УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО КАРОТАЖА СКВАЖИН Советский патент 1958 года по МПК G01V3/24 

Изобретение относится к устройствам для электрического каротажа скважин, работающим на синусоидальном переменном токе по трехжильному или многожильному кабелю.

В известных устройствах, работающих на синусоидальном переменном токе, для регистрации величины кажущегося удельного сопротивления применяются электромеханические выпрямители, в результате чего все устройство в целом оказывается весьма чувствительным к помехам переменного тока промышленной частоты и к помехам, возникающим вследствие передачи части энергии из цепей, питающих токовые электроды, в измерительные цепи.

Наличие электромеханического выпрямителя снижает надежность работы станции в силу ненадежности работы этого выпрямителя. Кроме того, так как напряжение характеризующее величину кажущегося удельного сопротивления кс, является линейной функцией тока, питающего токовые электроды, то точность измерения кс зависит от стабильности тока.

Описываемое изобретение лишено большинства перечисленных недостатков.

В предлагаемом изобретении в цепь измерительных электродов включен делитель, осуществляющий деление измеряемого напряжения на напряжение, пропорциональное протекающему через токовые электроды току. На выходе делителя включается регистрирующий прибор.

В качестве варианта данного устройства предлагается применить автоматический электрический потенциометр с компенсацией ΔU_кс на переменном токе, реохорд у которого получает напряжение от цепей питания токовых электродов, совмещающий функции делителя и регистрирующего прибора.

Принципиальные схемы описываемого устройства изображены на фиг. 1 и 2.

Питание электродов А и В (фиг. 1) осуществляется от низкочастотного генератора 1, имеющего частоту ƒ от 5 до 8 гц.

Напряжение снимается с электрода М и заземленного на поверхности электрода N.

Пройдя через фильтр 2, в котором срезаются все частоты выше частоты ƒ, это напряжение попадает на делитель 3, осуществляющий деление напряжения на напряжение U_i, пропорциональное току в цепи питающих электродов.

где: С - коэффициент передачи из токовой цепи в измерительную [ом].

Это напряжение получается путем отсасывания части энергии из цепи АВ с помощью трансформатора 4.

Таким образом, на регистрирующий прибор 5 попадает напряжение

где: а - коэффициент пропорциональности [в].

Известно, что

где: K - коэффициент зонда, зависящий от размеров трехэлектродной установки,

ρ - кажущееся удельное сопротивление пласта [ом/м];

I - ток, протекающий через питающие электроды [а].

Поэтому

Если регистрирующий прибор имеет постоянную по напряжению то под воздействием напряжения исполнительный орган прибора 5 отклонится на величину

Из последнего выражения видно, что величина отклонения прибора 5 прямо пропорциональна величине кажущегося удельного сопротивления ρ и не зависит от величины тока в цепи питания электродов.

Так как при производстве геофизических работ величина ρ должна записываться в определенном масштабе сопротивлений, то коэффициент передачи С должен иметь вполне определенную величину.

Из формулы (5) имеем:

Откуда

Установка необходимой величины С в зависимости от заданных величин n и K осуществляется с помощью аттенюатора 7.

В случае использования в качестве регистрирующего прибора автоматического потенциометра с компенсацией на переменном токе схема принимает вид, представленный на фиг. 2.

Питание цепи АВ осуществляется, как и в первом случае от генератора 1.

Напряжение ΔU_кс, пройдя фильтр 2, попадает на вход прибора.

Навстречу ΔU_кс включено снимаемое с реохорда 3 компенсирующее напряжение U_к, являющееся результатом перекачки с помощью трансформатора 4 части энергии из токовой цепи в измерительную.

где: U_Р - напряжение на всем реохорде [в],

L - общая длина реохорда [см],

- отклонение ползуна реохорда, а следовательно и пера по диаграммной бумаге [см].

В момент компенсации

следовательно

Откуда

Но величина

где: С - коэффициент передачи из токовой цепи в измерительную,

I - ток в цепи АВ [а],

r₀ - сопротивление 1 пог. см реохорда

Подставив формулы (3) и (11) в формулу (10), получим выражение для величины отклонения ползуна потенциометра

аналогичное выражению формулы (5).

Откуда

Или

Подставив формулу (14) в формулу (11), получим известное выражение для напряжения на реохорде, устанавливаемом в обычных каротажных станциях, для получения необходимого масштаба записи сопротивлений.

Как и в обычном автоматическом потенциометре, разность измеряемого и компенсирующего напряжения подается на электронный фазочувствительный нуль-орган 5′, управляющий реверсивным электродвигателем 6. С последним механически связан ползун реохорда и перо регистрирующего устройства.

С помощью аттенюатора 7, в зависимости от заданных коэффициентов зонда и масштаба записи на реохорде, устанавливается необходимое для получения нужного масштаба записи напряжение.

Известно, что для того, чтобы режим успокоения автоматического потенциометра оставался неизменным, произведение величины напряжения на реохорде на коэффициент усиления нуль-органа должно оставаться неизменным.

Для указанной цели между аттенюатором 7 и нуль-органом 5 показана связь, с помощью которой происходит изменение коэффициента усиления нуль-органа при изменении положения аттенюатора и вступает в действие автоматическая регулировка усиления при случайных или преднамеренных изменениях тока в цепи АВ.

В приведенных схемах не показано включение приборов для регистрации ΔU_кс, так как это осуществляется известными в практике геофизического приборостроения приемами.

Описываемая схема может применяться не только для автоматических каротажных станций на трехжильном кабеле, но и в комплексных станциях на многожильном кабеле.

1. Устройство для электрического каротажа скважин переменным током путем определения величины кажущегося удельного электрического сопротивления пород по величине потенциала ΔU_кс, возникающего между разнесенными на фиксированное расстояние измерительными электродами, отличающееся тем, что, с целью исключения влияния на результаты измерений величины питающего тока и уменьшения помех, в цепь измерительных электродов включен делитель, осуществляющий деление измеряемого напряжения ΔU_кс на напряжение, пропорциональное проходящему через токовые электроды току.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции устройства, в нем применен автоматический электронный потенциометр с компенсацией ΔU_кс на переменном токе, совмещающий функции делителя и регистрирующего прибора и питаемый от цепи токовых электродов.