Способ бокового каротажа и устройство для его осуществления Советский патент 1983 года по МПК G01V3/18 

Изобретение относится к промысловой геофизике и может быть использовано при электрическом каротаже нефтяных и газовых скважин.

Известен способ электрического каротажа с регулированием электрического поля зонда с целью препятствовать растеканию тока от центрального электрода по скважине и обеспечить направление его непосредственно в исследуемый пласт, называемой, боковым каротажом (.БК), имеющий высокую эффективность в высокоомных разрезах и скважинах, заполненных минерализованной прокывочной жидкостью.

Устройство, реализующее указанный способ каротажа, содержит систему электродов (три и более) регулирующие величину тока (фокусировку тока) от центрального электрода перпендикулярно оси скважины, вследствие чего влияние скважины.и вмещающих пород на показания зонда значительно ослабляются 1.

. Известен способ разноглубинного БК, основанный на исследовании горных пород несколькими зондами БК с разными радиальными характеристиками, причем все зонды разноглубинного БК реализуются на одной многоэлектродной зондовой установке путем изменения условий фокусировки Ll3.

Наиболее близким к предлагаемом техническому решению является способ бокового каротажа, в котором окружающие скважину горные породы возбуждают электрическим током и измеряют величину тока и потенциала

10 центрального электрода как минипум у двух зондов бокового каротажау по которым определяют величину удельного электрического сопротивления пород f2.

15

В пятиэлектродной установке разноглубинного БК зонд БК с наименьшей глубинностью (.так называемый зонд псевдобокового каротажа ) использую.т пары крайних электродов в качестве

20 обратных токовых электродов. В ; зультате ток от центрального и внутренних экранных электродов распространяется вблизи скважины и показания зонда зависят в основном от удопь25|ного сопротивления прилегающей к скважине насти пласта. Зонд ВК средней глубинности реализуется по типу трехэлектродного зонда БК, при этом к паре крайних электродов ток не

