Зонд электрического каротажа Советский патент 1984 года по МПК G01V3/20 

ч Изобретение предназначено для геофизических исследований ближайше окрестности скважины, а именно для определения удельного электрического сопротивления прискважинной части пласта, , Известен трехэлектродный зонд бокового каротажа (БК-3) , содержа Ц1 основной и два экранных цилиндричес ких токовых электрода, к которым подключен один полюс источника тока обеспечивающий снижение влияния скважины на измеряемый сигнал за счет создания в центральной части зонда плоского поля, нормального оси скважины lj . В силу большого радиуса исследов ния этот зонд не может быть использован для изучения прискважинной части пласта. Известен семиэлектродный зонд бокового каротажа с кольцевыми (цилиндрическими) электродами, располо женными на изолированном корпусе зонда (БК-7), содержаищй основной и пару симметрично расположенных экранных токовых электродов и две ПЭРЫ измерительных электродов, сим метрично расположенньпк -между токовы ми электродами. Симметричные электр ды попарно электрически соединены. Зонд обеспечивает спюкение влияния скважины на измеряемый сигнал за счет создания электрических пробок в плоскостях, перпендикулярньгх оси скважины, путем выравнивания потенциалов на измерительных электродах что достигается автоматической регулировкой тока экранных токовых электродов 2 . Однако все имеющиеся зонды БК-У реализованные в аппаратуре БКС-1, БКС-2,БИК22, не обеспечивают изучения удельного сопротивления присква жинной части пласта из-за относительно больших радиусов исследования . 1 Наиболее близким к изобретению является зонд электрического каро тажа, содержащий электрический изол рованный корггус и размещепные на нем вертикальные и выполненные в виде полос основной токовый электр два равноудаленных от него на угол + tP экранных токовых электрода и две пары измерительных электродов, расположенных симметрично между то ковыми электродами. Зонд электрического каротажа представляет собой семиэлектродный зонд бокового микрокаротажа с расположенными на изолированном прижимном башмаке вертикальными лннейиььми основным и двумя равноотстоящими от него экранными токовыми электродами, двумя парами измерительных электродов, симметрично.распсложенньгч относительно основного электрода. Симметрично расположенные электроды попарно электрически соединены. Зонд создает плоское- электрическое поле, аналогичное полю, создаваемому зондом БК-3. Исключение влияния промывочной жидкости, заполняющей скважину на измеряемьм сигнал, достигается применением прижимаемого к стенке скважины непроводящего б Н1мака, изолирующего электроды зонда от промывочной жидкости. Снижение влияния глинистой корки достигается созданием электрических пробок в вертикальных плоскостях, равноот-стоя цих от измерительных электродов пары, путем выравнивания потенпдшлов на измерительных электродах с помощью автоматической регулировки тока экранных токовьк электроДов 3J Использование в известном зонде бокового микрокаротажа прижимного и.золированкого башмака усложняет конструкцию скважинного прибора, увепи тьает его поперечные размеры и ухудшает проходимость в сргважине. Ограниченные угловые размеры башмака (пе более 120°) ограничивают угловые размерь) размещенного на нем зонда. Цель изобретения - упрощение ко;1струк1.1ии зочда и ул чщение его проходимости в скваж., что позЕюляет достичь уменьшения его поперечньк размеров при исследовании удельного согфотитшения прискважкннок части пласта Указанная цель ддсти1ается тем, что в зонде электрического каротажа,, содержаш;ем элек грически изопированный корпус и размещенные иа нем вертикальные TV пополненные в виде полос основной токовый электроддва. равноудатенньк от него угол + i,f экрйнпьк TOKOBfcix электрода и две пары измерительных электродовs i ас положекньк си{.