ЗОНД ДЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО КАРОТАЖА Российский патент 1996 года по МПК G01V3/18 

Изобретение относится к области промысловой геофизики и может быть использовано при геофизических исследованиях нефтяных и газовых скважин со стандартной аппаратурой электрического каротажа.

Известен многоэлектродный зонд для электрического каротажа [1] который содержит несущую основу (подвес), электроды, верхнее (полумуфту) и нижнее (зондовый наконечник) присоединительные устройства, соединительные провода и защитный шланг. В качестве основы зонда использован отрезок того же кабеля, на котором работает зонд. Электроды зонда образованы несколькими витками электродного провода, уложенными на специальные резиновые изоляторы, которые закреплены на основе зонда.

Полумуфта и зондовый наконечник предназначены для электрического и механического присоединения зонда соответственно к кабельному наконечнику и к головке скважинного прибора. Каждое из присоединительных устройств содержит корпус с установленными в нем электровводами и многоконтактным штепсельным разъемом и охранный колпак, который соединен с корпусом при помощи резьбы. Число контактов разъема и число электровводов полумуфты определяется типом применяемого кабеля, то есть числом жил, наличием или отсутствием брони. В зондовом наконечнике количество элементов увеличено на число электродов в зонде.

В качестве основного элемента подвеса, соединяющего механически полумуфту и зондовый наконечник, используется отрезок кабеля, являющийся одновременно основой зонда. При этом жилы кабеля являются токоведущими и соединяют электрически электровводы полумуфты с частью электровводов зондового наконечника. Грузонесущими элементами подвеса, если кабель бронированный, являются броня кабеля и кабельные зажимы, установленные в охранных колпаках полумуфты и зондового наконечника. Если кабель небронированный, в качестве грузонесущих элементов используются жилы кабеля, свечи электровводов и соединительные элементы (патроны и муфты), с помощью которых жилы подсоединены к электровводам полумуфты и зондового наконечника.

Соединительные провода, идущие от электродов зонда к электровводам зондового наконечника, проложены вдоль основы зонда, изолированы слоем резиновой ленты и закреплены на основе.

Защитный шланг из нефтестойкой резины, надетый поверх основы зонда с соединительными проводами, служит для защиты зонда от механических повреждений при работе в скважине.

Рассмотренная конструкция зонда имеет ряд недостатков.

Во-первых, буровой раствор свободно циркулирует внутри охранных колпаков полумуфты и зондового наконечника. Это накладывает повышенные требования к электрической изоляции мест соединения электровводов с токоведущими элементами зонда и вынуждает применять электровводы сложной конструкции. Единственный способ изоляции, который может быть использован в данной конструкции, состоит в наложении на место соединения слоя резиновой ленты под натяжением, которая затем закрепляется сверху изолентой. Этот способ является недостаточно надежным и приводит к нарушению изоляции и появлению утечек в зонде.

Во-вторых, конструкция подвеса, в состав которого входят несколько грузонесущих элементов, является сложной и недостаточно надежной. Если для подвеса используется бронированный кабель, то его броня должна быть изолирована от корпуса прибора, для чего нижний кабельный зажим заключается в герметичный стакан из изоляционного материала, который закрепляется в охранном колпаке зондового наконечника. При этом часть герметичного стакана, расположенная выше кабельного зажима, оказывается под нагрузкой, что в процессе эксплуатации приводит к нарушению изоляции между броней и корпусом скважинного прибора. При использовании небронированного кабеля практически невозможно равномерно распределить нагрузку между жилами кабеля. В этом случае грузонесущей оказывается, как правило, одна из жил, что при затяжках и заклинивании скважинного прибора может привести к ее обрыву.

В-третьих, буровой раствор может свободно проникать под изоляцию соединительных проводов, идущих от электродов к зондовому наконечнику, что также может явиться причиной нарушения электрической изоляции в зонде и появлению утечек.

Наиболее близким по своей технической сущности и достигаемому техническому эффекту к предлагаемому техническому решению является многоэлектродный зонд электрического каротажа [2] принятый за прототип.

