Способ исследования буровых скважин и устройство для его осуществления

 

ОП ИСАНИНА

ИЗОВЕИтИНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

))!974940

Ж

l г

К ПАТЕНТУ (61) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 23 06. 78 (21) 2629449/18-25 (23) Приоритет - (32) 24 06 77 (31) 7719486 (33) Франция

Опубликовано 15. 11. 82. Бюллетень М 42

Дата опубликования описания 15. 11.82 (5l } М. Кл.

G 01 У 3/18

Гюсудзрстеелкый камитет

СССР

w делам изобретений и открытий (53) УДК 550.837 (088.8) Иностранцы

Нишель Кэльо и Филипп Винсент (Франция) (72) Авторы изобретения

Иностранная Фирма и !

Шлюмбергер Овеосиз С. А." (Панама) (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ- БУРОВЫХ СКВАЖИН И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к способам и устройствам для исследования буровых скважин, а именно для измерения бокового наклона и/или степени однородности горных пород, пересекаемых бу- 5 ровой скважиной.

Иззестно, что земная кора образована последовательными слоями, которые в основном имеют непостоянную мощность и некоторое падение, т.е. то наклон по отношению к горизонталь- . ной плоскости . Этот наклон может быть определен углом, образованным прямой наибольшего уклона пласта рассматриваемой породы горизонтальной плос- т5 костью. Определение падения осуществляется исходя из каротажа кажущегося удельного сопротивления (КС ), записанного одновременно вдоль четырех образующих скважины с помощью изме- 2ц рительных электродов, которые размещены на четырех. башмаках.скважинного зонда, прижимаеммх к стенкам в крайних точках двух взаимно перпендикулярных диаметров. Когда зонд перемещается в скважине, регистрируют четыре кривых КС, по которым судят о положении плоскостей разделения пластов. Относительные сдвиги между кри" выми КС позволяют определить падение пластов по отношению к каротажному зонду. Речь идет об определении корреляции между несколькими записанными кривыми КС, которые -являются в некотором смысле изсбражениями одной и той же кривом. Однако эти кривые различаются между собой. Во-первых, башмаки, несущие измерительные электроды не находятся в одинаковом контакте со стенкой скважины, так как эта стенка не является равномерно гладкой.

I имеет неровности, выпуклости и т.п.

Известно также, что трение башмаков по стенке скважины неравномерно. Изза этого изменяется скорость движения зонда в скважине. Колебательное движение зонда накладывается на движение перемещения зонда в скважине с постоянной скоростью. Кривые подвергаются сжатию в одних местах и рас97494

Наиболее близким к предлагаемому .,является способ для исследования буровых скважин, согласно которому с помощью пластоаого наклономера, содержащего питающие электроды, не менее двух башмаков, на каждом из которых размещено по два разнесенных между собой электрода, причем ось, соединяющая электроды, параллельна образующей скважины, одновременно измеряют удельное электрическое сопротивление пород, результаты,измерений коррелируют между собой и об

3 ширению в других. Трение башмака по стенкам скважины является причиной шумов, которые накладываются на записанные сигналы. Когда пласты неоднородны, кривые, записанные с помощью % различных башмаков, различаются. Поэтому корреляция между четырьмя кри" выми, полученными при помощи четырех электродов, расположенных на четырех башмаках, затруднена. 50 .В соответствии с изобретением измеряют по крайней мере одну .геологическую характеристику горных пород, а именно боковой наклон и/или степень однородности пластов. Боковой наклон 5$ получается при помощи одного измерительного башмака. Боковой наклон формации - это аид в разрезе в.плоскости, проходящей через два электрода измерения рассматриваемого башма- N ка и параллельной оси скважины. Этот

° боковой наклон и степень однороднос, ти могут быть известными или точечными характеристиками рассматриваемой горной породы или также средними 2З величинами, характеризующими пласт определенной мощности. Эти характеристики позволяют определить наклон горных пород а соответствии с, изоб» ретением. 30

Известно устройство-наклономер, реализующее способ исследований скважин, а котором используют по крайней мере даа .электрода на каждый башмак. С целью улучшения соотношения сигнал/шум дае кривые удельного сопротивления, записанные с помощью двух электродов одного и того же баш« мака, перемножаются между собой точка за точкой. Таким образом получают од- 50 ну кривую удельного сопротивления на башмак, отношение сигнал/шум которой улучшено тем, что сигнал коррелируется. Статический полезный сигнал уси- . ливается по отношению к шуму (1).

0 4 однородности пород пластов судят по результатам корреляции 12).

Указанный способ реализуется с помощью устройства, содержащего зонд, включающий питающие электроды, йе менее двух башмаков, на каждом из которых размещены по два разнесенных между собой электрода, причем ось, соединяющая электроды, параллельна оси зонда, наземный блок для обработки и регистрации результатов измерений, соединенный. кабелем с зондом (2).

Однако известные способ и устройство обладают невысокой точностью измерения.

Цель изобретения — повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу исследования буровых скважин, в котором с помощью пластового наклономера, содержащего питающие электроды, не менее двух башмаков, на каждом из которых размещено по два разнесенных между собой электрода, причем ось, соединя ощая электроды, параллельна образующей скважины, одновременно измеряют удельное. электрическое сопротивление пород, результаты измерений коррелируют между собой и об однородности пород судят по результатам корреляции, дополнительно измеряют удельное сопротивление пород каждым башмаком а плоскости, перпендикулярной продольной оси измерений, с разносом между электродами, меньшим, чем разнос вдаль продольной оси измерений, и по результатам измерений дополнительно судят об однородности пород..

В устройстве для- реализации указанного способа, содержащем зонд, включающий питающие электроды, не менее двух башмаков, на каждом из которых размещены по даа разнесенных между собой электрода, причем ось, соединяющая электроды, параллельна от зонда, наземный блок для обработки и регистрации,. результатоа измерений соединенный кабелем с зонУ дом, каждый башмак зонда снабжен дополнительным электродом, расположенным в плоскости, перпендикулярной продольной оси зонда и проходящей через измерительный электрод, и разнесенным относительно него на расстояние, меньшее расстояния между указанной выше пары электродов и равное 3 см.

5 9749

Кроме того, наземный блок содержит по меньшей мере два запоминающих устройства, соединенных кабелем с измерительными электродами, лежащими в плоскости, перпендикулярной продоль- Ю ной оси зонда, подключенных к кор-, релятору, соединенному с регистрато" ром.

Применение изобретения позволяет определить с большей точностью однородности горных пород, их боковой наклон, присутствие трещины.

Согласно предлагаемому способу осуществляют neosoe измерение величины электрического удельного сопротивления горных пород в первой точке г стенки скважины на определенной глу" бине с помощью измерительного элек" трода, закрепленного на башмаке, который может быть приложен к стенке скважины, осуществляют также второе измерение упомянутой величины во второй точке стенки скважины с помощью второго измерительного электрода, закрепленного на башмаке,. причем пер- вая и вторая точки измерения расположены в одной плоскости, перпендикулярной продольной оси скважины и отделены друг от друга расстоянием, которое мало по сравнению с самым ма- ЗЭ яеньким разносом электрического зондирования скважины. Затем повторяют первое и второе измерения через определенные интервалы глубины, выбранные таким образом, чтобы получить 3з на этих интервалах по крайней мере две последовательности измерительных сигналов, предназначенных для корре". ляции между собой с целью определения бокового наклона и/или степени 4ф однородности горных пород, причем боковой наклон определяется в плоскости, параллельно продольной оси зонда и проходящей через две точки из.мерения. 45

Геологическая характеристика может быть представлена средней величиной или величиной точечной. Эта характеристика является степенью однородности или боковым наклоном слоев у участка, пересекаемых скважиной. Эти две величины, которые могут быть получены одновременно, являются результатами корреляций, осуществляемых между двумя последовательностями сигналов.

