ЗОНД ДЛЯ ЭЛЕКТРОКАРОТАЖА СКВАЖИН Российский патент 1997 года по МПК G01V3/18 

Изобретение относится к области геофизической аппаратуры и может быть использовано во всех разновидностях электрического каротажа сухих скважин или скважин, заполненных нефтью, газом или специальным раствором.

Известен зонд для электрокаротажа скважин с электродами из свинцовой проволоки, расположенными в виде кольцевых элементов на электрокаротажном кабеле и имеющими электрическую связь с его жилами (Дахнов В.Н. Электрические и магнитные методы исследования скважин. М. Недра, 1967, с. 44-56).

Недостатком зонда является невозможность создания гальванической связи с пластом в сухих скважинах, а также заполненных нефтью, газом или специальным электронепроводящим раствором.

Известно устройство для измерения удельного сопротивления грунта в буровых скважинах (А.С. N 693320, кл. G 01 V 3/18, приор. 29.03.76), включающий скважинный электрод, выполненный в виде двух подвижных полуокружностей. Половинки электрода соединены между собой гибким шарниром и распорным шарнирным механизмом с грузом. Опускание и подъем электрода осуществляют с помощью подъемного каната, присоединенного к электроду.

Данное устройство имеет небольшой угол перекрытия двумя концентричными полуокружностями внутренней поверхности обсадной колонны, который не превышает 180^o. Наличие двух подвижных полуокружностей и распорного механизма снижает надежность работы и повышаются габариты прибора, что исключает возможность его применения в скважинах малого диаметра.

Известно устройство для микрокаротажа скважин (А.С. N 1004939, кл. G 01 V 3/18, приор. 07.05.81), включающее центральный и экранный электроды, выполненные в виде дугообразных пластин и гибкого звена, соединяющего боковые ребра экранного электрода и рычажную систему, состоящую из двух рычагов, свободные концы которых присоединены к каркасу, на котором установлен башмак микробокового каротажа. Управляется рычажная система при помощи толкателя.

Устройство имеет малый угол перекрытия поверхностью центрального электрода внутренней поверхности обсадной колонны, не превышающий 45 - 90^o, что существенно снижает надежность гальванического контакта зонда со стенками скважины.

Известен способ определения электрического сопротивления пласта в скважине, перекрытой специальной обсадной колонной с электроконтактными элементами и заполненной электронепроводящей жидкостью, в котором предусматривается непрерывное контактирование каждого электрода зонда с одним электропроводящим элементом в обсадной колонне. В литературе отсутствуют сведения о разработке и применении в практике устройств, реализующих данный способ.

За прототип принят зонд бокового микрокаротажа (Геофизические методы исследования скважин: Справочник геофизика. Под ред. В.М. Запорожца. М. Недра, 1983, с. 274). Обычно зонд применяют в 2 3-секционном исполнении. Каждая секция включает одну подвижную пластину, которая представляет собой контактный электрод. Пластина выполнена в виде дуги окружности, угол перекрытия поверхности обсадной колонны составляет 10 15^o. Пластина расположена на прижимном устройстве рессоре, с помощью которого достигается гальваническая связь в системе скважина-пласт. Скважина перекрывается специальной обсадной колонной с электроконтактными элементами и заполняется электронепроводящей жидкостью.

Недостатком зонда является малый угол перекрытия поверхностью зонда внутренней поверхности обсадной колонны. Прижимное устройство-рессора перекрывает проходное сечение скважины и занимает большую площадь, это затрудняет или делает невозможным его применение в скважинах малого диаметра.

Целью изобретения является повышение надежности работы за счет увеличения углового перекрытия поверхности обсадной колонны и улучшения проходимости устройства в скважине.

Указанная цель достигается тем, что зонд имеет две электроконтактные пружины, электрически связанные между собой, одна из них неподвижно закреплена на корпусе, другая подвижна в радиальном направлении. Прижимной элемент выполнен из двух шарнирно соединенных рычагов, другие концы которых соединены один шарнирно с подвижной пластиной и с кронштейном, установленным на нижнем конце корпуса, другой подпружинен и укреплен на упоре корпуса.

