Устройство для регистрации характеристик электромагнитного поля с использованием тороидальных катушек

Изобретение относится к области геофизических исследований в нефтегазовых скважинах, а именно к устройствам для изучения электрических свойств горных пород (коллекторов), окружающих скважину, методом электромагнитного каротажа. Технический результат: повышение точности измерений при упрощении конструкции. Сущность: устройство содержит основание в виде немагнитной проводящей металлической трубы с соосно расположенной на нем приемной тороидальной катушкой с ферромагнитным сердечником и снабжено герметичным корпусом из немагнитного металла, который электрически соединен с основанием. Приемная тороидальная катушка с ферромагнитным сердечником содержит не менее двух обмоток, одна из которых сигнальная, вторая - компенсирующая. К сигнальной обмотке подключен вход усилителя-преобразователя обратной связи, к компенсирующей обмотке - выход усилителя-преобразователя обратной связи. На основании рядом с приемной тороидальной катушкой с ферромагнитным сердечником размещена приемная тороидальная катушка с неферромагнитным сердечником. Обе катушки установлены внутри корпуса с изолирующим зазором. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Устройство для регистрации характеристик электромагнитного поля с использованием тороидальных катушек (далее - изобретение, техническое решение) относится к области геофизических исследований в нефтегазовых скважинах, а именно к устройствам для изучения электрических свойств горных пород (коллекторов), окружающих скважину, зондами (скважинными излучателями) методом электромагнитного каротажа.

В настоящее время из уровня техники известен ряд устройств-аналогов, наиболее близким к изобретению из которых (прототипом) является устройство для измерения бокового удельного сопротивления и удельного сопротивления распространения по патенту РФ №2398112 (дата приоритета: 01.04.2004 года). К числу недостатков прототипа можно отнести следующее:

- ограниченный частотный диапазон за счет использования приемных тороидальных катушек только с ферромагнитными сердечниками либо только с неферромагнитными сердечниками; в первом случае частотный диапазон будет ограничен сверху из-за возрастания потерь в ферромагнитных сердечниках катушек и снижения магнитной проницаемости на высоких частотах, во втором случае - частотный диапазон будет ограничен снизу, поскольку на низких частотах индукционная связь между внутренним проводящим основанием и обмоткой на тороидальном неферромагнитном сердечнике катушки будет слабой;

- внешнее давление непосредственно воздействует на сердечники генераторных и приемных катушек, что приводит к появлению дополнительной погрешности измерения из-за искажения сигналов;

- технологическая сложность монтажа генераторных и приемных катушек и их низкая ремонтопригодность из-за того, что намотку сердечника и обмоток необходимо выполнять в малом объеме проточки неразъемной трубы.

Технической целью (задачей) заявляемого изобретения является устранение вышеуказанных недостатков, а его техническим результатом - создание устройства для электромагнитного каротажа скважин, обеспечивающего более точное измерение искомых величин и значений, при упрощении конструкции, что положительно сказывается на монтаже и ремонтопригодности устройства.

Поставленная задача достигается тем, что заявляемое устройство, содержащее основание в виде немагнитной проводящей металлической трубы с соосно расположенной на нем приемной тороидальной катушкой с ферромагнитным сердечником, конструктивно снабжено герметичным корпусом из немагнитного металла, который электрический соединен с основанием, приемная тороидальная катушка с ферромагнитным сердечником содержит не менее двух обмоток, одна из которых сигнальная, вторая компенсирующая, при этом к сигнальной обмотке подключен вход усилителя-преобразователя обратной связи, а к компенсирующей обмотке - выход усилителя-преобразователя обратной связи, на основании рядом с приемной тороидальной катушкой с ферромагнитным сердечником размещена приемная тороидальная катушка с неферромагнитным сердечником, и обе катушки установлены внутри корпуса с изолирующим зазором (жирным выделены существенные признаки изобретения, отличающие его от прототипа). Именно вышеуказанная совокупность признаков обеспечивает получение изобретением заявленного технического результата.