Предлагаемый способ может использоваться для определения падения орных пород, пересекаемых скважиной.

4о 6

Для этого измеряют изменения электрического удельного сопротивления в зависимости от глубины по нескольким обоааующим скважины таким образом, чтобы получить несколько кривых в виде измерительных сигналов, представляющих упомянутые изменения, причем вдоль каждой из образующих определяют боковой наклон формаций в соответствии с описанным способом, таким образом, чтобы связать с каждой из кривых один замер бокового наклона.

Падение получается отысканием сна- чала плоскости среднего падения, параллельной по крайней мере двум средним боковым наклонам для рассматриваемого слоя пород, затем осуществляется классическая корреляция между кривыми удельного сопротивления от башмака к башмаку, рассматривая как приемлемые только величины падения, которые согласуются с n/locKocTbto среднего падения. Иначе падение получается отысканием плоскостей, содержащих две коррелированных точки, принадлежащие двум кривым, записанным с по" мощью различных башмаков и точечных боковых наклонов слоя в двух коррелированных точках.

На фиг. 1 показана упрощенная схема устройства изучения подземных фор.маций, в частности опоеделения падения подземных слоев, пересекаемых скважиной; на фиг. 2, 3 и 4 " форма реализации башмаков зонда; на фиг.5 - электрическая схема зонда; на фиг. 6 поясняется один из вариантов осуществления способа; на фиг. 7схематически представлены средства для реализации варианта способа в соответствии с фиг.6; на фиг. 8 средства для реализации другого варианта способа; на фиг. 9 и 1О - иллюстрируется способ определения падения слоев участка.

Согласно предлагаемому способу определяются по крайней мере две no i следовательности сигналов, полученные измерением физических характерис. тик подземных формаций в зависимости от глубины скважины, причем эти две последовательности получаются одновременно в экспериментальных возможно более идентичных условиях. Измеряемая физическая характеристика является преимущественно удельным электрическим сопротивлением формаций, измеренным с помощью электро974940 . 8 рации корреляции это выражается тем, что.большое число явлений соответствует друг другу в одной и другой последовательностях сигналов.

Классический наклономер содержит по крайней мере три ползуна, в основном четыре. Ecw два идентичных электрода смонтированы на каждом башмаке сравнивая друг с другом степени однородности, полученные с помощью двух электродов каждого из башмаков, можно заметить, что для определенного интервала глубины кривые удельного сопротивления сильно различаются, что свидетельствует о неоднородности формации. Предлагаемый наклономер позволяет очень точно проанализировать слои, пересекаемые.скважиной, и отсюда можно обнаружить присутствие слоев с очень малой толщиной, порядка, например, сантиметра.

Одна и та же особенность кривых удельного сопротивления, которые представляют собой изменения амплитуды измерительных сигналов., полученные в зависимости от глубины, пик или впадина. например, может воспроизводиться в данной зоне на всех кривых, полученных от всех башмаков.

Так как явление воспроизводится, имеет место реальная особенность формации, например слой глины.

Одна и та же особенность кривых удельного сопротивления (пик, впадина и т.n.), выявленная корреляцией двух кривых с помощью двух электродов одного башмака, на всех кривых четырех башмаков. Этот факт позволяет выявить местное нарушение формации, например, трещину, которая коррелируется на одном или нескольких башмаках, но не на всех.

Две последовательности сигналов, полученные с помощью двух электродов, расположенных на одном башмаке, позволяют измерить боковой наклон слоев участка, видимый двумя электродами, Более точно измеряют этот боковой наклон в плоскости, проходящей через два электрода и параллельной оси скважины. Боковой наклон слоя вытекает из двух кривых удельного сопротивления, полученных с помощью двух измерительных электродов одного башмака, которые с одной стороны .практически идентичны, а с другой стороны сдвинуты по глубине. Этот сдвиг позволяет измерить боковой наклон. дов, но могут быть рассмотрены и другие измерения, например магнитные или акустические, выполненные соответственно с помощью катушек или акустических преобразователей (в даль- 5 нейшем органы измерения называются электродами). Для того, чтобы получить наиболее идентичные экспериментальные условия, две последователь" ности сигналов записываются с по- <4 мощью двух идентичных измерительных электродов, помещенных рядом на одном башмаке каротажного зонда. Эти два электрода предпочтительно расположены в однбй плоскости, перпендикулярной оси зонда, для того чтобы уменьшить неточности, вызванные изменением скорости зонда. Расстояние между двумя электродами мало по срав. нению с горизонтальными размерами 26 скважины, а именно по сравнению с самым маленьким радиусом скважины.

Это расстояние изменяется в зависимости от желаемой степени точности анализа формаций. В качестве примера 5 расстояние между двумя электродами может быть ) см.

Так как экспериментальные условия идентичны, разница, существующая между двумя последовательностями сигна- ЗЭ лов>полученными на одной глубине, может происходить только от формаций, анализируемых двумя электродами.

Изобретение дает точный анализ одного и того же слоя формации. Дейст- 55 вительно, сравнение двух последовательностей сигналов путем их корреляции дает информацию о степени однородности этого слоя. Например, если анализируемый слой является конгломе- ш ратом. т.е. галькой, соединенной друг с другом, степень однородности слоя очень мала, вследствие того, что,две последовательности сигналов, выданных двумя электродами одного башмака, являются различными, так как имеется большая вероятность, что Когда один электрод находится напротив гальки, другЬ электрод не находится> и наоборот,, Другими словами, корреляция двух последовательностей сигналов не позволяет выявить явления, которые со" ответствуют друг другу в двух последовательностях. Таким же образом, если слой, анализируемый одновремен5 но двумя электродами, очень однороден,: две последовательности сигналов практически идентичны, и измеренная степень однородности возрастает. В oneложение продольной оси зонда по отношению к оси скважины.

Секция 27.содержит насосы, позволяющие задействовать поршень 24 с помощью гидравлических соединений (не показаны).

Падение слоев, пересекаемых скважиной, определяется с помощью измерительных электродов, расположенных на четырех башмаках. Оно может быть,9 9749

Кроме того, сравнение кривых путем корреляции от башмака к башмаку позволяет выявить элементы кривых, которые соответствуют друг другу, и определить таким образом падение 5 слоя.

Зонд 1 для измерения падения(йиг. 11 может перемещаться в скважине 2, заполненной в основном, буровым раствором, соединенной с помощью элек- 1© ,трического кабеля 3 с наземным оборудованием 4. Кабель 3 проходит вок= руг блок-баланса 5 и барабана 6. Коллектор 7 и гибкий металлический язы" чок, который трется по валу барабана, позволяют электрически соединить кабель 3 с оборудованием, расположенным на поверхности. Наиболее важHbIM элементом является вычислительная машина 8, которая может прини- 20 мать данные, переданные наклономером

1, и также посылать сигналы управле" ния и калибровки к этому наклономеру.

Вычислительная машина 8 запрограммирована таким образом, чтобы, иметь возможность анализировать сигналы каротажа для осуществления операций корреляции, таким образом, чтобы выдать степень однородности и боковой наклон. слоев, так же как и падение ЗФ слоев. Вычислительная машина 8 может

: быть заменена любыми доступными средствами (фиг.7 и 8 ). Характеристические сигналы глубины зонда в скважине могут быть, но не обязательно, з обработаны отдельной схемой 9, которая соединена с, вычислительной машиной 8.

