Устройство для электрического каротажа обсаженных скважин

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистическими

Респубики

«» 90?494 (63) Дополнительное н авт. свид-ву (22) Заявлвио 130779 (21) 2794681/18-25

Р(М g+ з

С 01 V 3/18 с присоединением заявки М— (23) Йриоритет—

Ф осудаРствеяаавй «аюятет

СССР во делаю язобретенмй я открмтмй

Опубликовано 230232. бюллетень Ì2 7 (53) УДК 550. 837 (088. 8) Дата опубликования описания 23Д282

Ге (72) Авторы изобретения

В.П. Ткачук и A.Ñ. Барьааев

Восточно-Сибирский научно-исследовательски институт, геологии, геофиьнки и мннерельного омрьн- — i (73) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО . :АРОТАЖА

ОБСАЖЕННЫХ СКВАЖИН

Изобретение относится к геофизическим исследованиям скважин н служит для изучения электрических характеристик среды, окружающей скважину илн обсадную колонну, которой оиа обсажена.

Известно устройство для электрического каротажа обсаженных скважин, которое состоит из дипольного электродного зонда и размещенной в защитном металлическом кожухе электронной схемы, содержащей источник переменного тока, соединенный с токовыми электродами зонда, и усилитель, вход которого соединен с приемными 15 электродами, а выход через кабель и наземное устройство с регистратором.

Электроды выполнены в виде скреб ков (1) .

Однако такое устройство имеет ряд недостатков, заключающихся в том, что оио регистрирует полную величину тока, в составе которого преобладает осевая составляющая тока, зависящая от многих условий. Практически выделить информацию невозможно.

В таком зонде для передачи энергии на колонну и снятия с иее падения потенциала используются электро- ды-скребки. Малейшее изменение контактного сопротивления таких электродов с колонной приводит к значительным погрешностям и совершенно не позволяют вести работы при его движении.

Известно также у тройство для .электрического каротажа обсаженных скважин, которое представляет собой однополюсный электродный зонд второй разности, состоящий из питающего электрода и трех измерительных, выполненных в виде скребков (2) °

Это устройство позволяет устранить влияние осевой составляющей тока на измеряемую величину, ио однополюсный зонд создает наводки на измерительную цепь, что отрицательно влияет на точность измерений и не позволяет получить результаты даже при дискретных измерениях с остановкой зонда.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство, состоящее из набора четырех электромагнитных датчиков, отстоящих друг от друга по стволу скважины и рассчитанных иа движение внутри обсадной колонны, причем каж,твяй датчик содержит ферромагнитный сердечийк с токовыми обмотками, рас907494 положенннми на сердечнике, цепи для питания обмоток постояннрм током в цепях изменения проницаемости части обсадной колонны, примыкающей к каждому датчику, цепи для литания обмоток переменного тока двух внешних датчиков переменным током для создания в колонне тока продольного направления, причем эти токи для исключения осевой составляющей направлены встречно, цепи, соединенные с обмотками переменного тока двух внутренних датчиков, для получения переменных электрических сигналов, индуцированных в обмотках переменными токами, проходящими по обсадной колонне (3).

Недостатками известного устройства являются его сложность и громоздкость из-за наличия двух источников тока, недостаточная точность измерений вследствие влияния вмещающих пород при резкой дифференциации напластования горных пород, пройденных скважиной.

Цель изобретения — исключение влияния вмещающих пород на измеряемую величину, и тем самым повышение точности измерений, упрощение устройства и повышение его эксплуатационных качеств.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для электрического каротажа обсаженных скважин, содержащее зонд, включающий три электромагнитных датчика, отстоящих друг от друга по стволу скважины, цепи питания постоянным током которых включены последовательно, источник переменного тока, усилитель, к входу которого подключены обмотка переменного тока двух электромагнитных датчиков, включенные последовательно-встречно блок передачи информации на поверхность, дополнительно введены два измерительных электрода, расположенных на концах двух последовательно-встречно включенных электромагнитных датчиков и подключенные к входу блока передачи информации на поверхность, а также последовательно соединенные авторегулятор и блок регулировки мощности, включенные между выходом усилителя и источником переменного тока, при этом блок регулировки мощности соединен также с обмоткой переменного тока первого электромагнитного датчика.

На фиг. 1 изображена общая схема устройства; на фиг. 2 — блок-схема.

Схема устройства для исследования горных пород содержит обсадную колонну 1, крепящую скважину 2. Скважинная часть устройства состоит из корпуса 3, опускаемого в скважину на каротажном кабеле 4. Для обеспечения движения корпуса по обсадной колонне он снабжен двумя ряДами рб-! ликов 5. Кабель на поверхности земли проходит через блок-баланс 6, барабан 7 лебедки и через коллектор 8 лебедки соединен со стандартной каротажной станцией, включающей источник 9 постояяного тока и наземное устройство 10 обработки сигнала и его регистрации 11. Внутри корпуса скважинного прибора, в верхней его части, размещен электромагнитный датчик - диполь-индуктор 12, а в нижней — дифференциальный измеритель © ный электромагнитный диполь 13, состоящий из двух датчиков вихротоковых преобразователей 14 и 15. На концах измерительного электромагнитяого диполя .помещены зубчатые роли Я ки-электроды 16 и 17, имеющие механическую связь с колонной.

Внутри корпуса размещен электромагнитный диполь-индуктор, обмотки

18 и 19 переменного тока которого

;щ соединены с выходом усилителя 20 мощности, через авторегулятор 21 с источяиком переменного тока — задающим геяератором 22. Вход авторегулятора соединен с выходом усилителя

23, а вход последнего соединен с обмотками переменного тока 24 и 25 измерительного дифференциального электромагнитного диполя 13. Измерительные ролики-электроды 16 и 17 соединены с входом блока передачи

ЗФ информации на поверхность, включающего усилитель потенциалов 26, частотный модулятор 27 и выходное уст- ройство 28.

