Устройство для индукционного каротажа скважин

Устройство для индукционного каротажа скважин

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(n) 868683

Союз Советскик

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ

® (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 04. 01. 80 (21) 2864101/18-25 (51)м. к.з с присоединением заявки Йо

G 01 V 3/18

Государствеииый комитет

СССР ио делам изобретеиий и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 30.09.81, бюллетень 89 36 (53) УДК550. 837 3

: 622 ° 241 (088. 8) Дата опубликования описания 30. 09. 81 (72) Авторы изобретения

В. Ф. Мечетин и В. А. Короле

Ф

Всесоюзный научно-исследовательский Ййстн ут„,, нефтепромысловой геофизики (71) Заявитель (54 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИНДУКЦИОННОГО KAPOTAKA

СКВАЖИН

Изобретение относится к промыслово-геофизической технике и может быть использовано в устройствах, используемых для исследования электрических характеристик горных пород, пересеченных скважиной, а также для исследования разрезов нефтяных, газовых гидрогеологических и других скважин, бурящихся с целью разведки и добычи полезных ископаемых.

Известно устройство для индукционного каротажа скважин, содержащее зонд с генераторной и приемной катушками, генератор переменного тока, подключенный к генераторной катушке, 1з измерительный преобразователь, подключенный к приемным катушкам, блок компенсации нулевого уровня сигнала зонда и регистратор (1).

В укаэанном устройстве повышение 2ы точности измерения достигается за счет компенсации нулевого уровня индукционного зонда. Однако компенсация нулевого уровня индуктивного зонда в широком диапазоне температур не сохраняется, что ограничивает точность измерения в области высоких значений удельных сопротивлений и сужает динамический диапазон изме:нения удельных сопротивлений пород. 30

Точность измерения ограничивается также неконтролируемым изменением параметров градуировочной характеристики измерительного канала под воздействием внешних факторов (например, температуры).

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для индукционного каротажа скважин, содержаь, е индукционный зонд с генераторными и приемными катушками, генератор переменного тока, подключенный к генераторным катушкам, измерительный преобразователь, подключенный к измерительным катушкам, вычислительный блок, блок коммутации, блок введения эталонного сигнала с катушкой,расположенной в зонде, подключенный к блоку коммутации. Блок введения эталонного сигнала выполнен в виде переключателя, изменяющего число витков в одной из измерительных катушек зонда, и переключателя, изменяющего фазу опорного напряжения фазового селектора, входящего в с.л".тав изме" рительного преобраэоватеъч, на 90

Точность измерения повышасгся за счет учета амплитудной и 4 зэовой нестабильности измерительного канала путем проведения измерений, необхо868683

Кроме того, все проводящие детали зонда выполнены из одного материала., На чертеже приведена функциональная схема устройства.

Устройство включает индукционный зонд 1, содержащий генераторные катушки 2 -2п и измерительные катушки 3„-3„; генератор 4 переменного тока, блок 5 введения нуль-сигнала,выполненный в виде управляемого ключа б., нэмерительный преобразователь 7,блок

1О 8 изменения нулевого уровня, состоящий иэ катушек 9 и 10 и управляемых ключей 11 и 12, блок 13 введения эталонного сигнала, состоящий из катушки 14, управляемого ключа 15 и

15 эталонного резистора 16, вычислительный блок 17 и блок 18 коммутации. Генераторные катушки 2„-2„ подключены к выходу генератора 4 переменного тока. Измерительные катушки 3„ -3„

2п соединены с управляемыми входами ключа б блока 5 введения нуль-сигнала и со входом измерительного.преобразователя 7. Выход измерительного преобразователя 7 соединен с первым входом вычислительного блока 17, второй вход которого соединен с блоком 18 коммутации. димых для определения поправочных коэффициентов и последующего введения их в результат измерений (2).

Однако в данном устройстве не уменьшается погрешность, обусловленная нестабильностью активной компоненты нулевого уровня индукционного зонда, имеющей фазу полезного сигнала, ио не связанной с проводимостью пород. Нестабильность активной компонейты нулевого уровня вызывается изменением характеристик (в основном электропроводности) материалов катушек, экранов, проводов,,металлических деталей под действйем внешних факторов, главным образом температуры. Кроме того, контролируется только коэффициент передачи измерительного преобразователя, а дрейф акуля измерительного преобразователя не учитывается.