Наклономер 1 содержит центратор

10, составленный в основном несколь- 40 кими изогнутыми металлическими пластинами, в основном четырьмя, трущимися по стенке скважины, и двумя кольцами 11 и 12, соединенными с концами металлических пластин, причем по крайзу ней мере одно из этих колец может скользить вокруг центральной втул" ки 13. Этот центратор является известным устройством. Каротажный зонд

t з может также содержать второй центратор на своем верхнем конце.

Секция 14 бура содержит башмаки (показаны только два башмака 15 и 16, смонтированные диаметрально противоположно на корпусе зонда). Наклономер может содержать четыре идентичных башмака два не показанных башмака расположены на двух концах диаметра, перпендикулярного и компланар40 1п ного диаметру башмаков I5 и 16, и в той же горизонтальной плоскости, перпендикулярной оси наклономера). Здесь можно упомянуть, что наклономер может содержать только два башмака, размещенных диаметрально противоположно, каждый из которых содержит два измерительных электрода. Четыре кривых удельного сопротивления полученные с помощью этих двух башмаков, являются достаточными для определения падения рассматриваемой Формации. Каждый башмак содержит по крайней мере два измерительных электрода 17 для башмака 15 и 18 для башмака 16 (показан только один электрод на каждый башмак). Все измерительные электроды зонда находятся предпочтительно в одной плоскости, перпендикулярной продольной оси корпуса зонда. Каждый башмак соединен с зондом шарнирными стрелами 19 и 20, вращающимися вокруг фиксированных точек 21 и 22. Два конца стрел 19 и 20 объединены металлическим стержнем 23, который соединен с одной стороны с поршнем 24, гидравлически управляющим открыванием и закрыванием стрел, и с другой стороны с потенциометром 25, позволяющим определять в каждый момент расстояние башмака по отношению к оси эон" да. Расположение шарнирной стрелы таково, что электрод 17 перемещается, оставаясь все время в одной плоскости перпендикулярной оси зонда. Пружина

26, составленная несколькими металлическими сложенными пластинами, закреплена неподвижно на корпусе зонда и подвижно на башмаке, Эта пружина прижимает башмак к стенке скважины с силой в основном постоянной. Четыре башмака и соединенные с ниии стре» ла предпочтительно независимы друг от друга. Четыре потенциометра 25 (показан только один), соединенные с четырьмя независимыми башмаками, позволяют узнавать в каждый момент размеры скважины по .двум перпендикулярным направлениям, а также поду секциями 29 и 14, но он может проити через формацию. Линии тока в формации, соединяющие эти две секции, показаны схематически и обозначены позициями 32-36. Эти линии тока соответствуют фокусирующему току, позволяющему току, выходящему от измерительных электродов 18, изображенному линиями тока 37,, проникать в формацию перпендикулярно оси скважины. Затеи в зависимости от глубины измеряют величину измерительного тока 37 для четырех башмаков. Этот измерительный ток.является характеристикой электрического удельного сопротивления части слоя Формации, расположенного напротив измерительного сопротивления анализируемого слоя.

Это измерение удельного сопротивления позволяет определить падение слоя песка 38. действительно, изменение удельного сопротивления записывается висимости.от падения слоя. Это воспроизводится нв кривых удельного сопротивления в,виде сдвига этих крипадение слоя.

11 . 974940 12 следовательно, определено по отношению к плоскости, перпендикулярной оси зонда, проходящей через измерительные электроды. Наклон и ориентация этой плоскости изменяются, так как зонд не всегда выровнен с осью скважины, и сама ось скважины может быть не строго вертикальной и может изменять направление с глубиной. Сле" довятельно, необходимо определить ее 1О положение по отношению к фиксированному ориентиру в зависимости от глубины, зоны,к скважине. Для этого секция 28 содержит буссоль, поддерживаемую в горизонтальной плоскости и и указывающую азимут одного из башмаков, принятого за опорный, т.е. угол образованный перпендикуляром к плос" электрода. В качестве примера, слой кости этого башмака с магнитным се- песка 38 представлен между двумя словером. Секция 28 содержит. также конт" щ ями глины 39 и 40. На границах 41 и груз, позволяющий определить положе- 42 этих слоев измерительные электроние одного башмака по отношению к ды указывают на изменение удельного вертикали, а также маятник, указывающий наклон продольной оси наклономера по отношеняю к вертикали. Все эти д измерительные устройства секции 28 хорошо известны в классических наклономерах. измерительными электродами каждого

Секция 29 содержит электронное башмака на различной глубине в заоборудование, питающее измеритель- зв ные электроды, также как схему телеметрии, позволяющую направлять из" мерительные сигналы к наземному обо" вых в зависимости от глубины. Измерерудованию 4 через кабель 3. Секция ние этого сдвига, исправленное с уче29 детально изображена на фиг.5. том изменения скорости, указывает

Принцип работы наклономера схематически изображен на левой части фиг.1 . фиг.2, 3 и 4 представляют предГенератор тока, расположенный в сек- почтительную форму реализации башции 29, но не представленный на маков, причем на фиг.2 изображен перфиг. l, посылает электрический ток меж» вый башмак, вид спереди; на фиг.3ду секцией 14 наклономера, которая то же, второй башмак", на фиг. 4 — втотогда находится под определенным рой башмак, разрез,.в плоскости, перпотенциалом, и металлической оболоч- пендикулярной башмаку и проходящей кой 30 секции .29, которая находится „через два вертикальных электрода. под другим определенным потенциалом. Башмаки имеют вытянутую форму. ВыДругими словами, генератор тока од- сокая закругленная часть 43 башманой клеммой соединен электрически с ков,является передней частью башоболочкой 30 секции 29, а другой маки в-контакте со стенкой скважины, клеммой - с секцией 14. Оболочка 30 если наклономер поднимается к пои секция 14 играют роль питающих элек;. верхности в процессе измерений. Баштродов.

/ 50 маки могут, но не обязательно, иметь . Зти две секции изолированы элек-, выемку 44, окруженную двумя заплетрически друг от друга с помощью элек чиками 45 и 46. Сами башмаки образуют трически изолирующего слоя „ покры- большой фокусирующий электрод, для вающего секции 27 и 28, и электричес- этогс они выполнены из металла, хоки изолирующей детали 31, расположен- рошо проводящего электричество, наной между секциями 27 и 28. Следова- пример из бвонзы. В качестве приметельно, электрический ток не может ра, выемка 44 имеет толщину порядка протекать вдоль корпуса зонда меж- 0,2 см ширина башмака равна примео13 9749 но b см и его длина около 25 см. Каждый башмак содержит два измерительных электрода 47-48 (фиг.2) и 49-50 (фиг.3), находящихся на расстоянии около 3 см.

Необходимо, чтобы два измерительных электрода одного башмака не перемещались в скважине вдоль одной образующей, так чтобы не осуществлять измерения в одних и тех же местах стенки скважины. Следователь но, эти два электрода не должны находиться в одной плоскости, проходящей через продольную ось плоскости зонда, т.е. два электрода не долж-1 ы находиться на одной вертикальной линии, когда бур расположен вертикально.

Кроме того, эти два электрода расположены в одной плоскости, перпендикулярной оси бура, следовательно, в одной горизонтальной плоскости, когда бур расположен вертикально. Это расположение не обязательно, но является предпочтительным. Действитель-д ! но, когда два электрода сдвинуты по вертикали, сдвиг между кривыми удельного сопротивления может быть вызван двумя причинами: с одной стороны па дением слоя формации и с другой сто- зе роны вертикальным сдвигом двух электродов. Скорость зонда в скважине неравномерна. 11оэтому когда йадо скорректировать две кривых сопротивления в зависимости от этого вертикального сдвига электродов, необходимо учиты" вать возможное изменение скорости зонда между двумя моментами измереHHR . Точност ь, полученная от друго" го источника сдвига кривых, а именно от падения Формаций тогда уменьшается из-за того, что всегда совершает большую или меньшую ошибку при опре" (делении скорости зонда. Устройство, в котором два электрода расположены. горизонтально, значительно уменьшает этот источник неточностей на величину падения.

