Зонд бокового каротажа Советский патент 1983 года по МПК G01V3/20 

Изобретение относится к геофизическим исследованиям скважин.

Известны зонды бокового каротажа со средней глубиной исследования, представляющие собой симметричную систему, состоящую из трех равнопотенциальных электродов, внешние из которых соединены между собой и являются экранными, а центральный подключен к экранным через шунт электрического сопротивления, удаленный обратный токовый и измерительный электроды отнесены от центрального на заданное расстояние, -Необходимая фокусировка тока достигается благодаря равенству потенциалов центрального и экранных электродов. Для этого центральный электрод зонда соединен с экранными электродами череэ шунт малого электрического сопротивления, который служит для измерения тока, стекающего в -породу с центрального электрода. Информация о потенциале системы электродов относител но удаленного измерительного элект-, рода И тока центргшьного электрода передается на поверхность, где обрабатывается и регистрируется в масштабе измеряемого параметра - удельного электрического сопротивления горных пород. Уменьшение глубины исследования такого зонда достигается уменьшением общей длины электродов или приближением к ним одного или симметрично расположенных двух обратных токовых электродов Щ .

На показания таких зондов с распределенными электродами большое : влияние оказывает скважина, обычно заполненная низкоомным буровым раствором. Степень влияния зависит от соотношения удел1зного сопротивления горных пород к удельному, сопротивле.нию бурового раствора, диаметра скважины и положения зонда относительно стенки скважнны.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является зонд бокового каротажа с распределенными электродами, который содержит симмет ричную систему, состоящую из трех равнопотенциальных токовых электро.дов, внешние из которых соединены между собой и являются экранными, а центральный подключен к экранным через DOHT электрического сопротивления , расположенные между центральным и экранными электродами две пары дополнительных закороченных между собой электродов, размещенных симметрично относительно центрального электрода, из которых первая пара является дополнительными экранами , а вторая - измерительными электродами, а также удёшенные обратный токовый и измерительный электроды 2 ,

Недостатком известного зонда является большая зависимость его показаний от диаметра скважины. Кроме того, зонд требует сложную измерительную систему, которую необходимо размещать в скважине, что вызывает дополнительные технические грудности.

Целью изобретения является снижение влияния скважины на результа0 ты измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в зонде бокового каротажа, содержащем равнопотенциальную систему трех токовых электродов, внешние

5 из которых соединены между собой и являются экранными, а центральный подсоединен к экранным через шунт электрического сопротивления, расположенные между центральным и экран0 ными электродами две- пары дополнительных закороченных между собой электродов, расположенных симметрично относительно центрального электрода, из которых первая пара являет5 ся дополнительными экранными, а вторая - измерительными электродами, а удаленные обратный токовый и измерительный электроды, паре дополнительных экранных электродов соединена с внешними экранными токовыми электродами через шунт заданного электрического сопротивления, а центральным электродом - с помощью первичной обмотки измерительного трансформатора, вторичная обмотка

5 которого включена.в цепь измерения тока центрального электрода зонда, а пара измерительных электродов и экранные электроды подключены посредством второго трансформатора

0 в цепь измерения потенциала.

На фиг. 1 изображена схема устройства; на фиг. 2 и 3 - характеристики предлагаемого зонда в сравнении с известным.

5 Зонд бокового каротажа (фиг. 1) содержит центральный токовый электрод 1, два измерительных закороченных между собой электрода 2 и 3, два дополнительных токовых экранных электрода 4 и 5, два экранных электрода 6 и 7, Центральный электрод подсоединен к экранным электродам б и 7 через шунт 8, а дополнительные экранные электроды к системе токовых электродов через шунт 9. Между шун5 тами 8 и 9 включен .измерительный трансформатор тока 10. Между электродами 2, 3 и 6, 7 включен второй трансформатор 11, при помощи которого осуществляется корректировка из0 меряемого потенциала системы токовых электродов относительно удаленного измерительного электрода 12 (не показано) . Система токовых электродов: подключена с помощью кабеля 13 к

5 генератору (не показан). Обратный

токовый электрод расположен на поверхности и на фиг. 1 не показан.

Коррекция тока центрального электрода за влияние скважины осуществляется, следующим образом. Установлено, что влияние скважины на величину тока электрода, помещенного между разнесенными экранными электродами, зависит.от его положения в образовавшемся интервале. Наименьшее влияние наблкчдается в случае, когда электрод находится в середине, и наибольшее - когда он смещен к экранным электродам. Этот эффект позволяет использовать ток дополнительных токов лх экранных электродов 4и 5 для исправления тока центрального электрода за влияние .скважины.

