Зонд для электромагнитного каротажа скважин Советский патент 1985 года по МПК G01V3/18 

1I Изобретение относится к промысловой геофизике и может быть использовано в устройствах для электромагнитного кардтажа скважин. Известно устройство для электромагнитного каротажа скважины, предназначе нное для определения удельного электрического сопротивления и диэлектрической проницаемости горных пород в скважине, содержащее генератор переменного тока высокой частоты, излучающую и приемные катушки зонда, измерительную схему скважинного прибора и наземную панель. В скважинном приборе ЭДС, наведенные в измерительных катушках, преобразуются в более низкую, чем рабочая, частоту и передаются по кабелю на поверхность. В наземной панели производятся вычисление и последующая запись на самописец разности фаз и отношения амплитуд сигналов, наведенных в измерительных катушках. По измеренным характеристи кам электромагнитного поля с помощью специальных палеток определяют диэлектрическую проницаемость и удел ное сопротивление горных пород Li J. Недостатком известного устройства является низкая точность. Наиболее близкимпо технической сущности к изобретению является зонд для электромагйитного каротажа сква жин, содержащий разнесенные по длине зонда излучающую катушку, соеди ненную с генератором и измерительны катушки, соединенные с измерительно частью, соединенной посредством каб ля с па(телью и регистратором 2. Недостатком известного устройств является невозможность исследования ближней зоны из-за ограничений, не позволяющих выполнить зонд длино менее 0,6-0,7 м (менее 3-4 диаметро скважины) для исследования ближней к скважине зоны пласта при бурении на нефть и газ. Причина ограничения связана с тем, что при малой длине зонда, центированного на оси скважи ны, не образуется боковая волна, не сущая информацию о горных породах. Если зонд расположен на стенке сква жины, то результаты измерений обусловлены интерференцией боковой волны, прошедшей по горной породе в области касания зондом стенки скваж ны, и волнами, прошедшими по бурово му раствору, и не поддаются расшифровке. Цель изобретения - обеспечение возможности исследования ближней зоны. Цель достигается тем, что зонд для электромагнитного каротажа скважин, содержащий разнесенные по длине зонда излучающую катушку, соединенную с генератором, и измеритель-; ные катушки, соединенные с измерительной частью, соединенной посредством кабеля с панелью и регистратором, содержит выполненный из проводящего материала экран в форме трубы с продольным вырезом, охватывающий катушки, расположенный от оси катушек на расстоянии от 0,5 диаметра катушек до 0,3 длины зонда, а также устройство для прижатия экрана продольным вьфезом к стенке скважины. Поперечное сечение экрана может иметь форму окружности, а продольньш вьфез может иметь апертуру величиной 10-180°. Кроме того, поперечное сечение экрана может иметь прямоугольную форму, а продольный вырез может совпадать с одной из сторон экрана. На фиг, 1 показаны схема зонда и его положение в буровой скважине с экраном, поперечное сечение которого имеет-форму окружности, на фиг. 2 показана схема зонда и его положение в буровой скважине с экраном, поперечное сечение которого имеет прямоугольную формуЗонд содержит излучающую 1 (фиг. 1) и измерительные 2 и 3 катушки, экран 4 с продольным вырезом 5, прижатым к стенке скважины 6, Генератор 7 соединен с излучающей катушкой 1. Измерительная часть прибора 8 соединена с приемными катушками 2 и 3, а также посредством кабеля с панелью 9 и регистратором 10. На фиг. 1 показаны пути движения электромагнитной волны:-путь 11 от излучающей катушки, путь 12 по стенке экрана, путь 13 - по гор.ной породе, путь 14 -от стенки экрана и горной породы к измерительHbfM катущкам, прижимное устройство 15 обеспечивает прижатие продольного выреза 5 к-стенке скважины 6. Зонд работает следующим образом.

Для проведения каротажа яонд прижимают продольным вьфезом 5 к стенке скважины 6 с помощью прижимного устройства 15. Генератор 7 с помощью излучающей катушки 1 создает в окружающей среде электромагнитные волны, которые проходят по пути 11 внутри экрана и образуют боковую волну на границе с. внешней средой, распространяются во внешней среде по пути 12 в экране и 13 - в горной породе и по Пути 14 приходят к измерительным катушкам. 2 и 3..

Боковая волна, проходящая в экране напути 12, испытьгаает сильное затухание.

За пределы экрана волна не выходит, поэтому боковые волны на участках, закрытых экраном от внешней среды, не приходят к измерительным катушкам 2,3.

Боковые волны, образующиеся в горных породах, открытых продольным вырезом 5, несут информацию о диэлектрической проницаемости и удельном электрическом сопротивлении пород. При условии выбора достаточно короткого зонда (длиной 0,1 0,3 м) это будут свойства промытой зоны или зоны проникновения. С достаточной точностью можно предположить, что ЭДС, наведенная в измерительных кат.ушках 2 и 3, будет прямо пропорциональна апертуре продольног выреза 5. Если ЭДС в среде без экрана принять за единицу, то при наличии экрана ЭДС будет составлять об/ЗбО часть единицы ( oL - апертура выраженная в угловых градусах). ЭДС, наведенные в измерительньтх катушках 2,3, поступают на вХод измерительного прибора 8 и затем на панель 9 и регистратор 10.

Для устранения прямой индуктивной связи между приемными и измерительными катушками максимальная ширина сечения экрана должна быть в 3 раза меньше длины зонда.

Для уменьшения воздействия экрана на параметры катушек (комплексное сопротивление, добротность и т.д.) минимальная ширина сечения экрана не должна превьш1ать 0,5 диаметра катушек.

Зонд, представленный на кг. 2, содержит те же элементы, что и зонд на фиг. 1, и работает таким же образом, но отличается тем, что поперечное сечение экрана имеет прямоугольную форму.

Экспериментальные измерения проводились зондом на частоте 60 МГц с экраном, вьтолненным из меди и имеющим диаметр 40 мм. Длина экрана зонда 700 мм, апертура выреза щели - 70. Глинистая корка имитировалась перемещением прибора от стенки бака диаметрам 140 мм к его центру. Эксперимент показал степень

влияния глинистой корки, подтвердил отсутствие влияния среды, расположенной за экраном зонда.

Использование изобретения позволяет осуществить измерения диэлектрической проницаемости и удельного электрического сопротивления горных пород в ближней к стенке скважины зоне на расстоянии 10-15 см, исключить влияние бурового раствор.а при измерениях короткими зондами.

1. ЗОНД ДЛЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО КАРОТАЖА СКВАЖИН, содержащий разнесенные по длине зонда излучающую катушку, соединенную с генератором, и измерительные катушки, соединенные с измерительной частью, соединенной посредством кабеля с панелью и регистратором, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности исследования ближней зоны, он содержит вьтояненный из проводящего материала экран в ,форме трубы с продольным вырезом, охватывающий катушки и расположенный от оси катушек на расстоянии от 0,5 диаметра катушек до 0,3 длины зонда, а также устройство для прижатия экрана продольным вырезом к стенке скважины. 2.Зонд по п. 1, о т л и ч а юЩ и и с я тем, что поперечное сечение экрана имеет форму окружности, а продольный вырез имеет апертуру величиной 10-180. (Л 3.Зонд по п. 1, о т л и ч а ющ и и с я тем, что поперечное сечение экранаимеет прямоугольную форму, а продольный вырез совпадает с одной из сторон экрана.