Измерительные электроды электрически изолированы от башмака электрик чески изолирующим гнездом 51-54, предпочтительно выполненными из керамики.

Каждый измерительный электрод соединен электрической связью 55 с выходной клеммой 56, расположенной на

И задней стороне башмака. Эта элек" трическая связь 55 окружена электрически изолирующим материалом 57, например аральдитом.

40 l4

Так как скорость наклономера, перемещающегося в скважине, не является равномерной, .необходимо в каждый момент измерять эту скорость. С этой целью могут быть использованы различные известные средства. Наиболее часто используемое средство в классичес ких наклономерах составлено дополнительным электродом, называемым электродом скорости, во всех пунктах идентичным ранее описанным измерительным электродом.Этот электрод закреплен на одНоМ из башмаков на известном расстоянии от одного измерительного электрода и в направлении, .параллельном оси наклономера. Таким образом, башмак, представленный на фиг.2, содержит электрод скорости 58, расположенный по вертикали и на строго определенном расстоянии от измерительного электрода 48. Электрод скорости 58 и измерительный электрод 48 позволяют записывать идентичные кривые удель ного сопротивления, так как находясь один над другим и направлении перемещения наклономера метра, они проходят напротив одних и тех же слоев участка, но в различные моменты вре" мени, которые зависят от скорости перемещения наклономера в скважине.

Зная перемещение в зависимости от времени двух кривых удельного сопротивления, одной измерительной и другой кривой скорости, и зная расстояние между измерительным электродом 48 и электродом скорости 58, можно вычислить скорость наклономера на рассматриваемой глубине. !

Второй башмак также содержит электрод скорости 59 (фиг.3), однако этот электрод расположен на оасстоянии от соответствующего измерительного электрода 49, отличном от расстояния, отделяющего электрод скорости 58 от измерительного электрода 48. Эта особенность позволяет получить большую точность s измерении скорости наклономера. Действительно, относительно большое расстояние между измерительным электродом и электродом скорости (фиг.2) предпочтительно для измерения относительно высоких скорос" тей, тогда как относительно малое расстояние (фиг.3) предпочтительно для измерения относительно малых скоростей. Электроды скорости 58 и 59 закреплены на башмаке таким же образом, как и измерительные электроды.

Электрод скорости 59 окружен электри9749

15 чески изолирующей деталью b0, например, из керамики (йиг .4). Электрод 59 соединен с выходной клеммой

61, расположенной на задней стороне башмака, с помощью электрической связи 62, которая погружена в электрически изолирующий материал 63, такой как аральдит. Я качестве при" мера, расстояние между электродом скорости 58 и измерительным электродом 1î

48 (фиг.2) и электродом скорости 59 и измерительным электродом 49(фиг.3) равны. соответственно около 12,5 см и 5 см. Также в качестве примера диаметр измерительных электродов и элек- >s тродов скорости примерно равен 0,5 см, На фиг. 5 представлен вариант реализации измерительной схемы наклоно" мера, расположенной в секции 29(фиг. 1).

Четыре башмака наклономера схемати- 2р чески изображены прямоугольниками

64-67. Два первых башмака 64 и 65 содержат каждый три электрода:68 и 69 или 70 и 61 в качестве измерительных электродов и 72 или 73 в качестве электродов скорости. Два других башмака 66 и 67 содержат каждый два из мерительных электрода 74 и 75 или 76 и 77. Все эти электроды закреплены на башмаках описанным способом.

Каждый электрод соединен электрически с одним из двух входов первичной обмотки трансформатора, а второй вход соединен электрически с башмаком, который образует больной фокусирующий электрод. Две клеммы вторичной обмотки ка»кдого входного трансйорматора 78 соединены с двумя выходньили клеммами измерительной цепи

79. I< каждому измерительному электроду или электроду скорости присоединен входной трансформатор 80 и 81 соответственно для электродов 69 и

68 (для электродов трех других башмаков не показан), так же как и к

45 цепи измерения, идентичной цепи из! мерения 79 (эти» измерительные цепи не показаны). Входные трансформаторы

78, 80, 81 расположены на поверхности башмаков, находящейся в контакте

50 со стенкой скважины, и имеют целью .немедленное усиление измерительных сигналов или сигналов скорости для улучшения отношения сигнал/шум.

Четыре башмака электрически соединены между собой связью 82. Гене$5 ратор тока 83 соединен в точке 84 бан» мака 67. Он питает электрическим то ком башмаки, образующие йокусирующие

40 16 электроды и через первичные оЬ»»отк»1 трансйооматоров 78 измерительные электроды и электроды скорости. Вторая клемма генератора тока 83 соединена в точке 85 с массой секции 29 (фиг.1)

Генератор тока 83 выдает импульсы 86 период T »êoòoðûõ равен 500 мкс. Во .время первой половины сигнала передается полный период синусоидального сигнала с периодом Т, равным 250 мкс (частота 4 кГц), никакой другой сигнал не передается в течение следую, щих 250 мкс.

Каждая цепь содержит трансформаторусилитель 87, выполняющий также функцию развязки, две клеммы первичной об— мотки которого соединены с двумя входными клеммами 88 и 89 цепи измерения. Две клеммы вторичной обмотки трансформатора-усилителя 87 соединены с двумя входами усилителя 90 с переменным коэффициентом усиления.

Этим коэффициентом усиления можно управлять способом, не показанным на фиг.5, с помощью схемы управления, расположенной на поверхности, которая работает, когда выход цепи измерения 79, например, насыщается. Эта схема управления сама соединена с измерительным регистоирующим прибором таким образом, чтобы изменять уоовень записи в соответствии с изменением коэффициента усиления.

Форма сигнала, выданного усилителем с переменным коэфйициентом усиления

90, показана под цийрой 91. Эти сигналы проходят затем в йазовый детектор 92, котооый своим вторым входом

93 соединен с генератором тока 83.

Фазовый детектор 92 позволяет сохранять только часть измерительного сигнала, которая находится в фазе с током, посланным в формацию генератором тока 83. Выход фазового детектора 92 выдает сигналы, форма которых представлена под цийрой 94.

Эти сигналы посылаются на вход фильт. ра нижних частот 95, который должен проинтегрировать сигнал, приложенный к его входу. Этот фильтр нижних частот 95 выдает на выходе ток, сила которого является характеристикой амплитуды продетектированного из»»ерительного сигнала. Этот постоянный ток затем усиливается в усилителе 96, затем прикладывается ко входу 97 схемы уплотнения 98. Эта схема содержит столько входов 97, 99107, сколько имеется измерительных

4МО

1О

15 го

17 97 электродов и электродов скорости и, следовательно, столько же, сколько измерительных цепей, идентичных це,пи 79. Схема уплотнения 98 циклически квантует измерительные токи, пои1ложенные к ее входам„и прикладывает их последовательно ко входу аналогово-цифрового преобразователя 108, вы ход 109 которого соединен со схемой телеметрии, здесь не показанной, для направления измерительных сигналов в цифровой форме на поверхность.

Изобретение позволяет определить по крайней мере одну новую характеристику формации. Эта характеристика может быть средней характеристикой, в случае, если интересуются слоем формации определенной толщины, либо точечной характеристикой, когда рассматривают только одну точку или сечение скважины бурения. Характеристикой, определенной согласно изобретению, является степень однородности формации 1 которую также можно назвать коэффициентом боковой непрерывности или боковой прочности). Этот коэффициент однородности формации, определенный с помощью двух электродов, расположенных на одном башмаке может быть средней величиной или частной величиной.

