Устройство для определения неоднородностей за стенкой скважины Советский патент 1987 года по МПК E21B47/00 

131

на кожухе скважинного прибора. Там же расположены обратный токовый электрод В и удалеиньБ 4(N) ИЗ. При этом ИЭ 7 размещены в. ячейках изолятора 8 на размещенных на рессорах ориентированных башмаках из изоляционного ма- териала и присоединены через ступень 13 многоступенчатого когФ1утатора к микропроцессору 14, Сюда же подключен и ИЭ 4(N). Ступень 12 коммутатора последовательно подключает ИШ 10 и

1

Изобретение относится к геофизическим исследованиям скважин и может быть использовано для определения местоположения, ориентации и профи- ей неоднородностей горной породы за стьнкой скважины, элементов залега- . ния пластов, а также глубины проникновения промывочной жидкости и оценки характера насыщения пласта-коллектора,.

Цель изобретения - повьшение точности определения неоднородностей путем увеличения глубинности иссле- дования и обеспечения высокой разрешающей способности.

На фиго1 приведено устройство, общий вид; на фиг,2 - блок-схема электрических соединений,,

Устройство содержит расположенные на кожухе скважного прибора изоляторы 15 между которыми расположены прямее токовые электроды 2 и 3, обратный токовый электрод В и удален- ньй измерительный электрод 4 (N), на рессорах 5 размещены ориентированные бапшаки 6 с измерительными электродами 7, а также датчики ориентации зонда (не показаны)«

Наружная поверхность башмака (фиг.2) представляет собой изолятор 8, в ячейки которого установлены измерительные электроды 7 „ Каждый из этих электродов имеет вид таблетки одинаковой формы. Электроды 7 расположены по m строкам и п столбцам матрицы и через блоки 9 для создания равного потенциала (шунты малого сопротивления) соединены с изолированными шинами 10 (PI - Р.), каждый из

0

их комбинации . к клемме А генератора 11, Частота коммутирования ИЭ 7 больше частоты коммутирования ИШ 10. Разность потенциалов между ИШ 10 и ИЭ 4(N) измеряется микропроцессором 14 при каждом цикле коммутирования ступени 13„ По этой разности вычисляют удельное электрическое сопротивление и среднее сопротивление горной породы, регистрируемые регистратором 15. 1 з.п. ф-лы,, 2 ил.

которых объединяет их в отдельные группы (на схеме показаны три группы Р, - РЗ.).

Электрическая схема зонда устройства включает генератор 11, соединенный клеммой В с землей, а клеммой А через первую степень 12 многоступенчатого коммутатора - с изолированными пшнами 10, через которые к. клемме А

могут подключаться в различных комбинациях также другие токовые электроды. Измерительные электроды матрицы через другую ступень 13 коммутатора подключены к микропроцессору 14, ко5 торый соединен также с первой ступенью 12 многоступенчатого коммутатора и регистратором 15. Микропроцессор 14 через клемму N может быть соединен с удаленным электродом 4 для измере0 ния потенциала любой шины или любого электрода. Ступень 12 коммутатора имеет низкое переходное сопротивление, например такое, которое может быть достигнуть при механическом коммутировании и позволяет коммутировать шины Р, PI подключая их к клемме А генератора 11, например, в последовательности, указанной в таблице, где Р - количество изолированных шин

0 |Ki - К - коэффициенты пропорциональности (К| К,, , ,.., Кр), г - радиус исследования наименьшего зонда. Как видно из таблицы, если увеличивается размер составного электрода

5 башмака, то радиус исследования зонда возрастает пропорционально количеству одинаковых групп электродов (строки 1-3 таблицы) матриц), а затем - пропорционально линейному раз5

313

меру Составного электрода с учетом токовых электродов 2,3 и т.д., учитываемых коэффициентом Кр.

Таким образом, составной электрод может быть набран с помощью изолиро- ванных шин, подключенных не только к электродам башмака, но и к другим электродам вне его, например симметрично расположенньм относительно башмака вдоль оси скважины (электроды 2,3). Радиус исследования устройства в каждом цикле измерения сигналов матричных электродов пропорционален линейным размерам минимальной группы измерительных электродов, образован- ных матрицей.

Выполнение башмака 8 из изоляционного материала и расположение на нем ячеек с измерительными электродами 7 в виде матрицы, группирование измерительных электродов 7 с помощью изолированных шин 10 позволяет обеспечить изменение глубины исследования, в том числе меньшей, чем радиус исследования башмака в известных устрой- ствах при одинаковых размерах башмаков и количестве измерительных электродов. Для оптимизации режимов работы устройства частоты f коммутирования электродов матрицы выбирается из со- отношения

.n-L,

где Р - количество изолированных шин

10;

m - количество строк электродов

7 на башмаке 8;

п - количество столбцов 7 на башмаке 8; L - максимальная частота переключения изолированных шин 10. Устройство работает следующим об- р.азом.