Изобретение в своих частных случаях выполнения характеризуется признаками, указанными в предыдущем абзаце, в совокупности со следующими признаками:

1) изолирующий зазор находится не над приемными тороидальными катушками, а рядом с ними в плоскости, параллельной окружностям, образованным тороидальными сердечниками данных катушек;

2) корпус устройства выполнен разборным.

Перечень графических чертежей, поясняющих сущность заявляемого изобретения:

Фиг. 1 - общий вид конструктивной схемы технического решения;

Фиг. 2 - электрическая схема обратной связи приемной катушки с ферромагнитным сердечником.

Устройство для регистрации характеристик электромагнитного поля с использованием тороидальных катушек включает в себя следующие элементы: корпус 1, генераторную катушку (условно не показана), приемную катушку с ферромагнитным сердечником 2, приемную катушку с неферромагнитным сердечником 3, основание 4, изолирующее кольцо 5, герметизирующее покрытие 6, усилитель-преобразователь обратной связи (условно не показан), генератор сигнала (условно не показан), блок измерительной аппаратуры (условно не показан).

Корпус 1 предлагаемого устройства выполнен в виде разборной полой трубы заданного диаметра, герметичным, из немагнитного металла.

Приемная катушка с ферромагнитным сердечником 2 соосно размещена на основании 4 с диэлектрическим зазором относительно корпуса 1 и на заданном расстоянии от генераторной катушки (условно не показана). Представлена тороидальной катушкой общеизвестной конструкции.

Приемная катушка с неферромагнитным сердечником 3 соосно размещена на основании 4 рядом с приемной катушкой с ферромагнитным сердечником 2, с диэлектрическим зазором относительно корпуса 1. Представлена тороидальной катушкой общеизвестной конструкции.

Основание 4 представлено в виде единой полой металлической трубы заданного диаметра из немагнитного хорошо проводящего металла. Закреплено известным образом внутри корпуса 1.

Изолирующее кольцо 5 выполнено замкнутым из керамики, установлено известным образом в корпусе 1 и конструктивно предназначено для исключения короткого замыкания электрических токов по корпусу 1 и основанию 4.

Герметизирующее покрытие 6 выполнено в виде замкнутого резинового кольца, конструктивно предназначено для герметизации основных узлов заявляемого изобретения внутри корпуса 1.

Заявляемое устройство работает следующим образом: посредством генераторной катушки и генератора сигналов (условно не показаны) в окружающей среде возбуждается переменное электрическое поле, проникающее на достаточную для исследования глубину. Затем блоком измерительной аппаратуры (условно не показан), посредством приемных катушек 2, 3 производят измерение электрического тока. При этом электрический ток в сигнальной обмотке Wc приемной катушки с ферромагнитным сердечником 2 (фиг. 2) пропорционален электрическому току, протекающему по основанию 4. Электрический ток в компенсирующей обмотке Wk приемной катушки с ферромагнитным сердечником 2 (фиг. 2), создаваемый усилителем-преобразователем обратной связи A1, равен по величине электрическому току в сигнальной обмотке Wc приемной катушки с ферромагнитным сердечником 2 и противофазен ему. Напряжение на выходе усилителя-преобразователя A1 будет пропорционально току, протекающему по основанию 4. За счет протекания двух одинаковых противофазных электрических токов в двух обмотках приемной катушки с ферромагнитным сердечником 2 ее влияние на падение напряжения на основании 4 минимизируется.

В свою очередь, наличие диэлектрического зазора и изолирующего кольца 5 исключает короткое замыкание электрического тока по корпусу 1 и основанию 4.

