ГЕОФИЗИЧЕСКИЙ ЗОНД И КОМПЛЕКТ ЗОНДОВ Российский патент 1998 года по МПК G01V3/02 

Изобретение относится к геофизике, в частности к электрической разведке, и может быть использовано для скважинных или поверхностных работ при поиске резервуаров, заполненных углеводородами, при поиске других полезных ископаемых, в геологическом картировании, геотермальных, инженерно-геологических, гидрогеологических исследованиях и т.д.

При проведении сейсмической и электроразведки, гравиразведки, магниторазведки или радиационного каротажа часто используют установки или зонды с по меньшей мере тремя характерными элементами: источником или возбудителем поля; измерителем этого поля и вторым измерителем этого или иного поля.

В частности, Шлюмберже был предложен зонд, содержащий два токовых и два потенциальных электрода, расположенные на одной прямой (патент США 1719786, G 01 V 3/02, 1929). Потенциальные электроды M и N находятся вблизи токового электрода A, а второй токовый электрод B удален от двухчленной системы электродов A, M, N.

Известен также скважинный акустический прибор, содержащий размещенные в корпусе излучатель и три приемника (патент США 4992994, G 01 V 1/40, 1991).

В ЕПВ 0184898, G 01 V 5/12, 1985 описан зонд для гамма-гамма каротажа, содержащий размещенные на одной прямой источник и два приемника гамма-квантов.

Наиболее близким к предложенному можно считать комбинированный геофизический зонд, в котором упомянутыми характерными точками являются точки размещения магнитометра, источника и приемника акустического сигнала соответственно (патент США 4962490, G 01 V 1/40, 1990).

На практике этот и вышеназванные зонды используются в комплекте с другими зондами или установками той же конструкции, но иного размера, что позволяет осуществить всестороннее исследование геологического объекта, выявить все особенности его структуры. Однако воспроизводимость и достоверность информации, полученной с использованием известного зонда или комплекта зондов, невысока. Далеко не во всех случаях результаты съемки с помощью известного зонда или комплекта зондов удается интерпретировать однозначно.

Это связано с тем, что при решении конкретных геологических задач повышение достоверности и точности результата определяется сопоставимостью и возможностью комплексирования информации. В то же время глубинность, разрешающая способность и точность устройств зависят от расстояний между их элементами, углов и соотношений между ними, а также соответствия этих параметров фундаментальным структурным характеристикам исследуемых геологических объектов и используемых электрических полей. Указанные соотношения и соответствия не учитываются в описанных устройствах, что не позволяет в достаточной степени устранить перечисленные недостатки, а также создать на базе известных устройств стандартизированную и унифицированную измерительную систему, комплект электрических зондов. Это требует неоправданного усложнения алгоритма обработки информации, увеличения ее объема за счет осуществления дополнительных замеров.

Таким образом, техническим результатом, ожидаемым от использования изобретения, является упрощение алгоритма обработки информации при одновременном повышении ее достоверности, воспроизводимости и точности. Кроме того, использование устройства позволит создать на его основе унифицированные комплекты для изучения геологических объектов, находящихся на различных уровнях иерархии.

Указанный результат достигается тем, что в известном геофизическом зонде, содержащем по меньшей мере один возбуждающий и два измерительных элемента, расстояния между измерительными элементами и возбуждающим и ближайшим к нему измерительным элементом являются членами ряда вида
L_r = L_r-1 + L_r-2, (1)
где r = 3, 4...; L₁ = G; L₂ = 2G (здесь G - основание ряда).

Кроме того, при выборе расстояний используют соседние члены ряда.

Указанный результат достигается также тем, что в известном комплекте геофизических зондов, каждый из которых содержит по меньшей мере один возбуждающий и два измерительных элемента, расстояния между измерительными элементами и возбуждающим и ближайшим к нему измерительным элементом являются членами ряда вида
L_r = L_r-1 + L_r-2, (1)
где r = 3,4...; L₁ = G; L₂ = 2G (здесь G - основание ряда).

Кроме того, при выборе расстояний используют соседние члены ряда.

Необходимо подчеркнуть, что возбудитель и измерители могут и не быть расположены на одной прямой.

На фиг. 1 схематично изображен зонд для электроразведки; на фиг. 2 - акустический зонд.

Устройство, изображенное на фиг. 1, содержит электроды 1, расположенные в точках A, B, M, N и называемые в дальнейшем в соответствии с указанными точками, ключ 2, источник 3 постоянного тока и измеритель напряжения 4.