Необходимые условия измерения устанавливаются выбором величины шунтов 8 и 9 (фиг. 1). Разность потенциалов на шунтах пропорциональна току центрального электрода, скорректированному за влияние скважины 1да, который определяется как

- (ml, - Ift), .

ок J где 1о ток центрального электрода 1 ; 1 - ток дополнительных элект родов 4 и 5j

m - коэффициент, зависящий от размеров и места располо-. жения электродов 4 и 5. Коэффициент m можно определить, исходя из того, что в однородной среде.

:- ml(| - Iff о ,.-.,. Таким образом, одним из информационных параметров является напряжение и, пропорциональное З.

Вторым информационным параметром является напряжение и, которое пропорционально потенциалу электродов 2 и 3 относительно удаленного измерительного электрода за вычетом из него части разности потенциалов между электродами 2, 3 и 6, 7

Uj UM - п{иэ - и„), где и ид - потенциал электродов 2 и 3, и э - потенциал электродов 2 и 3, п - постоянный коэффициент. Указанное преобразование измеряемого потенциала исправляет характеристику зонда в начальном участке I диапазона измерений. , Анализ результатов моделированТвп зондов бокового каротажа показывает,, что Максимальное влияние скважины в пластах низкого удельного сопротив-;

ления наблюдается при отношении сопротивления пласта р„ к сопротивлению бурового раствора р, ( р /ре) равному от 5 до 15.

Оптимальным для достижения минимальных погрешностей является выбор условий компенсации в точке р / Рс 10. Тогда коэффициент п определяется

как

И

0 м 1Г

- коэффициент зонда}

где к

{О

UM

т ° ,«0

5

потенциалы и ток для за1д:

т данного отношения Pf/Pc 10.

Таким образом, в данном зонде бокового каротсока реализуется алгоритм..

0

(UT-UM)

k

pKV

5

где РП измеряемое сопротивление

пород.

эффект предлагаемой конструкции зонда бокового каротажа показан на фиг. 2 и фиг. 3, где сплошными ли0ниями показаны кривые поправочных коэффициентов перехода от истинного (заданного) сопротивления горных пород к измеряемому сопротивлению горных пород для данного зонда боко-.

5 вого каротажа, а пунктирными линия ми - ансшогичные кривые для извест- ного зонда бокового каротажа. Шифр кривых - диаметр скважины в метрах. Оба зонда одинакового размера. Уда0ленный измерительный электрод расположен На расстоянии 3,5 м от края экранного электрода. Кривые на фиг. 2 соответствуют расположению зондов в центре скважины, а кривые на фиг. 3 - такому расположению,

5 когда зонд отклонен от стенки скважины на 35 мм. Из графиков на фиг.2 и 3 видно, что влияние скважины на показания предлагаемого зонда бокового каротажа существенно меньше,

0 чем на показания известного зонда как в начальной области диапазона измерений, так и в области высоких значений сопротивления горных пород. Изобретение позволяет повысить гео5

|логи ескую эффективность разведки геофизическими методами нефтяных и газовых

Месторождений.

ЗОНД БОКОВОГО КАРОТАЖА, ; . содержащий симметричную систему., состоящую из трех равнопотенциаль- . ных токовых электродов, внешние из которых соединены между собой и j«ri ляются экранными, а центральный : подключен к экранным через шунт ;,;. электрического сопротивления ,расположенные между центральным и эк: раниыми электродами две пары допрд.нитедьных закороченных между электродов, размшденных симметрично относительно центрального электрот ,да, из которых первая пара является дополнительными экранными электродами, а вторая - измерительными электродами, а также удаленные обратный токовый и изьюрительный электроды, о т л и ч а ю щ и и с я тем,, что, с целью снижений влияния скважины на результаты измерений, пара дополнительных экранных электродов соединена с внешними экранными токовыми электродами через шунт заданно:го электрического сопротивления, ас центральным электродом - с помощью первичной обмотки измерительного трансформатора, вторичная обмотка которого включена в цепь измерения тока центрального электрода зонда, а пара измерительных электродов и экранные электроды подключены через второй трансформатор в цепь измерения потенциала. О ел :о о 4;ib :n