Устройство для скважинной геоэлектро-разведки

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советски к

Социалистических

Республик >i1 798539 (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву . (22) Заявлено 10.04.79 (21) 2750838/18-25 с присоединением заявки .% (23) Приоритет . (5t)M. Кл. а О Ч 3/18

Гоаударственный комитет по денек изооретеннй и отнрытнй

ОпУбликовано 23,01.81, Бюллетень Лй 3

Дата опубликования описания 230Ц51 (53) УД К 550.837. (088.8) (72) Авторы изобретения

С.И.Билибин, Ю.В.Бялый, А.Е.Овчинников, В.Н.Орлов и М.И.Плюснин (71) Заявитель

Московский ордена Трудового, Красного Знамени геологоразведочный институт им. Серго Орджоникидзе (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ CKBAIHHOA ГЕОЭЛЕКТРОРАЗВЕДКИ

Изобретение относится к скважинным геофизическим исследованиям и может быть использовано, например, при измерении выз ванных потенциалов в скважинах.

Известны устройства для измерения,вызванных потенциалов в скважинах, содержащие скважинный зонд, токовые линии, связанные с токовыми электродами зонда, измерительные линии, подключенные к измерительным электродам зонда, и наземную панель, содержащую блок питания, формирователь однополярных прямоугольных импульсов, измерительный преобразователь, компенсатор поляризации и регистратор (11.

Известны также устройства для измерения

15 потенциалов, дополнительно содержащие автоматический регулятор тока питания токовых электродов зонда, позволяющий стабилизиро-" вать разность потенциалов кажущегося сопротивления на измерительных электродах зонда и измерять относительные вызванные потенциалы (2) .

Недостатком известных устройств является то, что поля-помехи д О„, (самопроизвольная

2 поляризация скважины, поляризация иэмери. тельных электродов, блуждающие токи и т.д,), всегда присутствующие в измерительной разности пбтенциалов, -Ъносят значительную погрешность в результаты измерений;

=до Фл у диизмеряемое-дивп дип где д0о„- разность потенциалов вызванной полярюации.

Для учета этой погрешности приходится раздельно регистрировать Ь О, измеряемое при различных полярностях питающего тока и совместной их обработкой исключать влияние помех. В этом случае, когда помеха имеет изменяющуюся во времени составляющую, ее учет при использовании указанных устройств вообще не предоставляется возможным, Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устроиство, которое содержит зонд, измерительные и питающие линии, связи между электродами зонда и электронной частью, и электронную часть, состоящую ю источника питания, формирователя прямоугольных импульсов, перек39 4 равляющий вход - к выходу логического временного блока, дополнительно введен автоматический компенсатор помех. Сигнальный вход указанного компенсатора подключен к управляю. щему выходу измерительного преобразователя, управляющий вход - к выходу логического временного блока, а один из выходов соединен с регистратором, другой выход - с управляющим входом компенсационной схемы.

Укаэанный компенсатор содержит переключатель входов компенсации, два выхода которого нагружены интеграторами, соединенными со входами схемы сравнения, подключенной ко входу усилителя ошибки, причем сигнальный и управляющие входы переключателя входов компенсации являются входом, а выходы усилителя ошибки - выходами автоматического компенсатора. помех.

3 7985 лючателя полярности, логического временного блока, измерительного преобразователя и регистратора. Устройство позволяет измерить выэваннь1е потенциалы при чередующейся полярности питающих испульсов в процессе одного спуско-подъема скважинного снаряда, и, 5 таким образом, обеспечивает измерение вызванных потенциалов, свободных от полейпомех, при изменении помех в процессе регистрации каротажной диаграммы (3).

Недостатком указанного устройства является неполный учет помех. Во-первых, изучаемой физической характеристикой горных пород в разрезе скважины обычно являются не. вызванные потенциалы А0 п, а кажущаяся 15 поляризуемость q,<=/U и/Я которую при использовании данного устройства получают путем деления Ь U>< на величину сигнала

ЬО„с +А0г,, синхронную с импульсами тока в питающих линиях. Здесь b U - разность 20 потенциалов при пропускании тока питания.

