СКВАЖИННЫЙ ИНДУКЦИОННЫЙ РЕЗИСТИВИМЕТР Российский патент 2005 года по МПК E21B47/00 G01V3/18 

Изобретение относится к геофизическим исследованиям скважин и может быть использовано для измерения удельного электрического сопротивления скважинной жидкости.

Известны скважинные электрические резистивиметры, выполненные в виде трехэлектродного или четырехэлектродного зонда небольшого размера. Обычно применяются резистивиметры с градиент-зондами, так как на показания резистивиметров с потенциал-зондом большое влияние оказывают горные породы. Измерение удельного электрического сопротивления скважинной жидкости резистивиметром выполняется по такой же электрической схеме, как и при использовании обычных зондов, чаще по схеме однополюсного зонда. Через токовые электроды А и В пропускают ток, между электродами М и N измеряют разность потенциалов (Дьяконов Д.И., Леонтьев Е.И., Кузнецов Г.С. Общий курс геофизических исследований скважин. - М.: Недра, 1984. - С.68-69). Однако в резистивиметрах такого типа электроды находятся в непосредственном контакте со скважинной жидкостью, в результате чего поверхность электродов быстро окисляется и возникают искажения результатов измерений.

Наиболее близким, принятым за прототип является резистивиметр индукционный скважинный РИС-42, предназначенный для бесконтактного измерения удельной электрической проводимости скважинной жидкости различной минерализации в колонне и насосно-компрессорных трубах эксплуатационных и нагнетательных скважин. В приборе РИС-42 используется индуктивный трансформаторный метод измерения электропроводности жидкости. В жидкости катушкой возбуждается переменное электромагнитное поле, другой катушкой измеряется наведенная ЭДС, величина которой зависит от геометрии катушек, их взаимного положения и электропроводности находящейся между ними жидкости. В этом скважинном приборе катушки выполнены в виде тороидов, расположенных соосно. Внутри катушек проходит измерительный канал, который через окна в кожухе прибора свободно заполняется жидкостью, находящейся в скважине. Первая катушка питается от генератора током большой частоты. Сигнал, пропорциональный проводимости жидкости в измерительном канале, снимается со второй катушки (Аппаратура и оборудование для исследований нефтяных и газовых скважин: Справочник/ А.А. Молчанов и др. - М.: Недра, 1987.- 224 с.). Такая конструкция резистивиметра требует наличия диэлектрического зазора между корпусом катушек и корпусом резистивиметра, который обычно не выдерживает перепада давлений снаружи и внутри прибора. Кроме того, повышение давления в скважине выше 40 МПа приводит к необходимости компенсирования внутреннего и внешнего давления, например, путем заполнения маслом, что оказывает влияние на точность измерения.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности измерений, а также упрощение процесса сборки-разборки скважинного индукционного резистивиметра.

Для решения этой задачи предложен скважинный индукционный резистивиметр, состоящий из металлического корпуса, датчика, включающего генераторную и измерительную тороидальные катушки, расположенные соосно внутри корпуса, заборник жидкости, канал, выполненный в корпусе для прохода скважинной жидкости, причем канал включает измерительную часть, образованную втулкой, выполненной из диэлектрического материала, уплотнительные элементы. В предлагаемом резистивиметре диэлектрическая втулка вынесена за пределы измерительной катушки, при этом втулка выполнена ступенчатой, ее верхняя ступень снабжена уплотнительными элементами. Нижний конец диэлектрической втулки расположен над заборником скважинной жидкости.

На фиг.1 показаны основные элементы конструкции скважинного индукционного резистивиметра, на фиг.2 - принцип действия скважинного индукционного резистивиметра.

Устройство состоит из индукционного датчика, включающего две катушки - генераторную 1 и измерительную 2, выполненные в виде тороидов, расположенных соосно, диэлектрической втулки 3, которая расположена ниже измерительной катушки 2 и выполнена ступенчатой, корпуса 4, уплотнительных элементов (герметизирующих резиновых колец) 5, 6, 7 и корпуса 8, внутри которого размещена преобразовательная схема. Внутри корпуса 4 проходит канал 9, который свободно заполняется жидкостью, находящейся в скважине, через заборник 10. В корпусе также выполнена полость для выхода скважинной жидкости 11. Диэлектрическая втулка 3 вынесена за пределы измерительной катушки 2, при этом втулка выполнена ступенчатой, ее верхняя ступень снабжена уплотнительными элементами. Нижний конец диэлектрической втулки 3 расположен над заборником 10 скважинной жидкости.

Скважинный индукционный резистивиметр работает следующим образом (фиг.2). Прибор опускается в скважину на каротажном кабеле и через полость заборника 10 осуществляется проток скважинной жидкости по центральному каналу 9, диэлектрической втулке 3 и выход через полость 11. Генераторная катушка 1 возбуждает в измерительной катушке 2 ток, величина которого обратно пропорциональна сопротивлению жидкости, проходящей через канал 9. Так как в предлагаемом устройстве диэлектрическая втулка 3, образующая измерительный канал, вынесена за пределы измерительной катушки 2, ток, возбужденный генераторной катушкой 1, замкнется по контуру abcd.

В связи с тем, что сопротивлением металлического корпуса можно пренебречь из-за малой величины, измерительной катушкой 2 в измерительном канале abc фиксируется величина тока, пропорциональная сопротивлению скважинной жидкости. Оцифрованное в преобразовательной схеме значение тока измерительной катушки передается по кабелю на поверхность.

Таким образом, вынесение измерительного канала, изготовленного из диэлектрика, за пределы измерительной катушки 2 позволяет перенести нагрузку, возникающую из-за действия гидростатического столба жидкости и скважинной температуры, на металлический корпус 4 и 8. Кроме того, предлагаемая конструкция позволяет увеличить проходное сечение канала для жидкости, а также исключить необходимость компенсирования скважинного гидростатического давления и, как следствие, увеличить чувствительность и точность резистивиметра.

Таким образом, предложенное устройство позволяет повысить надежность работы, улучшить эксплуатационные возможности скважинного индукционного резистивиметра, упростить процесс сборки и разборки резистивиметра и его обслуживание.

Изобретение относится к геофизическим исследованиям скважин и может быть использовано для измерения удельного электрического сопротивления скважинной жидкости. Техническим результатом является повышение надежности измерений, а также упрощение процесса сборки-разборки скважинного индукционного резистивиметра. Для этого резистивиметр состоит из металлического корпуса, датчика, включающего генераторную и измерительную тороидальные катушки, расположенные соосно внутри корпуса, заборник жидкости, канал, выполненный в корпусе для прохода скважинной жидкости, включающий измерительную часть, образованную втулкой, выполненной из диэлектрического материала, уплотнительные элементы. При этом диэлектрическая втулка вынесена за пределы измерительной катушки. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Скважинный индукционный резистивиметр, состоящий из металлического корпуса, датчика, включающего генераторную и измерительную тороидальные катушки, расположенные соосно внутри корпуса, заборник жидкости, канал, выполненный в корпусе для прохода скважинной жидкости, включающий измерительную часть, образованную втулкой, выполненной из диэлектрического материала, уплотнительные элементы, отличающийся тем, что диэлектрическая втулка вынесена за пределы измерительной катушки.2. Скважинный индукционный резистивиметр по п.1, отличающийся тем, что втулка выполнена ступенчатой, верхняя ступень втулки снабжена уплотнительными элементами.3. Скважинный индукционный резистивиметр по п.1, отличающийся тем, что нижний конец диэлектрической втулки расположен над заборником.