Второй характеристико", определяемой согласно изобретению, является боковой наклон слоев формации, пересекаемых скважиной бурения, снятый двумя электродами, расположенными на одном башмаке. Осуществляют измерение этого бокового наклона в плоскости, проходящей через два измерительных электрода одного башмака и параллельной оси скважины. Этот боковой наклон может быть средним, частным или точечным наклоном.

Определение средних характеристик дает среднюю величину бокового наклона и степени однородности последовательных слоев формации с постоянным интервалом, например, чврез каждый метр. Используемая техника является техникой корреляции между последовательностями сигналов, переданных только двумя электродами одного башмака. Для этих определений средних величин, как впрочем, и для точечных величин, можно использовать каротажный зонд, снабженный одним башмаком.

Определяют путем корреляции сдвиг по глубине между двумя последователь ностями отрезков сигнала фиксирован-., ной длины, например, через каждый метр.

Фиг. 6 иллюстрирует один из воз" можных способов выполнения операции корреляции. Представлены два регистра В и R, в которых запомина"

r ются две последовательности сигналов исходящих рт двух электродов одного башмака. Каждый регистр имеет число

m элементарных ячеек. Каждая из них предназначена для принятия одного замера одного электрода. В качестве примера сигналы, идущие от левого электрода башмака, запоминаются в регистре В„, а сигналы идущие от правого электрода того же башмака, запоминаются в регистре R<. Сигналы запоминаются в порядке йх поступления, проходя от ячейки порядка 1 к ячейке порядка m.

На левой части фиг.б в качестве примера указана величина 600 для порядка m памяти. Эта цифра эквивалентна 1,50 и формации.

25 Совокупность сигналов, запомненных от р-той ячейки до q-той ячейки регистра R>(rye p < q), определяет интервал корреляции. Величина й-q-(р+1)называется длиной интервапа кор3О реляции. Величина 5=р-1 называется максимальным сдвигом поиска. Завар, запомненный в ячейке порядка d (d=" 1+5), называется выборкой включения. В качестве примера, на фиг. б Р26, 35 q=425, 8=400, S 25 d= 450. Коэффициент квантования может быть выбран таким образом, что длина Я интервала корреляции соответствует одному метру формации, а максимальный сдвиг

„o поиска S соответствует 6 25 см. Этот сдвиг соответствует максимально до-. пустимому сдвигу между замерами одного башмака.

Операция корреляции является классической. Она состоит в корреляции замеров, включенных между ячейками порядка P u q регистра R„ с замерами, заключенными между ячейками порядка

1 и d регистра R . Для этого подсчи50 тывают 2S+1 величин C(t) коэффициентом корреляции для всех целых вели" чин t, изменяющихся от -S до +S. На .фиг. 6 это сводится к определению величин C(t) корреляцией интервала и регистра R< с каждым из последователь55 ных интервалов 1, 1, 1., 1 ...1 регистра R<.

Обозначая А величийу, содержащуюся в ячейке порядка I регистра В.1 и В

-Ь®)) 19 9749 величину содержащуюся в ячейке поряд" ка i регистра R< определены величины

C(t) по формуле

CH,)

ТАтв(+) в которой А и 5 (t) представляют со. бой средние величины, а именно

4 Ф - g9+t.

А= g X. А;, ЬЩ=-„-Y. 31

;,р Я а Т и Тв(t) представляют собой среднеквадратичное отклонение, т.е. 15

C(t) соответствует классическому „ коэффициенту корреляции между М величинами интервала Е А у, А "1 и величина интервала (В, R>

Целью операции корреляции является определение максимальной величины коэффициента C(t) в рассматриваемом интервале, также как и величины соответствующей этой максимальной величине.

Значение величины t, дающее максимальное значение С (t), называет" ся средним боковым наклоном формации 35 для слоя Формации, соответствующего сигналам, заключенным между ячейкой порядка р и ячейкой порядка q для рассматриваемого башмака.

Величина В=C(u), соответствующая максимуму С (t), названа средней степенью однородности для слоя Формации, соответствующего сигналам, заключенным между ячейкой порядка р и ячейкой порядка q для рассматри.ваемого башмака. Таким образом определяется максимальная величина коэффициентов корреляции, что логично с использованными уравнениями, но с другими уравнениями искомый коэффициент может иметь минимальную вели.чину. В общем .случае искомый коэффициент является экстремальной величиной.

8 то время, как происходит операция

И корреляции для рассматриваемого интервала, измерительные сигналы электродов продолжают приходить на поверх40 20 ность и запоминаться в следующих ячейках, начиная от порядка д+1ц+В+1дб порядка m. Когда операция корре" .ляции для рассматриваемого интервала закончена, переходят к следующему интервалу, который имеет ту же длину

N. Òîãäà необходимо сдвинуть данные содержащиеся в регистрах Ели R<.

Эти операции корреляции могут пред" почтительно осуществляться в реальном времени,и.для этого емкость m регистров такова, чтобы время заполнения Ia-.д ячеек, от d+1 до m было больше времени осуществления операции корреляции для рассматриваемого интервала.

Фиг. 7 схематически показывает средства для реализации операций корреляции и,следовательно,для определения среднего бокового наклона и средней степени однородности формаций, снятых двумя электродами одного башмака. Когда зонд, опускающийся в скважине, содержит несколько башмаков, средства, представленные на Фиг.7, могут быть предназначены для определенного башмака (следовательно, не-, обходимо столько устройств, показанных на Фиг.7, сколько имеется башмаков) или ко всем башмакам одновременно, так как при работе в реальном времени скорость счета средств на

Фиг. 7 значительно выше скорости получения измерений каждого башмака (по крайней мере в четыре раза, если имеется четыре башмака).

На Фиг. 7 два измерительных электрода однбго башмака схематически представлены блоками 110 и 111 и соответствующие замеры предназначаются соответственно регистра л Й„ и Р

В первое время часы 112 включают схему управления 113, позволяющую запоминание сигналов, идущих от электродов 110 и 111 в регистрах R„ и R c

1 помощью схем размещения соответственно 114 и 115. Регистры выполняют роль запоминающих устройств. Каждая схема размещения работает таким образом, что измерительные сигналы запоминаются в регистрах R u R. согласно порядку их прихода в начале операций, начиная от ячейки порядка t Когда схемы размещения 114 и 115 доходят до ячейки йорядка dq+S (Фиг.61, логическая схема l16 задействует схему включения 117, которая управляет коррелятором 118. Тогда осуществляется операция корреляции. Логическая.

21 97"9 схема 116 управляет затем схемами размещения 114 и 115 таким образом чтобы следующие замеры, идущие от с измерительных электродов, ьыли также запомнены один за другим, начиная от ячейки порядка d+1 регист- ров К1 и К (фиг.б) до последней ячейки порядка m. Когда регистры заполнены, т.е. когда схемы размещения достигают порядка m ячеек, логичес- to кая схема 116. управляет схемой управления сдвига 119, которая задействует устройства сдвига 120 и

121, соединенные с регистрами В и 2

Операция сдвига состоит в перезаписи ts . в ячейки порядка от 1 до и (фиг.б) содержимого ячеек порядка от q+1-S до m того же регистра. Кроме того, когда схемы размещения доходят до ячейки порядка m, логическая схема 26

116 снова помещает их в ячейку порядка 8+1.Операция сдвига (фиг.7) осуществляется для двух регистров

Р и Р . Классические электронные средства. позволяют сделать эту, one- 2$ рацию сдвига достаточно быстрой, чтобы, когда она закончится, запоминание замеров, идущих от электродов, не дошло еще до ячейки порядка d.