Таким образом, погрешность определения «1, k) связанная с помехой, зависит в этом устройстве от соотношения между Ь Uх и ЬО и может быть весьма большой. Во-вто- 25 рых, поскольку процессы вызванной поляризации не вполне линейны по отношению к напряженности возбуждающего поля, при большом уровне помех AU кажущаяся поляризуемость, измеренная при различных полярностях питающего тока, может оказаться искаженной нелинейными эффектами за счет значительной разницы между (hU +60„)

СЬ, - 1. )

Цель устройства - повышение точности З5 измерения путем исключения нестационарных помех.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для скважинной геоэлектроразведки, содержащее генераторный блок, включающий последовательно подсоединенные источник питания, регулятор тока, формирователь прямоугольных импульсов и переключатель полярности, логический временный блок, подсоединенный к управляющим входам формиро-45 вателя прямоугольных импульсов и переключателя полярности, токовые электроды, подключенные через линию связи к выходу переключателя полярности, измерительный блок, содержащий измерительный преобразователь из50 мерительные электроды; один из которых через линию связи и компенсационную схему, а другой - через линию связи - подключены ко входу измерительного преобразователя, регистратор, соединенный с выходами измеритель55 ного преобразователя и с одним из выходов регулятора тока, причем управляющий выход измерительного преобразователя подключен к управляющему входу регулятора тока, а упНа чертеже схематически изображено пред. лагаемое устройство.

Устройство содержит скважинный зонд 1, состоящий из токовых электродов 2,3 и измерительных электродов 4,5, питающие линии б, измерительные линии 7, соединяющие электроды зонда с электронной частью 8. Электронная часть содержит генераторный измеритель/ ный блоки, логический блок и автоматический компенсатор помех, Генераторный блок 9 состоит из источника 10 питания, автоматического регулятора 11 тока питания, формирователя 12 прямоугольных импульсов, переключателя

13 полярности, причем к двум последним подсоединен логический временный блок 14, измерительный блок 15 состоит из измерительного преобразователя 16, регистратора 17 и компенсационной схемы 18, Автоматический компенсатор 19 помех состоит из переключателя 20 входов компенсатора, интегратора 21 и

22, схемы 23 сравнения и усилителя 24 сигнала ошибки. Выход источника 10 питания соединен с токовым входом автомагического регулятора 11 тока питания, управляемый вход регулятора 11 тока соединен с выходом канала кажущегося сопротивления КС измерительного преобразователя 16, измерительный выход ре. гулятора 11 тока с одним из входов; регистратора 17, а токовый выход - со входом формирователя 12 прямоугольных импульсов, другой вход которого подключен к одному из выходов логического временного блока

14, а выход - ко входу переключателя 13 полярности, управляющий вход которого соединЕн с одним из выходов логического временного блока 14, а выход нагружен на питающие линии зонда 6. Измерительные электроды зонда

4,5 через измерительные линии 7 и компенсационную схему 18 соединены со входом измерительного преобразователя 16, управляемый

798539

Составитель В.Зверев

Техред М. Голинка Корректор . M.Âèãóëà

Редактор Т.Кугрышева

Подписное

Филиал ППГ1 "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4

Заказ 10011/51 Тираж 743

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

539 6 на управляемый вход автоматического регуля тора 11 тока питания, обеспечивающий путем регулирования тока питания постоянство этого напряжения в процессе измерения, и на вход переключателя 20 входов компенсатора, который, в зависимости от полярности тока питания зонда, в соответствии с управляющими сигналами от логического временного блока 14, направляет разность потенциалов в,канале КС через интеграторы 21 и 22 на различные входы схемы 23 сравнения. Сигнал ошибки, пропорциональный осредненному эа время интегрирования значению помехи дО усиливается усили- . телем 24 сигнала ошибки, с которого поступает на один из входов регистратора 17 и на вход компенсационной схемы 18, которая вводит этот сигнал в измерительные линии зонда таким образом, чтобы результирующий уровень помехи на входах схемы сравнения был меньше ее порога чувствительности.