1. Устройство для регистрации характеристик электромагнитного поля с использованием тороидальных катушек, содержащее основание с соосно расположенной на нем приемной тороидальной катушкой с ферромагнитным сердечником, отличающееся тем, что снабжено герметичным корпусом из немагнитного металла, который электрический соединен с основанием, приемная тороидальная катушка с ферромагнитным сердечником содержит не менее двух обмоток, одна из которых сигнальная, вторая компенсирующая, при этом к сигнальной обмотке подключен вход усилителя-преобразователя обратной связи, а к компенсирующей обмотке - выход усилителя-преобразователя обратной связи, на основании, рядом с приемной тороидальной катушкой с ферромагнитным сердечником, размещена приемная тороидальная катушка с неферромагнитным сердечником и обе катушки установлены внутри корпуса с изолирующим зазором.

2. Устройство для регистрации характеристик электромагнитного поля с использованием тороидальных катушек по п. 1, отличающееся тем, что изолирующий зазор находится не над приемными тороидальными катушками, а рядом с ними в плоскости, параллельной окружностям, образованным тороидальными сердечниками данных катушек.

3. Устройство для регистрации характеристик электромагнитного поля с использованием тороидальных катушек по п. 1, отличающееся тем, что корпус выполнен разборным.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к приборам для скважинных измерений, используемым для измерения электромагнитных свойств подземной скважины. Прибор (100) каротажа в процессе бурения включает в себя направленную антенну удельного сопротивления и экран (150, 250, 350, 450, 550) антенны.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при разведке нефти и природного газа. Электромагнитная расстановка содержит множество размещенных по оси электромагнитов, расположенных в немагнитном корпусе.

Изобретение относится к скважинным измерительным устройствам, используемым для измерения электромагнитных свойств ствола скважины. Техническим результатом является обеспечение направленного действия антенны с возможностью принимать сигналы с разных сторон.

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.

Изобретение относится к области геофизических исследований обсаженных скважин. Сущность: возбуждение электромагнитного поля производят с помощью генераторной соленоидной катушки индуктивности, питаемой разнополярными импульсами тока длительностью, например, 150 ms.

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.

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.

Изобретения относятся к области подземной разведки, в частности к устройствам и способам определения параметров среды и геологического сопровождения бурения скважины.