Зонд содержит электроды, верхнее (полумуфту) и нижнее (зондовый наконечник) присоединительные устройства, механически соединенные при помощи подвеса, соединительные провода и защитный шланг.

Каждое из присоединительных устройств включает корпус с герметичными самоуплотняющимися электровводами и многоконтактным штепсельным разъемом соединенный с ним резьбой охранный колпак.

В качестве подвеса используется отрезок зондового кабеля, одновременно являющийся основой зонда, на которой монтируются электроды зонда. Жилы зондового кабеля служат для электрического соединения электровводов нижнего зондового наконечника с электровводами полумуфты, а также (через соединительные провода) с электродами зонда.

В отличие от рассмотренного аналога [1] каждый из электродов впрессован в резиновый трубчатый корпус, размещенный на основе зонда, и имеет вывод для присоединения к одной из жил зондового кабеля.

Другое отличие от аналога состоит в усилении электрической изоляции брони зондового кабеля и соединительных проводов. Это достигается применением многослойного изолирующего покрытия из резины и фторопласта.

Отмеченные отличия прототипа от аналога дают возможность усилить электрическую изоляцию между соединительными проводами и броней зондового кабеля, однако остальные недостатки, свойственные аналогу (необходимость изоляции электровводов от бурового раствора, сложность конструкции электровводов и подвеса, ненадежность изоляции нижнего кабельного зажима), характерны и для прототипа.

Техническим результатом изобретения является повышение точности измерений и эксплуатационной надежности аппаратуры, в которой используется зонд, путем усиления электрической изоляции в зонде и упрощения конструкции электровводов и подвеса.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном зонде для электрического каротажа, содержащем электроды в виде стальных или свинцовых колец-патрубков, верхнее и нижнее присоединительные устройства, механически соединенные при помощи подвеса, каждое из которых включает корпус с герметичными самоуплотняющимися электровводами и многоконтактным штепсельным разъемом и соединенный с ним резьбой охранный колпак, соединительные провода, связывающие электровводы верхнего присоединительного устройства, а также электроды зонда с электровводами нижнего присоединительного устройства и защитный шланг, подвес выполнен в виде гибкого троса из синтетики, концы которого оформлены в виде петли и закреплены внутри охранных колпаков присоединительных устройств при помощи коуша, электровводы выполнены в виде конических изоляторов с токоведущим стержнем, установленных непосредственно в корпусах верхнего и нижнего присоединительных устройств, защитный шланг состоит из нескольких соосно расположенных отрезков равного диаметра, концы которых закреплены в торцевых выемках охранных колпаков и электродов, а свободное пространство внутри охранных колпаков, электродов и отрезков защитного шланга заполнено материалом с высоким электрическим сопротивлением, например олигомером.

На чертеже представлен продольный разрез предлагаемого многоэлектродного зонда для электрического каротажа.

Зонд содержит электроды 1, верхнее 2 и нижнее 3 присоединительные устройства, соединенные подвесом 4, каждое из которых содержит корпус 5 с герметичными самоуплотняющими электровводами 6 и многоконтактным штепсельным разъемом 7 и соединенный с ним при помощи резьбы 8 охранный колпак 9, соединительные провода 10, связывающие электровводы верхнего присоединительного устройства и электроды зонда с электровводами нижнего присоединительного устройства, и защитный шланг 11 из нефтестойкой резины. При этом в качестве подвеса используется гибкий трос, концы которого оформлены в виде петли 12 и закреплены внутри охранных колпаков присоединительных устройств при помощи коуша 13, электровводы выполнены в виде конических изоляторов с токоведущим стержнем внутри, установленных непосредственно в корпусах присоединительных устройств, защитный шланг состоит из нескольких соосно расположенных отрезков равного диаметра, концы которых закреплены в торцевых выемках 14 охранных колпаков и электродов а свободное пространство внутри охранных колпаков, электродов, и отрезков защитного шланга заполнено материалом 15 с высоким электрическим сопротивлением, например олигомером.

Зонд работает следующим образом.