Автоматический регулятор 11 тока питания может быть выполнен в виде электронноуправляемого регулируемого сопротивления, переключатель 20 входов компенсатора - в виде двухt позиционного ключа на репейных или полупроводниковых элементах, интеграторы 21 и 22в виде интегрирующих RC-цепочек, схема 23 сравнения и усилитель 24 сигнала ошибкив виде операционного усилителя постоянного тока, компенсационная схема 18 в виде сбалансированного резисторного моста, в одну из диагоналей которого включен выход усилителя ошибки, а другая диагональ включена в разрыв одной из измерительных линий 7.

Сигнал, измеряемый зондом электрического каротажа, описывается основными уравнениями: ц кс пит где Р - кажущееся удельное электрическое

Рк сопротивление пород;

I„„- ток питания зонда;

К -постоянный коэффициент зонда;

ЬО -разность потенциалов на измерительных электродах занда, синхронная с импульсами тока питания.

Очевидно, для устройства, где д0„ поддерживается постоянным,.уравнение можно записать в виде:

Д0и. К к

S 798 вход которого подключен к одному из выходов логического временного блока 14,выходы каналов ВП - ко входам регистратора,а выход канала КС - к параллельно соединенным входам автоматического регулятора ll тока пита

5 ния и переключателя входов компенсатора 20.

Управляемый вход переключателя 20 входов компенсатора соединен с одним из выходов ло.ического временного блока 14,а его выходьг подключены через интеграторы 21 и 22 ко вхо1 дам схемы 23 сравнения, выходы которой соединены со входом усилителя 24 сигнала ошибки. Выходы усилителя сигнала ошибки подклю. чены к одному из входов регистратора 17 и ко входу компенсационной схемы 18, которая нагружена на измерительные линии зонда, Устройство работает следующим образом.

Постоянный ток от источника 10 питания поступает на автоматический регулятор 11 тока питания, где его величина в соответствии с улравляюшим сигналом от измерительного преобразователя 16 регулируется таким образом, чтобы синхронное с импульсами в токовых линиях 6 напряжение 60 на измерительшлх электродах 4,5 зонда 1 сохранялось пос- у тоянным и равным выбранному значению, Величина этого тока регистрируется регистратором

17. Далее ток поступает на формирователь 12 прямоугольных импульсов, который, в соответствии с управляющим сигналом от логического временного блока 14, преобразует его в однополярные импульсы заданной скважности и частоты следования, и направляет на переключатель 13 полярности. Переключатель 13 полярности, в зависимости от сигнала, поступающего от логического временного блока 14, формиру35 ет из этих однополярных импульсов цуги (импульсы) перемещающегося знака и направляет эти цуги по питающим линиям 6 на токовые электроды 2,3.

Напряжение с измерительных электродов

4 5 зонда 1 по измерительным линиям 7 через компенсационную схему 18 поступает на вход измерительного преобразователя 16, в котором разделяется на два канала: канал КС, напря- 45 жение в котором синхронно симпульсами тока в питающих линиях (аО ) и канал ВП, напряжение в котором существует в паузе между питающими импульсами (ДО, ).Разность потенциалов Ь Оа„в канале ВП измерительного преобразователя 16 стробируется в паузах меж ду питаюшими импульсами или по цугам импульсов и поступает на входы регистратора

17 в виде 1,08п при нескольких различных временах спада (становления), или в виде

ЬО и отношения - - @- — при разде,,< 1 личном времени т„, та спада (становления).

Раэность потенциалов д О„с выхода канала КС измерительного преобразователя 16 поступает где К„- масштабный коэффициент;

- кажущаяся удельная электропроводиок мость горных пород.

Таким образом, значение тока питания зонда в устройстве пропорционально кажущейся удельной электропроводности горных пород в окрестностях данной точки скважины.