Способ измерения площади поперечного сечения скважины и устройство для его осуществления

Способ измерения площади поперечного сечения скважины и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к области геофизического исследования скважин. Цель изобретения - повьппение точности измерений. В скважине измеряют напряжение между измерительными электродами , возникающие за счет пропускания тока между питающими электродами зонда. Измерения проводят на одной глубине одновременно двумя зондами электрического каротажа равной длины, но различного диаметра. По известным диаметрам зондов и по отношению измеренных напряжений определяют площадь поперечного сечения скважины, В корпусе 1 устр-ва размещены два зонда с питающими , и и измерительными M,,N,M электродами, выполненными на изоляционных покрытиях. К электродам А« и В, или А и Bj через коммутаторы 5 и 6 поочередно подключается генератор 2 зондирующего тока, а к измерительным электродам М,, N, Mj через коммутатор 7 - измерительный усилитель 3. С коммутаторами 5, 6 и 7 соединено программное устр-во 4. Электроды A,,M,,N,B, смещены вдоль оси корпуса 1 относительно электродов A,j,N,Mj,B2 на одно и то же расстояние . Расстояния между электродами первого зонда равны расстояниям между соотв. электродами второго зонда. Диаметр изолированного участка покрытия зонда между электродами М,, N меньше диаметра участка между электродами M2,N. 2 с.п. ф-лы, 3 ил. с Ф (Л AI Аг л/г fJ fli &i 5г 00 rsS Й/гЗ

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (!9) (!1) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фиг. 3

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4046837/22-03 (22) 31.03,86 (46) 07.10.87. Бюл. ¹ 37 (71). Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт геофизических исследований геолого-разведочных скважин (72) Л.Г.Леготин (53) 622.241 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 470601, кл. E 21 В 47/08, 1975.

Патент США № 2754475, кл. Е 21 В 47/08, 1949. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПЛОЩАДИ ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ СКВАЖИНЫ И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к области геофизического исследования скважин.

Цель изобретения — повьппение точности измерений. В скважине измеряют напряжение между измерительными электродами, возникающие за счет пропускания тока между питающими электродами зонда. Измерения проводят на одной глубине одновременно двумя зондами (51) 4 С 01 В 7/32//Е 21 В 47/08 электрического каротажа равной длины, но различного диаметра, По известным диаметрам зондов и по отношению измеренных напряжений определяют площадь поперечного сечения скважины. В корпусе 1 устр — ва размещены два зонда с питающими A,Â, и А В и измерительными М,,N,Mz электродами, выполненными на изоляционных покрытиях. К электродам А, и В, или А и В через коммутаторы 5 и 6 поочередно подключается генератор 2 зондирующего тока, а к измерительным электродам M N М, через коммутатор 7 — измерительный усилитель 3. С коммутаторами 5, 6 и

7 соединено программное устр-во 4.

Электроды А,,М,,Я,В(смещены вдоль Ф оси корпуса 1 относительно электродов )рр

А,Н,М,Bz на одно и то же расстояние. Расстояния между электродами С первого зонда равны расстояниям между соотв. электродами второго зонда.

Диаметр изолированного участка покрытия зонда между электродами М,, N меньше диаметра участка между электродами М,N. 2 с.п. ф-лы, 3 ил.

134

Изобретение относится к геофизическим методам исследования скважин и может быть применено для измерения поперечного сечения скважин и внутреннего диаметра труб, изготовленных из материалов с высоким удельным сопротивлением.

Целью изобретения является повышение точности измерения площади поперечного сечения скважины, пробуренной в высокоомных породах, в том числе в кристаллическом фундаменте, сверхглубоких скважин, На фиг. 1 изображен электрический зонд в скважине, имеющий диаметр, близкий к номинальному диаметру скважины; на фиг.2 — то же, диаметр зонда меньший номинального; на фиг.3 принципиальная схема устройства для осуществления способа.