Отношение расстояний MN/AM равно отношению Lm/Ln, m<n. Например, при G = 1 м, MN и AM могут составить 1 и 2 м, 3 и 5 м, 5 и 13 м и т.д.

Проводились сравнительные испытания известных и предлагаемых зондов для бокового каротажного зондирования. В известных зондах величины MN и AM составляли 0,1/0,4; 0,1/1,0; 0,5/2,0; 0,5/4,0; 1,0/8,0, а в предлагаемых соответственно 0,14/0,28; 0,28/0,42; 0,42/0,70,..., 4,76/7,70.

В результате работы с зондами и проведенных сравнительных испытаний были выявлены следующие преимущества предлагаемых зондов:
- комплект зондов является формализованным, унифицирован;
- коэффициенты зондов изменяются линейно и при одинаковых длинах зондов (равных AO, где O - середина отрезка MN) различаются весьма существенно, что позволяет повысить чувствительность на 30 - 40%;
- одинаковая глубинность исследования была достигнута при меньших размерах зонда и соответственно при меньшей силе тока питающих электродов.

Изображенный на фиг. 2 зонд содержит корпус 5, излучатель 6 и приемники 7, 8.

Прибор работает следующим образом.

Акустический сигнал от излучателя 6 воздействует на стенку скважины, а отраженные сигналы воспринимаются приемниками 7, 8. Аналоговый сигнал с выхода приемников поступает на соответствующий блок цифровой обработки (не показан).

Число приемников в приборе зависит от алгоритма обработки и методики измерения и может быть более двух. Однако в любом случае расстояния L₁ выбираются из ряда (1). Например, в рассматриваемом примере величины L₁ и L₂, L₁ и L₃ или L₂ и L₃ при G = 1 могут принять любое из следующих пар значений: 1, 2; 2, 3; 3, 5; 5, 8; 5, 13; 13, 21; 8, 21 и т.д. Если число приемников более двух, то целесообразно, но не обязательно отсчет расстояний вести от одной точки, например, точки расположения излучателя 2.

Выбор основания ряда производится по результатам измерения параметров слоев с известными свойствами из условия получения максимальной чувствительности прибора.

Комплект может включать несколько наборов приборов, причем в каждом наборе расстояния выбраны с учетом своего основания G, а G₁ выбраны из ряда с основанием G₁.

Необходимо отметить также, что в приборах могут использоваться любые излучатели, например, вращающиеся или неподвижные, а также любые приемники, в частности однотипные или различного вида (направленные и ненаправленные).

Проведенные испытания показали, что при выборе расстояний в соответствии с соотношением (1) обеспечивается согласование зонда с исследуемой геологической структурой и блоком обработки. В результате достигаются наибольшая чувствительность и помехозащищенность приборов, повышается воспроизводимость измерений и достоверность полученных результатов. Кроме того, обеспечивается унификация приборов с различной базой, что позволяет однозначно интерпретировать результаты исследований.

Использование: для скважинных или поверхностных работ при поиске резервуаров, заполненных углеводородами, при поиске других полезных ископаемых, в геологическом картировании и т.п. Сущность изобретения: в геофизическом зонде и комплекте зондов, каждый из которых содержит по меньшей мере один возбуждающий и два измерительных элемента, расстояния между измерительными элементами и возбуждающим и ближайшем к нему измерительным элементом являются членами ряда вида
L_r = L_r - 1 + L_r - 2,
где r = 3, 4...; L₁ = G, L₂ = 2G (здесь G - основание ряда). При выборе расстояний могут быть использованы соседние члены ряда. 2 с. и 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Геофизический зонд, содержащий по меньшей мере один возбуждающий и два измерительных элемента, отличающийся тем, что расстояния между измерительными элементами и возбуждающим и близайшим к нему измерительным элементом являются членами ряда вида
L_r = L_r - 1 + L_r - 2,
где r = 3,4...; L₁ = G; L₂ = 2G (здесь G - основание ряда). 2. Зонд по п.1, отличающийся тем, что при выборе расстояний используют соседние члены ряда. 3. Комплект геофизических зондов, каждый из которых содержит, по меньшей мере один возбуждающий и два измерительных элемента, отличающийся тем, что расстояния между измерительными элементами и возбуждающим и ближайшим к нему измерительным элементом являются членами ряда вида
L_r = L_r - 1 + L_r - 2,
где r = 3,4...; L₁ = G; L₂ = 2G (здесь G - основание ряда). 4. Комплект по п.3, отличающийся тем, что при выборе расстояний используют соседние члены ряда.