ЗОНД ДЛЯ СКВАЖИННОГО ОПРЕДЕЛИТЕЛЯ МЕТАЛЛА Российский патент 1995 года по МПК G01V3/18 

Изобретение относится к геофизике, а именно к геофизическим исследованиям в нефтяных и газовых скважинах и может быть использовано для обнаружения, определения местонахождения и идентификации по физическим и геометрическим параметрам различных металлических объектов в скважинах.

Известен скважинный магнитный локатор, содержащий корпус из немагнитного материала с заглушкой и магнитной системой, соединенной с кабелем посредством моста со свечами и измерительный прибор, при этом магнитная система выполнена в виде свободно установленного в заглушке и подпружиненного постоянного магнита в кольцевой обойме и механической контактной пары, неподвижный контакт которой закреплен на внутренней поверхности корпуса.

Недостатком известного магнитного локатора является то, что локатор не различает металлы по магнитным свойствам и не может определить размеры магнитных металлических предметов.

Известна аппаратура для определения различных видов металлов, которая состоит из излучающей и приемной катушек, генератора, фазочувствительного детектора, управляющего двумя демодуляторами, устройства для выбора масштаба, и устройства для выбора абсолютной величины, с которых сигнал попадает на компаратор и далее на индикатор.

Недостатком известного устройства является невозможность идентификации металлов, расположенных как соосно, так и радиально по отношению к датчику.

Наиболее близким к изобретению является скважинный определитель металлов, содержащий глубинный прибор, который состоит из охранного кожуха, выполненного в виде радиопрозрачной трубы с верхним и нижним металлическими наконечниками, с размещенным внутри нее генератором, индукционным зондом, усилителем, фазочувствительным выпрямителем, частотно-импульсным преобразователем, причем генератор соединен с генераторной катушкой индукционного зонда и с опорным входом фазочувствительного выпрямителя, измерительные катушки индукционного зонда соединены через усилитель с сигнальным входом фазочувствительного выпрямителя, выход которого через частотно-импульсный преобразователь и каротажный кабель соединен с входом усилителя ограничителя наземного пульта, в состав которого также входят измеритель частоты импульсов, регистратор, источник питания, причем выход усилителя-ограничителя через измеритель частоты импульсов соединен с входом регистратора, а глубинный прибор содержит катушку индуктивности, расположенную внутри охранного кожуха ниже индукционного зонда и имеющую магнитный контакт с нижним металлическим наконечником, электрически соединенную через каротажный кабель со вторым входом регистратора.

Недостатком известного устройств является невысокая точность идентификации металлов.

Цель изобретения повышение точности идентификации металлов.

Цель достигается тем, что в зонд для скважинного определителя металла, содержащий охранный кожух, выполненный в виде радиопрозрачной трубы с верхним и нижним металлическими наконечниками и размещенными в нем излучающей и измерительных катушек, намотанных на магнитопроводящие сердечники, на нижний металлический наконечник поставлен стержневой магнит, соединенный с помощью магнитопровода с магнитопроводящим сердечником основной измерительной катушки.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что предлагаемый определитель металла отличается тем, что на нижнем металлическом наконечнике расположен стержневой магнит, соединенный с помощью магнитопровода с магнитопроводящим сердечником основной измерительной катушки.

Изобретение поясняется чертежом, на котором приведен общий вид глубинного прибора.

Глубинный прибор состоит из охранного кожуха, выполненного в виде радиопрозрачной трубы 1 с верхним 2 и нижним 3 металлическими наконечниками, размещенными в нем излучающей 4 и двух измерительных катушек 5 и 6, намотанных на магнитопроводящие сердечники 7, на нижнем металлическом наконечнике 3 расположен постоянный стержневой магнит 8, соединенный с помощью магнитопровода 9 с магнитопроводящим сердечником 7 основной измерительной катушки 5.

Определитель металла работает следующим образом.

Синусоидальное напряжение поступает на излучающую катушку 4 и через окружающую среду возбуждает вторичный сигнал в измерительных катушках 5 и 6. При прохождении глубинного прибора по скважине регистрируется фоновая проводимость пластов, пересеченных скважиной.

При поиске металлических объектов, имеющих малые габариты или объем на фоне высокопроводящих пород или при электропроводности бурового раствора ρ= 1 Ом/м возникают трудности при идентификации по магнитным свойствам обнаруживаемых объектов.

