Аппаратура электромагнитного каротажа скважин Советский патент 1984 года по МПК G01V3/18 

f 1

Изобретение относится к промысло,во-геофизическим исследованиям скважин.

Известно устройство для диэлектрического индуктивного каротажа скважин, содержащее излучатель поля, два приемно-усилительных канала с приемниками поля, разнесенными на определенное расстояние, фазоизмерительный блок, подключенный к выходам приемноусилительных каналов. Измеряемая известныК устройством разность фаз между сигналами, наводимыми в прием никах, функционально зависит от диэлектрической проницаемости Е среды 0.

Недостатками известного устройства являются зависимость измеряемого параметра йср от удельного электрического сопротивления р среды по мере его уменьшения, а также сложность существзпощих высокочастотных фазометров, ухудшающая термостабильность и точность аппаратуры.

Наиболее близким к предлагаемому является аппаратура электромагнитного .каротажа скважин, содержащая многоканальную телеметрическую систему для передачи информации на поверхность, генератор с излучателем поля, два приемно-усялительных канала, каждьй из которых содержит последова- . тельно соединенные приемник и усилительно-преобразовательный блок, а таюке гетеродин, подключенный выходами к вторым входам усилительно-преоб разователькых блоков. Поскольку фазовые сдвиги информативного сигнала в различных каналах телеметрической системы с приемлемой точностью одинаковы, сигналы на выходе этой системы сохраняют как амплитудные, так и фазовые соотношения сигналов в приемниках поля, что позволяет на поверхности получать информацию как о дйэлектричеекой проницаемости , так и об удельном сопротивлении П среды, измеряя разность, фаз h(y и отношение амплитуд сигналов Щ .;

Недостаток указанной аппаратуры заключается в том. что условием нормальной работы телеметрической системы с частотным разделением каналов является существенное (не менее чем на порядок) превьпиение частотой несзтцей частоты модулирующего сигнала. Однако при использовании частотного разделения каналов в скважинной гео2274 2

физической аппаратуре несущая частота ограничена сверху частотными свойствами линии связи (каротажным кабелем) , частота модулирующего сигна5 ла ограничена снизу стабильностью частот генератора и гетеродина, определяемой термостабильностью кварцевых резонаторов. Применяемая в, геофизической аппаратуре телеметриto ческая система с частотным разделением каналов и с частотной модуляцией имеет.максимальные несущие частоты 4.5 и 25,7 кГц, что позволяет иметь мoдyJшpyющyю частоту не вьшш

fS 1,5-2 кГц. Повышение значений частоты несущей требует применения специальных дорогостоящих каротажных кабелей. Уход частоты кварцевых резо- наторов при изменении температуры

20 в диапазоне 20-120 С на частотах

порядка 40-60 МГц, используемык при диэлектрическом каротаже, может составить величину порядка 4-5 кГц, что не позволяет снизить частоту после

5 преобразования до приемлемого значе-. . ния. Кроме того, метрологические характеристики аппаратуры являются недостаточно высокими из-за проти- , во1 счивых требований к приемно-усилиQ тельным каналам, иоторые, с одной стороны, должны иметь высокую избирательность для выделения затухающего в среде сигнала на уровне шумов, а с другой стороны, иметь высокую степень идентичности и стабильности амплитудных и фазовых характеристик при возможных изменениях частоты сигнала и температуры.

Цель изобретения - повьппение термоQ стабильности н точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в аппаратуру электромагнитного каротажа сквахшн, содержащую многокана.льную тЕленетрическую систему для

