Устройство для проведения каротажа в рудных скважинах



Устройство для проведения каротажа в рудных скважинах
Устройство для проведения каротажа в рудных скважинах
Устройство для проведения каротажа в рудных скважинах

 


Владельцы патента RU 2456643:

Общество с ограниченной ответственностью "Геофизик" (RU)

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для проведения каротажа на рудных скважинах. Технический результат - повышение эффективности каротажных работ. Для достижения данного результата устройство содержит датчики магнитного поля, датчики определения ориентации и магнитной восприимчивости, блок управления и систему для обработки информации. При этом на основе использования дополнительных датчиков и измерительных блоков предоставляется возможность за одну спускоподъемную операцию измерять естественную радиоактивность, температуру, вызванную поляризацию среды на восьми временах спада электрического поля, и кажущееся сопротивление, с использованием одножильного кабеля и передачей информации непосредственно в каротажный регистратор, что существенно удешевляет каротаж скважины и уменьшает время на проведение каротажных работ. 3 ил., 1 табл.

 

Устройство относится к геофизике и предназначено для определения физических свойств горных пород, полей и пространственного положения рудных скважин за одну спуско-подъемную операцию. Проведение комплексных измерений связано не только с экономией средств, но и с тем, что при исследовании скважин в условиях вечной мерзлоты или большой нарушенности горных пород проведение измерений двумя, тремя приборами зачастую просто невозможно из-за замерзания или обрушения скважины. Кроме того, выбор оптимального комплекса методов при одновременных измерениях имеет принципиальное значение.

Известно устройство [1], служащее для проведения каротажа в рудных скважинах. Недостатком устройства является то, что оно не предназначено для измерения электрических параметров горных пород, температуры и естественной радиоактивности.

Известно устройство [2], служащее для проведения комплекса магнитных исследований скважин. Недостатком данного устройства является невозможность измерения электрических параметров горных пород, температуры и естественной радиоактивности. Кроме того, требуется трехжильный каротажный кабель и измерение магнитной восприимчивости производится за отдельную спуско-подъемную операцию.

Наиболее близким техническим решением к предложенному изобретению является аппаратура [3], содержащая в скважинном приборе три взаимоортогональных жестко закрепленных феррозонда и систему из трех акселерометров, измерительную схему магнитометра, аналого-цифровой преобразователь, регистр, блок управления, блок магнитной восприимчивости. Недостатком данного прибора является то, что он не предназначен для измерения температуры, естественной радиоактивности и электрических параметров горных пород и руд.

Задачей нового устройства является измерение комплекса физических параметров, включающих магнитную восприимчивость, данные инклинометрии, компоненты магнитного поля, кажущееся сопротивление, электрический потенциал, кажущуюся поляризуемость, естественную радиоактивность и температуру за одну спуско-подъемную операцию в непрерывном режиме. Использование устройства для проведения каротажа позволит повысить эффективность каротажных работ за счет измерения дополнительных физических величин в стволе скважины. Кроме того, использование нового устройства для проведения каротажа в рудных скважинах будет иметь значительный экономический эффект, за счет сокращения времени проведения измерений в скважине.

Устройство для проведения каротажа рудных скважин содержит в скважинном приборе блок из трех взаимоортогональных феррозондов, блок взаимоортогональных акселерометров, блок магнитной восприимчивости, первый, второй, третий коммутаторы, измерительную схему магнитометра, первый аналого-цифровой преобразователь интегрирующего типа, регистр сдвига, управляемый выходной каскад с модулятором, блок управления, отличающийся тем, что в него дополнительно введены датчик температуры и блок гамма-каротажа с выходом на постоянном токе, соединенные с входами третьего коммутатора, четырехэлектродный зонд электрического каротажа, управляемый усилитель, генератор трехступенчатого импульса, резистор, четвертый коммутатор, второй быстрый аналого-цифровой преобразователь, микроконтроллер, причем генератор трехступенчатого импульса соединен через резистор с двумя электродами зонда А-В, вторые два электрода зонда M-N подключены через четвертый коммутатор к дифференциальному входу управляемого усилителя, выход которого соединен с входом второго быстродействующего аналого-цифрового преобразователя, выход которого подключен к микроконтроллеру, а управляющий вход микроконтроллера соединен с выходом блока управления, причем выходы микроконтроллера подключены к управляющим входам генератора трехступенчатого импульса, четвертого коммутатора, управляемого усилителя, аналого-цифрового преобразователя и управляемого выходного каскада.

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства для проведения каротажа в рудных скважинах.