Устройство содержит корпус 1 с двумя зондами электрического каротажа с пИтающими А,,В,,А и В и измерительными 1,, V- и М электродами, выполненными на изоляционном покрытии зонда, генератор 2 з ондирующего тока, измерительный усилитель 3, программное устройство 4, коммутаторы 5 — 7 °

К питающим электродам А и В или А и В через коммутаторы 5 и 6 поочередно подключается генератор 2 зондирующего тока, а к измерительным электродам M,, N и М через коммутатор 7 — измерительный усилитель 3.

Программное устройство 4 соединено с коммутаторами 5 — 7. При этом электроды А,,М,,И и В, зонда смещены вдоль оси корпуса 1 относительно соответствующих электродов А,N,M и

В, зонда на одно и то *e расстояние, в данном случае равное M,М-N М . Смещение однотипных электродов друг относительно друга может быть и больше, чем расстояние между измерительными электродами, однако в этом случае появляется еще один измерительный электрод. Расстояния между электродами первого зонда равны расстояниям между соответствующими электродами второго зонда.

Диаметр изолированного участка покрытия зонда между электродами М, и

N меньше диаметра участка между М и N. Из соображений конструктивной прочности зондового устройства меньший диаметр изолированного участка покрытия зонда между измерительными

S- Ilr2 — --- (1 i1N

P гр 2i АМ AN — — )+ — — —— г n

p„MN мч где U — напряжение между измери20 тельными электродами М и N;

S — площадь сечения скважины;

r, — радиус электрического зонда; и л„ вЂ” удельные сопротивления раствора и породы;

25 AM, AN u MN — длины соответствующих элементов зонда.

Аналогичное выражение можно записать для второго зонда радиусом г, .

При этом длинь соответствующих элеЗО ментов зонда AM, AN u MN должны оставаться такими же, как и в первом зонде, благодаря чему лрн измерениях в скважине обеспечивается одно и то же положение питающих и измерительных

З5 электродов обоих зондов относительно стенки скважины.

Если в процессе измерения обоими зондами токи зондирования поддерживать постоянными и равными друг дру40 гу, то для одной и той же глубины можно определить площадь сечения скважины из выражения

2ЯИ AN

1 р э

Рр г, r, 2 2

S=i -- — — — -+ и г

1—

Цмн

Цмн (2) 45 где Uìí и Uìí — напряжения между

2 измерительными электродами, замеренные с помощью первого и второго зон5О дов е tï

Из выражения (2) при — - оо т, е. р ф ° ° лри высокоомных породах или сильно минерализованном растворе, получают г — r

2 2 ,r2 (!ми < ! в

1-1мн

В этом случае площадь сечения

55 (3) скважины определяется по известным

3241 2 электродами удобно выбирать в пределах 0,5-0,9 от большего диаметра, Электроды А, В, М и N образуют первый зонд, а электроды А, В, M

I ) и N — второй, При пропускании тока (фиг.1 и 2) между питаюшими электродами А и В часть тока протекает по породе, а дру>р гая часть — по буровому раствору в кольцевом зазоре между стенками зонда и скважины. При этом общий ток, протекающий в плоскости, перпендикулярной оси зонда и проходящей через се1. редину зонда, определяется выражением

1143241 диаметрам электрических зондов и отношению напряжений, измеренных между электродами M u N.

$n

С учетом выражения (3) при — — сэ

Ь иэ выражения (1) определяется

I (4)

ГР Т

КЧ

10 но для этого необходимо дополнительно измерять ток зондирования I.

Таким образом, для измерения площади поперечного сечения скважины, пробуренной в высокоомных породах, достаточно с помощью двух зондов одной длины, но разного диаметра лри постоянном зондирующем токе измерить напряжения на измерительных электродах, а затем по их отношению и известным диаметрам зондов определить ллоплощадь сечения скважины.

С целью повьппения точности измерений в изменяющихся условиях исследований (изменение температуры и состава бурового раствора) целесообразно проводить комплексные исследования с помощью одного устройства.

Способ осуществляется следующим образом.

