сигнала помех f_п (внутренних и внешних):

f_k=|nf_c±mf_г±pf_п|, где m, n, p - числа натурального ряда.

Комбинационные частоты могут быть близки по значению к сигналу ПЧ и не подавляются с помощью средства электромагнитной развязки, во-первых, потому, что их значения в ряде случаев существенно ниже рабочей частоты генераторных катушек, а во-вторых, путь прохождения сигналов комбинационной частоты совпадает с путем прохождения полезного сигнала, поэтому наличие магнитопровода не препятствует прохождению полезного сигнала и сигналов комбинационных частот. В результате чего форма сигнала ПЧ искажается, становится отличной от синусоиды, а момент прохождения сигнала ПЧ через ноль определяется с ошибкой, что приводит к появлению погрешности измерения фазового сдвига Δϕ, который непосредственно связан с электрическими параметрами неоднородностей в пластах-коллекторах.

Выполнение фазометра широкополосным также не уменьшает погрешность измерения фазового сдвига, поскольку в данном случае измерение фазового сдвига производится путем измерения временного интервала между моментами перехода через ноль входных сигналов и их периода и деления первой величины на вторую, что приводит к уменьшению погрешности, связанной с изменением периода сигнала ПЧ, но не уменьшает погрешности, возникающей из-за искажения формы сигнала ПЧ.

Таким образом, в устройстве - ближайшем аналоге точность определения параметров электрических неоднородностей остается низкой из-за погрешности измерения разности фаз Δϕ, обусловленной наличием комбинационных частот и помех в сигнале промежуточной частоты (ПЧ), а также из-за погрешности измерения потенциалов самопроизвольной поляризации скважины ПС, обусловленной влиянием падения напряжения, возникающего в результате протекания токов по общему проводу, поскольку измерение сигнала ПС производится относительно общего провода, т.е. корпуса прибора.

Изобретение направлено на решение задачи повышения точности определения параметров электрических неоднородностей в пластах-коллекторах при построении геоэлектрических разрезов за счет уменьшения погрешности измерения разности фаз путем устранения влияния комбинационных частот и помех в сигналах промежуточной частоты (ПЧ), а также за счет повышения точности измерения потенциалов самопроизвольной поляризации скважины.

Сущность изобретения заключается в том, что в известное устройство для электромагнитного каротажа скважин, содержащее электрод сигнала поляризации скважины и преобразователь сигнала поляризации скважины, расположенный на дневной поверхности блок регистрации, выполненный с возможностью регистрации сигнала поляризации скважины, соединенный каротажным кабелем со скважинным блоком, включающим геометрически и электродинамически подобные друг другу зонды с генераторными и измерительными катушками и средство электромагнитной развязки на рабочих частотах зондов, причем измерительная часть скважинного блока включает в себя измерительные катушки, усилители-преобразователи и коммутатор, а генераторная часть скважинного блока включает в себя генераторные катушки, усилители мощности, мультиплексор, гетеродин, усилители-ограничители промежуточной частоты, фазометр, блок автоматического управления, телеметрическую систему, при этом генераторные катушки подключены к выходам усилителей мощности, измерительные катушки соединены с первыми входами усилителей-преобразователей, выход гетеродина соединен со вторыми входами усилителей-преобразователей, коммутатор аналоговыми входами подключен к выходам усилителей-преобразователей, выходы усилителей-ограничителей промежуточной частоты соединены с измерительными входами фазометра, выход которого соединен с первым информационным входом телеметрической системы, выход которой соединен с соответствующим входом регистратора блока регистрации, выходы блока автоматического управления соединены соответственно с управляющими входами мультиплексора генераторных цепей, коммутатора измерительных цепей, фазометра, телеметрической системы и гетеродина, предлагается ввести, по меньшей мере, два полосовых фильтра, включенных между аналоговыми выходами коммутатора и входами усилителей-ограничителей, и дифференциальный усилитель, первый вход которого подключен к электроду ПС, второй вход соединен с заземленным электродом, расположенным на дневной поверхности, а выход соединен с аналоговым входом преобразователя сигнала ПС.

Скважинный блок может включать в себя дифференциальный усилитель и преобразователь сигнала поляризации скважины, при этом второй вход дифференциального усилителя соединен с заземленным электродом, расположенным на поверхности, через линию связи, выполненную в виде жилы каротажного кабеля, вход управления преобразователя сигнала ПС соединен с соответствующим выходом блока автоматического управления, а выход преобразователя сигнала ПС соединен со вторым информационным входом телеметрической системы.

