Зонд электромагнитного каротажа



Зонд электромагнитного каротажа

 


Владельцы патента RU 2400781:

Королев Владимир Алексеевич (RU)

Изобретение относится к промыслово-геофизической технике и может быть использовано в аппаратуре электромагнитного каротажа, предназначенной для измерения удельного электрического сопротивления и/или диэлектрической проницаемости горных пород в нефтегазовых скважинах. Сущность: зонд содержит генераторную катушку, ближнюю и дальнюю приемные катушки, расположенные от генераторной на расстояниях z1 и z2 соответственно и обладающие магнитными моментами М1 и М2 соответственно, такими, что Ближняя и дальняя приемные катушки имеют одинаковое число n витков и выполнены с диаметрами D1 и D2 соответственно, причем Длина (в мм) намотки дальней приемной катушки определяется соотношением где L - индуктивность (в мкГн) ближней приемной катушки. Ближняя и дальняя приемные катушки намотаны проводами с диаметрами d1 и d2 соответственно, причем Технический результат: повышение точности измерений за счет равенства импедансов приемных катушек зонда.

 

Изобретение относится к промыслово-геофизической технике и может быть использовано в аппаратуре электромагнитного каротажа, предназначенной для измерения удельного электрического сопротивления и/или диэлектрической проницаемости горных пород в нефтегазовых скважинах.

В электромагнитных методах каротажа в качестве первичных измеряемых параметров высокочастотного поля широко используются амплитудные относительные характеристики:

где hz1, hz2 - напряженности магнитного поля в первой и второй точках измерения на оси скважины.

(См., например, авторское свидетельство СССР №313966, G01V 3/18, опубл. 29.11.1971 г., бюл. №27. «Устройство для электромагнитного каротажа скважин.)

При использовании одноканальных схем измерения важно, чтобы выходные импедансы приемных катушек зондового устройства были одинаковы, а разностная амплитуда в воздухе была равна нулю.

Известен зонд индукционного (электромагнитного) каротажа (см. Н.Н.Кривко и др. Промыслово-геофизическая аппаратура и оборудование. М., «Недра», 1981 г., с.75-77). Зонд содержит три генераторные и три измерительные (приемные) катушки. Катушки в генераторной и приемной линиях зонда соединены последовательно. Катушки выполнены однослойными, диаметры и площади их витков одинаковы. Фокусирующие катушки выполнены так, что общее число витков в них равно числу витков соответствующих главных катушек зонда. Этим обеспечивается равенство моментов всех катушек по вторичному магнитному полю вихревых токов в массе провода, а также равенство индуктивности и активного сопротивления катушек, что существенно снижает нулевой уровень зонда и повышает его термостабильность. Однако этот зонд не позволяет регистрировать относительные характеристики электромагнитного поля.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является зонд электромагнитного каротажа, используемый в способе волнового диэлектрического каротажа (см. авторское свидетельство СССР №330245, МПК Е21В 47/00, G01V 3/18, опубл. 24.02.1972, бюл. №8), принятый за прототип.

Зонд содержит (см. фиг.1 описания прототипа) генераторную (возбуждающую) катушку, ближнюю и дальнюю приемные (измерительные) катушки, расположенные на расстояниях z1 и z2 от генераторной соответственно. Диаметры катушек одинаковы. При этом выполняется соотношение: где n1 и n2 - число витков в ближней и дальней приемных катушках соответственно (см. Даев Д.С. Высокочастотные электромагнитные методы исследования скважин. - М.: Недра, 1974, с.37-38).

Этот зонд позволяет регистрировать относительные амплитудные характеристики поля и обеспечивает равенство нулю разностной амплитуды в воздухе.

Однако тот факт, что приемные катушки имеют разные числа витков, приводит к тому, что они обладают неодинаковыми индуктивностями и омическими сопротивлениями. Это затрудняет и снижает точность измерения амплитудных относительных характеристик.

Задачей изобретения является повышение точности измерений.

Для этого в зонде электромагнитного каротажа, содержащем генераторную катушку, ближнюю и дальнюю приемные катушки, расположенные от генераторной на расстояниях z1 и z2 соответственно обладающие магнитными моментами М1 и М2 соответственно, такими, что выполняется условие ближняя и дальняя приемные катушки имеют одинаковое число n витков и выполнены с диаметрами D1 и D2, соответственно, причем длина l (в мм) намотки дальней приемной катушки определяется соотношением:

где L - индуктивность (в мкГн) ближней приемной катушки, а ближняя и дальняя приемные катушки намотаны проводами с диаметрами d1 и d2 соответственно, причем

Такое исполнение зонда обеспечивает равенство индуктивностей и омических сопротивлений ближней и дальней приемных катушек зонда с достаточной для практики точностью.

Как известно (см., например, Справочник по элементам радиоэлектронных устройств. М., «Энергия», 1977 г., с.303), индуктивность (в мкГн) однослойной катушки определяется выражением:

где D - средний диаметр катушки, мм;

n - число витков; l - длина катушки, мм.

Магнитный момент М приемной катушки равен произведению числа ее витков на площадь витка, поэтому условие компенсации прямого поля, обеспечивающее равенство нулю разностной амплитуды в воздухе, для предлагаемого зонда принимает вид и является основанием для выбора диаметров катушек.

Зная диаметры D1 и D2 и задаваясь числом витков n катушек и длиной ближней приемной катушки, определяют ее индуктивность, а затем по соотношению находят длину намотки дальней приемной катушки, что обеспечивает ей такую же индуктивность, как и ближней.