ду етрично гоков.уми Электр од аьз, все электроды размещены на корпусе зонда в секторе с углом 60 i ц- 5 90°. Электроды размещенынепосредствен но на непроводящем корпусе зонда, диаметр которого равен 0,7-0,75 диаметра скважины. Поскольку электро ды зонда оказываются неизолированными от прс -1ывочной жидкости, заполня1оа1ей скважину, то ее влияние на показания зонда заметным образом возрастает и зонд с угловыми размерами 2 ср , не превьплак5щими 120°, оказывается непригодным для исследования прискважинной части пласта. Однако расположение электродов непосредственно на непроводящем корпусе зонда позволяет снять ограничение на угловые размеры зовда, обусловленное ограниченностью угловых разме ров прижимьгого башмака. Поэтому появилась возможность уменьшить влияние скважины на показания зонда путем увеличения его угловых размеров 2(1 до углов, превышающих 120 . .На фиг. 1 изображена схема расположения электродов зонда электрического каротажа; на фиг. 2 - радиальные характеристики зондов электричес кого и бокового каротажа; на фиг.З кривые зависимостей относительных кажущихся сопротивлений зондов элект p i4ecKoro каротажа в. пласте без проникновения от его удельного сопротивления . Зонд электрического каротажа явля ется семиэлектродным и имеет цилиндрический изолированный снаружи корпус круглого сечения 1 и расположенные на нем вертикальные линейные (на вертикальном сечении зонда, показанные точками); основной токовый электрод 2, два лавноотстоящих от него экранных токовых электрода 3 и 4, две пары измерительньк электродов 5, 6 и 7, 8, расположенных симметрично относительно основного токового электрода. Экранные токовые электроды 3 и 4 разнесены на угол + С относительно основного электрода измерительные электроды в каждой паг)е 5, 6 и 7,8 - на угол od , между серединамк пар измерительных, (середина этих пар смещена относительно электродов) основного токового элект .рода - на угол ft (фиг, ), причем середины этих пар показаны позициями 9 и 10. На основной токовый электрод 2 подается фиксированный ток 1 const на экранные токовые электроды 3 и 4 экранные токи , величина которых известным образом поддерживается такой, чтобы обеспечить равенство потенциалов на измерр1тельны : электродах 5, 6 и 7, 8. При этом в вертикальных плоскостях, проходящих через ось прибора и точки 9 и 10, образуются электрич.еские пробки, которые обеспечивают фокусировку тока основного электрода 2 и, как следствие, уменьшают влияние скважины на измеряемый сигнал. Характеристики зонда (радиус исследования, чувствительность к влиянию глинистой корки и промывочной жидкости) определяются его угловь№Ш размерами Л , j , Ц . Размещение электродов зонда 2-8 непосредственно на изолированном корпусе 1 расширяет область возможного изменения параметров ci , ( , (f до углов, не превышающих 180 . В этой более широкой области изменения параметров оказалось возможным создание электрического зонда с диаметром, равным 0,7-0,75 диаметра скважины, имеющего характеристики, допускающие применение зонда для исследования удельноtго сопротивления прискважинной части пласта; Кривая 11 (фиг.2) изображает радиальную характеристику Q i) электрического зонда в зависимости от рад1-гуса с параг..трами зонда | г 0,75d , Ц) 75% р 15°, of, кривая 12 - радиалы1 то характеристику зонда с параметрами 0,7d Cf- 90 - 15°,ot - 10«,гдеа диаметр зонда,d - диаметр скважины, углы , р , , определены на фиг.1 . Для сравнения (фиг.2) приведены радиальные характеристики зондов бокового каротажа аппаратуры БКМ (кривая 13), аппарат фы БКС-2 (кривая 14) п зонда БК--3 (кривая 15). Расчет радиальных харгктеристик пля зо:здо1з бокового каротажа производтпся по форьгуле л(, f4n Рп пL Рп .