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

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

Изобретение относится к области геофизических исследований в нефтегазовых скважинах, а именно к устройствам для изучения электрических свойств горных пород (коллекторов), окружающих скважину, методом электромагнитного каротажа. Технический результат: повышение точности измерений при упрощении конструкции. Сущность: устройство содержит основание в виде немагнитной проводящей металлической трубы и не менее одной генераторной тороидальной катушки конструкции, расположенной соосно основанию, и снабжено герметичным корпусом из немагнитного металла, который электрически соединен с основанием. На основании рядом с генераторной тороидальной катушкой размещена измерительная тороидальная катушка. Обе катушки установлены внутри корпуса с изолирующим зазором. Измерительная тороидальная катушка содержит не менее двух обмоток, одна из которых сигнальная, вторая компенсирующая. К сигнальной обмотке измерительной катушки подключен вход усилителя-преобразователя обратной связи. К компенсирующей обмотке измерительной катушки подключен выход усилителя-преобразователя обратной связи. Между генераторной и измерительной катушками расположен электростатический экран, который электрически соединен с основанием и корпусом устройства. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для обнаружения геологических формаций. Система (10) обнаружения геологических формаций включает электромагнитное передающее устройство (11), расположенное на поверхности геологической формации (12) вблизи первой скважины (13), имеющей вертикальное направление бурения. Причем упомянутая первая скважина охвачена металлической обсадной колонной (14). Система включает также электромагнитное приемное устройство (14), расположенное на глубине внутри упомянутой первой скважины (13). При этом электромагнитное приемное устройство (14) включает средства (30) обнаружения электромагнитного поля. Система отличается тем, что упомянутое электромагнитное передающее устройство (11) включает средства (20) формирования электромагнитного поля, способные формировать первичное электромагнитное поле, сфокусированное в направлении упомянутой металлической обсадной колонны (18), при этом металлическая обсадная колонна (18) излучает вторичное электромагнитное поле в геологическую формацию (12). Технический результат - повышение точности и достоверности получаемых данных. 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области геофизических исследований в открытом стволе скважин, бурящихся на нефть и газ, а именно к устройствам для изучения электрических свойств горных пород, окружающих скважину. Технический результат: повышение информативности исследования электрических свойств горных пород вокруг скважины. Сущность: зонд включает немагнитный металлический корпус, две генераторные тороидальные катушки и не менее трех приемных тороидальных катушек, расположенных внутри корпуса осесимметрично на основаниях из немагнитного металла при наличии электрического контакта между основаниями и корпусом, в котором для каждой катушки имеется изолирующий зазор. Зонд снабжен непроводящей вставкой, установленной в верхней части корпуса. Рядом с каждой генераторной тороидальной катушкой на одном основании установлена токоизмерительная тороидальная катушка. Изолирующий зазор в корпусе является общим для каждой пары генераторной и токоизмерительной тороидальных катушек. Зонд включает также электростатический экран, расположенный между генераторной и токоизмерительной катушками. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к автономной аппаратуре волнового акустического каротажа и играет существенную роль при проведении геофизических исследований в сильнонаклонных и горизонтальных скважинах с доставкой на бурильных трубах. Техническим результатом предложенного решения является возможность проведения измерений кинематических свойств подземных пород в условиях высоких силовых нагрузок, обеспечение сквозного канала для промывочной жидкости, облегчающего доставку прибора на забой, а также повышение надежности и функциональности работы плат электроники. Технический результат достигается тем, что в многоэлементной приемной антенне акустического каротажа содержится металлическая несущая труба со сквозным каналом для промывочной жидкости, на которой размещены секции с элементами акустического преобразования и электронные блоки, выполненные отдельными сборочными единицами в виде пластиковой втулки с элементами акустического преобразования и гермоблоков с платами электроники, связанные между собой посредством герметичных электрических соединителей, причем элементы акустического преобразования герметизированы от внешней скважинной среды тонкостенными пластиковыми гильзами, а снаружи гермоблоки и втулки с тонкостенными пластиковыми гильзами закрыты чередующимися пластиковыми и стальными гильзами, имеющие пазы и выступы для обеспечения ориентировки при сборке антенны сквозных окон в стальных гильзах напротив соответствующих элементов акустического преобразования, причем указанные гильзы стягиваются нижним узлом стыковки за счет резьбы на конце несущей трубы, а верхний узел стыковки выполнен с возможностью стыковки без вращения с ориентированием по направлению. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретения относятся к геофизике и предназначены для быстрой оценки угла падения формации. Сущность: каротажное устройство содержит по меньшей мере одну передающую антенну, по меньшей мере одну приемную антенну и управляющее устройство. Управляющее устройство измеряет параметры связи между передающими и приемными антеннами, причем, по меньшей мере один из этих параметров связи измеряется как функция от глубины и азимутального угла. Управляющее устройство дополнительно определяет, является ли окружающая формация анизотропной и неоднородной, по меньшей мере, частично на основании по меньшей мере одного из параметров связи, и если является, то извлекает угол падения из частной производной по глубине и искусственному углу падения параметра или параметров связи. 3 н. и 19 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к каротажу промысловых геологоразведочных обсаженных скважин на переменном токе, возбуждаемом в земле индуктивным способом, и может быть использовано для определения сопротивления вмещающих пород в заколонном пространстве скважин. Технический результат: повышение точности определения сопротивления среды в заколонном пространстве обсаженных скважин при геофизических исследованиях. Сущность: возбуждают низкочастотное электромагнитное поле в окружающей среде при помощи гармонического тока в системе двух соосных генераторных катушек со встречными моментами различной величины перемещаемых по исследуемой скважине. Расположение системы двух генераторных катушек и их моменты подобраны так, чтобы измеряемая противофазная току квадратура осевой составляющей магнитной индукции (JmBz), создаваемая током в генераторных катушках, помещенных в обсадную проводящую колонну в непроводящей среде, была скомпенсирована (близка к нулю). Если вмещающая среда является проводящей (горные породы), то JmBz составляющая магнитной индукции будет раскомпенсирована (отличаться от нуля) за счет индукции поля в проводящей среде. По величине и частотному характеру поведения JmBz составляющей определяют величину удельного электрического сопротивления вмещающих горных пород. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретения относятся к измерениям удельного сопротивления с использованием многокомпонентных антенн при бурении скважин. Сущность: способ может включать в себя получение одного или нескольких первых многокомпонентных измерений со скважинного прибора, расположенного в буровой скважине. Скважинный прибор может содержать многокомпонентные антенны. Относительный конструктивный угол наклонения скважинного прибора по отношению к пластам может быть определен, например, путем использования дополнительного скважинного прибора или путем вычислений при использовании одного или нескольких первых многокомпонентных измерений. Угол наклона по меньшей мере одной многокомпонентной антенны может корректироваться, при этом скорректированный угол наклона основан на угле наклонения. Способ может также включать в себя получение одного или нескольких вторых многокомпонентных измерений, связанных со скорректированным углом наклона, и определение характеристики пласта на основании, по меньшей мере частично, одного или нескольких вторых многокомпонентных измерений без включения или учета эффектов анизотропии пласта. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к области добычи нефти и газа. Способ бурения скважины, в котором: осуществляют сбор сигналов, генерируемых в результате работы зонда в скважине; осуществляют обработку собранных сигналов в процессорном модуле; генерируют геофизический сигнал, содержащий представление для определения разности между связной составляющей XX и связной составляющей YY; и управляют операцией, связанной с бурением, в соответствии с этим геофизическим сигналом. Технический результат заключается в повышении чувствительности в условиях слоистой формации. 3 н. и 13 з.п. ф-лы, 18 ил.

