Способ электрического каротажа обсаженных скважин Советский патент 1991 года по МПК G01V3/18 

Изобретение относится к геофизи ческим исследованиям скважин и слу- жит для измерения удельной электрической проводимости вскрытых скважиной горных пород при наличии в ней обсадной колонны.

Известен способ электрического каротажа обсаженных скважин, в котором регистрируют радиальную дивёр- . генцию тока по падению напряжения на отрезке колонны, которое из-за высокой электропроводности последней очень мало.

При регистрации разности потенциалов в различных модификациях этого каротажа возникают электрические ncweхи, являющиеся следствием движения электродов-скребков по колонне, которые существенно ухудшают отношение сигнал/шум и практически не позволяют получить необходимую информацию.

Наиболее близким является способ электрического каротажа обсажен.ньк скважин, включающий возбуждение ,электромагнитного поля на участке колонны обсадных труб и измерение продольного тока электромагнитными

преобразователями.

При этом на участке колонн ы воз1 0буждают два встречно направленных

О) электрических диполя, ток которых,

to растворяясь по колонне, уходит из центра установки в окружающую среду. Основньм недостатком этого способа является сложность метода, обеспечивающего расхождение тока в радиальном направлении, для чего необходимо наличие двух возбудителей поля, а это услоткяяет скважинную часть устройства.