Р | 0 771 сГ 1 Г7с--р7) pKBln -j j-P ein -p-) где Р| р(; г|п соответственно кажу щиеся сопротивления p.. .uiHAOFi плектриЧОСКОГО и 6(,iKonoro каротажа в пласте без проникновения б/п и с зоной проникновения з/н радиус ч г Р 1Р 1 , 1 Рп ) РЯП о.9р РП rw: ргГ РЗП-. Расчет Q (г) проводится при р,,/Пр 1, 10, 100, 1000 с последую щим усреднением полученных результа тов. Вычисление ,f, , | 3/п производится с помощью программ, реализующих на ЭВМ решение соответствующих прямых задач. Здесь РП , PV; - кажущиеся сопро тивления пласта и скважинм; , Р:;;П - сапротивления зон прёвьшающе и повышающего проникновения. Анализ приведенных (фиг.2) кривы 10 и 11 и сопоставление этих кривых с кривыми 12-15 показывает, что радиусы исследования R, предлагаемых зондов, определенные из условия выбора радиальных характеристик Q (г К„,,) 0,5 существенно меньше, чем у зондов БКм, БКб и БК-3, где БКм - малый, БКб - большой и БК-3 трехэлектродны зонды бокового каротажа, и соответ ственно равны для зонда с параметр ми d 0,75 d , 75, / 15, Ot 10 (кривая 10) - 26 см, а для зонда с параметрами d 0,7cj , Cf 75°, р 15 °, С6 10 (кривая 11) - 30 см. т.е. приблизитель но соответствует рапиусу промытой зоны в реальных ситуациях 25 - 30 Кривая 16 (фиг.З) показывает за висимость Pi(/ рп i pn/Pk) Д зонда с параметрами 0,75cj , f 75°, р 15, ОС Ю, а кри-. вая 17 - зависимость для зонда с п раметрами с1 0,7(3 , U , O р 13, IV 10. Ич графика слрцчч-г, что ялияние кольцевого : a-0iin м :кду корпусом зояда и стенкой :кплжипь1, saiiojiHPFtHoro г.пинтк-той коркой и иро rывoч Ioй жидкостью, кя (умеряемые кажущиеся сопротивления зондон относительно мало, в диапазоне изменения относительного удельного сопротивления пласта / Рс 5-1000 не превышает 8% для первого зонда (кривая 16) и РЛ/РС 10-1000 пе превышает 30% для второго зонда (кривая 17). Сочетание малых радиусогз исследования зондов J-i 0,75d, (f - 75, ,3 15°, ct 10 li dj 0,7d , Cf 90°, ft , oL 10 соответственно 26 и 30 см и малого влияния скважины (глинистой корки и промывочной жидкости) на показания зтих зондов не превьпиающего 8% при изменении РП/Р(. в интервале от 5 до 1000 обеспечивает возможность использования зтих зондов для исследования уделького сопротивления прискважинной части пласта. Поскольку зонды не содержат при :имного изолированного башма са я имеют диаметрь меньше максимал1,ной башмака у известного зонда (ширина башмака с радиус см кривг1зны, равны.) радиусу скваж пчы и углом раскрытия 120° равна 0,8d ), цель изобретения оказывается достигнутой. Предлагаемый боковой fикpoкapoтaжньй зонд, обеспечивая решение тех же задач, что микрокаротажные зонды с прижимными изолированными башмаками, проще их по конструкции, спедовательно, более технологичен при изготовлении и более удобеь- при практическом применении. Сокращение цмрины зонда улучшает его проходимость в ск1 а} сине5 снижает вероятность прихвата прибора.

ЗОНЛ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО КАРПТЛЖА, содержащий электрический изолированный корпус и размещенные на нем вертикальные и вьтолненные в виде иолос основной токовый электрод, два равноудаленных от него на угол ± (О экранных токовых электрода и две пары измерительных электродов, распапоженных симметрично между токовыми электродами, отличаю Ц и и с я тем, что, с целью ynponieния конструкщш зонда и улучшения его проходимости в скважине, все электроды размещены на корпусе зонда в секторе с углом 60 Ц) i-90 . СО