Индукционный зонд Советский патент 1992 года по МПК E21B47/00 

Изобретение относится к геофизическим методам исследования скважин, например, магнитным каротажем в процессе бурения.

Известен индукционный зонд, включающий генераторную и приемную индукционные катушки Измерение проводятся по экранирующему действию окружающей среды на ЭДС, возникающую в приемной катушке под действием поля генераторной катушки.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предложенному является индукционный зонд, включающий последовательно, соосно установленные, намотанные на каркас из изоля- ционного материала индукционные измерительную и дополнительную катушки.

Недостатками индукционного зонда являются низкая точность измерений, невозможность разделения пород на типы по магнитной восприимчивости (диа- и пара- ферромагнитные), низкая чувствительность,

слабая разрешающая способность невысокая стабильность. Кроме того, при намотке измерительной индукционной катушки, когда плоскость ее витка располагается перпендикулярно оси катушки, магнитное поле катушки замыкается через внутреннее пространство и окружающую катушку среду вдоль оси измерительной индукционной катушки. Для повышения чувствительности зонда стремятся к увеличению количества витков катушки. Однако в связи с ограниченным внутренним диаметром скважинно- го прибора это ведет к увеличению линейного размера катушки (длины).

Цель изобретения - повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что индукционный зонд, включающий последовательно, соосно установленные, намотанные на каркас из изоляционного материала индукционные измерительную и дополнительную катушки снабжен концентрично охватывающими индукционные катушки за

сл С

1 о сл

СО

,00

i

«Wb

щитными экранами, индукционная дополнительная катушка выполнена индикаторной, защитный экран индукционной измерительной катушки выполнен электростатическим, а индукционной дополнительной индикаторной катушки-магнитным, при этом намотка индукционных катушек выполнена вдоль их продольной оси со смещением торцовых частей одна относительно другой.

На фиг. 1 представлен индукционный зонд, общий вид; на фиг, 2 - развернутая схема расположения намоток катушек в пазах каркаса.

Индукционный зонд включает последовательно, соосно установленные измерительную индукционную катушку 1 и индукционную дополнительную индикаторную катушку 2, идентичную катушке 1, т. е. с техническими параметрами катушки 1. Катушка 2 установлена последовательно с катушкой 1 посредством шпильки 3, представляющей собой медную или латунную трубку. Через внутреннее отверстие трубки осуществляется вывод концов катушки 1 к радиосхеме. Катушки 1 и 2 намотаны на каркасе 3 из изоляционного материала. Длина каркаса 100 мм. Защитные экраны 5 и 6 концентрично охватывают катушки 1 и 2. Поверх катушки 1 расположен экран б, выполненный электростатическим и представляющий собой катушку из одного слоя провода марки ПЭЛ, ПЭВ диаметром 0,2 мм, намотанной виток к витку на бумажном каркасе и заземленном одним концом катушки. Экран 6 необходим для исключения влияния емкости окружающей среды на собственную емкость катушки 1. Катушка 2 концентрично охвачена экраном 5, выполненным магнитным. Экран 5 исключает влия- ние магнитных свойств внешней среды на ее индуктивность. Экран 5 представляет собой пустотелую трубку из пермалоевого сплава. Катушка 1 изменяет величину своей индуктивности под воздействием магнитных свойств вещества исследуемой среды. Катушка 2 предназначена для учета изменений параметров катушки 1. Обмотка 7 катушек 1 и 2 выполнена вдоль их продольной оси со смещением торцовых частей намотки одна относительно другой. Обмотка 7 катушек 1 и 2 распределена на три секции и располагается вокруг оси зонда в шести пазах каркаса 4 со смещением торцовых частей намотки одна относительно другой. Общее количество витков каждой катушки - 300. Марка и диаметр провода ПЭВ2-0,ЗБ. Индуктивность каждой катушки -3 х10 Гн. Рабочая частота 50 кГц.

Индукционный зонд работает следующим образом.