Изменение зазора за счет окалины, ржавчины, раковин и т.д. в обсадной колонне приводит к дестабилизации постоянного магнитного потока и к изменению магнитного сопротивления в зазоре, а это в свою очередь приводит к изменению ЭДС электрического диполя, наведенного на колонне, .что вносит погрешности в измерении I тока утечки в изучаемую среду. Цель изобретения - повьшение точности измерений. Поставленная цель достигается тем что по способу электрического карота жа обсаженных скважин, включающему возбуждение з лектромагнитного поля на з астке колонны обсадных труб и измерение продольного тока электромагнитными преобразователями, на участке колонны обсадных труб электромагнитным методом возбуждают один электрический диполь и на разных удалениях от него одновременно измер ют два значения продольного тока, те куцего по колонне мимо измерительных ..датчиков, а по отношению значений этих токов определяют производимЬсть ереды, окружающей обсадную колонну труб. На чертеже изображен разработанный способ. Способ содержит в разрезе стенку обсадной колонны 1 с участком изучае . мой среды ттаст 2 и имеющие его по,роды 3 и 4). На колонне 1 электромагнитным вйхретоковым преобразовате лем - индуктором 5 возбуждают электрический диполь 6, условно показанный прямоугольником со знаками + и -, и расположенные на разных расстояниях ниже от него два электромагнитных вихретоковых измерительных преобразователя. 7 и 8. Стрелкой 9 условно показан ток, стекающий с участка колонны, заключенного между измерительными электромагнитными вих оетоковыми преобразователями 7 и 8. Ток,т ающий с нижнего конца трубы Т.е.с участка колонны,находящегося ниже нижнего измерительного датчика обозначен цифрой 10. Ток, стекающий с участка колонны, расположенного между индуктором 5 и. ,верхним.измерительным датчиком 7. обозначен цифрой 11. .В колонне обсадных труб (см.чертеж) , крепяпщй скважину, на внеишей ее стороне электромагнитньУм методом с помощью электромагнитного индуктора возбуждают электрический диполь, ток которого, растекаясьПО колонне стекает в окружающую ее проводя- j щую среды и экспоненциально затуха- ет. Сила тока (i(z)) через попереч-. Ное сечение колонны йа расстоянии от индуктора равна: . г ч 1 dvz г ° -«Г dzfz) г где W - сопротивление единичного отрезка колоцны току осевого направления, связанное с удельньм сопротивлением колонны (р ifoft) и ее толщиной (D-d) следующей зависимостью; Ар кол г Y() , где V - потенциал в точке наблюдения, с координатой z; dvz, 1-7 первая производная потенa.z(,z) циала в точке наблюдения с координатой; - сила тока, ответвляющаяся из колонны в окружающую ее среду на единичнс5м интервале глубин, равна Цг сопротивление среды радиальной составляющей тока, т.е. i(j(2). . Вьщелив отрезок колонны высотой Дг и с центром в точке наблюдения z, Применив к замкнутой поверхности SA этого далиндра уравнение непрерывноеТи вектора тока divi О, взятое в интегральной формуле, имеем: J(idS) (idS)« - i,(z - Af- ) &z I (idS) i(z -|- ) I6d R( так как поверхность S состоит из торцовых поверхностей участка колонны Sg и 8ц и его боковой поверхности , следовательно, левая часть выражения (4)представляет сумму трех потоков. Таким образом, получим (.. -Н )-i.( Ч(г)йг или -4i &z Вводя обозначения i-(z4- -2 ) f- z - JL5z - Ы Нсг)Л Ц : выражение 8 можно записать i,- гц 0. Переписав выражение 10 в виде i. ie и разделив его ,на i,, получим: . -а. Отсюда следует: если среда, прилегающая к контролируемому участку колонны - изолятор и утечки тока в нее нет, т.е. IR О, в этсм слуг чае i, i, а 1. В случае; когда среда, окружающая обсадную колонну, проводящая. , на веto , а i ц О личину 1, выраженную в долях i. Если за счет дестабилизирующих факторов изменяется мощность в питаю щем диполе или же изменяется величина тока, стекающая с участка колонны заключенного между питающим диполем верхним измёрительны4 электромагнит ным преобразователи, то синхронно, в тех же пропорциях, будет изменять. ся как i , так и i а их отношение in/i будет вьщерживаться с высокой точностью и изменяться только в том случае, если будет изменяться сопрбт тивление слоя горной породы, примыка щего к обсадной колонне с внешней стороны и заключенного между электро магнитными преобразователями 7 и 8. ; Проводимость пород пропорциональна величине радиального тока ig. Уфтя определения этой величины прово. измерение тока осевого направле ;ния 1 и i| в двух различных участ ках колонны на разных удалениях от ; питающего электрического диполя. чем для устранения влияния дестабили зирующих факторов на измеряемую BenH чину и тем самьм повышения точности измерения одним из измерительных электромагнитных преобразователей, например 8, контролируют значение тока i, протекающего через поперечное сечение колонны мимо него и управляют моошостью электромагнитного, индуктора, возбуждающего на колонне электрический диполь так, чтобы независимо от сопротивления заземления части колонны, расположенной ниже контрольного электромагнитного преобразователя 8, ток оставался на заданном уровне, т.е. i const. Тогда значение тока 1., зафиксированное измерительные эл ктромагнитньм преобразователем 7. будет больше контрольного тока 1, на ведичину i,, т.е. на величину тока 9, ответвляющего в проводящую среду, окружающую участок колонны, заключенный между электромагнитными преобразователями 8 и 7. Поскольку ЭДС питающего диполя, а V следовательно, и его ток дестабилизи- руётся различными факторами: измене- нием магнитного зазора между колонной и магнитопроводом электромагнитного преобразователя за счет окалины, ржавчины, каверн, за счет нестабильности тока питания обмоток переменного тока - возбудителя поля, влияния вмещающих пород. Эти факторы практически учесть невозможно, поэтому измеряют не разницу токов, а их отношение, вьфаженное в процентах контрольного тока, в результате чего автоматически исключаются ошибки, вносимые в измерения. Таким образом, мерой несовершенства изоляции колонны окружающей ее средой слузкит отношение токов осевого направления, одновременно замеренных в двух участках колонны на различных расстояниях от питающего электрического диполя. Иначе проводимость среды, окружающей участок колонны, заключенный меж ДУ двумя электрсжагнитньми преобразователями (контрольные и из ерительньм), выражается в единицах величины тока, стекающего с участка колонны, расположенного ниже нижнего контролиРУемого электрсадагнитного преобразова-. теля. Измеренре отношения токов от одного источника позволяет значительно повысить точность оценки проводимости среды за счет автоматического исключения ошибок, вносимых нестабильт ностью тока питания обмотки индуктора, искажающего измерения влияния вмещаю -, щих пласт пород при большой их конт-;

СПОСОБ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО КАРОТАЖА ОБСАЛСЕННЫХ СКВАЖИН, включающий возбуждение электромагнитного , поля на участке колонны обсадных труб и измерение продольного тока электромагнитными преобразователями, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, на участке колонны возбуждают один электрический диполь и на разных расстояниях от него одновременно измеряют два значения продольного тока, по отношению которых определяют проводимость среды, окружающей обсадную колонну.