передачи информации на поверхность, генератор с излучателем поля, два приемно-ус5-тительных канала каждый из которых содержит последовательно соединенные приемник к усилительно0 преобразовате,11ьиый блок а та1сже гетеродин, подключенный выходами к вторым входам усилительно-преобразовательных блоков, введен аналоговьй сумматор, два управляемых ключа, а 5 телеметрическая .система выполнена с временным разделением информативных каналов и содержит не мезгее трех каналов, причем калс.гг,ьй к.гвом- подклаочен между выходом соответствующего усилительно-преобразовательного блока и одним из входов аналогового сумматор управляющие входы ключей подключены к управляющим вьшодам телеметрической системы, а выход аналогового сум матора подключен к информационному входу телеметрической системы, Кроме того, с целью упрощения скважинной части аппаратуры выход - аналогового сумматора подключен к скважинному кабелю. На чертегке приведена блок-схема предлагаемой аппаратуры электромагни ного каротажа скважин. Аппаратура содержит генератор 1 с излучателем 2 электромагнитного по ля, приемно-усилительные каналы 3 и 4 с общим гетеродином 5. Каждый из приемно-усилительных каналов содержит приемники 6 и 7 поля, усилительно-преобразовательные блоки 8 и 9, ключи 10 и 11 соответственно. Выходы приемно-усилительных каналов соединены с входом аналогового сумма тора 12, а его выход - с входом сква жинной части 13 трехканальной телеме рической системы, соединенного кабелем 14 с ее наземной частью 15. Выходы трех каналов телеметрической си темы соединены с регистраторами 16, 17 и 18. При работеаппаратуры излучатель создает в среде высокочастотное элек ромагнитное поле. Приемно-усилительные каналы 3 и 4 вырабатывают напряжения U| , Un, амплитуды которых Пропорциональны амплитудным значениям напряженности поля , в точ ках размещения приемников 6 и 7 поля причем разность фаз между напряжениями U( и равна разности фаз между h и ). Телеметрическая система при работе первого канала Телеметрии открьшает ключ 10 и закрывает ключ 11. Входной сигнал первого канала телеметрической, системы пропорциональный амплитуде сигнала 152,, регистрируется регистратором 16. При работе второго канала ключ ГО закрыт, открыт ключ 11 и регистратором 17 регистрируется сигнал пропорциональный амплитуде сигна- ла h,j-. При работе третьего канала открыты оба ключа 10 и 11 и регистратор 18 регистрирует сигнал, пропор циональный амплитуде векторной суммы напряжений на входах аналогового сумматора 12, Для определения и п целесообразно регистрировать сигнал, пропорциональный ампл.итуде векторной разности сигналов h., и легко . достигается протггвофазным включением приемников 6 и 7 либо наличием, фазоинвертора в одном из каналов 3 и 4, либо если один из выходов сут-матора 12 инверсный. Зарегистрированные величины позволяют определить любые соотношения между сигналам Ь„, h, При необходимости сигналы с выходов телеметрической системы могут быть направлены непосредственно в вычислительный блок, введенный в состав наземной части аппаратуры и обеспечивающий вьгаисление и регистрац11ю JBo6bix амплитудных и фазовьк соотношен1ш, а также и а в процессе проведения каротажа. Аппаратура содержит в приемно-усилительных каналах 3 и 4 усилительнопреобразовательные блоки 8 и 9, в ней имеется гетеродин 5. Однако его наличие не обязательно, поскольку при использовании телеметрической системы, работающей с преобразованием входных сигналов в постоянное напряжение, высокочастотный сигнал с выхода сумматора может быть продетектирован непосредственно входным детектором телеметрической системы. Допога1ительное улучшение метрологических характеристик аппаратуры может быть достигнуто вьшолнением сумматора избирательньтм, например, путем введения в него полосового фильтра, т.е. производить подавление шумов после сумм фования сигналов. , При этом резко снижаются требования к избирательности приемно-усипительных каналов,, что облегчает стабилизацию из амплитудных и фазовых характеристик. Вместе с тем требования к стабильности характеристик сумматора невысоки, так как любые изменения фазовой и медленные изменения амплитуд ной характеристики сумматора совершенно не сказываются на измеренных значениях величин. При наличии в приемко-усилительных каналах 3 и 4 усилительно-преобразовательных блоков 8 и 9, снижающих частоту сигнала до значения, пропускаемого кабелем (порядка 10-20 кГц), скважинная часть аппаратуры может быть значите-гп но упрощена. Для этого в-ыход сумматора .

s

должен быть соединен непосредственно с входом кабеля. При этом в скважин™ ной части 13 телеметрической системы остается только узел, вырабатыва ощий сигналы управления ключами 10 и 11. Все узлы телеметрической системыj осуществляющие преобразование сигнала (например, амплитудный детектор), в этом случае размещаются в ее наземной части 15.

l322746

Применение изобретения позволяет повысить термостабильность и точность аппаратуры для электромагнитного каротажа скважин и реализовать ее на 5 серийной термостойкой элементной базе , а также существенно упростить конструирование комплексной (т.е. определяющей как амплитудные, так и фазовые соотношения сигналов) и много0 зондовой аппаратуры.

1. АППАРАТУРА ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО КАРОТАЖА СКВАЖИН,содержащая много-, канальную телеметрическую систему для передачи информации на поверхность, генератор с излучател(.-;к поля, два приемно-усилительных канала, кгиждый из которых содержит последовательно соединенные приемник и усилительнопреобразовательный блок, а также гетеродин , подключенный выходами к вторым входам усилительно-преобразовательных блоков, отличающаяс я тем, что, с целью повышения термостабильности и точности измерений, в нее введен аналоговый сумматор, два управляемых ключа, а телеметрическая система выполнена с временным разделением информативных каналов и содержит не менее трех каналов, при-, чем каждый люч подключен между выходом соответствующего усилительнопреобразовательного блока и одним из входов аналогового сумматора, управляющие входы ключей подключены к управляющим выходам телеметрической системы, а выход аналогового сумматора подключен к входу телеметрической (Л системь. 2. Аппаратура по п. 1, о т л ичашцаяся тем, что, с целью упроп1ения скважинной части аппаратуры, выход аналогового сумматора подключен к скважинному кабелю.