Электронная схема скважинного прибора, питаемая по кабелю с поверхности, вырабатывает переменный ток для питания токовых электродов, один из которых расположен на поверхности, а другой входит в состав многоэлектродного зонда. С помощью токовых электродов в скважине и околоскважинном пространстве создается переменное электрическое поле, характер которого зависит от электрического сопротивления окружающей среды. Чувствительным органом зонда являются измерительные электроды. При неизменной силе тока и данном размере (длине) зонда измеряемое кажущееся удельное электрическое сопротивление определяется разностью потенциалов между соответствующими измерительными электродами, которая усиливается электронной схемой и передается на поверхность для регистрации. Схема позволяет скоммутировать из электродов зонда необходимое число установок, составляющих комплект зондов бокового каротажного зондирования.

При работе зонда в скважине электровводы и соединительные провода полностью изолированы от бурового раствора, что позволяет избежать утечек в зонде. Высокая электрическая изоляция в зонде, достигаемая благодаря заливке олигомером электрических линий зонда, дает возможность использовать упрощенную конструкцию электровводов, так как отпадает необходимость изоляции соединений с помощью резиновой ленты.

Использование в качестве подвеса гибкого троса из синтетического материала позволяет предельно упростить конструкцию подвеса, освободив его от несвойственной функции электрического соединения электровводов верхнего и нижнего присоединительных устройств.

Таким образом, предлагаемое техническое решение дает возможность усилить электрическую изоляцию в зонде, а также упростить конструкцию электровводов и подвеса, что в свою очередь повышает точность измерений и эксплуатационную надежность аппаратуры, в которой используется зонд.

Использование: при геофизических исследованиях нефтяных и газовых скважин. Сущность изобретения: зонд содержит электроды, верхнее и нижнее присоединительные устройства, подвес, соединительные провода и защитный шланг. Каждое из присоединительных устройств включает корпус с электровводами и многоконтактным штепсельным разъемом и соединенный с корпусом при помощи резьбы охранный колпак. Подвес выполнен в виде гибкого троса из синтетики, концы которого оформлены в виде петли и закреплены внутри охранных колпаков присоединительных устройств при помощи коуша. Электровводы выполнены в виде конических изоляторов с токопроводящим стержнем внутри, установленных непосредственно в корпусах присоединительных устройств. Защитный шланг состоит из нескольких соосно расположенных отрезков равного диаметра, концы которых закреплены в торцевых выемках охранных колпаков и электродов, а свободное пространство внутри охранных колпаков, электродов и защитного шланга заполнено материалом с высоким электрическим сопротивлением, например олигомером. Конструкция устройства позволяет усилить электрическую изоляцию в зонде, а также упростить конструкцию электровводов и подвеса, что в свою очередь повышает точность измерений и эксплуатационную надежность аппаратуры, в которой используется зонд. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Зонд для электрического каротажа, содержащий электроды в виде стальных или свинцовых колец-патрубков, верхнее и нижнее присоединительные устройства, механически соединенные при помощи подвеса, каждое из которых включает корпус с герметичными самоуплотняющимися электровводами и многоконтактным штепсельным разъемом и соединенный с ним резьбовой охранный колпак, соединительные провода, связывающие электровводы верхнего присоединительного устройства, а также электроды зонда с электровводами нижнего присоединительного устройства, и защитный шланг, отличающийся тем, что подвес выполнен в виде гибкого троса из синтетики, концы которого оформлены в виде петли и закреплены внутри охранных колпаков присоединительных устройств при помощи коуша, электровводы выполнены в виде конических изоляторов с токоведущим стержнем внутри, установленных непосредственно в корпусах верхнего и нижнего присоединительных устройств, защитный шланг состоит из нескольких соосно расположенных отрезков равного диаметра, концы которых закреплены в торцовых выемках охранных колпаков и электродов, а свободное пространство внутри охранных колпаков, электродов и отрезков защитного шланга заполнено материалом с высоким электрическим сопротивлением. 2. Зонд по п.1, отличающийся тем, что в качестве материала с высоким электрическим сопротивлением используется олигомер.