Устройство для бокового каротажа скважин

Устройство для бокового каротажа скважин

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТБО ДЛЯ БОКОВОГО КАРОТАЖА СКВАЖИН, содержащее генеpai4 p переменного тока, зонд с соединенными между собс экршШыми и центральными электродами, удаленный электрод, канал измерения потенциала экранных электродов, первый входной трансформатор тока центрального зяектрода, первый шунт, канал измерения тока центрально го электрода и делитель, причем БЫХОД генератора переменного тока подключен к экранным электродам, первый вход ке нала измерения потенциала экранньос электродов соединен с экранными электродами , а второй - с удаленным электродом ,. ВЫХОД канала измерения потенциала экранных электродов. подключен к пе{ вому входу делителя, ВХОД первого входного трансфог 1атора тока соединен с центральным электродом и с экранными электродами, а выход с первым шунтом, ВЫХОД канала измерения тока центрального электрода подключен к второму вхо- . Оу целителя, отличающееся тем, что, с целью расщирения функциональных возможностей устройства путем определения степени электрической анизотропии порой центральный элект род выполнен в виде VI одинаковых секций , представляющих собой участки цилиндрической поверхности центрального электрода, электрически изолированные друг от друга перегородками, располагающимися ВДОЛЬ образуквцих поверхности центрального электрода, а также дополнительно введены (И-1 )-вхоаной трансформатор ТОКОВ секций центрального элект рэда, () шунтов, генератор тактовых импульсов, W управляемых ключей, фильтр i нижних частот, фильтр верхних частот и (Л амплитудный преобразователь, причем Еюрвые вхоаы всех входных трансформатоС ров тсясов секций центрального электрода соединены с экранными электродами, а вторые с соответствующими секциями центрального электрода, выходы всех ВХОДНЫХ трансформаторов токов секций централыюго э/юктрода соединены с соо to to оггеетствукмцими шунтами и одновременно с входами управляемых ключей, выходы всех управляемых ключей подключены к входу канала измерения Toim центрального электрода, управляющие входы всех vl ключей соединены с выходами генератора тактовых импульсов, выход целители подключен к вхоаам фильтров веросних и нижних частот, ВЫХОД фильтра верхних час тот соединен с вкодом амплитудного преобразователя, а выходы фильтра нижннх частот и амплитудного преобразователя ЯВЛЯЮТСЯ выходами устройства.

СОЮЭ СОВЕТСНИХ

СОЩИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

@so 9 01 Ч 3/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTMA (21) 3379734/18 25 (22) 06,01.82 (46) 07.06.83. Бюл. % 21 (72) В. Ф. Мечетин и B. А. Королев . (71 ) Всесоюзный научно-исследователь ский институт нефтепромысловой геофи эики (53) 550.832.7 (088,8) (56) 1. Дьяконов ll. И. и цр, Общий курс геофизических исследований скважин. М., "Недра", 1977, с. 92-93.

2. Авторское свицетельство СССР

Ж 463087, кл. G 01 Ч 3/18, 1973, 3. Ильинский В. М. Боковой каротаж.

М., "Недра", 1971, с. 77-79 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ БОКОВОГО

КАРОТАЖА СКВАЖИН, содержашее генератор переменного тока, зонд с соединен ными межцу собой экранными и централь ными электродами, удаленный электроц, канал измерения потенциала экранных электроцов, первый вхоцной трансформа тор тока центрального электрода, первый шунт, канал измерения тока центрально го электрода и целитель, причем выхоц генератора переменного тока подключен к экранным электроцам, первый вход канала измерения потенциала экранных электроцов соединен с экранными электроцами, а второй - с уцаленным электродом, выход канала измерения потенциала экранных электроцов, подключен к пер вому входу целителя, вход первого входного трансформатора тока соединен с центральным электроцом и с экранными электродами, а выкоц » «с первым шунтом, выхоц канала измерения тока центрально го электрода подключен к второму вхо