45

От генератора 11 переменный ток через клемму А, ступень 12 коммутато- ра, измерительные электроды башмака 7 и (или) токовые электроды Z,3 вводится в окружающую среду. Обратнь1м токовым электродом служит заземление В. Ступень 12 коммутатора последова- тельно подключает изолированные шины 10 (Р - Р) и их комбинации к клемме А генератора, при этом микропроцессор 14 после каждого цикла коммутирования

55

(изолированных шин вырабатывает коман ду на считывание информации через ступень 13 коммутатора с шунтов 9 соответствующей группы измерительных

гfO15

202530

35

40

104

электродов матрицы башмака 8, как это указано в таблице.

Разность потенциалов dV, необходимую для вычисления удельного электрического сопротивления, получают, измеряя микропроцессором 14 потенциал изолированных шин 10 относительно удаленного электрода A(N) при каждом цикле коммутирования ступени 13. Вычисление удельного электрического сопротивления ведется микропроцессором по формулам:

dm

45

55

dV

kdV

1

, U V - I

РЧ Fep,,

f:: 1 1

где I-. - ток через ij электрод матрицы;

p , - среднее сопротивление горной породы при данной комбинации изолированных щин и размере бокового зонда (см. таблицу); k - коэффициент зонда; п 1, 2, .. ., i; m 1 , 2, . . . , j . Значения p.- и ср v регистрируются регистратором 15 и используются для определения и визуального изображения структурных и текстурных особенностей бокового строения горной породы, а также литологии, величины зоны проникновения, водонефтегазонасыщеннос- ти пласта коллектора.

Устройство обеспечивает исследование геометрии боковых неоднородностей за стенкой скважины при разрешаюр ей способности большей, чем у прототипа. Например, устройство прототипа не может различить разделены ли боковые неоднородности, если их несколько, но они разнесены на определенное расстояние так, что проекции их на измерительную поверхности башмака по линиям тока пересекаются. По данным измерения предложенным устройством можно однозначно установить представляют эти неоднородности единое целое или разнесены на определенное расстояние друг от друга, т.е. можно изучать детальные профили сечения пласта и боковых неоднородностей за стенкой скважины, в том числе с разрешающей способностью и на расстоянии, недоступном для известных устройств. Формула изобретения

1. Устройство для определения неоднородностей за стенкой скважины.

513

содержащее расположенные на кожухе - скважинного прибора прямые, обратный токовый и удаленный измерительный электроды, ориентированные башмаки с измерительными электродами, рс1зме- щенными в ячейках изолятора, генератор тока для питания электродов, соединенный одной клеммой с обратным токовым электродом, блоки для создания равного потенциала измерительных электродов, соединенные с изолированной шиной, коммутатор, микропроцессор и регистратор, при зтом изме- рит(2льные электроды башмака подключены через коммутатор к микропроцес- сору, к которому также подключен удаленньш измерительньй электрод, а выход микропроцессора соединен с регистратором, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности определения неоднородностей за счет увеличения глубинности исследования и обеспечения высокой разрешающей способности, оно снабжено дополнительными изолированньми 1Шнами, баш- маки выполнены из изоляционного материала, на каждом из которых ячейки

Частота переключения ступени 13 коммутатора при числе измерительных электродов матрицы в группе

п 2п

1n2nL 3nL n-m-L

2Ln4nL 6nL 2n-in-L

3nL12nL18nL 3n.m-L

PnL2PTiL 3PnL P-n-m- L

106

с измерительными электродами размещены в виде матрицы с m количеством строк и п количеством столбцов, коммутатор выполнен многоступенчатым и соединен с другой клеммой генератора тока и с изолированными шинами, часть из которых через блоки создания равного потенциала измерительных электродов соединена с электродами матрицы, а другая часть - с остальными прямыми токовыми электродами с возможностью образования составных токовых, включающих электроды матрицы и электроды на кожухе прибора, и составных измерительных электродов матрицы, при этом частота коммутирования измерительных электродов матрицы больше частоты коммутирования изолированных ЕШН.

I

2, Устройство по п«1, отличающееся тем, что максимальная частота коммутирования электродов матрицы равна произведению PxmxriKL, где Р - количество изолированных шин, а L - максимальная частота их переключения.

Радиус исследования зонда

Зп

n-m

K,r

0,, ; К r

Редактор М.Келемеш

Составитель Н.Кривко

Техред Л.Олийнык Корректор, М.Пожо

Заказ 2399/27Тираж 532 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

фие.1

Изобретение относится к геофизическим исследованиям скважин и позволяет с высокой точностью определять неоднородности за стенкой скважины за счет увеличения глубинности исследования и обеспечения высокой разрешающей способности. Для этого устройство содержит изолированные шины (ИШ) 10, часть из которых через блоки 9 создания равного потенциала измерительных электродов (ИЭ) 7 соединена с ИЭ 7 матрицы. Другая часть ИШ 10 соединена с прямыми токовыми ИЭ 2 и 3. Они расположены между изоляторами с (Л с 00 |