По команде с программного устройства 4 вначале с помощью коммутаторов

5 и 6 к генератору 2 зондирующего тока подключаются токовые электроды А, и В а с помощью коммутатора 7 измеt

35 рительный усилитель 3 подключается к электродам К, и N. Измеряемое напряжение регистрируется соответствующим устройством (каротажный самописец, магнитофон и т.д.). Затем по команде с программного устройства 4 коммутаторы 5 и 6 переключают генератор 2 зондирующего тока на токовые электроды А и В,, а коммутатор 7 подключает измерительный усилитель 3

45 к электродам М и N. Измеренное напряжение вновь регистрируется и т.д.

Измерение проводят одновременно двумя зондами.

Для определения площади поперечно- 50 го сечения скважины значения измеренных напряжений, полученных при одном и том же положении электродов М„, N и N, М относительно стенок скважины, подставляются в выражение (3).

С целью автоматизации вычисления площади поперечного сечения может использоваться микропроцессор или микро-ЭВМ, В процессе каротажа 1 устройства с двумя зондами электрического каротажа непрерывно продвигается ло стволу скважины, поэтому из-эа конечного расстояния между измерительными электродами при вычислении площади поперечного сечения скважины необходимо использовать результаты измерения напряжений U, и У со сдвигом по глубине на величину расстояния между измерительными электродами, Предлагаемые способ и устройство для измерения площади поперечного сечения скважины позволяют повысить точность измерения площади сечения при диаметрах скважины, близких к номинальному, и в условиях высокого удельного сопротивления пород. При измерении тока зондирования появляется возможность определения удельного сопротивления бурового .раствора. При этом эа счет одинаковой длины обоих зондов и одних и тех же условий измерения наличие зоны проникновения практически не сказывается на результате измерений. Точность определения сечения скважины возрастает с повышением удельного сопротивления пород, Экспериментальные исследования показали, что в породах с удельным сопротивлением вьппе 2000 Ом погрешность измерения площади сечения скважины не превьппает нескольких процентов.

Таким образом, изобретение может быть использовано для исследования сверхглубоких скважин, пробуренных преимущественно в высокоомных кристаллических породах, При этом изменения профиля сечения скважины (неправильной формы каверны, желоба) практически не сказываются на точности измерений, что позволяет с высокой точностью определять объем скважины. формула изобретения !. Способ измерения площади поперечного сечения скважины зондом электрического каротажа, основанный на измерении напряжения между измерительными электродами, возникающего за счет пропускания электрического тока между питающими электродами зонда и привязке измерений к одной глубине, отличающийся тем, что, с целью повьппения точности измерений, измерение проводят одновременно двумя зондами электрического каротажа равной длины, но различного

1 34324 1

Фиа f

Составитель R.Àðõèïîâ

Редактор О.Юрковецкая Техред M. Ходанич Корректор M,Äåì÷èê

Заказ 4635/41 Тираж 676 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 диаметра, а по известным диаметрам зондов и по отношению измеренных напряжений определяют площадь поперечного сечения скважины, 6

2. Устройство для измерений площади поперечного сечения скважины, содержащее зонд электрического каротажа, измерительные и питающие электроды, выполненные на изоляционном покрытии зонда, генератор зондирующего тока, коммутаторы, измерительный уси— литель, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения технологичности и точности измерения, оно снабже- 16 но вторым зондом электрического каротажа, выполненным на одном корпусе с первым, питающие и измерительные электроды которого смещены по оси зонда относительно одноименных элект- 20 родов первого зонда на одно и то же расстояние, равное или превышающее расстояние между измерительными электродами, причем расстояние между электродами первого зонда равны расстояниям между соответствующими электродами второго зонда, а диаметр изолированного участка покрытия зонда между измерительными электродами первого зонда отличается от диаметра изолированного участка покрытия зонда между измерительными электродами второго зонда, при этом к питающим электродам первого и второго зондов через первый коммутатор подключен генератор зондирующего тока, а к измерительньм электродам первого и второго зондов через второй коммутатор подключен измерительный усилитель.