Блок регистрации может включать в себя дифференциальный усилитель и преобразователь сигнала поляризации скважины, при этом вход управления преобразователя сигнала ПС соединен с выходом регистратора, а выход преобразователя сигнала ПС соединен с соответствующим входом регистратора блока регистрации.

Преобразователь сигнала ПС может содержать последовательно соединенные фильтр низких частот и аналого-цифровой преобразователь.

Линии связи между генераторной и измерительной частями скважинного блока могут быть выполнены в виде обмотки высокочастотного дросселя, представляющего собой средство электромагнитной развязки.

Каждый полосовой фильтр может быть выполнен в виде активного RC-фильтра, добротность которого лежит в пределах от 3 до 30.

Введение полосовых фильтров в каналы сигналов ПЧ позволяет подавить сигналы комбинационных частот в сигнале ПЧ и помехи, частота которых отличается от частоты сигнала ПЧ. Наличие комбинационных частот в сигнале ПЧ приводит к искажению сигнала ПЧ, переход сигнала ПЧ через ноль определяется усилителями-ограничителями неточно, что приводит к появлению погрешности измерения разности фаз. Различные помехи (импульсные, индустриальной частоты, собственные помехи, создаваемые устройством) также подавляются полосовым фильтром и это приводит к снижению погрешности измерения. Сложность выбора параметров полосового фильтра обусловлена тем, что, с одной стороны, полоса пропускания должна быть достаточной, чтобы при перестройке (а она осуществляется непрерывно в следящем режиме) гетеродина значение сигнала ПЧ не вышло за границы полосы пропускания фильтра. С другой стороны, полоса пропускания должна быть минимизирована для подавления максимально возможного спектра комбинационных частот. Выбор параметров фильтра производится экспериментальным путем, так, например, при значении сигнала ПЧ, равном 5 кГц, ширина полосы пропускания составляет 1 кГц, а добротность фильтра равна 5. При этом выполнение полосового фильтр в виде активного RC-фильтра, добротность которого в зависимости от динамической погрешности настройки гетеродина лежит в пределах от 3 до 30, позволяет получить наиболее оптимальный вид характеристики полосового фильтра.

Введение дифференциального усилителя, первый вход которого подключен к электроду ПС, второй вход соединен с заземленным электродом, расположенным на дневной поверхности, а выход соединен с аналоговым входом преобразователя сигнала ПС, позволяет устранить погрешность измерения потенциалов самопроизвольной поляризации скважины ПС, обусловленную влиянием падения напряжения на общем проводе (или корпусе), возникающего в результате протекания токов. Введение дифференциального усилителя и подключение к его входу заземленного электрода позволяет повысить точность измерения потенциала ПС.

Возможность выбора варианта выполнения устройства либо со скважинным блоком, включающим в себя дифференциальный усилитель и преобразователь сигнала поляризации скважины, либо с блоком регистрации, включающим в себя дифференциальный усилитель и преобразователь сигнала поляризации скважины, расширяет функциональные возможности устройства, так как позволяет адаптировать устройство к различным условиям проведения каротажных работ.

Выполнение преобразователя сигнала ПС так, что он содержит последовательно соединенные фильтр низких частот и аналого-цифровой преобразователь, способствует повышению точности измерения потенциалов самопроизвольной поляризации скважины.

Выполнение линий связи между генераторной и измерительной частями скважинного блока в виде обмотки высокочастотного дросселя обеспечивает наиболее простой вариант реализации средства электромагнитной развязки.

На фиг. 1 изображена функциональная схема варианта выполнения устройства для электромагнитного каротажа скважин с дифференциальным усилителем и преобразователем ПС, размещенными в скважинном блоке. На фиг. 2 приведена функциональная схема варианта выполнения устройства с дифференциальным усилителем и преобразователем ПС, размещенными в наземном блоке регистрации, куда потенциал электрода ПС передается через каротажный кабель.

Устройство для электромагнитного каротажа скважин, приведенное на фиг. 1, 2, содержит зонды, каждый из которых включает в себя одну генераторную катушку 1 и пару измерительных катушек 2. Устройство также содержит электрод 3 ПС, усилители 4 мощности, средство 5 электромагнитной развязки на рабочих частотах зондов, усилители-преобразователи 6, мультиплексор 7 генераторных цепей, коммутатор 8 измерительных цепей, полосовые фильтры 9, усилители-ограничители 10, фазометр 11, телеметрическую систему 12, блок 13 автоматического управления, перестраиваемый гетеродин 14, блок 15 регистрации, преобразователь 16 сигнала ПС, дифференциальный усилитель 17, фильтр 18 нижних частот, аналогово-цифровой преобразователь (АЦП) 19, регистратор 20, счетчик 21 глубины.