„„SU„„1022107 А ду целителя, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства путем опрецеления степени электрической анизотропии горных пород, центральный элегь род выполнен в вице И -одинаковых секций, прецставляюших собой участки цилинцрической поверхности центрального электрода, электрически изолированные друг от друга перегороцками, располагающимися вдоль образующих поверхности центрального электроца, а также дополнительно введены (п-1)«входной трансформатор токов секций центрального элек рода, (y-1) шунтов, генератор тактовых импульсов, в управляемых ключей, фильтр нижних частот, фильтр верхних частот и амплитудный преобразователь, причем первые входы всех вхоцных трансформаторов токов секций центрального электроца соединены с экранными электроцами, а вторые с соответствующими секциями центрального электроца, выходы всех вхоцных трансформаторов токов секций центрального электроца соецинены с соответствующими шунтами и оцновременно с входами управляемых ключей, выходы всех управляемых ключей поцключены к вхоцу канала измерения тока централного электрода, управляющие вхоцы всех ключей соединены с выходами генератора тактовых импульсов, выхоц целителя поцключен к входам фильтров верхних и ниж них частот, выход фильтра верхних час тот соединен с входом амплитуцного преобразователя, а выходы фильтра пня них частот и амплитудного преобразователя являются выходами устройства.

Изобретение относится к промыспово-геофизической технике, в частности к устройствам бокового каротажа дпя исследования уцельного электрического сопротивления горных пороц, пересеченных скважиной эонцом с объемными эпектроцами, и позволяет вьщелять в них азимутальные неоднородности, например трешинные коллекторы, Некоторые коллекторы, например трешинные, характеризующиеся преимушественно вертикальным относительно споистости пород наклоном трешин, проявляются в виде неоцнороцностей при измерениях уцепьного электрического сопротив пения. Измеряемое уцепьное сопротивление зависит от азимута, по которому направлены токовые линии в этой среце.

Известно устройство дпя,бокового ка-, ротажа скважин, состояшее иэ эонца трехэлектронного бокового каротажа с экранными и центральными электродами, автогенератора и блока измерения потенциала экранных . электродов j 1 )

Это устройство позволяет получить интегральную кривую уцепьного сопротивпения, осредненную по всем аэимутапьным направлениям в скважине. Это устройство не дает возможнооти вьщелить цифференциапьную неоцнороцность в разрезе скважины.

Известно устройство цля бокового каротажа скважин, соцержашее зону бокового каротажа и испопьзуюшее систему поэпементного измерения потенциала экранного электрода и тока центрального эпектроца и поспедуюшего их погарифмирования, оцин тепеизмеритепьный канал потенциала и цва тепеиэмерительных канала тока, логарифмические преобразователи, поцкпюченные к выхоцу кажцого измерительного канала, и схему вычитания логарифмов потенциала и тока, а также ,автоматический коммутатор, поцкпючаюший схему вычитания к выходу логарифмического преобразователя того измерительного канала тока, прецел измерения которого оптимален цпя данной точки разреза скважины (2 J., Это устройство также не позволяет вьщепять в разрезах скважин неоднородности и опрецепять степень их аэимутальной электрической аниэотропии.

Наиболее близким по технической сути к прецпагаемому является устройство дпя бокового каротажа скважин, состояшее из генератора переменного тока, зонда, соцоржашего соединенные межцу собой экранные и центральный эпектроцы, уцапенный электрод, какала измерения потеици» апа экранных электродов, вхоцного траи» сформатора тока центрального электрола, шунта, канала измерения тока централь5 ного электрода м депитепя, причем выход генератора переменного тока поцкпючен к экранным эпектродам, первый вход «анапа измерения потенциала экранных зпект» родов соецинен с экранными электродами, f0 а второй» с уцапенным эпектроцом, вы» ход канала измерения потенциаиа экранных электродов поцкпючен к первому входу цепи тепя, первый вход трансформатора тока центрального эпектроца соецинен с экранны

I5 ми электродами, а второй с центральным эпектроцом, вьиод трансформатора тока центрального эпектроца поцкпючен к шунту, выхоц канала измерения тока центрального электрода поцключен к второму входу целителя. С выхода целителя получают значения удельного сопротивления пород (3) .