Равенство омических сопротивлений ближней и дальней приемных катушек обеспечивается выполнением условия которое следует из равенства

где R1, R2 - омические сопротивления ближней и дальней приемных катушек;

ρ - удельное электрическое сопротивление металла провода;

l1, l2 - длины одного витка ближней и дальней приемных катушек;

S1, S2 - площади сечений проводов ближней и дальней приемных катушек.

Отмеченные факторы позволили повысить точность измерения относительных амплитудных характеристик электромагнитного поля и, следовательно, электрических параметров исследуемых горных пород.

Разработаны рабочие чертежи зонда и изготовлен опытный образец, испытания которого подтверждают правильность предложенных технических решений.

Зонд электромагнитного каротажа, содержащий генераторную катушку, ближнюю и дальнюю приемные катушки, расположенные от генераторной на расстояниях z1 и z2 соответственно и обладающие магнитными моментами М1 и М2 соответственно, такими, что выполняется условие , отличающийся тем, что ближняя и дальняя приемные катушки имеют одинаковое число n витков и выполнены с диаметрами D1 и D2 соответственно, причем , длина l, мм, намотки дальней приемной катушки определяется соотношением

где L - индуктивность ближней приемной катушки, мкГн,
а ближняя и дальняя приемные катушки намотаны проводами с диаметрами d1 и d2 соответственно, причем .



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройствам для электромагнитного каротажа скважин. .

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано при контроле эксплуатационных колонн нефтяных и газовых скважин. .

Изобретение относится к области геофизических исследований электрических свойств горных пород и может быть использовано для определения электрических характеристик горных пород в окрестности скважины, бурящейся на нефть и газ.

Изобретение относится к конфигурации генераторной петли, используемой для наземной и скважинной электромагнитной геофизической разведки. .

Изобретение относится к геофизике и может использоваться для трехмерных (3D) измерений электрических параметров горных пород: вдоль скважины, в радиальном и азимутальном направлениях

Изобретение относится к каротажу скважин

Изобретение относится к применению измерений методом сопротивлений для оценки толщ пород, которые включают глубоководные отложения

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при скважинных исследованиях распределения удельного сопротивления пласта

Изобретение относится к области геофизических исследований скважин в процессе бурения и может быть использовано для определения электрического сопротивления (УЭС) пластов, окружающих скважину

Изобретения относятся к области подземной разведки, в частности к устройствам и способам определения параметров среды и геологического сопровождения бурения скважины. Модульная скважинная установка каротажа включена к состав бурильной колонны, содержащей один или несколько скважинных приборов и бурильную трубу, бурильная труба состоит из одинаковых или различных отрезков. Установка содержит первый модуль, имеющий одну или несколько антенн, при этом первый модуль имеет соединители на обоих концах, выполненные с возможностью соединения с бурильной колонной, и второй модуль, имеющий одну или несколько антенн, при этом второй модуль имеет соединители на обоих концах, выполненные с возможностью соединения с бурильной колонной, а также датчик поворота, предусмотренный на каждом первом и втором модулях. Первый модуль и второй модуль разнесены на бурильной колонне, при этом одна или несколько из одной или нескольких антенн из одного или обоих модулей имеют дипольный момент, который является наклонным или поперечно направленным. Способ использования установки включает в себя передачу электромагнитной энергии в пласт с использованием передающей антенны в установке каротажа, в котором передачу выполняют на множестве частот в соответствии с выбранной схемой импульсов, и обнаружение на каждой из множества частот сигнала, наводимого в приемной антенне, отнесенной на расстояние от передающей антенны в установке, определяют относительные азимутальные углы между антеннами и используют принимаемый сигнал для определения свойств пласта. Технический результат заключается в повышении информационности в процессе исследования скважины, увеличения глубины исследований, возможности создания различных конфигураций приборов для различных исследований. 3 н. и 24 з.п. ф-лы, 16 ил.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при изучении электрических свойств горных пород. Заявлен способ измерения удельной электропроводности и электрической макроанизотропии горных пород, включающий электромагнитное возбуждение тока, текущего вдоль проводящей поверхности металлического корпуса каротажного прибора, тороидальной катушкой. При этом измеряется реальная и мнимая составляющие тока, стекающего с различных участков поверхности корпуса каротажного прибора. Измерение осуществляют при помощи заданного числа соосно расположенных тороидальных катушек, крайние из которых являются генераторными и включены в электрическую цепь синфазно и противофазно, а остальные приемными. Электромагнитное возбуждение тока осуществляют в широком диапазоне частот, при этом на каждой частоте измеряют реальные и мнимые составляющие сосной каротажному прибору компоненты плотности поверхностного тока и электродвижущей силы несколькими зондами различной длины. По данным измерений определяют пространственное распределение вертикальной и горизонтальной удельной электропроводности среды и коэффициент электрической макроанизотропии. Технический результат - повышение точности разведочных данных. 6 з.п.ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области геофизических исследований электрических свойств горных пород на основе изопараметрического зондирования и может быть использовано для определения электрофизических параметров пластов-коллекторов при бурении скважин на нефть и газ. Сущность: способ заключается в применении набора зондов с последовательным увеличением их длины LN и уменьшении частоты fN согласно электродинамическому изопараметру, равному произведению , где N - порядковый номер зонда 1; 2; …N-1; N, и измерении фазы модуля амплитуды гармонического колебания ЭДС в приемной катушке относительно синхронного колебания ЭДС в излучающей катушке зонда. Эти операции выполняют в каждом зонде по мере последовательного увеличения их длины. Технический результат: повышение чувствительности и разрешающей радиальной способности по данным информации об измененных электрофизических свойствах коллекторов и фиксации электрофизических неоднородностей, возникающих в ранние времена бурения, когда происходит неглубокое проникновение воды из скважины с признаками возникновения окаймляющей зоны. 2 ил.
Наверх