Пластовый наклономер Советский патент 1990 года по МПК E21B47/00 E21B47/12 

Изобретение относитс1я к технике геофизических исследований скважин и предназначено для определения элементов залегания пластов.

Цель, изобретения - упрощение конст- рукции и повышение геологической информативности в скважинах без промывочной жидкости или заполненных промывочной жидкостью на непроводящей ток основе.

На фиг. 1 приведен пласт овый наклоне- мер в скважине, общий вид; на фиг.2 - блок- схема электрических соединений скважинного блока наклономера: на фиг.З - схема электрических соединений электродов зонда..

Пластовый наклономер включает источник 1 переменного тока, наземный блок 2 и скважинный блок 3, связанные бронированным каротажным кабелем 4, в котором ЦЖК - центральная изолированная жила ка- беля, ОК-броня кабеля (фиг.2), Металлический корпус скважинного блока 3 состоит из верхней 5 и нижней 6 частей, которые жестко соединены между собой герметичным изолятором 7. В верхней части 5 корпуса расположены передающая часть 8 телеизмерительной системы (ТИС) и блок 9 согласования зонда с ТИС. Верхняя часть 5 корпуса соединена с броней кабеля 4 и вместе они представляют собой токовый элект- род В зочда, а экранный электрод Аэ зонда выполнен в виде электрически золирован- ной части б корпуса.

В нижней части 6 корпуса, заполненной непроводящей жидкостью, размещен сило- вой механизм 10 электрогидропривода с независимыми по раскрытию измерительными рычагами, каждый из которых выполнен в виде упругой вогнутой к оси скважинного блока 3 проводящей электрический ток рессоры 11. Рессора 11 одним концом (основанием)

жестко закреплена через изолятор 12 на экранном электроде Аэ (нижней части 6 корпуса). Вблизи основания рессоры 11 на ее незакрепленной части установлен тензоре- зистор (не показан), являющийся вместе с рессорой 11 датчиком радиуса скважины. Основание рессоры 11 и тензорезистор закрыты гибким герметичным выводом баро- компенсатора 13. Другим концом рессора 11 соединена с измерительным электродом АО зонда, выполненным в виде сферического или иной формы наконечника 14, размещенного на рессоре 11 с возможностью контактирования со стенкой 15 скважины, что обеспечивает электрический контакт электрода АО и механический контакт рычага радиусомера со стенкой скважины.

Электрическое соединение рессор 11 и электрода Аэ осуществляется проводами через герметичные токовводы изолятора 7.

Силовой механизм 10, обеспечивающий закрытие рессор 11, состоит из подвижной обоймы 16, охватывающей рессоры 11 и соединенной жестко со штоком 17 силового гидроцилиндра.

Блок 9 согласования зонда с ТИС (фиг.2) подключен к центральной жиле и броне кабеля 4, к экранному электроду Аэ и центральным измерительным электродам Aoi (i от 1 до п) зонда. Выход блока 9 согласования подключен к передающей части 8 ТИС, которая связана через ЦЖК с приемной частью ТИС наземного блока 2.

Один из примеров схемы электрических соединений зонда электрического каротажа показан на фиг.З. Блок 9 согласования представлен в виде токового трансформатора ТЗ питания зонда, измерительных трансформаторов ТИ, и резисторов Ri (I 1,...п). Одна из клемм источника 1 переменного тока за- млена и соединена через приемную часть

ТИС наземного блока 2 с броней ОК каротажного кабеля 4 и металлической частью 5 {токовым электродом В) корпуса скважинно- го блока 3. Вторая клемма источника 1 тока через жилу ЦЖК кабеля 4, трансформатор ТЗ (его вторичную обмотку) соединена со средними точками первичных обмоток измерительных трансформаторов ТИ и с электрически изолированной частью 6 корпуса (экранным электродом Аэ). Один из концов вторичной обмотки трансформатора ТЗ объединен с концом его первичной обмотки и соединен с верхней частью 5 корпуса, броней ОК кабеля 4 и одноименными выводами резисторов Ri. Другие два вывода первичной обмотки трансформатора ТИ|, являющейся шунтом малого сопротивления, соединены соответственно со вторыми концами резисторов RI и через рессоры 11 с наконечниками 14 (измерительными электродами AOI). Выходные обмотки трансформаторов ТИ| подключены к передающей части 8 ТИС, выход которой соединен с жилой ЦЖК кабеля 4.

Тело рессоры 11 может быть выполнено с диэлектрическим покрытием или из композитных диэлектрических материалов с электрическим токоподводом к измерительному электроду. При этом в скважинах с промывочной жидкостью на непроводящей электрический ток основе измерительные электроды зонда электрического каротажа включены по схеме зонда метода сопротивления заземления, а при добавках проводящей промывочной жидкости или в самой этой жидкости измерительные электроды включены по схеме бокового зонда.

Пластовый наклономер работает следующим образом.

Складывание рессор 11 перед спуском в скважину производится подвижной обоймой 16, которая, перемещаясь вдоль продольной оси наклономера, укладывает рессоры 11 в нижнюю часть 6 корпуса. В сложенном состоянии рессоры 11 выпрямлены и не выступают за габариты корпуса. В таком виде скважинный блок 3 опускается на забой скважины или к нижней границе интервала исследования.