Блок 15 регистрации расположен на дневной поверхности и соединен каротажным кабелем со скважинным блоком. Скважинный блок включает в себя геометрически и электродинамически подобные друг другу зонды с генераторными и измерительными катушками 1, 2 и средство 5 электромагнитной развязки на рабочих частотах зондов. В измерительной части скважинный блок содержит измерительные катушки 2, усилители-преобразователи 6 и коммутатор 8. В генераторной части скважинный блок содержит генераторные катушки 1, усилители 4 мощности, мультиплексор 7, гетеродин 14, полосовые фильтры 9, усилители-ограничители 10 промежуточной частоты, фазометр 11, блок 13 автоматического управления, телеметрическую систему 12. Генераторные катушки 1 подключены к выходам усилителей 4 мощности, измерительные катушки 2 соединены с первыми входами усилителей-преобразователей 6, вторые входы которых соединены с выходом гетеродина 14. Коммутатор 7 аналоговыми входами подключен к выходам усилителей-преобразователей 6. Полосовые фильтры 9 включены между аналоговыми выходами коммутатора 7 и входами усилителей-ограничителей 10 промежуточной частоты. Выходы усилителей-ограничителей 10 соединены с измерительными входами фазометра 11, выход которого соединен с первым информационным входом телеметрической системы 12, выход которой соединен с первым входом регистратора 20 блока регистрации 15. Второй вход регистратора 20 соединен с выходом счетчика 21 глубины. С первого по пятый выходы блока 13 автоматического управления соединены с управляющими входами мультиплексора 7 генераторных цепей, коммутатора 8 измерительных цепей, фазометра 11, телеметрической системы 13 и перестраиваемого гетеродина 14 соответственно. Дифференциальный усилитель 17 первым входом соединен с электродом 3 ПС, вторым входом соединен с заземленным электродом, расположенным на дневной поверхности, а выходом соединен с аналоговым входом преобразователя 16 сигнала ПС.

В первом варианте исполнения устройства, приведенном на фиг. 1, дифференциальный усилитель 17 и преобразователь 16 сигнала поляризации скважины размещены в скважинном блоке, при этом второй вход дифференциального усилителя 17 соединен с заземленным электродом, расположенным на поверхности, через линию связи, выполненную в виде жилы каротажного кабеля, вход управления преобразователя 16 сигнала ПС соединен с шестым выходом блока 13 автоматического управления, а выход преобразователя 16 сигнала ПС соединен со вторым информационным входом телеметрической системы 12.

Во втором варианте исполнения устройства, приведенном на фиг. 2, дифференциальный усилитель 17 и преобразователь 16 сигнала поляризации скважины размещены в блоке 15 регистрации, при этом вход управления преобразователя 16 сигнала ПС соединен с выходом сигнала синхронизации регистратора 20, а выход преобразователя 16 сигнала ПС соединен с третьим входом регистратора 20.

Преобразователь 16 сигнала ПС содержит последовательно соединенные фильтр 18 низких частот и аналого-цифровой преобразователь 19.

Средство 5 электромагнитной развязки представляет собой, например, высокочастотный дроссель, обмотками которого являются линии связи между генераторной и измерительной частями скважинного блока.

Каждый из полосовых фильтров 9 представляет собой активный RC-фильтр, выполненный, например, по схеме многокаскадного усиления на операционных усилителях типа ОР184. Добротность RC-фильтра в зависимости от динамической погрешности настройки гетеродина 14 лежит в пределах от 3 до 30. Полоса пропускания RC-фильтра достаточна для того, чтобы перенастройка гетеродина 14 не приводила к подавлению первой гармоники сигнала ПЧ.

Дифференциальный усилитель 17 выполнен, например, на микросхеме INA128, а коэффициент усиления дифференциального усилителя 17 лежит в диапазоне 1-20. Фильтр 18 преобразователя 16 потенциала ПС выполнен, например, на основе комбинации дросселя для подавления высокочастотных наводок и активного RC-фильтра нижних частот с использованием операционного усилителя ОР184. АЦП 19 выполнен, например, на основе микросхемы AD7893.

Устройство работает следующим образом. По команде блока 13 автоматического управления, задающего программу работы устройства, рабочая частота первого зонда подается через мультиплексор 7 генераторных цепей на вход соответствующего усилителя 4 мощности, выход которого подключен к генераторной катушке 1. Ток, протекающий по генераторной катушке 1, возбуждает в окружающей среде электромагнитное поле, которое наводит в измерительных катушках 2 сигналы ЭДС, фазы и амплитуды которых зависят от электрических параметров окружающей среды. Точность определения электрических параметров неоднородностей в пластах-коллекторах, в основном, определяется точностью измерения разности фаз Δϕ между сигналами ЭДС, наведенными в измерительных катушках 2 каждого зонда.