Коррелятор подсчитывает для каж- зв дого рассматриваемого интервала средний боковой наклон и и среднюю сте-». пень однородности R. Эти величины запомнены в выходной схеме 122 и могут быть записаны на магнитной основе 123.

Операции корреляции протекают таким образом до конца поступления замеров от электродов.

Операции корреляции известными в технике, и средства, представленные на фиг.7, являются только одной формой реализации. Возможны также другие формы. Может подойти любая другая техника корреляции, отличная от описанной. Например, можно использовать технику корреляции опознаванием форм. Средний боковой наклон или средняя степень однороднос" ти могут быть получены на определенном интервале глубины путем подсчета средней величины соответственно точечного бокового наклона или местной степени однородности, определенных на этом интервале.

Определение точечных характеристик производится следующим образом.

Измерения, осуществляемые с помощью двух электродов, расположенных

40 22 в одной плоскости, позволяют определить местную степень формации, также как и точечный боковой наклон слоя формации малой толщины, просматриваемого двумя электродами.

Техника, используемая для определения этих точечных или местных характеристик, применяет один из извест ных методов корреляции, такой как, например, метод корреляции опознаванием форм. Согласно этой технике кривые, представляющие изменения в зависимости от глубины зонда в скважине сигналов каждой последовательности, полученных с помощью измерительных электродов, раскладываются на характерные элементы (выпуклости, впадины, пики) и для каждого элемента подсчитывается сеть специфических параметров. Для определения соответствия данному элементу кривой начинают выбирать элементы другой кривой, которые можно рассматривать как приемлемые соответствия, учитывая уже сделанные корреляции. Если два элемента действительно соответствуют друг другу, невозможно, чтобы элемент, расположенный выше одного из них, соответствовал элементу, расположенному ниже другого. Действительно, соответствующий элемент среди всех возможных выбранных таким образом соответствующих элементом ищется затем путем подсчета для каждого возможного соответствующего элемента коэффициента корпеляыии С по заданной Формуле

С=у„-Р„ ) -О -P) (+ (Р-Р ), rpe Р, Р ... Р и Р,, Р ...Р„являются величинами различных параметров, связанных с данным элементом и рассматриваемым возможным сответствую

4им элементом соответственно. Очевидно, что коэффициент С всегда положителен, и тем ближе к нулю, чем больше похожи элементы свои)ли специфическими параметрами. Различные величины коэффициента С, полученные исходя из рассматриваемого элемента, сравниваются затем между собой. Если два самых маленьких коэффициента от" личаются не более чем на пороговую величину 5>, называемую порогом распознавания, считают, что есть двузначность: два коэффициента слишком близки, чтобы можно было указать элемент соответствующий рассматриваемому элементу. Тогда предпочтитель нее не принимать решения, чем при23 9 49 нять решение, которое может быть неправильным и, следовательно, иметь последствия на следующие операции.

Если, напротив, разница между двумя коэфФициентами выше S, двузначности нет, сравнивают самый маленький коэф фициент со второй пороговой величиной

S» называемой порогом правоподобия.

Если этот коэффициент выше S, счи- тают, что есть неоднозначность в 10 идентичности соответствующего элемен та, и тогда решение также не прини, мается. Напротив, если этот коэффи,циент меньше Ь, соответствие установлено. !3

Для того, чтобы рассматриваемое соответствие какому-либо элементу было действительно выбрано как соответствие этому элементу, нужно, чтобы его коэФфициент корреляции был, щ не только отличен в достаточной сте- пени от коэффициентов других возможных соответствующих элементов, но и достаточно мал.

Чтобы осуществйть эту технику кор- реляции путем опознавания форм, используют аппаратуру, схематически представленную на фиг.8. Два электрода одного башмака схематически представлены блоками 123 и 124. Замеры приходят на вход детектора формы

125, который выбирает характеристические формы (выпуклости, впадины, пики) кривых, представляющих изменения амплитуды измерительных сигналов в зависимости от глубины. Затем эти различные формы коррелируются с помощью коррелятора форм 126 такин образом, чтобы определить соответствующие элементы двух кривых. Результаты этой корреляции затем поступают на выходной орган 127, который может быть, например, регистрирующим устройством.Результаты могут сохраняться в памяти, если их записать на магнитную ленту 128.

Информация, выданная коррелятором форм 126 (фиг.8), является последовательностью элементарных форм, определенных с одной стороны, двумя числами q„ о выборок, с q „< q относящихся к одному из электродов и с другой стороны, двумя числами

d è dвыборки,,с d < d относя щихся к другому электроду.

Четыре числа выборок q, q д и д обозначают, что коррелятор способен идентифицировать на двух кри40 24 вых, соответствующих замерам двух электродов, один и тот же слой участ ка, ограниченный выборками о„ и q на кривой от первого электрода и выборками д» и д на кривой от второ го электрода.Йа фиг.9 представлены две кривые удельного сопротивления 150 и

151, соответствующие замерам удельного сопротивления, осуществленным с помощью двух электродов одного башмака. Также показана кривая удельного сопротивления 151, представляющая кривую удельного сопротивления, записанную с помощью электрода .другого башмака. Применяя описанный метод корреляции опознаванием форм, можно с помощью коррелятора форм 126 оп ределить.элементы кривой 150, соот" ветствующие элементам кривой 151. В качестве примера коррелятор показывает, что пик 129 соответствует пику

130, впадина 131 - впадине 132, а вершины А и А < - друг другу. ."гол с, образованный прямой А, А соединяющей эти две вершины, и прямой, соединяющей два электрода башмака 1, в точке Ал, определяет точечный боковой наклон рассматриваемого слоя формации в точке А».Этот боковой нак-. лон определяется в плоскости, проходящей через два электрода в параллельной продольной оси инструмента,(эта ось в основном соответствует оси скважины . !(аждая пара соответствующих элементов кривых 1» и

1 позволяет определить точечный боковой наклон слоя формации в рассматриваемой точке.

Когда используемый каротажный зонд содержит четыре башмака, операция корреляции осуществляется между двумя кривыми удельного сопротивления, полученными с помощью каждого из башмаков. ! (роме точечного бокового наклона слоев участка, возможно также выбирать на записанных кривых от одного электрода к другому формы, похожие и те, которые не являются опознаваемыми. Эта возможность очень- важна, например, для точного подсчета падения слоев, так как некоррелируемые элементы кривых не берутся в рассмотрение и, следовательно, не могут давать ошибочные значения падения.

Некоррелируемые части кривых также отбрасываются в случае определения среднего бокового наклона и падения, которое из него вытекает.

Ц9Ц 26

25 97

Возможно также определить местную степень однородности формаций, пересекаемых скважиной, причем эта степегь характеризуется процентом форм, опознанных как соответствующие от

;одного электрода к другому. Эта ин формация важна в геологии для знания структуры формации: она позволяет например, знать, является ли данный слой конгломератом скоплением) или имеет более или менее выраженную слоистость. Это возможно только потому, что два электрода расположены на одном башмаке и с другой стороны, до" статочно близки друг другу. Дейст вительно, две кривые, записанные с помощью одного башмака, могут быть очень похожими для одной формации, так как неточности измерения действуют практически одинаково на два замера. Например, если -башмак не прилегает правильно к стенке скважины, это отражается одинаково на двух замерах, сделанных двумя электродами этого башмака. Расхождения межцу кривыми происходит почти наверняка от местной разницы структуры формации. Кроме того, так как два электрода одного башмака относительно близки друг другу, структура формации может быть определена тем более точно, чем более близки электроды.

:Также возможно обнаружить трещины в формациях, пересекающие скважину.

