Устройство для бокового микрокаротажа скважин Советский патент 1984 года по МПК G01V3/24 

Изобретение относится к исследованиям скважин геофизическими методами, а более конкретно - к аппаратуре бокового микрокаротажа скважин. Известно устройство для бокового микрокаротажа, содержащее изоляционный башмак с концентрически расположенными четырьмя электродами, по приципу действия аналогичное боковому каротажу с семиэлектродным зондом. Четырехэлектродный зонд включает основной токовый, два измерительных и один экранный электроды 1. Оно характеризуется малой глубинностью исследования, что позволяет измерять удельное электрическое сопротивление горных пород вблизи стенки скважины. Иедостатком устройства является большая зависимость показаний от толщины глинистой корки, образующейся на стенке скважины при фильтрации бурового раствора в пласт. Известно также устройство для бокового микрокаротажа скважин, содержащее изоляционный башмак, на котором расположены центральный, измерительный и экранный электроды. В этом зонде, известном как зонд каротажа ближней зоны, разность потенциалов между центральным и измерительным электродами поддерживается близкой к нулю путем авторегулировки отношения токов экранного и центрального электродов. При этом достигается повышенная фокусировка тока центрального электрода, что повышает точность измерений при большой толшчне глинистой корки по сравнению с четырехэлектродным зондом 2. Недостатком зонда каротажа ближней зоны является большая глубинность исследования, обусловленная повышенной фокусировкой тока центрального электрода. Глубинность трехэлектродной зондовой установки в 2,5-3 раза превышает глубинность четырехэлектродного зонда. Это обстоятельство не позволяет измерять сопротивление промытой зоны в случае небольшой глубины проникновения бурового раствора в пласты. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для бокового микрокаротажа, содержащее изоляционный башмак, на поверхности которого расположены подсоединенные к цепи питания и отделенные друг от друга изоляционным промежутком центральный электрод, являющийся измерительным токовьш электродом, и охватывающий его экранный электрод. Центральный электрод обычно имеет прямоугольную форму и отделен от экранного изоляционным промежутком. Через оба электрода пропускают токи одинаковой полярности и обеспечивается равенство потенциалов электродов. Обратным токовым электродом служит корпус микрозонда. Информационными параметрами является потенциал электродов и величина тока, стека ющего с центрального электрода. Измеряемое удельное электрическое сопротивление пропорционально отнощению потенциала электродов к величине тока центрального электрода. На показания двухэлектродного устройства для бокового микрокаротажа скважин оказывает искажающее влияние буровой раствор и глинистая корка, образующаяся на стенке скважины при фильтрации бурового раствора в пласт. В зависимости от размеров башмака устройства количественное определение сопротивления промытой зоны пласта возможно только при толщине слоя бурового раствора и глинистой корки между бащмаками и пластом, не превышающем 10-15 мм. Цель изобретения - повыщение точности измерений удельного электрического сопротивления породы в прискважинной зоне путем уменьшения влияния глинистой корки, образуюшейся на стенке скважины. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для бокового микрокаротажа, содержащем изоляционный башмак, на поверхности которого расположены подсоединенные к цепи питания и отделенные друг от друга изоляционным промежутком центральный электрод, являюшийся измерительным токовым электродом, и охватывающий его экранный электрод, дополнительно размещены в верхней и нижней частях экранного электрода два компенсирующих электрода, которые электрически соединены между собой и с помощью двух резисторов подключены к цепи питания экранного и центрального электродов. На фиг. 1 изображено схематическое уст ройство для бокового микрокаротажа скважин; на фиг. 2 и фиг. 3 - экспериментальные кривые отношения регистрируемого значения удельного электрического сопротивления(р) к истинному значению удельного электрического сопротивления прискважинной 3OHbi(P,j) в завис имости от отношения величины последнего к удельному электрическому сопротивлению глинистой корки( толщины глинистой корки. Шифр кривых - толщина глинистой корки в мм, показанная цифрой около двунаправленных стрелок. Кривые на фиг. 2 построены для случая, когда удельное электрическое сопротивление глинистой корки составляет Л-к кривые на фиг. 3 - /,к 0,1 Ом. Устройство для бокового микрокаротажа скважин (фиг. 1) содержит изоляционный башмак 1, прижимаемый к стенке скважины. На рабочей поверхности башмака расположены центральный электрод 2, экранный электрод 3 и два компенсирующих электрода 4. Электроды покрывают всю рабочую поверхность башмака и отделены друг от друга малыми изоляционными промежутками, показанными штриховкой. Центральный электрод 2 соединен с экранным электродом 3 через резистор 5 малой величины. К резистбру 5 подключен измерительный трансформатор 6. В обш,ую токовую цепь питания устройства с током In последовательно включен резистор 7. Компенсирующие электроды 4 подключены через резистор 8 к резистору 7. Трансформатор 9 подключен к экранному электроду 3 и удаленному электроду 10, в качестве которого может быть использован корпус скважинного прибора. Устройство работает следуюш,им образом. Центральный электрод 2 и экранный электрод 3 питаются постоянным по величине.