Каждый датчик - вихретоковый

35 преобразователь как диполя-индуктора, так и измерительного диполя— содержит обмотки постоянного тока

29 и 30 и сердечник 31 магяитопровода.

Щ Устройство работает следующим образом.

От источника 9 постоянного тока

I1o кабелю 4 и обмоткам 29 электромагнитного диполя-нндуктора 12 и об4 моткам 30 дифференциального измерительного электромагнитного днполя 13 подается постоянный ток, при этом оба диполя ведут себя как электромагниты и притягивают корпус 3 устройства к стенке обсадной колонны 1, необходимый зазор между нолюсными наконечниками магнмтопроводов 31 и колонной 1 обеспечивают опорные ролики 5. Участок колонны, примыкаю щий к среднему полюсному наконечнику

И Е-образного магнитопровода (или к вертикальному Т-образного) насыщен постоянным магнитным потоком электромагнита. Одновременно с этим постоянный ток поступает для питания

И1 электронной схемы. Начинает работать задающий генератор 22, автоматический регулятор 21 и регулируемый уси; литель 20 мощности начинает подавать переменный ток к обмоткам 18 и 19 у переменного тока электромагнитного

907494

35

Формула изобретения

3$ ф

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР

9 266090, кл. 21 g 30/01, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

9 70228, кл. 21 g 30/01, 1959.

3. Патент США 9 3277363, кл.324-1, 1966 (прототип). диполя-индуктора 12. Вследствие того, что участок колонны 1, примыкающий к среднему полюсному наконечнику

Е-образного магнитопровода либо к вертикальному Т-образного (в зависимости от формы выполнения магнитопровода) насыцен постоянным магнит-! ным потоком электромагнита {участок меньшего полукольца колонны), то переменный магнитный поток, в результате действия на обмотки 18 и 19 переменного тока, проходит по большему полукольцу обсадной колонны и вызывает в ней мощные вихревые токи, которые, в свою очередь, порождают в проводящем материале колонны вдоль ее, разность потенциалов концов электромагнитного диполя-индуктора 12.

Вследствие этого обсадная колонна и окружающая ее среда проводящие ток, растекающийся по колонне и стекающий с нее, экспоненциально затухают.

Поскольку часть обсадной колонны, примыкающая к полюсным наконечникам дифференциального измерительного электромагнитного диполя 13, является магнитопроводом, то ток, текущий по колонне, изменяет магнитную проницаемость пропорционально проходящему току и таким образом порождает переменный магнитный ноток в магнитопроводах дифференциального измерительного электромагнитного диполя 13, который индуцирует ЭДС в обмотках

24 и 25 переменного тока этого диноля. Обмотки 24 и 25 переменного тока вихретоковых преобразователей 14 и

15, составляющих приемный диполь, включены встречно и на контролируемом ими участке фиксируют ток, стекающий с него в окружающую среду, т.е, радиальную составляющую тока, как разницу между показаниями обоих вихретоковых преобразователей, которая затем усиливается усилителем 23 и регулирует при помощи авторегулятора 21 выходную мощность усилителя 20 мощнбсти таким образом, чтобы независимо от сопротивления окружающей колонну среды, величина мощности была постоянной. тогда падение напряжения, измеренное между зубчатыми роликовыми электродами 16 и 17, пропорционально электрическому сопротивлению среды, окружающей этот участок колонны и не зависит от сонро« тивления пород, вмещающих слой породы, примыкающий с наружной стороны к контролируемому участку колонны, заключенному между электродами 16 и

17 и вихретоковыми преобразователями 14 и 15. Напряжение, снятое с ко" лонны при помощи зубчатых роликовых электродов 16 и 17, усиливается усилителем 26, подвергается частотной модуляции в модуляторе 27 н далее по кабелю 4 подается на поверхность через выходное устройство 28. На поверхности сигналы после соответствующей обработки и усиления подаются на резистор 11, обеспечивая тем самым непрерывную запись диаграмм, характеризующих удельное сопротивление горных пород, окружающих обсадную колонну.

Охранный корпус прибора, преднаэначенного для проведения работ в открытом стволе скважин может выполнять роль обсадной колонны, что позволяет проводить работы в любых геоэлектрических условиях и иметь идентичные кривые, полученные до обсадки скважины трубами и после нее, что новаааает точность интерпретации материалов каротажа.

Устройство для электрического каротажа обсаженных скважин, содержащее зонд, включающий три электромагнитных датчика, отстоящих друг от друга по стволу скважины, цепи питания постоянным током которых включены последовательно, источник переменного тока, усилитель, к входу кото- рого подключены обмотки .переменного тока двух . ""ктромагнитных датчиков, включенные последовательно-встречно, блок передачи информации на поверхность, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью исключения влияния вмещающих пород, в него введены два измерительных электрода, расположенные на коицах двух последовательно-встречно включенных электромагнитных датчиков и подключены к входу блока передачи информации на поверхность, а также последовательно соединенные авторегулятор и блок регулировки мощности, включенные между выходом усилителя и источником переменного „ тока, при этом блок регулировки мощности соединен с обмоткой переменного тока первого электромагнитного датчика.

9074î4

Составитель Л..Воскобойников

Техред Ж. Кастелевич корректор N Редактор Р. Цицика

Заказ 584/55

Тираж 7l9 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

113035, Москва, Ж-35, Раужекая иаб., д. 4/5 .

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул, Проектная, 4