Необходимость введения магнита в скважинный прибор обусловлена тем, что наличие сильного магнита в скважинном приборе позволяет повысить чувствительность определителя металла к слабонамагниченным или небольшим по массе металлическим предметам. Однако для того, чтобы передать изменение магнитного поля магнита, вызванного его взаимодействием с другим магнетиком, необходимо преобразовать изменение его намагниченности в электрический сигнал. Для этих целей применяются катушки индуктивности, которые имеют магнитную связь с магнитом.

Для упрощения схемы скважинного прибора в качестве катушки индуктивности при организации локатора магнитного металла выгодно использовать измерительные катушки индукционного зонда, являющегося основным датчиком определителя металла. При этом исключаются дополнительные катушки индуктивности, а точка записи локатора совмещается с точкой записи зонда. Для повышения осевой чувствительности совмещенной системы к магнитному металлу магнит 8 размещен на наконечнике скважинного прибора 3 и дополнительно введена магнитная связь между магнитом и сердечником 7 катушки 5 через магнитопровод 9.

Магнит 8 изготавливается из самарий-кобальтового сплава в виде таблеток диаметром 23 мм и толщиной 12 мм. Магнит расположен внутри наконечника 3 и закреплен на торце магнитопровода 9, выполненного в форме цилиндра такого же диаметра, что и магнит. Между нижним торцем магнита и нижним торцем скважинного прибора 3-5 см. Магнитопровод 9 с противоположной от магнита стороны надет на стержень, на котором соосно закреплены все катушки зонда. Изготовлен магнитопровод из электротехнической стали.

Катушка 5 одинакова с катушкой 6 и включены они встречно-параллельно. Сердечники катушек набраны из ферритовых колец. Магнитопровод 9 не касается сердечника 7 катушки 5. Между ними в целях исключения магнитострикционных эффектов и прочих помех оставлен регулируемый зазор 1 мм.

При прохождении глубинного прибора мимо металлических объектов сигнал по сравнению с фоновым возрастает.

При прохождении зонда мимо магнитного металлического предмета магнитное поле этого предмета взаимодействует с магнитным полем магнита 8. Изменение магнитного поля магнита 8 через магнитопровод 9 попадает на сердечник 7 основной измерительной катушки 5 и модулирует инфранизкой частотой высокочастотный сигнал зонда. Полученный сигнал частотно детектируется, на выходе разделяется и регистрируется по различным каналам. По каналу зонда судят о наличии металла, по каналу локатора магнитного металла судят о наличии магнитного металла.

Особенно это важно в случае осевого контакта, когда необходимо определить интервал фрезерования алюминиевых бурильных труб для ликвидации аварии в скважине.

В этом случае, если сверху алюминиевая труба, то в момент начала подъема глубинного прибора нет магнитного взаимодействия и нет изменения показаний прибора. В случае, если сверху магнитный металл (муфта), то в момент начала подъема под действием поля магнита прибор отмечает резкое изменение сигнала в канале магнитного металла, что говорит о наличии магнитного металла и необходимости проведения фрезеровальных работ.

Использование предлагаемого технического решения позволяет совместить точки записи двух кривых, регистрирующих наличие магнитного и немагнитного металла, наличие магнита намного увеличивает чувствительность прибора при осевом контакте, что приводит к увеличению точности идентификации металла.

Использование: обнаружение, определение местонахождения и идентификация по физическим и геометрическим параметрам металлических предметов в скважинах Сущность изобретения: в зонде для скважинного определителя металла на нижнем металлическом наконечнике расположен стержневой магнит, соединенный с помощью магнитопровода с магнитопроводящим сердечником основной измерительной катушки. 1 ил.

ЗОНД ДЛЯ СКВАЖИННОГО ОПРЕДЕЛИТЕЛЯ МЕТАЛЛА, содержащий охранный кожух, выполненный в виде радиопрозрачной трубы с верхним и нижним металлическими наконечниками и размещенными в нем излучающей и измерительными катушками, намотанными на магнитопроводящие сердечники, отличающийся тем, что на нижнем металлическом наконечнике расположен стержневой магнит, соединенный с помощью магнитопровода с магнитопроводящим сердечником основной измерительной катушки.