Цель изобретения - повышение-точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для индукционного каротажа, содержащее индукционный зонд с генераторными и приемными катушками, генератор переменного тока, подключенный к генераторным катушкам, измерительный преобразова-тель, подключенный к измерительным катушкам, вычислительный блок, блок коммутации, блок введения эталонного 30 сигнала, подключенный к блоку коммутации, введены блок изменения нулевого уровня сигнала индукционного зонда и блок введения нуль-сигнала, причем входы блока изменения нуле- 35 вого уровня сигнала подключены к выходам блока коммутации, блок введения нуль-сигнала подключен параллельно входу измерительного преобразователя и соединен входом с выходом 40 блока коммутации, вычислительный блок выполнен с двумя входами, первый из которых подключен к выходу измерительного преобразователя, а второй — к выходу блока коммутации.

Блок изменения нулевого уровня вы- 45 полнен в виде размещенных в индукционном зонде двух катушек, выводы которых замкнуты через управляемые ключи, управляющие входы которых являются входами блока изменения нулевого уровня.

Блок введения нуль-сигнала выполнен в виде управляемого ключа, включенного параллельно входу измерительного преобразователя, а управ- 55 ляющий вход ключа является входом блока введения нуль-сигнала.

Блок введения эталонного сигнала выполнен s виде катушки, размещенной на зонде, выводы которой замкнуты gp через последовательно включенные эталонный резистор и управляемый люч управляющий вход которого явклю ляется входом блока введения этал онного сигнала.

Концы каждой из катушек 9 и 10 соединены между собой через соответствующие управляемые ключи 11 и 12,. управляющие входы которых являются входами блока 8 изменения нулевого уровня и соединены с выходами блока

18 коммутации. Выводы катушки 14 блока 13 введения эталонного сигнала соединены между собой через управляемый ключ 15 и эталонный резистор 16 ° Управляющий вход ключа 15 является входом блока введения эталон-, ного сигнала и соединен с выходом блока 18 коммутации.

Принцип работы устройства заключается в том, что процесс измерения разбивается во времени на циклы, в каждом из которых выполняется несколько тактов измерений, причем.время .цикла выбирается таким, чтобы величину измеряемой удельной электропроводности в течение времени цикла можно было считать постоянной с заданной степенью точности. В первых двух тактах производится измерение исследуемой удельной электропроводности при двух значениях нулевого уровня. индукционного зонда, а в двух последующих находится сумма исследуемой удельной электропроводности с эталонным сигналом, эквивалентным эталонной удельной электропроводности, и нуль-сигналом.

По показаниям, полученным в каждом такте, рассчитывается значение измеряемой величины.

868683

15

Зч

40

Эти выражения представляют собой систему четырех уравнений с четырьмя, неизвестными 6»,а, Ь, а ;

Эта система решается в вычислительном блоке 17 относительно по алгоритму .

Полученное значение 6q с выхода вычислительного блока 17 поступает на выходной зажим.

Kate следует из выражения (8), резулътат измерения удельной электропроводности не зависит от нулевых уровней индукционного зонда и измерительного преобразователя, а также коэффициента передачи. Точность измеПусть градуировочная характеристика измерительного канала линейна и имеет вид

КйФб Ф Q+Q, (л) где N - показания на выходе измерительного канала; а — коэффициент передачи измерительного канала; 6» - значение измеряемой удель« ной электропроводности;

Ь - нулевой уровень измерительного преобразователяу

d - нулевой уровень индукционного зонда.

В первом такте измерения блок 18 коммутации открывает ключ 11 блока изменения нулевого уровня, а ключи б, 12 и 15 остаются закрытыми. При этом замкнутой накоротко оказывается катушка 9 блока 8 изменения нулевого .уровня. Такому состоянию на выходе измерительного канала в непроводящей среде соответствует нулевой уровеньа,.

Переменное напряжение, равное сумме измеряемого сигнала и нулевого уровня, подается на вход измерительного прербразователя 7, где формируется результат первого такта измерения

g -d 6»+ Ь+б,, (1)

1Э результат поступает в вычислитот в его тельный блок 17 и фиксируется в памяти.

Во втором такте измерения блок 18 коьакутации открывает ключ 12 блока

8 изменения Нулевого уровня, а ключи б, 11 и 15 находятся s закрытом состоянии. При этом катушка 10 окаывается замкнутой накоротко. Tàêîэ ому состоянию на выходе измерительн го канала в непроводящей среде соответствует нулевой уровень d . Причем параметры катушки 9 и 10 выбраны так что выполняется условие

В г

С P

hg. 6 о . оч

Я а - д - ()

Е „E а где о„и

Е „и E — значения активных компонент первого и второго нулевых уровней соответственно

Е Ец - значения реактивных о компонент первого и второго нулевых уровней соответственно.