Процесс измерения величины происходит в два этапа. На первом этапе по команде из блока автоматического управления 13 коммутатор 8 измерительных цепей выбирает первую пару усилителей-преобразователей 6, к которым подключены катушки 2, входящие в состав первого зонда. При этом выход первого усилителя-преобразователя 6 подключается ко входу первого полосового фильтра 9, а выход второго усилителя-преобразователя 6 - ко входу второго полосового фильтра 9. Точность определения электрических параметров неоднородностей в пластах-коллекторах, в основном, определяется точностью измерения разности фаз Δϕ между сигналами ЭДС, наведенными в измерительных катушках 2 каждого зонда. Сигналы ЭДС поступают на входы усилителей-преобразователей 6, выполненных в виде аналоговых умножителей или смесителей, где эти сигналы ЭДС перемножаются с сигналом гетеродина 14, частота которого перестраивается при переходе от одного зонда к другому так, чтобы разность между частотой ЭДС и частотой гетеродина 14 была постоянной (и равна промежуточной частоте ПЧ). На выходе усилителей-преобразователей 6 появляются сигналы промежуточной частоты Δf с теми же фазами, что и у высокочастотных сигналов, наведенных в измерительных катушках 2. Кроме сигнала промежуточной частоты (ПЧ) на выходе усилителей-преобразователей 6 всегда присутствуют сигналы с другими частотами, отличными от ПЧ (различные комбинации частот сигналов ЭДС, гетеродина и их гармоник). Для того чтобы форма сигнала ПЧ не отличалась от синусоидальной и момент перехода через ноль сигнала ПЧ определялся точно при преобразовании фазового сдвига во временной интервал, что осуществляется усилителями-ограничителями 6 и входным устройством фазометра 14, необходимо исключить влияние высших гармоник и помех. Для этого полосовые фильтры 9 настроены так, чтобы их добротность в зависимости от динамической погрешности настройки гетеродина 14 лежала в пределах от 3 до 30. С выходов полосовых фильтров 9 сигналы промежуточной частоты с выделенной основной гармоникой поступают на входы усилителей-ограничителей 10, где усиливаются и формируются в виде логического сигнала, который подается на входы широкополосного фазометра 11, где производится первое измерение фазового сдвига Δϕ₁ между входными сигналами. На втором этапе измерения выход первого усилителя-преобразователя 6 подключается ко входу второго полосового фильтра 9, а выход второго усилителя-преобразователя 6 соответственно подключается ко входу первого полосового фильтра 9. Сигналы с выходов усилителей-ограничителей 10 промежуточной частоты повторно подаются на входы широкополосного фазометра 11, где производится измерение величины Δϕ₂. Результаты двух измерений суммируются Δϕ=Δϕ₁+Δϕ₂, при этом значения фазового сдвига удваивается, а сдвиги фаз, обусловленные неидентичностью измерительных каналов, а также температурными и временными изменениями передаточных характеристик полосовых фильтров 9 и усилителей-ограничителей 10, вычитаются, что обеспечивает снижение погрешности измерения.

Усредненная за два измерения величина Δϕ с помощью телеметрической системы 12 передается по линии связи в регистратор 20. После этого по команде из блока 13 автоматического управления прекращается подача рабочей частоты на первую катушку 1 первого зонда и подается рабочая частота второго зонда через мультиплексор 7 на вход усилителя 4 мощности, выход которого подключен ко второй генераторной катушке 1. Одновременно перестраиваемый гетеродин 14 настраивается на частоту, которая отличается от рабочей частоты второго зонда на ту же величину Δf, что и для первого зонда. Коммутатор 8 измерительных цепей подключает новую пару усилителей-преобразователей 6, к входам которых подключены измерительные катушки 2, входящие в состав второго зонда, после чего происходит процесс измерения и передачи информации подобно тому, как для первого зонда. Далее по очереди осуществляются измерения с помощью остальных зондов. После окончания измерений с помощью последнего зонда со всех генераторных катушек 1 снимаются сигналы. Потенциал ПС с электрода 3 поступает на первый вход дифференциального усилителя 17, на второй вход которого поступает через жилу кабеля потенциал с заземленного на дневной поверхности электрода. Разностный сигнал с выхода дифференциального усилителя 17 поступает на фильтр 18 нижних частот и далее в АЦП 19 преобразователя сигнала ПС 16. По команде с блока 13 автоматического управления запускается АЦП 19. Цифровой код с АЦП 19 с помощью телеметрической системы 12 по линии связи передается в регистратор 20. Затем начинается новый процесс измерения для первого зонда, и весь цикл повторяется.