Например, геологические боковые средние или точечные характеристики

Формации, определенные с помощью описанного способа, могут состав" лять первый этап для определения падения слоев формации, пересекаемых скважиной.

Определение падения пластов осуществляется следующим образом.

Кроме использования геологических характеристик, определенных описан-. ным образом, для определения падения пластов, используют только замеры, выполненные с помощью только одного из двух электродов на башмак, следовательно, одну кривую удельного сопротивления на башмак. Эта кривая является кривой, которая использовалась для определения бокового наклона и степени однородности.

С помощью величин среднего бокового наклона и слоев формации, определенных описанным образом или путем вычисления точечного бокового нак" лона на рассматриваемом интервале

tO

45 глубины, характеристику каждого из слоев Формации толщиной, например, 1 м на первом этапе определяют для каждого слоя плоскость среднего падения, которая отличается тем, что она параллельна средним боковым наклонам, каждый из которых определен с помощью одного ползуна. Боковой наклон, определенной ранее, может быть представлен в пространстве прямой, такой как прямая, проходящая через А и А (фиг.9) вместо использования угла с. Если используемый наклономер содержит четыре башмака, определяются четыре средних боковых наклона, каждый при помощи одного ползуна, для рассматриваемой толщины

Формации. Два средних боковых наклона, относящихся к двум диаметрально противоположным башмакам в принципе параллельны, ест исключить погрешность измерения можно приблизитель" но узнать точность измерения сравнения этих двух наклонов, которые в принципе параллельно определяют среднюю величину двух боковых наклонов, полученных с помощью каждой из двух пар диаметрально противоположных ползунов. Таким образом, получают два средних наклона, соответствующим двум средним наклонам. Эта плоскость принимается на плоскость среднего падения.

Когда средний боковой наклон не может быть определен, так как две кривые, полученные с помощью одного башмака, слишком различны (нет возможных корреляций ), или из-за неисправности устройства измерения, или по другой причине, можно приписать этому башмаку и рассматриваемому слою формации средний боковой наклон, определенный с помощью противоположного башмака. Таким образом, имеются четыре боковых наклона и можно производить определение плоскости среднего падения.

Для слоя Формации знания двух боковых наклонов, полученных с помощью двух не диаметрально противоположных ползунов, достаточно для определения плоскости среднего падения. Эта последняя является плоскостью, параллельной этим двум средним боковым наклонам для рассматриваемого интервала формации. Наклономер может иметь только два не диаметрально противоположных башмака.

Так как электроды одного башмака находятся относительно близко друг к другу, точность, с которой измеряют средний наклон, не очень высока. На практике она равна окло 10 градусов. 5

На втором этапе падение определяют более точно путем корреляции между собой четырех кривых удельного сопротив. ления сохраненных и записанных с поь мощь,з четырех. башмаков. Это опреде ление падения является классическим.

Четыре кривые коррелируются между собой попарно. Достаточно трех кривых, следовательно, трех башмаков, так как три точки позволяют определить плоскость, но четвертая кривая позволяет получить лучшие результаты.

Точное определение падения облегчено с одной стороны и улучшено с другой. Облегчено оно в тосл смысле, что уже 20 известна плоскость среднего падения, определенная. средними боковыми наклонами. Для корреляции ле>кду собой кривых от башмака к башмаку ьложно, следовательно, ограничить максимальный 5 сдвиг носика во время операций корреляции (S на фиг.б), так как уже известна плоскость среднего падения, с точностью до 10 градусов. Точность измерения падения болоев также повышает- З0 ся за счет устранения результатов корреляции от башмака к башмаку, которые несовместимы со средними боковыми наклонами, полученными корреляцией кривых того же башмака. Кроме того, З5 возможность ограничить угол поиска в операции корреляции ведет поиск корреляции от башмака около настоящей величины и уменьшает риск ошибки.

Напротив, корреляция, осуществляе- go мая между кривыми от башмака к башмаку, позволяет получить более точную

I величину падения, так как расстояние между башмаками больше, чем расстоя ние между двумя электродами одного 45 башмака.

Точечные боковые наклоны ьлогут быть также использованы для измерения падения слоев. Это использлвание йроизводится в рамках подсчета падения, в 5О котором предпочтительно используется известный способ корреляции опознаванием форм. Способ классической корреляции также может быть использован.

",55

Для использования способа корреля-" ции опознаванием форм сохраняют только одну кривую удельного сопротивления на башмак из двух записанных. Од28 нако корреляции опознаванием форм, осуществляемые для каждой пары измерительных кривых, записанных с помощью одного башмака, позволяют устранить участки кривых, некоррелируемые между собой, и сохранять только участ. ки кривйх, которые достаточно похожи.

Затем рассматривают только коррели руемые формы, с которыми связывают для каждой из них величину точечного бокового наклона. Определенный боковой наклон может быть представлен в виде угла (фиг. 9), но также прямой в пространстве, проходящей через две скоррелированные точки (А„ и A < на фиг. 9).

Способ корреляции путем опознавания форм применяется тогда к выбранным формам четырех кривых удельного сопротивления от четырех башмаков, причем кривые коррелируются попарно.

Ограничивают попытки корреляции двумя формами fÄ и f в паре (1„, f ), которая такова, что три следующих направления находятся приблизительно в одной плоскости: точечный боковой наклон, связанный с формой f кривой, записанной башмаком.1, точечный боковой наклон, связанный с формой кривой, записанной башмаком 11, и направление, соединяющее f è т в предпринятой корреляции. Затем эта операция повторяется для четырех башмаков, связывая их попарно. Предлагаемый способ позволяет определить падение с помощью только двух башмаков, каждый из которых снабжен двумя измерительными электродами, позволяющими определить точечный боковой наклон слоя, видимый этими двумя электродами, при условии, что эти два башмака не диаметрально противоположны.

На фиг. 10, которая иллюстрирует способ определения падения путем использования точечных боковых наклонов, скважина бурения схематически, представлена цилиндром 133. Четыре башмака 134- 137 перемещаются каждый в контакте с образующей этого цилиндра, причем башмаки расположены под углом 90 друг относительно друга о

Два электрода башмака 134 позволяют записать две измерительные кривые, представленные схематически на фиг.10 двумя параллельными образующими 138 и 139. Таким же образом, для башма-, ка 135 две записанные кривые соответствуют двум образующим 140 и 141.

Если предположить, что классическая

29 9749 операция корреляции или корреляции путем опознавания форм между двумя кривыми одного башмака позволила установить соответствие между точками

142 и 143 для башмака 134 и точками 144 и 147, точкой l45 с точкой

148 и точкой 146 с точкой 149 для башмака l35, определение падения состоит .в нахождении пар точек-l44-147, которые находятся в той же плоскости, 1р что и точки 142 и 143. Например, если таким образом определенная пара есть 145, 148, это означает, что четыре точки 142, 143,- 145 и,148 наХОдятся в Однои плОскОсти» котОрая !5 является плоскостью падения., Эти же операции выполняются для двух других пар кривых, например башмаков 135 и 136, башмаков 136 и 137 башмаков 137 и 134, башмаков 134 и щ

136 и, наконец, башмаков 135 и 137.