Существенным отличием заявляемого изобретения по сравнению с аналогами (А. С. NN 1038913, 1004939 и 693320) является увеличение углового перекрытия двумя концентрическими полуокружностями пластин внутренней поверхности обсадной колонны. В А.С. NN 693320 и 1004939 этот угол не превышает 180^o, а в А. С. N 1004939 меньше 90^o. В предлагаемом зонде этот угол может превышать 270^o, обеспечивая большую вероятность контактирования зонда с электрическими контактами обсадной колонны, поскольку обе пластины контактные. Зонд имеет небольшие габариты шарнирно соединенных рычагов, что дало возможность разместить корпус между пластинами.

На фиг. 1 изображен зонд для электрокаротажа скважин; на фиг. 2 - поперечное сечение этого зонда в месте расположения подвижной и неподвижной пластин.

Зонд подвешивается на каротажном кабеле 1, который крепится с помощью кабельной головки 2 к корпусу 3. Электроконтактная подвижная пластина 4 может перемещаться в радиальном направлении с помощью прижимного элемента. Прижимной элемент выполнен из двух шарнирно соединенных нижними концами рычагов 5 и 6. Верхний конец рычага 5 снабжен пружиной 7 и укреплен на упоре 8 корпуса 3. Верхний конец рычага 6 шарнирно соединен с подвижной пластиной 4. Кронштейн 10 шарнирно соединен с рычагом 6. Такое исполнение прижимного элемента позволяет повысить компактность зонда.

Неподвижная пластина 9 закреплена на корпусе жестко. Обе электроконтактные пластины 4 и 9 выполнены в виде концентрических полуокружностей с радиусом, равным радиусу внутренней поверхности обсадной колонны. Это обеспечивает угол перекрытия 270^o и более. Обычно зонд включает три секции модуля.

Зонд работает следующим образом.

Зонд опускает в скважину на каротажном кабеле 1, к которому последовательно через соответствующее расстояние посредством кабельных головок 2 присоединены еще два корпуса аналогичных зондов. Подвижная и неподвижная электроконтактные пластины каждого зонда электрически связаны между собой, подключены к отдельной жиле 3-жильного кабеля 1. Электрическую связь между пластом и корпусом 3 осуществляют посредством контакта с электропроводящими пробками специальной обсадной колонны с помощью подвижной пластины 4, изменяющей свое положения прижимным элементом. Прижимной элемент под действием усилия пружины 7 перемещает рычаг 5, вызывающий поворот рычага 6 и перемещение пластины 4 в радиальном направлении. Каждая пара электродов зонда одновременно контактирует с одним или двумя электропроводящими элементами в обсадной колонне, этим обуславливается постоянная гальваническая связь в системе скважина-пласт. Для установления более надежной гальванической связи размерные параметры зонда согласовывают с размерными параметрами системы электроконтактов на колонне, а именно расстояние между центрами секций соседних электродов по вертикали равны или кратны расстояниям между центрами соседних электроконтактов в ряду, высота электродов равна расстоянию между центрами электроконтактов, первые секции разных электродов расположены друг над другом и вторые секции разных электродов расположены друг над другом, протяженность поверхности каждой секции электрода в сечении, перпендикулярном оси скважины, составляет четвертую часть протяженности такого же сечения внутренней поверхности специальной обсадной колонны.

Положительный эффект заключается в повышение надежности работы зонда за счет увеличения углового перекрытия. Более надежная работа зонда позволит исключить бурение оценочных скважин. Небольшие размеры зонда вместе с прижимным элементом позволяют применять его даже в скважинах малого диаметра.

Использование: в области геофизической аппаратуры, в том числе для выполнения всех разновидностей электрического каротажа сухих скважин или скважин, заполненных нефтью, газом или специальным раствором. Сущность изобретения: зонд снабжен дополнительно неподвижной электроконтактной пластиной 9. Подвижная пластина 4 соединена с корпусом 3 посредством рычагов 5, 6. Они шарнирно соединены между собой. Конец пластины 5 подпружинен с помощью пружины 7. 2 ил.

Зонд для электрического каротажа скважин, перекрытых специальной обсадной колонной с электроконтактными элементами и заполненных электронепроводящей жидкостью, включающий корпус, электроконтактную подвижную пластину и прижимной элемент, отличающийся тем, что в него введена неподвижно закрепленная на корпусе вторая электроконтактная пластина, электрически связанная с подвижной электроконтактной пластиной, а прижимной элемент выполнен из двух шарнирно соединенных одними концами рычагов, другие концы которых соединены один шарнирно с подвижной электроконтактной пластиной и с кронштейном, установленным на нижнем конце корпуса, другой подпружинен и укреплен на корпусе.