Во втором варианте исполнения устройства, приведенном на фиг. 2, потенциал ПС через каротажный кабель передается на поверхность земли на первый вход дифференциального усилителя 17, второй вход которого подключен к заземленному на дневной поверхности электроду. Разностный сигнал с выхода дифференциального усилителя 17 проходит через фильтр 18 нижних частот на вход АЦП 19, где преобразуется в цифровой код и записывается регистратором 20.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет повысить точность определения параметров электрических неоднородностей в пластах-коллекторах при построении геоэлектрических разрезов за счет уменьшения погрешности измерения разности фаз путем устранения влияния комбинационных частот и помех в сигналах промежуточной частота (ПЧ), а также за счет повышения точности измерения потенциалов самопроизвольной поляризации скважины.

Формула изобретения

1. Устройство для электромагнитного каротажа скважин, содержащее электрод поляризации скважины и преобразователь сигнала поляризации скважины, блок регистрации, выполненный с возможностью регистрации сигнала поляризации скважины, расположенный на дневной поверхности и соединенный каротажным кабелем со скважинным блоком, включающим геометрически и электродинамически подобные друг другу зонды с генераторными и измерительными катушками и средство электромагнитной развязки на рабочих частотах зондов, причем измерительная часть скважинного блока включает в себя измерительные катушки, усилители-преобразователи и коммутатор, а генераторная часть скважинного блока включает в себя генераторные катушки, усилители мощности, мультиплексор, гетеродин, усилители-ограничители промежуточной частоты, фазометр, блок автоматического управления, телеметрическую систему, при этом генераторные катушки подключены к выходам усилителей мощности, измерительные катушки соединены с первыми входами усилителей-преобразователей, выход гетеродина соединен со вторыми входами усилителей-преобразователей, коммутатор аналоговыми входами подключен к выходам усилителей-преобразователей, выходы усилителей-ограничителей промежуточной частоты соединены с измерительными входами фазометра, выход которого соединен с первым информационным входом телеметрической системы, выход которой соединен с соответствующим входом регистратора блока регистрации, выходы блока автоматического управления соединены соответственно с управляющими входами мультиплексора генераторных цепей, коммутатора измерительных цепей, фазометра, телеметрической системы и гетеродина, отличающееся тем, что в него введены, по меньшей мере, два полосовых фильтра, включенных между аналоговыми выходами коммутатора и входами усилителей-ограничителей, и дифференциальный усилитель, первый вход которого подключен к электроду поляризации скважины, второй вход соединен с заземленным электродом, расположенным на дневной поверхности, а выход соединен с аналоговым входом преобразователя сигнала поляризации скважины.

2. Устройство для электромагнитного каротажа скважин по п.1, отличающееся тем, что скважинный блок включает в себя дифференциальный усилитель и преобразователь сигнала поляризации скважины, при этом второй вход дифференциального усилителя соединен с заземленным электродом, расположенным на поверхности, через линию связи, выполненную в виде жилы каротажного кабеля, вход управления преобразователя сигнала поляризации скважины соединен с соответствующим выходом блока автоматического управления, а выход преобразователя сигнала поляризации скважины соединен со вторым информационным входом телеметрической системы.

3. Устройство для электромагнитного каротажа скважин по п.1, отличающееся тем, что блок регистрации включает в себя дифференциальный усилитель и преобразователь сигнала поляризации скважины, при этом вход управления преобразователя сигнала поляризации скважины соединен с выходом регистратора, а выход преобразователя сигнала поляризации скважины соединен с соответствующим входом регистратора блока регистрации.

4. Устройство для электромагнитного каротажа скважин по любому из пп.2 и 3, отличающееся тем, что преобразователь сигнала поляризации скважины содержит последовательно соединенные фильтр низких частот и аналого-цифровой преобразователь.

5. Устройство для электромагнитного каротажа скважин по любому из пп.2-4, отличающееся тем, что линии связи между генераторной и измерительной частями скважинного блока выполнены в виде обмотки высокочастотного дросселя, представляющего собой средство электромагнитной развязки.

6. Устройство для электромагнитного каротажа скважин по любому из пп.2-5, отличающееся тем, что каждый полосовой фильтр выполнен в виде активного RC-фильтра, добротность которого лежит в пределах от 3 до 30.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2