Индукционный зонд является частью прибора для измерения магнитной восприимчивости пород, вскрытых скважиной.

В основе работы индукционного зонда лежит измерение изменения индуктивности катушки 1 под действием магнитных свойств вещества исследуемой среды. Измерение изменения индуктивности производится сравнением величин индуктивностей индукционной измерительной 1 и индукционной дополнительной индикаторной 2 катушек.

Индуктивность катушки 1 датчика (L)

пропорциональна начальной индуктивности (Lo), магнитной проницаемости (и) или магнитной восприимчивости () среды и описывается выражением

или L (1 +«2), так как .

Величина изменения индуктивности ( A L) составляет Д L - (1 + Ј)L0 - L0 Ј L0 (для пород с пара- и ферромагнитными свойствами) и Д L Lo - (1 +JЈ )U -%, Lo (для

пород с диамагнитными свойствами).

Так как при измерении в качестве начальной индуктивности (Lo) принимается индуктивность катушки 2 (защищенная от воздействия окружающей среды магнитным

экраном 5 и имеющая параметры катушки 1), то величина изменения индуктивности катушки 1 будет являться мерой величины магнитной восприимчивости среды.

Кроме того, при данном измерении исключаются ошибки измерения результатов магнитной восприимчивости, вызванные изменением температуры, так как характер изменения индуктивностей катушек 1 и 2 при изменении температуры один и тот же,

а при вычитании результатов ошибки взаимно уничтожаются.

Катушка 2 позволяет измерить изменения индуктивности катушки 1. Измерение изменения индуктивности осуществляется

путем сравнения величины индуктивностей катушек 1 и 2.

Магнитный экран 5 защищает катушку 2 от воздействия вещества внешней среды. Так как катушки 1 и 2 расположены

вблизи друг друга, дестабилизирующие факторы вызывают изменение значений индуктивностей катушек 1 и 2 в одинаковых пределах, и при определении изменения индуктивности взаимно уничтожаются.

Изменение величины магнитной восприимчивости сводится к изменению разности частот генераторов незатухающих колебаний, образованных индуктивностями катушек 1 и 2, а определение ее типа - по

характеру изменения, т. е. понижение частоты генератора с катушкой 1 относительно частоты генератора с катушкой 2 указывает на пара- и ферромагнитные свойства пород, а повышение - на диамагнитные свойства.

Выполнение намотки катушек 1 и 2 вдоль их продольной оси со смещением торцовых частей намоток позволяет повысить чувствительность зонда и точность измерения за счет смещения направления магнитного поля вдоль продольной оси катушек, чем достигается равномерное распределе- лие общей чувствительности зонда с любой его стороны.

Индукционный зонд позволяет повысить точность измерения в 2 - 3 раза и его чувствительность.

Формула изобретения Индукционный зонд, включающий последовательно и соосно установленные, намотанные на каркас из изоляционного материала индукционные измерительную и дополнительную катушки, отличающийся тем, что. с целью повышения точности измерений, он снабжен концентрично охватывающими индукционные катушки защитными экранами, дополнительная катушка выполнена индикаторной, защитный экран измерительной индукционной катушки выполнен электростатическим, а дополнительной индикаторной индукционной катушки-магнитным, при этом намотка индукционных катушек выполнена вдоль их продольной оси со смещением торцовых частей одна относительной другой.

Использование1 в области геофизических исследований скважин. Сущность изо- бретения: индукционный зонд, включающий последовательно и коаксиаль- но установленные и намотанные на каркас из изоляционного материала идентичные индукционные катушки, одна из которых измерительная, снабжен концентрично охватывающими индукционные катушки защитными экранами, другая индукционная катушка выполнена индикаторной и охватывающей ее защитный экран магнитный, а защитный экран, охватывающий измерительную индукционную катушку, - электростатический, а намотка индукционных катушек выполнена вдоль их продольной оси со смещением торцовых частей одна относительно другой.2 ил.

У

ZfbxpjoGflj ц 1...J осЪзпа Лазов Камаса.

Фиг. 2.