30 подводится. Глубинный зонд реализуется, например, путем поддержания по тенциала крайних электродов к К раз выше потенциала центральной груп пы электродов. Обычно К равен 1,2. Устройство для реализации способа разноглубинного БК содержит зондовую установку, включающую как минимум пять электродов двух зондов бокового каротажа (,БК), цепи питания зондовой установки переменным током и измерительные каналы потенциала и тока центрального электрода 2. Недостатком известного способа разноглубинного БК и реализующего его устройства является невозможност одновременного исследования скважины несколькими зондами БК разной глубинности, связанна с возникающим при этом взаимным влиянием электрических полей нескольких зондов БК, расположенных на общей многоэлектродной установке. Неодновременность измерений зондами разноглубинного БК приводит к снижению производитель ности труда при исследовании скважин и ухудшает сопоставимость полученных ранных. Цель изобретения - повышение производительности труда и качества измерений разноглубинного БК за счет одновременного измерения параметров электрических полей двух зондов БК. Поставленная цель достигается тем, что согласно в способу бокового каротажа Лвк), в котором горные поро ды, окружающие скважину, возбуждают электрическим током и измеряют величины тока и потенциала центрального электрода как минимум у двух зондов бокового каротажа с разными радиальными характеристиками, по которым определяют величину удельного элекзсрического сопротивления пород, питание токовых цепей обоих зондов БК осуществляют одновременно сдвинутыми по фазе на Л 2 переменными токами одной частоты, причем параметры элек трического поля, соответствующие показаниям первого зонда БК, измеряют в моменты времени, когда переменный ток в цепи питания второго зонда БК достигает нулевого значения, и .наоборот;, параметры электрического поля, соответствующие показаниям второго зонда БК, измеряют в моменты времени, когда переменный ток в цепи питания первого зонда БК достигает . нулевого Значения. При таком сложном питании электрическое поле каждого зонда определяется суперпбзицией электрических полей 1 от двух сдвинутых по фазе токов. И в частности, в моменты времени, когда ток в первой трковой цепи переходит через нулевое Значение, определяются параметры электрического поля (потенциал и ток центрального измерительного электрода), соответствующие рторрму зонду БК, и наоборот, когда достигает нулевого значения ток вс второй токовой цепи, определяются параметры электрического поля, соответствующие первому зонду БК. Устройство, реализующее указанный способ одновременного разноглубинного БК, содержит зондовую установку, включающую как минимум пять электродов двух зондов бокового каротажа БК), цепи питания зондовой установки переменным током и измерительные каналы потенциала и тока центрального электрода зондовой установки, причем для обеспечения одновременного питания двух зондов БК переменными токами одной частоты, сдвинутыми по фазе на /2, дополнительно в цепь питания первого зонда БК введена фазосдвигающая схема, соединенная параллельно с цепью питания второго зонда БК, а в измерительные каналы потенциала и тока центрального электрода введены схемы выборки-хранения и измеритель разности фаз, соединенный с цепями питания зондовой установки и управляющими входами схем выборки-хранения. На фиг. 1 а, б приведены временные диаграммы токов питания 3 и D первого и второго зондов, на фиг. 1 в, г - диаграмма потенциала И и тока Зд центрального электрода зондов; На фиг. 2 - функциональная схема устройства для проведения разноглубинного БК. Электрический сигнал в измерительном канале потенциала центрального электрода (фиг. 1 в ) содержит две составляющие потенциала ( изображены пунктиром), совпадающие по фазе с создающими их токами в цепи первого {фиг. 1 а) и второго зондов БК (фиг. 1 б). В момент времени t, когда ток D в цепи первого зонда БК равен нулю (фиг. 1 а ), измеряют потенциал центрального электррда второго зонда БК, свободный от влияния электрического поля первого зонда. В момент времени когда ток DQ цепи второго зонда БК равен нулю, измеряют потенциал центрального электрода первого зонда БК, свободный от влияния электрического поля второго зонда БК. Аналогично измеряют значения тока Зццентрального электрода для пер вого и второго зондов БК, причем на плто ч .т-п чонппп кк. ППИЧРМ ня фиг. 1 г пунктиром изобрс- кены две составляющие токов. Функциональная схема устройства разноглубинного БК (фиг. 2) содержит многоэлектродную зондовую установку (зонд) 1 , удаленный электрод 2 сравчения, фазосдвигаклцую схему 3, измерительный канал потенциала в измерительный канал тока центрального электрода, включающие измерительные трансформаторы 4 и 5 соответственно, а также передающую часть многоканаль ной телеизмерительной системьа (ТИС) б линию 7 связи (геофизический кабель расположенные в наземной части аппаратуры приемную часть ТИС 8 и заземленный источник 9 переменного тока. Устройство содержит также измеритель 10 фаз и схемы 11-14 выборки хранения (СВХ). Переменный ток от наземного источ ника 9 подается по жиле геофизического кабеля 7 в скважинную часть уст ройства, где проходит через измери.тель 10 фаз и через фазосдвигающую схему 3 на центральную группу электродов зонда 1, стекая с которой в окружающее пространство, образует цепь питания глубинного зонда БК. Фазосдвигающая схема 3 выполнена в виде параллельно соединенных катушки индуктивности и согласующего трансфо матора, причем вторичная обмотка последнего составляет цепь питания малого зонда БК, в которую входят два диполя, образованные центральныг-ш экранными и крайними электродами зон да 1 .на фиг. 2 показаны условно. Ток малого зонда ВК будет сдвинут по фазе на угол примерно 90° по отношению к току в цепи большого зонда БК, если выполняется условие R Хо где Х2 - индуктивное сопротивление катушки индуктивнс5сти на частоте питакяцего тока; R - сопротивление среды между диполями, пересчитанное в первичную обмотку согласующего трансформатора. В результате сложного питания мно гоэлектродного зонда 1 характер фокусировки тока центрального электрода в пространстве изменяется с частотой питающего тоКа, т.е. изменяется глубинность зонда. Измеритель 10 фаз позволяет следить за фазами токов в пмтакяцих цепя обоих зондов БК. В моменты времени . 1 а-г) кзмерителъ 10 фаз передает команды на СВХ 11 и 12, на которых заполаднаются мгновенные значения потенциала и тока центрального электрода, соответствующие глубинному зонду БК. В моменты времени 12 (фиг. 1 а-г ) измеритель 10 фаз передает команды на ОВХ 13 и 14, которые .запоминают мгновенные значения потен диёша и тока центрсшьног6 электрода, ссютветствующие малому зонду ВК. Запомненные на выходах СВХ указанных параметров передаются по каналам ТИС б через геофизический кабель 7 на поверхность в наземную часть ТИС 8. Работа устройства циклически возобновляется с частотой питающего тока. Возможности устройства не ограничиваются получением информации от двух разноглубинных зондов БК. Их число может быть увеличено путем-введения в измерительные цепи дополни тельного числа СВХ и соответствующего усложнения алгоритма работы измерителя 10 фаз. Входящие в состав устройства СВХ могут быть расположены в наземной части аппаратуры. При этом они включаются в измерительные цепи потенциала и тока центрального электрода после приемной части ТИС 8. Предлагаемое изобретение позволяет повысить производительность труда при геофизических исследованиях скважин за счет сокращения числа спускоподъемных операций в скважине, а также улучшить качество получаемого геофизического материала за счет сохранения единства условий измерения всеми зондами БК. Формула изобретения 1.Способ бокового каротажа (БК), в котором окружагацие скважину горные породы возбуждают электрическим тог КОМ и измеряют величины тока и потенциала центрального устройства как минимум у двух зондов бокового кароТс1жа с разными радиальными характеристиками, по которым определяют величину удельного электрического сопротивления пород, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности труда и качества измерений разноглубинного БК за счет одновременного измерения параметров электрических полей двух зондов БК, пихание токовых цепей обоих зондов БК осуществляют одновременно сдвинутыми по фазе на J/2 переменными токами одной частоты, причем параметры электрического поля, соответствующие показаниям первого зонда БК, измеряют в моменты времени, когда переменный ток в цепи питания второго зонда БК достигает нулевого значения, и наоборот, параметры электрического поля, соответствук«цие показаниям второго зонда БК, измеряют в моменты времени, когда переменный ток в цепи питания первого зонда БК достигает нулевого значения. 2.Устройство для бокового каре-тажа, включающее зондовую установку, содержащую как минимум пять электродов двух зондов БК, цепи питания зондовой установки переменным током и измерительные каналы потенциала и тока центрального электрода зондовой установки, отличающееся тем, что, в цепь питания пер вого зонда БК введена фазосдвигаюгцая схема, включенная параллельно с цепью питания второго зонда БК, а в измерительные каналы потенциала и тока центрального электрода введены схемы выборки-хранения и измеритель разности фаз, соединенный с цепями питания зондовой установки и управляющими входами схем выборки-хранения .

Источники информации, принятые во внимание при экспертиз

1.Померанц Л.И., Чукин В.Т. Геофизические методы исследования нефтяных и газовых скважин. М., Недра, 1981, с. 70-73.

2.Барминский А.Г. и др. Расчет поля зондов бокового каротгика с объемными электродами в условиях пластов бесконечной мощности. Сб. Нефтепромысловая геофизика, вып. 1977 (прототип).

2