Изобретение относится к электромагнитному каротажу в процессе бурения. Сущность: получают измерения сигнала, собранные азимутально-чувствительным электромагнитным каротажным инструментом, как функцию местоположения в скважине. Измерения сигнала применяют для определения типа модели пласта. Метод решения обратных задач, соответствующий типу модели пласта, применяют к набору измерений сигнала для определения геофизической характеристики. Геофизическую характеристику применяют для принятия решения о бурении скважины. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 25 ил.

Изобретение относится к устройствам обнаружения объектов из металла, проносимых проверяемыми лицами через контрольное пространство. Технический результат заключается в расширении технических возможностей многозонного металлообнаружителя при обнаружении объектов из металла в контрольном пространстве. Металлообнаружитель многозонный содержит передающие и приемные катушки, установленные с одной и другой стороны прохода, блок индикации и блок управления. Определение местоположения объекта из металла осуществляется путем последовательного включения каждой из передающих катушек для генерации электромагнитного поля в части контрольного пространства, обработки сигнала каждой приемной катушки, включающей определение наличия объекта из металла в каждой зоне обнаружения между передающей и приемной катушкой, вычисления местоположения объектов из металла в контрольном пространстве на основе данных о наличии объектов из металла в каждой зоне обнаружения. 1 ил.

Изобретение относится к области геофизических исследований в нефтегазовых скважинах, а именно к устройствам для изучения электрических свойств горных пород, окружающих скважину, методом электромагнитного каротажа. Технический результат: повышение точности измерений при упрощении конструкции. Сущность: устройство содержит основание в виде немагнитной проводящей металлической трубы с соосно расположенной на нем приемной тороидальной катушкой с ферромагнитным сердечником и снабжено герметичным корпусом из немагнитного металла, который электрически соединен с основанием. Приемная тороидальная катушка с ферромагнитным сердечником содержит не менее двух обмоток, одна из которых сигнальная, вторая - компенсирующая. К сигнальной обмотке подключен вход усилителя-преобразователя обратной связи, к компенсирующей обмотке - выход усилителя-преобразователя обратной связи. На основании рядом с приемной тороидальной катушкой с ферромагнитным сердечником размещена приемная тороидальная катушка с неферромагнитным сердечником. Обе катушки установлены внутри корпуса с изолирующим зазором. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Наверх