На фиг.2 представлена временная диаграмма последовательности измерительных каналов устройства.

На фиг.3 представлены эпюры напряжений на электродах А-В, M-N.

Устройство содержит:

блок из трех взаимоортогональных феррозондов x, y, z - 1,

блок взаимоортогональных акселерометров U1, U2, U3 - 2,

блок магнитной восприимчивости æ - 3,

первый коммутатор - 4,

второй коммутатор - 5,

третий коммутатор - 6,

измерительную схему магнитометра - 7,

фильтр нижних частот - 8,

аналого-цифровой преобразователь интегрирующего типа - 9,

регистр сдвига - 10,

управляемый выходной каскад с модулятором - 11,

генератор модулирующей частоты - 12,

блок питания - 13,

одножильный бронированный кабель - 14,

блок управления - 15,

датчик температуры - 16,

блок гамма-каротажа с выходом на постоянном токе - 17,

четырехэлектродный зонд электрического каротажа - 18,

управляемый усилитель - 19,

генератор трехступенчатого импульса напряжения - 20,

резистор - 21,

четвертый коммутатор - 22,

быстродействующий аналого-цифровой преобразователь - 23,

микроконтроллер - 24.

Устройство работает следующим образом: прибор взаимодействует с цифровым каротажным регистратором, например, «Вулкан». Связь скважинного прибора с каротажным регистром осуществляется при помощи одножильного каротажного кабеля 24, по которому также подается напряжение питания скважинного прибора на блок 16. Устройство работает с временным разделением каналов за 25 тактов длительностью 40·10-3 сек. Цикл измерений составляет 1 сек. Синхронизация принимаемой информации цифровым каротажным регистратором осуществляется в момент паузы в ее передаче в течение заданного интервала времени. В первый и второй такты работы устройства управляемый выходной каскад 13 не передает сигналов информации в каротажный кабель. В третий - двенадцатый такт к входу аналогово-цифрового преобразователя 11 через коммутатор 10 подключаются поочередно напряжения с выходов измерительной схемы магнитометра 8, фильтра нижних частот 9 и аналоговые выходы термометра 4 и блока гамма-каротажа с выходом на постоянном токе 5. Передача информации регистром 12 в управляемые выходной каскад и далее кабель осуществляется в моменты окончания соответствующего такта, что отмечено на диаграмме фиг.2, где U0 - служебная постоянная, χ - магнитная восприимчивость, Z - осевая составляющая вектора геомагнитного поля, U1, U2 и U3 - проекции вектора силы тяжести, X и Y - ортогональные к Z горизонтальные составляющие вектора геомагнитного поля, t - температура, γ - интенсивность естественного гамма-излучения, Uшунт - напряжение на постоянном шунте 50 Ом в импульсе тока, между электродами А-В, Uпр+, Uпр- - напряжения на электродах M-N в моменты 15 и 55 мсек после включения импульса на электродах А-В.

После окончания 12 такта на выходе блока управления 15 (вых. а) появляется потенциал, который подается на управляющий вход микроконтроллера 23 (вход б). В тринадцатый и четырнадцатый такты блок 23 включает генератор трехступенчатого импульса 17, выходное напряжение которого подается на электроды А-В зонда 19. С электродов M-N снимается напряжение, которое подается на коммутатор 20.

Длительность переходного процесса на электродах M-N характеризует поляризуемость среды. Коммутатор 20 подключает к входам усилителя 21 так же напряжение с резистора 18, которое пропорционально току между электродами А и В. Это напряжение, а также амплитуда напряжения на электродах M-N может меняться в очень широких пределах, поэтому микроконтроллер 23 управляет коэффициентом усиления блока 21. Выходное напряжение усилителя 21 поступает на вход второго быстрого аналого-цифрового преобразователя 22. Моменты включения блока 22 после прихода переднего фронта импульса напряжения на электродах А-В приведены в таблице 1.

Таблица 1
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Т, мс 15 20,1 20,2 20,45 21 22 24,5 30 39
10 11 12 13 14 15 16 17 18
Т, мс 55 60,1 60,2 60,45 61 62 64,5 70 79

Выходные коды блока 22 поступают в память микроконтроллера, после чего производятся необходимые вычисления, формируется последовательный код в формате интерфейса RS232C и через заданные интервалы времени этот код поступает на вход управляемого выходного каскада 13 и далее на кабель 24.

Таким образом, использование устройства для проведения каротажа в рудных скважинах позволяет измерять 21 физический параметр по стволу скважины в непрерывном режиме.

