Устройство для модельных измерений в геоэлектроразведке Советский патент 1983 года по МПК G01N27/02 

10 Изобретение относятся к технической физике н может быть прШ| енено дпя реше ния различных задач электрических мето дов исследования геологоразведочных скважин с использованием искуственновозбуждаемых электромагнитных попей, в частности, 1ФИ проведении лабс аторныхi пз 1ерений на моделях играемых сред. Известно устройство для модельных измерений при геоэлектроразведке, содержащее модель изучаемой среды (образец), погруженную в бак, к которой с пс лошью специальных электродов подводяпг электрический сигнал и измеряют свойства образцов с помощью специального прибора С ll Недостаток данного устройства - невозможность применения при изучении моделей обсаженных скважин. Наиболее близким к предлагаемому является устройство для модельных измерений в геоэлектроразведке, содержащее бак, в котором раа ещена модель изучаемой среды, модель скважины, выполненная в виде отверстия, и измерительный зонд|2 Недост гок известного устройства за-ключаегся в том.чтомопелирование иамереНИИ в обсаженных скважинах затруднено вследствие наличия обсадных труб низкого сопротивления (обычно металлических) по сравнению с сопротивлением изучаемых сред. Модель обсаженной скважины должна содержать модель среды реального удельного сопротивления и металлическую обса№ ку, удельное сопротивление которой мало. При подключении генераторной установки к обсадке измерения усложняются, так как необходимо использовать мсацную установ ку, чтобы получить уровень сигналов, достаточный для уверенных измерений. Цель изобретения - упрощение модельных измерений в обсаженных скважинах. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для модельных измерений в геоэлектроразведке, содержащем бак с размещенной в Нем моделью изучаемой среды, модель скважины и измерительный зонд, мсэдель обсаженной скважины выполнена из высокоомного материала, например ннхрома, в виде трубки или спирали. Главным доотущением в теории каротажа обсаженных скважин является представлен ние колонны в виде эквипотенциального проводника (для внещних пород). Пусть источник шггания включен через, удаленный электрод и колонну. Лишь при этом условии можно считать, что стекатше тока с обсадкн в пласт происходит одинаково независимо от- глубины данног) пласта. 921 Если это ус1)овие йе вьшолнено (например, сопротивление и среды сопоставимо), то потенциал нижней части колонны будет аначтггепьно меньше, чем верхний, и копнчествевпяая картина исказвргся. В реальиом каротаже обсаженных скважин всегда существует отклонение от эквипотешшальности колонны, так как по ней течет ток и есть падение напряжения от устья к забок (l)R-Tpaz5R-rpH3( глубина, до которой имеется обсадная колонна,; погонное сопротивление обсадной трубы (для простоть считаем его не зависящим от глубины, j 21СУдг 1 Зр - ток, посылаемый сверху в кслонну, J(2)- ток в колонне как фушоЛия глуй ны/Ь,АУ - радиус и толщина стенки трубы. Если напряжение питания о , то колонна находится относительно удаленного электрода под потенциалом DO (устье) и Uo-tiU (забой). Необходимо, чтобы потенциалы забоя и устья заметно не отличались, т.е. ли «Ц-,, это и есть главное чфебование, по нестарому проверяется применимость модели. Его можно конкретизиjpoBaTb, задавшись, например, точностью 5%: &U ,05 (JQ. Чтобы найти связь (J о с DQ , воспользуемся, формулъй сопротивления стержневого электрода Я-0,567- CtVT где Н - дгпша электрода (трубы), h - радиус, ,5 - удельное сопротивление среды. Положим 2., тогда RVP/H,U,36.tSy (считаем, что оба заземлителя одинаковы. Условие эквипотенаиальности примет виц М:)о ор5Эо R. Itrra, расшифровывая ,- При Не 10О м/}Г -ЛТ 10м Н 9 2ООмчМ5 1,6-10 Ом-м. Требование эквипотешшальности с избытком выполняется при всех сектах стали обсапной колонны. При моделировании в масштабе 1:200; Н-0,5 м, (для т , А масштаб не выд икиваегся, ятче слтиком трудно сделать модель) Я Р 2ООМмр р: 5 м. Таким образом, без ухудшения результата можно почти на фа порядка увеличить при моделирование, в ч)астности применить трубки или спирали из высокоомных спла. ВОВ (например, из ннхрсж а). Это возможно потсмудчто, если в реальных условиях эквипотейциальность вьшолняется с избытком, нет необходимости усложнять модел1& ровайие, добиваясь такой же избыточности а также, так как при моделировании отно Г , д к Н вынуждено выбирают больше, чем в натуре, то это можно компенсировать увеличением , кроме того, дополнительно при моделировании можно увеличивать сопротивление среды Р , что позволяет во. столько же раз увеличить Ртр и облегчить измерение сигнала. Экспериментально правомерность замены стали на более высокосалный материал проверена на модели, для которой теоретическое ранение имеет простейший вид (однородное псоупространство, т.е. отклонений от линейного убьгеания тока (t)c глубиной не отмечено. Применяемое поле - постоянный ток (или эквивалентные низкочастотные поля без индукционных эффектов). На чертеже представлена схема предлагаемого устройства. Устройство содержит бак 1, модель 2 изучаемой среды, высокосяиную трубку или ашраль 3 из высокоомного провода, встай яенную в отверстие 4, имитирующее скважину, питающий электрод 5, генератор-б 1 3924 возбуждаюшего поля, измерсггельнь1Й зонд 7 и измерительный прибор 8. Сущность язобрет шя состоит в следукщем. /Зля сяфеделения закономерностей, ха рактерных для измерений в обсаженных скважина в отверстие 4 в модели 2 изучаемой среды вставляют высокоомную трубку или спираль 3 вэ высокоомного прооода. К наружному элвЕТроду 5 подключают генератор 6 возбуждакшего поля. Внутри спирали 3 располагают измерительный зонд 7, содержащий два или более электродов спешоалыюй конструкции. Измерительный электрод соещпгают с измерительным прибором 8. Прибором 8 измеряют разность потенциалов на электродах измер{1твльно го зонда 7, вызвашфр йаменением возбуждающего поля, соадаваемсго генератором 6. Устройство дает возможность проводить , моделирование каротшка обсаженных сква жин при доразведке мест(ождений подземных вод, залежей нефти и газа. Применение в качестве модели обсажеоной сквшкины трубки или спирали кэ пысоKocnvoforo материалапозволяет понучить ингерпреттфуи жые уровни измеряемого стенала при небольшой мощности генератора возбуждающего поля. Ээро сяецует из того, что разность потенциале меэкду электродами и;яи(ертельного зонда пропорциональна ссшротивлению участка мояеяи обсадки, заклЮ1ченнС1го между электродап н измерительного зонда. В частности t Ч применении возбуждающего поля мощностью 1О15 Вт разность потенциалов меэкду электродами измеригедтьного зонда составляет десятки и сотни милливольт. Таким образом, применение трубки или спирали из высокоомного провода обеспечивает точность и досгсферность измерений и уменьшает затраты на моделирование.

УСТРОЙСТВО /ШЯ МОДЕЛЬНЫХ ЮМЕРЕНИЙ В ГЕОЭЛЕКТРСЯАЗ ВЕДКЕ, содержащее бак с размешенной В нем моделью изучак ой средь, модель скважиЮ) и язмеритвпьшлй зонд, о т л вчаюшееся тем, что, с цепью ущюшения модельных измерений в обсаженных скважинах, модель обсаженной скважяяы выполнена из выссжоомного материала В виде трубки или спирали. оо ю Од CD ю