Это устройство также позволяет попучить только интегральное значение уцепьного сопротивления и не дает возможности опрецепять степень анизотропности горных пород.

Цель изобретения - расширение функциональных воэможностей устройства путем опрецеления степени электрической анизо тропии горных пороц.

Указанная цель цостигается тем, что в устройстве дпя бокового каротажа сква жин, соцержашем генератор переменного

35 тока, зонд с соединенным между собой экранными и центральным электродами, удаленный эпектроц, канал измерения потенциала экранных электродов, первый входной трансформатор тока центрального

40 эпектроца, первый шунт, канал измерения тока центрального электрода и целитель, причем выхоц генератора переменного тока поцключен к экранным эпектродам, первый вход канала измерения потенциала эк45 ранных электродов соединен с экранными эпектроцами, а второй - с удаленным электродом, выхоц канала измерения потенциала экранных электродов поцкпючен к первому sxoay целителя, вход первого

50 входного трансформатора тока соединен с центральным эпектроцом и с экранными электродами, а выхоц - с первым шунтом, выхоц канала измерения токе центрального электрода поцкпючен к второму входу делителя, центральный эпектроц

55 выполнен в вице И оцинаковых секций, прецставпяюших собой участки ципинцрической поверхности центрального эпекч

poga, эпектрически изолированные друг от з 102210 друга пе регороаками, располагающимися вдоль образующих поверхности центрального электрода, а также дополнительно введены (th-1 )-входной трансформатор токов секций центрального электрода, (}т-1 ) шунтов, генератор тактовых импульсов, И управляемых ключей, фильтр нижниГ.частот, амплитудный преобразователь и фильтр верхних частот, причем первые входы всех входных трансформаторов то- 1g ков секций центрального электрода соединены с экранными электродами, а вторые - с соответствующими секпиями центрального электрода, выходы всех входных трансформаторов токов секций центрального электрода соединены с соответствующими шунтами и одновременно с входами управляемых ключей, выходы всех управляемых ключей подключены к входу канала измерения тока центрально щ го электрода, управляющие входы всех ключей соединены с выходами генератора тактовых импульсов, выход делителя подключен к входам фильтров верхних и нижних частот, выход фильтра верхних частот р5 соединен с входом амплитудного преобразователя, а выходы фильтра нижних час тот и амплитудного преобразователя являются выходами устройства.

На фиг, 1 представлена структурная схема нреалагаемого- устройства; на фиг. 2 - конструктивное выполнение зондовой части устройства; на фиг. 3временные диаграммы, иллюстрирующие работу устройства; на фиг. 4 - взаимное

35 расположение секций центрального электрода, токовых линий поля и трещин коллектора.

Устройство (фиг. 1 ) содержит генера тор 1 переменного тока, экранные элек вроды 2, удаленный электрод 3, канал 4 измерения потенциала экранных электро аов, секции 5-12 центрального электрода, входные трансформаторы 13-20 то- . ков секдий центрального электрода, резисторы-шунты 21 28, управляемые ключи 29 36, генератор 37 тактовых им пульсов, канал 38 измерения тока денч» рального электрода,делитель 39, фильтр 40 нижних частот, фильтр 41 верхних частот, амплитудный преобразователь 42. Выход. 50 генератора 1 переменного тока поаключен к экранным электродам 2, первый вход канала 4. измерения потенциала экранных электродов соединен с экранными электродами 2, а второй с удаленным 55 электроаом 3, выход канала 4 измерения потенциала экранных электродов подключен к первому входу делителя 39, первые7 4 входы вхоаных трансформаторов 13 20 токов секдий центрального электрода..соединены с экранными электродами 2, а вторые - соответственно с секциями 5-12 центрального электрода, выхоаы входных трансформаторов 13-20 подключены соответственно к резисторам-шунтам 21-28 и одновременно к BxoQQM управляемых клите чей 29-36 соответственно, выходы управ ляемых ключей 29- 36 поаключены к входу канала 38 измерения тока центрального электрода, управляющие входы " . чей 29-36 соединены с выходами генератора 37 тактовых импульсов, выход канала 38 измерения тока центрального электрода подключен к второму вхоау делителя 39, а выход его соединен с вхо-. дами фильтра 40 нижних частот и фильч ра 41 верхних частот, выход фильтра 40 нижних частот является первым выходом устройства, выход фильтра 41 верхних частот подключен к вхоау амнлитуаного преобразователя 42, выход которого является вторым выходом устройства.