При достиже,чии интервала исследования перед подъемом наклономера по команде с поверхности производится раскрытие рычажной системы наклономера с помощью силового механизма 10, при этом шток 17 силового гидроцилиндра, перемещаясь с обоймой 16 вверх, освобождает рессоры 11, которые прижимают наконечники 14 к стенке 15 скважины, В этом положении рессоры 11 не касаются

металлических деталей нижней части 6 корпуса.

При подъеме скважинного блока 3 вогнутая форма и упругость рессор 11 обеспечивают непрерывный точечный контакт наконечника 14 со стенкой скважины 15 при изменении ее диаметра.

Переменный ток от источника 1 через жилу ЦЖК кабеля 4 и его броню запитывает

0 электрическую схему скважинного блока 3 и через трансформатор Т 3 питания зонда, электроды АЭ, Ао1 и токовый электрод В горные породы в околоскважинном пространстве. При работе в скважинах с

5 промывочной жидкостью на проводящей основе работа осуществляется по схеме бокового микрозонда с тем отличием, что электрод Аэ не прижимается к стенке скважины, а расположен по ее оси за счет цент0 рации рессорами 11. При работе в пустых скважинах или с промывочной жидкостью на непроводящей основе сопротивление заземления электрода Аэ увеличивается и первичная обмотка трансформатора ТИ|

5 автоматически включается в режим измерения сопротивления RAi заземления по трансформаторной мостиковой схеме, при атом сопротивление заземления каждого электрода Aoi сравнивается соответственно

0 с резистором Ri, который может быть выбран достаточно большим.

Сигнал от тока разбаланса моста или с полуобмотки ai трансформатора ТИ|, пропорциональный проводимости горных по5 род, поступает на передающую часть 8 ТИС. Туда же поступают сигналы от датчика ориентации наклономера (на схеме не показан) и далее через жмлу ЦЖК кабеля 4 к наземному блоку 2, где обрабатываются для по0 лучения элементов залегания пластов.

Возможны и другие решения при реализации схемы блока 9 согласования зонда. Например, мост может балансироваться автоматически путем изменения сопротивле5 ния резистора Ri, величина которого в этом случае служит в качестве информационного параметра. Возможно применение дифференциальных усилителей и других известных технических решений для измерения

0 электрического сопротивления проводников. При этом в проводящей промывочной жидкости вертикальная разрешающая способность зонда увеличится за счет изменения соотношения площадей поверхности

5 экранного и измерительного электродов. Для улучшения электрического контакта с горной породой измерительный электрод- наконечник может быть выполнен сферическим или иной формы с несколькими степенями свободы, а также иметь специальное покрытие, уменьшающее абразивный износ наконечника и контактное сопротивление.

Формул а изобретения 1. Пластовый наклономер, включающий наземный и скважинный блоки, связанные каротажным кабелем, источник переменйо- го тока, одна из клемм которого соединена с металлическим корпусом скважинного блока, в котором размещены зонд электрического каротажа с изоляторами, измерительными и экранным электродами, передающая часть телеизмерительной системы с блоком согласования зонда и силовой механизм с независимыми по раскрытию измерительными рычагами и датчиками радиуса скважины, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения геологической информативности в скважинах без промывочной жидкости или заполненных промывочной жидкостью на непроводящей ток

основе, экранный электрод выполнен в виде электрически изолированной части корпуса, котора:я соединена с второй клеммой источника тока, а каждый измерительный рычаг

выполнен в виде упругой вогнутой к оси скважинного блока проводящей электрический ток рессоры, которая одним концом жестко закреплена через изолятор на экранном электроде, а другим концом соединена с измерительным электродом, выполненным в виде наконечника, размещенного на рессоре с возможностью контактирования со стенкой скважины, при этом измерительные электроды зонда электрического каротажа включены по схеме зонда метода сопротивления заземления или по схеме бокового зонда.

2. Наклономерпоп.1,отличающий- с я тем, что тело рессоры выполнено с диэлектрическим покрытием или из композитных диэлектрических материалов с электрическим токоподводом к измерительному элект- РОДУ

Изобретение относится к технике геофизических исследований скважин и предназначено для определения элементов залегания пластов. Цель - упрощение конструкции и повышение геологической информативности. Наклономер включает источник 1 переменного тока и связанные каротажным кабелем 4 наземный и скважинный блоки (Б) 2 и 3. В металлическом корпусе (К) Б 3 размещен зонд электрического каротажа с изолятором 7 и электродами (Э) A O,А э,B, соответственно измерительным, экранным и токовым. Верхняя часть 5 К в виде Э B соединена с первой клеммой источника 1, вторая клемма которого соединена с Э A э, выполненным в виде электрически изолированной части 6 К. Кроме того, в К размещены передающая часть 8 телеизмерительной системы с Б 9 согласования зонда и силовой механизм 10 с измерительными рычагами и датчиками радиуса скважины. Каждый рычаг выполнен в виде упругой вогнутой к оси Б 3 проводящей электрический ток рессоры 11, которая одним концом закреплена через изолятор 12 на Э A э, а другим концом соединена с Э A O, выполненным в виде наконечника 14, контактирующего со стенкой 15 скважины. В скважинах с промывочной жидкостью на проводящей ток основе работа осуществляется по схеме бокового микрозонда. В пустых скважинах или с промывочной жидкостью на непроводящей основе сопротивление заземления Э A э увеличивается и зонд автоматически включается в режим измерения сопротивления заземления. Сигналы зонда поступают к Б 2, где обрабатываются для получения элементов залегания пластов. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

ipaz.Z

ОН ЦЖК

Фиг.З