Переменное напряжение, рав авное сумме измеряемого сигнала и второго ает на вход .нулевого уровня, поступае

-7 и и.зме рительного преобразователя17 в памяти вычислительного блока

60 фиксируется результат второго такта измерения. в =аЬ +а+а =аб» ь a„(4)

В третьем такте измерения блок 18. коммутации открывает ключи 12 и 15, а ключи 6 и 11 остаются закрытыми.При этом катушка 14 замыкается на эталонный резистор 16 и в измерительных катушках 3„-3„ наводится сигнал, эквивалентный эталонной удельной электропроводности b . Переменное напряжение, равное сумме измеряемого и эталонного сигналов с вторьм нулевым уровнем, поступает на вход измерительного преобразователя 7, и в вычислительном блоке 17 запоминается результат третьего такта измерения

89=а(6„+6„) ь+ э. (й !

В четвертом такте измерения блок

18 коммутации открывает ключ б блока

5 введения нуль-сигнала, и вход из- мерительного преобразователя 7 замыкается накоротко. При этом на выходе измерительного канала получается ре-, ультат, соответствующий нулевому начению сигнала на выходе. Результат четвертого такта измерения н,-ь запоминается вычислительным блоком

17. Таким образом, в результате че- . тырех тактов измерения в вычислитель ном блоке 17 имеются четыре результата, связанные с измеряемой вели- . чиной следующим образом:

Мк 06» ьч

< = „+Ьл, а„;

hlgao6„t6 ) ьл,са,; (т) 4" рения определяется стабильностью эталонной удельной электропроводности и стабильности отношения

d ц» .2. °

Ьл

868683

Стабильность эталонной электропроводности зависит от стабильности эталонного резистора 16 и может быть сделана достаточно высокой ° Стабильность величины,и, определяется стабильностью отношения геометрических размеров. Так как все детали индукционного .зонда расположены на едином стержне, имеющем по всей длине. одинаковый температурный коэффициент линейного расширения, то все геометрические размеры при нагревании зонда изменяются пропорционально, поэтому стабильность величины ropa o выше стабильности нулевых уровней Д„ и и, Предлагаемое устройство для индукционного каротажа скважин обеспечивает повышение точности измерения высоких значений удельных сопротивлений за счет снижения погрешностей, обусловленных нестабильностью нулевого уровня индукционного зонда и дрейфом нуля измерительного преобразователя получение при обработке результатов измерений непосредственно значения исследуемой удельной электропроводности. Вследствие того, что результат измерения не зависит.от коэффициента передачи и дрейфа нуля измерительного преобразователя, измерительные преобразователи могут бытЬ выполнены по самым простым, а следовательно, надежным схемам.

Формула изобретения

Устройство для индукционного каротажа скважин, содержащее индукционный зонд с генераторными и при емными катушками, генератор переменного тока, подключенный к гене,раторным катушкам, измерительный преобразователь, подключенный к измерительным катушкам, вычислительный блок, блок коммутации, блок введения эталонного сигнала, подключенный к первому выходу блока коммутацйй, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что с целью повышения точности измерения, в него введены блок изменения нулевого уровня сигнала индукционного зонда и блок введения нульсигнала, причем входы блока изменения нулевого уровня сигнала подключены к второму и третьему выходам блока коммутации, блок введения нульсигнала подключен параллельно входу измерительного. преобразователя и соединен входом с четвертым выходом блока коммутации, вычислительный блок выполнен с двумя входами, первый из которых подключен к выходу измерительного преобразователя, а второй — к пятому выходу блока коммутации. 2. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ.е е с я тем, что блок. изменения нулевого уровня выполнен в

20 виде размещенных в индукционном зонде двух катушек, выводы которых замкнуты через управляемые ключи, управляющие входы которых являются входами блока изменения нулевого уровня. р 3. Устройство по rm. 1 и 2, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что блок введения нуль-сигнала выполнен в виде управляемого ключа, управляющий вход которого является входом блока введения нуль-сигнала.

4. Устройство по пп, 1-3, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок введения эталонного сигнала выполнен в виде кутушки, расположенной на зонде, выводы которой замкнуты через последовательно включенные эталонный резистор и управляемый ключ, управляющий вход которого является входом блока введения эталонного сигнала.

Источники информации, 40 принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР Р 371546, кл. G 01 Ч 3/18, 19702. Авторское свидетельство СССР

Р 284194, кл. G 01 V 3/18, 1968 (прототип).,868683

Составитель В. Майоршин

Техред.Ж.Кастелевич Корректор 0. Билак

Редактор И. Михеева

Заказ 8322/67

Тираж 735 Подлнсное

ВНИИПИ Государственного комнтета СССР ло делам изобретений и открытий

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

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