Способ измерения при индукционном каротаже

 

.<щ91 141 9

Союз Советски и

Социалистические

Респубики

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6I ) Дополнительное к авт. свнл-ву (22) Заявлено 11.12.79(2l) 2849925/18-25 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 07.03.82. Бюллетень № 9

Дата опубликования описания 09.03.82 (51)М. Кл .

5 01Ч 3/18

Веуйарстеаииьй комитет

СССР ие делам изввретеиий и открытий (53) УДК 550.83 (088. 8) В. Ф. Мечетин и В. А. Королев (72) Авторы изобретения

Всесоюзный научно-исследовательский институт (21) Заявитель геофизики (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ИРИ ИНДУК1(ИОННОМ

КАРОТАЖЕ

Изобретение относится к области исследования скважин геофизическими мето-1 дами, а именно к аппаратуре индукционного каротажа, и может быть использовано в аппаратуре, реализующей методы электромагнитных исследований нефтяных, 5 газовых и других скважин, буряшихся с целью разведки и добычи полезных ископаемых. . Существенным недостатком аппарату10 ры индукционного каротажа является нестабильность нулевого уровня — наличие на выходе измерительного преобразователя, изменяющегося по величине сигнала, не связанного с проводимостью пород.

Это приводит к значительным погрешностям измерения высоких значений удельных сопротивлений.

Нестабильность нулевого уровня аппаратуры индукционного каротажа обусловлена действием внешних дестабилизирующих фаиторов (главным образом температуры) и может быть вызвана изменением фазовых характеристик (при измерении активной компоненты полезного сигнала), а также наличие сигнала-помехи в зон довой установке, имеющего фазу полезного сигнала, но не связанного с проводимостью пород.

В аппаратуре индукционного каротажа применяются различные способы повышения стабильности нулевого уровня.

Известно устройство в котором предложена компенсация паразитного активного сигнала с помощью дополнительной катушки, нагруженной на сопротивление f13.

Известна установка аппаратуры индукционного каротажа, в которой все катушки зонда выполнены .,идентичными по параметрам и конструкции с целью уравнивания сопротивлений потерь и, бла годаря этому, компенсации сигнала-помем хи (2).

Однако устройства, реализующие эти способы не обеспечивают полную компен сацию сигнала-помехи в широком диапа зоне температур, а также не устраняют

Э 9114 погрешности, возникающие из-за измене- ний фазовых характеристик.

Известен также способ измерэния при индукционном каротаже, который заключается в том,.что, с целью повышения точности учета изменений передаточной . характеристики измерительного канала в процессе каротажа, на вход измерительного. канала подают калибровочное напряжение в.. виде части ЭДС первичного поля индукционного. зонда и регистрируют контрольные показания в виде измерительного сигНала и суммы измерительного и . калибровочного сигналов при двух фазовых настройках измерительного канала, отличающихся на 90О,, и по полученным показаниям рассчитывают амплитудный и фазовый коэффициенты передачи измерительного канала (31.

Недостаток этого способа в том, что он не уменьшает погрешность, обусловленную неконтролируемым изменением . сигнала-помехи, имеющего фазу полезного сигнала.

Кроме того, контрольными показаниями аппаратуры рассчитываются только поправочные коэффициенты, которые необходимо затем вводить в результаты измеренийе

Цель изобретения - повышение точности измерений путем уменьшения погрешности, обусловленной нестабильностью нулевого уровня индукционного зонда.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу измерения при индукционном каротаже, в котором на вход . измерительного канала подают калибровочное напряжение в виде части ЭДС первичного поля индукционного зонда и регистрируют контрольные показания в виде измерительного сигнала и суммы измерительного и калибровочного сигналов, значения нулевого уровня индукционного зонда изменяют в,и- раэ и цро 4З изводят измерения с новым значением нулевого уровня, регистрируют измерительный сигнал и по показаниям, полученным при каждом измерении, рассчитывают значение удельной электропровод50 ности.

При этом в,и. раэ одновременно изменяют и активную и реактивную компоненты нулевого уровня индукционного зонда, SS

Нулевой уровень в измерительной катушке зонда складывается из реактивной составляющей, обусловленной действием прямого поля генераторных катушек, 19 ф активной и реактивной составлявших, обусловленных потерями магнитного поля в материалах катушек, электростатических экранов, подводящих проводов, активной и реактивной составляющих, обусловленных присутствием металлических масс (кожуха электронного блока, хвостовика и переходного моста)..

Нестабильность активной составляющей нулевого уровня вызывается изменением характеристик (в основном электропроводности) материалов катушек, экранов, проводов, металлических деталей под действием внешних факторов (главным образом тем). Нестабильность активной составляющей нулевого уровня полностью входит в погрешность измерения удельной электропроводностн.

Нестабильность реактивной составляющей нулевого уровня и сама величина этой составляющей при измерении активной компоненты удельной электропроводности не имеют большого значения и могут влиять на дрейф нуля лишь косвенно, через нестабильность фазы и коэффициента передачи измерительного преобразователя.

Способ реализуется следующим образом.

Если в аппаратуре индукционного каротажа используется фазовая селекция сигнана (измеряется активная компонента удельной электропроводности), то считая градуировочную характеристику измерительного канала линейной, в результате измерения исследуемой удельной электр ропроводности на выходе измерительного канала получают показания: й„=@8 )(t ь„ (i) где 5 — значение исследуемой удельной электропроводности; с — коэффициент передачи измерительного канала; д - значение первого нулевого уро1 вня на выходе измерительного канала.