током. Обратным токовым электродом может служить корпус скважинного прибора. Благодаря малой величине сопротивления резистора 5 потенциал центрального электрода 2 практически не отличается от потенциала экранного электрода 3. Это условие обеспечивает фокусировку тока центрального электрода. Компенсируюшие электроды 4 за счет показанной на фиг. 1 схемы включения имеют потенциал несколько выше, чем потенциал .электродов 2 и 3. Локальное поле электродов 4 практически не оказывает влияния ни на потенциал токовых электродов устройства, ни на ток центрального электрода в случае, когда на стенке скважины нет глинистой корки. Когда на стенке скважины появляется глинистая корка низкого по сравнению с породами удельного электрического сопротивления, поле электродов 4 оказывает компенсирующее влияние на величину тока центрального электрода. При этом уменьшается погрешность измерения тока центрального электрода, обусловленная влиянием глинистой корки. Напряжение на вторичной обмотке трансформатора 6 U пропорционально величине тока центрального электрода и является информационным сигналом устройства. Вторым информационным сигналом устройства является напряжение U , величина которого пропорциональна потенциалу экранного электрода 3 относительно удаленного электрода 10. Последующая схема измерения (на фиг. 1 не показана) реализует алгоритм й- V , U-L где J) - измеряемое значение удельного сопротивления; К - коэффициент устройства. Устройство может работать и с другими измерительными схемами, которые применимы к двухэлектродным зондам бокового микрокаротажа. Устройство может быть выполнено с электродами прямоугольной, круглой или овальной формы. Размеры изоляционного башмака выбираются, исходя из диаметра исследуемых скважин. Например, изготовлены и опробованы два устройства с башмаками прямоугольной формы длиной 240 мм и шириной 90 и 120 мм. Радиус кривизны рабочей поверхности 100 мм. Размеры центрального электрода 64x16 мм. Диаметр компенсирующих электродов 10 мм. Величины сопротивлений резисторов 7 и 8 выбираются по результатам испытания устройства на установке для моделирования микрозондов по наименьшей погрешности в заданном диапазоне изменения толщины глинистой корки. Например, для опробованного устройства с размером башмака 240х90мм оптимальный номинал резистора 8 составит 15 Ом, а резистора - 8 - 36 Ом. Использование новых элементов - компенсирующих электродов, выгодно отличает устройство для бокового микрокаротажа скважин от известного, так как уменьшается влияние глинистой корки на измеряемое значение удельного электрического сопротивления корки. В результате будет расширена область эффективного примекения устройства, так как диапазон изменения толщины глинистой корки, в пределах которого возможно количественное определение сопротивления промытой зоны пласта. На фиг. 2 и 3 приведены результаты испытания предлагаемого устройства (сплошные линии) и известного (пунктирные линии), на модели пласта; пересеченного скважиной. Размеры башмаков 240x90 мм. Для устройства с указанным размером башмака количественное определение (погрешность 15-20%) сопротивления промытой зоны пласта возможно при, толщине глинистой корки до 15 мм, против 7-10 мм для прототипа. Для устройства с размером башмака 240x120 мм эти пределы соответственно составили 20 мм и 10-15 мм. Данное устройство позволит повысить геологическую эффективность разведки геофизическими методами нефтяных и газовых месторождений. Эта разработка должна заменить используемый в настоящее время геофизической службой прибор электрического каротажа микроустановками типа Э2.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ БОКОВОГО МИКРОКАРОТАЖА СКВАЖИН, содержа/ щее изоляционный башмак, на поверхности которого расположены подсоединенные к цепи питания и отделенные друг от друга изоляционным промежутком центральный электрод, являющийся измepиteльным токовым электродом, и охватывающий его экранный электрод, отличающееся тем, что, с целью повыщения точности измерений удельного электрического сопротивления породы в прискважинной зоне путем уменьшения влияния глинистой корки, образующейся на стенке скважины, в верхней и нижней частях экранного электрода размещены два компенсирующих электрода, которые электрически соединены между собой и с помощью двух резисторов подключены к цепи питания экранного и центрального @ электродов. vj ел Ю Ю Фиг