Устройство содержит также изолирующие перегородки 43, изолирующую прокладку 44, изолирующие кольца 45.

На графиках 46-53 (фиг. 3) приведвны формы напряжений на выходах генератора 37 тактовых импульсов; на графике 54 - форма напряжения на выходе делителя 39; на графике 55 - форма на-. пряжения на выходе фильтра 41 верхних частот, ось напряжений 56, оси време ни 57.

На фиг. 4 изображены секпии 5-12 центрального электрода, токовые линии 58, трещины 59 коллектора.

Скважинная часть устройства конструктивно (фиг. 2) представляет собой металлический круговой цилиндр, образованный экранными электродами 2, В среаней части цилиндра расположен центральный электрод, выполненный в вице одинаковых секций 5-12, представляющих собой часть поверхности кругового цилиндра, изолированных друг от друга изолирующими перегороаками 43, а от экранных электродов 2 - изолирующей прокладкой 44 и изолирующими кольцами 45.

Устройство работает следующим образом.

Переменный ток (частота Е=ЗОО400 Гц), созааваемый генератором 1, подается на экранные электроды 2 и через шунты малого сопротивления R>

0,010м, образованные пересчитанными в первичные обмотки входных транс1022107 форматоров 13»20 резисторовшунтов 2128, поступает на секции 5-12 центрального электрода. Ток, протекающий через каждую иэ секций 5-12 центрального электрода, зависит от их сопротивления заземления, которое в свою очередь определяется удельным сопротивлением среды

s нHаsп рpаsв леeн иMиM, нормальном к поверхности цанной секции. При протекании тока через секции 5-11 центрального электроца на выходе входных трансформатоpos 13-20 образуются напряжения, пропорциональные этим токам.

В среде, однородной по азимуту, сопротивления заземлений секций 5-12

15 центрального электрода равны друг цругу, поэтому равны и токи, протекающие че реэ них. В неоднородной среце, например в коллекторе с вертикальной трещинова» тостью (фиг. 4), сопротивление заземления секций 8 и 12 минимальны, а секций 6 и 10 - максимальны, так как, удельное сопротивление породы вдоль трещин меньше, чем уцельное сопротивление в направлении, перпендикулярном к трещинам. Плотность тока на поверхности секций 8 и 12 больше плотности тока на поверхности секций 6 и 10, а следовательно, и токи секций 8 и 12 больше токов секций 6 и.10. 30

Таким образом, измеряя и сравнивая между собой токи, протекающие через секции 5-12, можно вьщелять среды, неоднородные в азимутальном направлении, и опрецелять степень их электрической 35 анизотропии.

На графиках 46-53 (фиг. 3) изображены эпюры напряжений на выходах генератора 37 тактовых импульсов. В случае

40 деления центрального электрода на восемь секций генератор 37 имеет восемь выхоаов, на каждом из которых формируются импульсы управления ключами 29-39 равной длительности У> =100-125 мс.

Если передний фронт импульса на первом выходе генератора 37 тактовых импульсов совместить с началом оси 57 времени (фиг. 3, график 46), то импульс иа втором выхоце генератора 37 должен быть задержан во времени на величину

50 длительности импульса Ц,, Импульс на третьем выходе должен быть эацержан относительно импульса иа втором выхоце тоже на величину би и т.а. С окончанием импульса на восьмом выходе вновь фор

:мируезся импульс на первом выходе, далее такой цикл повторяется до конца измерений. Таким образом, с помощью генератора 37 тактовых импульсов и управляемых ключей 29-36 выходы входных трансформаторов 13-20 токов секций центрального электрода поочерецно с частотой K =8-10 Гц подключаются к вхоцу канала 38 измерения тока центрального электрода. После преобразований сигналы, пропорциональные токам секций центрального электрода, подаются на один из входов целителя 39, на другой вход которого подается сигнал с выхода канала 4 иэмере ния потенциала экранных электроаов, про порциональный потенциалу экранных элект» родов 2 относительно уааленного электроqa 3.