Источники информации

1. В.Н.Пономарев, Ю.Г.Астраханцев, А.Г.Гритчин и С.Д.Созонтов. Комплексный каротажный магнитометр. А.с. 911420, МКИ G01V 3/18.

2. Магниторазведка. Справочник геофизика /Под ред. В.Е.Никитского, Ю.С.Глебовского - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Недра, 1990. - С. 238-243.

3. Ю.Астраханцев, Н.Белоглазова. Аппаратурно-программный комплекс для непрерывной инклинометрии нефтяных и газовых скважин. Практика приборостроения. Ежеквартальный научно-технический и производственный журнал №1 2003 г., г.Екатеринбург.

Устройство для проведения каротажа рудных скважин, содержащее в скважинном приборе блок из трех взаимоортогональных феррозондов, блок взаимоортогональных акселерометров, блок магнитной восприимчивости, первый, второй, третий коммутаторы, измерительную схему магнитометра, фильтр нижних частот, аналого-цифровой преобразователь интегрирующего типа, регистр сдвига, управляемый выходной каскад с модулятором, генератор модулирующей частоты, блок питания, одножильный бронированный кабель, блок управления, отличающийся тем, что в него дополнительно введены датчик температуры и блок гамма-каротажа с выходом на постоянном токе, соединенные с входами третьего коммутатора, четырехэлектродный зонд электрического каротажа, управляемый усилитель, генератор трехступенчатого импульса, резистор, четвертый коммутатор, быстрый аналого-цифровой преобразователь, микроконтроллер, причем генератор трехступенчатого импульса соединен через резистор с двумя питающими электродами зонда (АВ), вторые два приемных электрода (MN) подключены через четвертый коммутатор к дифференциальному входу управляемого усилителя, выход которого подключен к микроконтроллеру, а управляющий вход микроконтроллера соединен с выходом блока управления, причем выходы микроконтроллера подключены к управляющим входам генератора трехступенчатого импульса, четвертого коммутатора, управляемого усилителя, аналого-цифрового преобразователя и управляемого каскада.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области исследований нефтяных скважин, а именно к акустическим измерениям, проводимым для определения формы и размеров области заводнения нефтяного пласта в окрестностях скважины.

Изобретение относится к геофизическим исследованиям электрических параметров пород в нефтегазовых скважинах. .

Изобретение относится к области геофизических исследований в скважинах, а именно к приборам электрического каротажа в процессе бурения. .

Изобретение относится к беспроводной связи посредством радиосигналов, предназначенной для использования при анализе геологических формаций. .

Изобретение относится к кабелям для геофизических исследований. .

Изобретение относится к области электротехники, в частности к скважинным телеметрическим системам для передачи сигналов между наземным устройством и скважинным прибором, размещенным в стволе скважины.
Изобретение относится к геофизике, а именно к геофизическим исследованиям скважин для выделения углеводородных пластов. .

Изобретение относится к области разведочной геофизики и может быть использовано для опробования взрывных и эксплуатационно-разведочных скважин. .

Изобретение относится к области геофизических исследований скважин, к способам и устройствам для разведки. .

Изобретение относится к геофизике и может быть использовано для мониторинга технического состояния обсадных и насосно-компрессорных труб при одноколонной и многоколонной конструкциях в эксплуатационных и разведочных нефтегазовых скважинах.

Изобретение относится к обработке изображения или каротажной информации, а более конкретно, к обработке изображения или результатов исследований в скважине на основе объема исследования

Изобретение относится к области изготовления, градуировки и обслуживания приборов и устройств для геофизических измерений и может быть использовано в оборудовании для каротажа, содержащем систему охлаждения с использованием криогенных жидкостей

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при электрическом каротаже скважин