Этот способ определения падения слоев согласно которому в рассмотрение берутся только уже идентифицированные формы на двух кривых, полученных с р помощью двух электродов одного башмака, и по которому проверяется, ис" ходя из точечных боковых наклонов, видимых каждым башмаком, связь кор- реляций, полученных от башмака к баш- 3О маку, позволяет устранить больную часть рисков ошибок и дать повторяющиеся результаты, отражающие больную или меньшую стратиграфическую однородность формации. . Может быть также интересным использование способа определения падения при помощи статистики. Такой способ также известен. . Тот способ позволяет определить величину падения формации на определенном интервале глубины. Согласно этому способу рассматривают совокупность возможных величин падения в точке 142 кривой удельного сопротив.ления первого башмака, которую корре лируют с точкой В кривой удельного сопротивления второго башмака, причем эта совокупность величин определяется в опорной плоскости, в основном перпендикулярной продольной оси скважины бурения (следовательно, это обычно горизонтальная плоскость). Совокупность возможных величин падения в точке А представлена прямой, образованной пересечением опорной плоскости

5$ с плоскостью,. проходящей череэ точку, 142 и перпендикулярной точкам 142143. Делая то же самое для всех пар .

40 30 коррелированных точек кривых первого и второго башмаков на рассматриваемом интервале глубины, получают серию прямых в опорной плоскости. Если нет ошибок в корреляции, предполагая, что замеры являются очень точными, и что существует одна величина падения на рассматриваемом интервале глубины, все прямые совмещаются в одну, В действительности получают что-to вроде "ленты". Повторяют снова ту же операцию, но на этот раз с парой кривых, идущих от другого башмака, например, от nepaoro и третьего башмаков, и для того же интервала глу» бины. Таким образом получают вторую серию прямых в опорной плоскости, представляющую совокупность величин падения для пар (142, 144) корррелируемых точек, причем точки 142 и 144 взяты на кривых соответственно первого и третьего башмаков. Пересечение первой и второй серии прямых .в опорной плоскости дает искомую величину падения. Это пересечение в основном образовано "пятном" или общей зоной в опорной .плоскости. Тогда в качестве величины падения выбирают наиболее вероятную величину. Заметим, что правильные величины, скрытые среди всех величин, выявлябт ис тинную величину падения, тогда как ошибочные величины рассеивают их ре" зультат.

Этот способ предпочтительно может применяться с использованием только боковых наклонов, определенных cor" ласно изобретению. Действительно для слоя формации осуществляются многочисленные измерения точечных боковых нак" лойов вдоль одной образующей скважины. Следовательно, для одной определенной толщины формации располагают большим числом величин точечного бокового наклона.

При рассмотрении, например, одной точки образующей скважины, по которой движется первый башмак, и прямой, представляющей боковой наклон в этой точке, пересечение опорной плоскости с плоскостью, проходящей через .эту точку и перпендикулярной боковому наклону в этой точке является прямой, которая представляет собой совокупность возможных величин падения в рассматриваемой точке. Повто.ряя эту операцию на рассматриваемом интервале глубины, получают первую серию прямых на опорной плоскости.

974940 32

Снова из-за неточности измерения получают пучок прямых приблизительно параллельных, образующих что-то вроде ленты. На этом этапе операции можно заметить, что для определения этой первой серии прямых на опорной плоскости, используют только замеры, осу" ществляемые одним башмаком, т.е. боковые наклоны, определенные с помощью двух кривых удельного сопротивления, 16 полученных от одного башмака, тогда как согласно описанному классическому методу нужно рассматривать кривые, полученные с помощью двух башмаков.

Затем определеяют, как и ранее, 15 вторую серию прямых на опорной плоскости, используя на том же рассмат» риваемом интервале глубины боковые наклоны, полученные вдоль образующей, по которой движется второй башмак, 20 не диаметрально противоположный первому. Зона пересечения первой и второй серии прямых дает искомую величи-. ну падения. Эта величина, которую определили, может быть подтверждена lS повторением той же операции с третьим и четвертым башмаком, если наклономер содержит четыре башмака. Однако для определения падения согласно изобретению достаточно двух башна- 30 ков, тогда как для классических наклономеров необходимы три башмака.

Когда коррелируют между собой две кривых удельного сопротивления таким образом, чтобы определить падение согласно известным способам, ограничиваются максимальным сдвигом + S поиска корреляции (фиг.б), что соответствует углу поиска +а, в основном выбираемому около 45О. Э ro ограничение оправдывается тем, что точка А кривой 150, которая определена как соответствующая точка А„ кривой 151, не может быть сдвинута по глубине больше ограниченного расстояния. Это расстояние соответствует углу 2а и, следовательно, интервалу

S на кривой 150 и интервалу ".„„ на. кривой 151. Так как две кривые 150 и

151, записанные с помощью двух электродов башмака 1, являются близкими возможность корреляции вершины А, с одной из вершин кривой 150 на интервале S сравнительно невелика по сравИ нению с возможными корреляциями на интервале Я кривой 151, записанной и башмаком 2. Допустимые приемлемые возможности корреляции, спедовательно, более ограничены, и ограничена также ошибка.

Кроме того, когда соответствие точки А® точке Я известно, что определяет боковой наклон с, поиск на кривой 151 соответствия вершинам Я и

А< может быть. ограничен углом b вокруг прямой А - А . Угол b выражает неточно ;ть ойределения соответствия точки точке А . Например эта не" точность может быть порядка 10 . Угол поиска Ь определяет интервал S,, который мал по сравнению с интервалом

S < . Следовательно, уменьшается число возможных корреляций.

Кроме того, кривые 150 и 151, за" писанные с помощью одного башмака, похожи значительно больше, чем если бы они были записаны с помощью двух башмаков. Это уменьшает риск ошибки при корреляции кривых между собой, при поисках,. например, идентичных, форм, устранением частей кривых, счи. тающихся мало похожими.

Изобретение может быть использовано в вариантах всех или части устройств, подобных описанному. Измерительными электродами .; может быть измерена другая физическая характеристика вместо электрического удельного сопротивления. Термин "электрод" включает, следовательно, все органы, позволяющие измерить рассматриваемую физическую характеристику, такие как например, акустические преобразователи и магнитные катушки.

Формула изобретения

Способ исследования буровых скважин, в котором с помощью пластового наклономера, содержащего питающие электроды, не менее двух башмаков, на каждом из которых размещено по два разнесенных между собой электрода, причем ось, соединяющая электроды, параллельна образующей скважины, одновременно измеряют удельное электрическое сопротивление пород, результаты измерений коррелируют между собой и об однородности пород судят по результатам корреляции, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерений, дополнительно измеряют удельное сопротивление пород каждым башмаком в плоскос— ти, перпендикулярной продольной оси измерений, с разносом между элек33

974940

34 тродами, меньшим чем разнос вдоль продольной оси измерений, и по результатам измерений дополнительно судят об однородности среды.

2. Устройство для осуществления способа по п.1,.содержащее зонд, включающий питающие электроды, не менее двух башмаков, на каждом из которых размещены по два разнесенных между собой электрода, причем ось, соеди- О няющая электроды, параллельна оси зонда, наземный блок для обработки и регистрации результатов измерений, соединенный кабелем с зондом, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что каждый if башмак зонда снабжен дополнительным электродом, расположенным в плоскости перпендикулярной. продольной оси зонда и проходящей через измерительный электрод и разнесенным относительно измерительного электрода на расстояние, меньшее расстояния указанной выше пары электродов и равное 3 см.

3. Устройство по п.2, о т л и ч аю щ е е с я тем, что наземный блок для обработки и регистрации результатов измерений содержит по меньшей мере два запоминающих устройства, соединенных кабелем с измерительными электродами, лежащими в плоскости, перпендикулярной продольной оси зонда, подключенных к коррелятору, соединенному с регистратором.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент СНА 3521154, кл. 324-6

1970.

2. Патент Франции 1Г 2 185165,, кл. G 01 V 3/18, 1972 (прототип).

Составитель E. Городничев

Редактор Л. Алексеенко Техред g,Тепер Корректор В. Бутяга

Заказ 8750/80 Тираж 717 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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