Делитель 39 осуществляет операцию деления сигнала, пропорционального потенциалу экранных электродов 2, иа токи секций 5-12 центрального электрода. На выходе целителя 39 формируется напряжение, пропорциональное кажущемуся удельному сопротивлению, измеренному каждым из зондов, образованных экранными электро дами 2 и каждой иэ секций 5-12 центрального электрода, в соответствии с формулой: .и -щу ьвк к- 3

3011 где р - кажущееся удельное сопротив К ление, измеренное зондом, об» раэованным экранными элект родами и j -ой секцией цент рального электрода;

yn - масштабный коэффицнен ц

- коэффициент зонда, образованного экранными электродами и одной из секций центрального электрода;

U - потенциал экранных электроаов;

-) . - ток i -ой секции центрального

О1 электроца.

В случае среды, однородной по азимуту „равны между собой, и измерения напряжений на выходе делителя 39 опре деляются только изменением удельного электрическрго сопротивления по глубине скважины. Частотный спектр этого сигнала ограничен csepxy граничной частотой gcp2»3 Гц, Это напряжение через фильтр 40 нижних частот с частотой среза f. =5-6 Гц поступает на первый вы» ход устройства и регистрируется в виде циаграммы кажущего удельного сопротивления в функции глубины скважины.

В случае среды, неоднородной по азимуту, например трещинного коллектора (фиг. 4}, 9у зависят не только от глу1 бины скважины, но н от полнения секций

1022107 центрального электрода относительно осей электрической аниэотропии среды (направ пения трэшин 59 для трешинного кси » лектора). В этом случае напряжение на выходе целителя 39 имеет вид, приведенный на графике 54 (фиг. 3). В спектре этого сигнала наряду c составляюшей, обусловленной изменением удельного со противления по глубине скважины, присутствует и составляюшая, обусловленная 10 азимутальной неоцнороцностью срецы, причем последняя составляюшая для среа, имеюших две плоскости симметрии, прохоцяших через ось устройства, например трешинных коллекторов (фиг. 4), изме- 35 няется с частотой 2, т.е. 16-20 Гц.

Эти колебания выделяются фильтром 41 верхних частот. Форма колебаний на выхо-

ge фильтра 41 верхних частот представ лена на графике 55 (фиг. 3). Наличие 20 колебаний на выходе фильтра 41 свидетельствует о присутствии в разрезе скважины аэимутально неоднородных срец

Амплитуца этих колебаний характеризует степень электрической анизотропии этих срец. С выхода фильтра 41 колебания поцаются на вход линейного амплитуцного нрвобразоютеля 42, íà выходе которого, являюшимся вторым выходом устройства, формируется напряжение постоянного тока, пропорциональное степени. азимутальной неоднородности исследуемых сред, кото рое регистрируется на диаграммной ленте 9

Таким образом, првцлараемое устрой ство в отличив от извеслиых позволяет выделять в разрезах скважин среды неод-нородные по. азимуту, например трещин ные коллекторы, опрецвлять степень их электрической анизотропии наряду c оановремвнным получением информации об удельных сопротивлениях пород по глубине скважины

1022197

1022107

Составитель Л. Воскобойников

Рецактор А. Козориэ Техрец М.Гергець Корректор С. Швкмар

Заказ 4036/39 Тираж 710 Поцпис нов

ВНИИПИ Госуцарственного комитета СССР по цепам нэобречэний и открытий

1130З5, Москва, Ж-35, Рауыская наб., ц. 4/8

Филиал ППП Патент, г. Ужгорсщ, уц. Проектная, 4