Изобретение относится к области исследования обсаженных скважин и предназначено для оценки электрохимической активности среды в заколонном пространстве методом вызванной поляризации (ВП). Технический результат: повышение информативности измерений за счет возможности выделения роста потенциала ВП в заколонном пространстве. Сущность: способ включает измерение потенциалов вызванной поляризации (ВП) после включения поляризующего тока, выделение периода роста потенциала ВП, отражающего поляризационные явления в скважинах, и периода роста потенциала ВП, отражающего поляризационные явления в пласте. Выделение роста потенциала ВП, отражающего поляризационные явления в пласте, производят в период времени более 0,1 с после включения поляризующего тока. 2 ил.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для определения насыщения флюидом порового пространства пород исследуемых пластов. Способ определения насыщения водой в подземном пласте включает в себя определение глубины проникновения в пласт на основании множества измерений, выполняемых в стволе скважины, пробуренном сквозь пласт. Измерения имеют различные глубины исследования в пласте. Углерод и кислород в пласте измеряют в по существу том же продольном положении, как положение определения глубины проникновения. Измеренные углерод, кислород и глубину проникновения используют для определения насыщения водой в по существу не затронутой проникновением фильтрата части пласта. Технический результат: повышение точности данных относительно насыщения пластовых пород флюидами. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области геофизических исследований скважин, а именно к приборам для измерений геофизических и технологических параметров в процессе бурения. Техническим результатом является повышение информативности измерений и точности геонавигации в процессе бурения за счет расположения зонда для измерения удельного электрического сопротивления на максимально близком расстоянии к долоту в наддолотном модуле (НДМ). Устройство по изобретению содержит забойную телеметрическую систему (ЗТС), включающую бурильную колонну, корпус, блок питания, измерительные модули, приемо-передающий модуль, электрический разделитель, выполненный в виде отдельного переводника. НДМ установлен непосредственно над долотом. При этом долото состоит из корпуса с центральным промывочным отверстием, на котором размещен центральный электрод. В свою очередь центральный электрод расположен между изоляторами и электрически изолирован от корпуса, в котором расположены электрические схемы, измерительные датчики, источник питания и передающее устройство. При этом НДМ снабжен зондом измерения удельного электрического сопротивления пласта, включающим измеритель тока, соединенный с низом бурильной колонны и центральным электродом указанного модуля, и измеритель разности потенциалов между низом бурильной колонны и центральным электродом указанного модуля. Кроме того, выходы измерителя тока и указанного измерителя разности потенциалов соединены с выходным узлом передающего устройства НДМ. 4 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.

Устройство для измерения удельной электропроводности и электрической макроанизотропии горных пород относится к области геофизических исследований в нефтегазовых скважинах и может быть использовано для изучения электрических свойств горных пород (коллекторов), окружающих скважину, зондами (скважинными излучателями) методом электромагнитного каротажа. Устройство для измерения удельной электропроводности и электрической макроанизотропии горных пород, содержит корпус, тороидальные генераторные и тороидальные приемные катушки. Корпус выполнен немагнитным, генераторные и приемные катушки установлены внутри корпуса на немагнитном стрежне. Генераторные катушки расположены на противоположных концах стержня, с возможностью синфазного, противофазного и компенсационного включения. Между генераторными катушками расположено заданное число приемных катушек на известном расстоянии друг от друга, при этом приемные катушки для измерения плотности тока выполнены на ферромагнитном сердечнике, а приемные катушки для измерения наведенной ЭДС выполнены на диэлектрическом сердечнике. Технический результат - повышение точности данных зондирования. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при каротажных работах. Сущность: устройство содержит следующие элементы: датчики (1-3) геоакустических сигналов, первый коммутатор (4), первый усилитель (5), блок фильтров (6), блок выпрямителей (7), второй коммутатор (8), аналого-цифровой преобразователь (9), блок (10) передачи цифрового сигнала, датчик (11) магнитной восприимчивости, измерительная схема (12) магнитометра, аналоговые запоминающие устройства (13, 14), вычитающий усилитель (15), генератор (16) прямоугольного напряжения, ферритовая антенна (17), третий коммутатор (18), три конденсатора (19), второй усилитель (20), смеситель (21), фильтр нижних частот (22), переключаемый генератор (23), выпрямитель (24), блок (25) управления, блок (26) питания. Технический результат: повышение информативности исследований. 1 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. Технический результат: расширение информации о неоднородной проводимости породы, возможность оперативно перестраивать рабочие частоты излучаемого сигнала, снижение паразитных потерь мощности электромагнитного сигнала в генераторной части устройства, понижение дрейфа рабочих параметров и упрощение калибровки устройства при изменении внешних условий (температура и давление среды). Сущность: устройство по первому варианту включает корпус, блок управления, источник питания, передатчик с передающей антенной внутри корпуса, совокупность приемников с приемными антеннами внутри корпуса устройства. Передатчик генерирует трапециевидный сигнал, получаемый при управлении коммутирующими ключами, соединенными по мостовой схеме. Согласно другому варианту трапециевидный сигнал получают при управлении коммутирующими ключами, соединенными по полумостовой схеме. Передатчиком генерируется периодический трапециевидный сигнал. Перестраиваемую рабочую частоту генератора определяют как первую гармонику периодического трапециевидного сигнала. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 4 ил.
Наверх