При фазовой селекции величину д можно представить следующим образом;

,,= о„ co.s Я, Ю (2) где . EO - величина первого нулевого

0 уровня на входе измерительного преобразователя аппаратуры индукционного каротажа;

- коэффициент передачи измерительного преобразователя; „- фазовый угол между вектором

911419

Е 1 и вектором опорного напряжения фазового селектора; я — нестабильность и неточность фаэовой настройки измерительного преобразователя.

Для контроля коэффициента передачи измерительного канала на вход канала подают калибровочный сигнал, эквивалентный эталонной удельной электропроводно- iî сти, при этом на выходе измерительного канала получают показания:

М1=0ФХ СУ Т1 Д1 (3) где 6 - значение эталонной удельной i5 электропроводности.

Калибровочный сигнал может имитировать только активную компоненту удельной электропроводности, так как цри измерении активной составляющей это решает задачу градиуровки измерительного . канала. Такой калибровочный сигнал может; например вводиться с помощью специальной катушки, закорачиваемой на эталонное сопротивление. 25

Затем нулевой уровень индукционного зонда изменяют в и. раз по сравнению с предыдущим, так, чтобы выполнялось условие: — „=ф (4) Зо

ЕО„ЬО1 где Е E, — значения активных компо01 01 нент первого и второго нулевых уровней; 01,ЕО - значения реактивных ком- 35 понент первого и второго нулевых уровней.

Далее производят-измерение исследуемой удельной электропроводности с новым значением нулевого уровня и получают 40 на выходе измерительного канала показания

Кз= 06Х+д 06Х+йд1 (5) где ь| — второе значение нулевого 45 уровня на выходе измерительного канала.

Величину Ь также можно представить в виде; - к "О Р <) { ) где Е - величина второго нулевого уровня;

C и 6 - те же, что и в выражении (2), 55 так как измерение производится одним и тем же измерительным преобразователем;

6 - фазовый угол между векто- ° ром,1и вектором опорного напряжения фазового свлектора.

Изменение нулевого уровни можчо получить, например, изменением положения металлических масс в пространстве, окружающем индукционный зонд.

Таким образом, в результате трех измерений получают показания аппаратуры, образующие систему уравнений с тремя неизвестными 6„, d h< й„=@Si+д„

H"",;=-O(6„446".)++д ра 6 4р.д„

Решая эту систему относительно Ьх

И -Н„ 6»

„„t, 1, Как следует иэ выражения (7) реэуль тат измерения удельной электропроводности не зависит от нулевых уровней и. точность измерения определяется стабильностью эталонной удельной элекчропроводности,,а также стабильностью отношения ,ц. первого и второго нулевых уровней.

Стабильность эталонной удельной электропроводности зависит от стабильности эталонного резистора, имитирующего эталонную электропроводность, и может быть достаточно высокой.

Величину и,в соответствии с (2), (5) и (6), а также учитывая условие

{4), можно представить в виде: Щ. | (И <) Eag (В)

@ ем л

Ь ЕЩ С COS(9<+ E) ЕО1

Эта величина, а следовательно, и результат измерения 5у, не зависит от нестабильности и неточности фазовой настройки измерительного преобразователя. Величины нулевых уровней 5 1, 5 можно представить следующим об 0 О 1= < О

Я) где К - коэффициенту индукционного зонда;

- суммарные геометрические

1 "2 факторы всех металлических масс, находящихся и пространстве, окружающем индукционный зонд, для двух по- . ложений металлических масс

Д - эквивалентная паразитная проводимость металлических масс.

Подставляя значения нулевых уровней . из (9) в (B} получим:

7 9114

Ь

„„ t в„

Таким образом, стабильность величины,и. определяется стабильностью отношения суммарных геометрических фактоpos, т.е отношением геометрических размеров. Так как все детали индукцион ного зонда расположены на едином основании, имеющем по всеЯ длине одинако- >4 вый температурный коэффициент линейного расЬарения, то стабильность этого отношения достаточна высока.

Использование предлагаемого способа измерений при индукционном каротаже 15 обеспечивает, по сравнению с существующими, повышение точности измерения аппаратурой индукционного каротажа низких значений удельной электропроводности и лолучение в результате обработки конт» zo рольных показаний аппаратуры непосредственно значения измеряемой удельной элекчропроводности.

Формула изобретения

Способ измерения при индукционном 2s

«аротаже, по которому на вход измерительного канала подают калибровочное напряжение в виде части ЭДС первичного .поля индукционного зонда и регистрируют

19 контрольные показания в виде измерительного сигнала и суммы измерительного и калибровочного сигналов, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерений за счет:. снижения погрешности, обусловленной настабильностью нулевого уровня индукционного зонда, значения нулевого уровня изменяют в раз н производят измерения с новым значением нулевого уровня, регистрируют измерительный сигнал и по показаниям, полученным при каждом измерении, рассчитывают значение удельной электропроводности.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что в,и, раэ изменяют одновременно и активную и реактивную компоненты нулевого уровня индукционного зондае

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 371546, кл. G 01Ч 3/18, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

l4 462154, кл Cj 01 Ч 3/18, 1973.

3. Авторское свидетельство СССР

% 264558 кл. С 01 Ч 3/18, 1968 (прототип).

Составитель Н. Журавлева

Редактор Л. Филиппова Техред Й. Гайау Корректор А ФеРенц

Заказ, l l 17/35 Тираж 719 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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