Зонд индукционного каротажа Советский патент 1992 года по МПК G01V3/18 

Изобретение относится к геофизическим исследованиям скважин.

Известен зонд индукционного каротажа, содержащий в генераторной цепи три взаимноперп ндикулярные катушки - одну с вертикальным направлением оси и две с горизонтальным, а также приемные катушки, оси которых ориентированы по вертикали.

Недостатком данного устройства является низкая точность и стабильность измерений, связанная с низкой чувствительностью зонда и низкой добротностью горизонтальных катушек, что в свою очередь обусловлено малым количеством витков в обмотках горизонтальных катушек, число которых ограничено диаметром прибора.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному устройству является зонд индукционного каоотажа, содержащий генераторную и измерительную цепи, в которых магнитное поле создается и измеряется катушками, ориентированными в трех различных направлениях.

Недостатком данного устройства является низкая точность и стабильность измерений, связанная с низкой чувствительностью зонда и низкой добротностью катушек. Кроме того, недостатком данного устройства является сложность конструкции, связанная с установкой горизонтальных катушек и совмещением геометрических центров всех трех разнонаправленных катушек в одной точки на оси скважины.

э

О

CJ

ю

Целью изобретения является повышение точности измерений.

На фиг, 1 изображена схема зонда индукционного каротажа; на фиг. 2 - сечение зонда А-А на фиг. 1,

Ка показано на фиг. 1, зонд индукционного каротажа содержит несущий стержень

1,на котором закреплены три генераторные катушки и три измерительные катушки 2, 3

и 4 с относительными магнитными момен- тами Mi, Мг, Мз. На фиг. 2 показаны каркасы 5, 6, 7, на которых намотаны катушки 2, 3, 4.

Зонд работает следующим образом.

Катушками 2, 3 и 4 соответственно генераторной и измерительной цепей возбужда- ют в среде электромагнитное поле и регистрируют токи проводимости в этой среде.

При этом направление магнитного момента каждой из катушек 2, 3 и 4 генератор- ной и измерительной цепей определяется пространственной направленностью каркасов 5, 6, 7, а направление и абсолютное значение суммарного магнитного момента катушек зависят от абсолютных значений магнитных моментов каждой из катушек 2, 3 и 4. Поэтому, меняя соотношения между абсолютными значениями магнитных моментов катушек 2, 3 и 4, добиваемся изменения направления в пространстве результирующего магнитного момента катушек 2, 3 и 4. Изменение же относительных магнитных моментов катушек 2,3 и 4 может достигаться либо с помощью коммутации обмоток, изменяющей полярность катушки

2,3 и 4 (знак момента), либо с помощью специальной модуляции.

В качестве примера конкретного выполнения устройства рассмотрим зонд, карка- сы 5, 6 и 7 которого схематически изображеньмна фиг. 2, Момент одной из катушек (2) Mi с абсолютным значением Mi направлен под углом ft к вертикдли, а моменты двух других катушек (3 и 4) равны по абсолютным значениям Mal | Мз | М2 и наклонены к вертикали под одинаковыми углами Ог - вз, Азимутальные углы , pi м(рз магнитных моментов Mi, М2, Мз выбраны соответственно f 0, (pi - да. Крометого, предполается выполнение следующих условий:

cos 62 0,5- cos 01 :(1)

М2

sin 62 cos уз2 0,5 sin ft (2) Условие (2) с учетом (1) представим в виде

} 4 - (М1/М2)2

А - i

4 -(cos ft Mi/M2f

(3)

При выполнении условий (1), (3) имеем следующие выражения для трех взаимно ор- тргрнал ных суммарных моментов Ivfsi, Mg2, МБЗ:

MSI Mi + М2 + Мз 2 Mi cos ft rЈ;

МБ2 -Ml + M2 + Мз

2 Mi sin ft nt; МБЗ M2 - Мз

Mi

V4-02

а

Пу,

а М Mi 1.

М2

(6)

где пх, Пу, nz - единичные вектора вдоль оси х - совпадающей с осью отсчета азимутального угла, оси Y, лежащей в горизонтальной плоскости и ортогональной оси X и оси 2. совпадающей с вертикалью. Таким образом, задавая комбинацию моментов катушек 2, 3 и 4 получаем согласно (4) - (6) три взаимно ортогональных направления результирующего момента. Сами жо соотношения (4) - (6) реализуются коммутацией катушек зонда. Непрерывное изменение величин амплитуд моментов М, Mj, Mj позволяет плавно менять направленность результирующего момента в пространстве. Применение индукционного зонда позволяет повысить точность исследований за счет увеличения информативности аппаратуры.

Формула изобретения

Зонд индукционного каротажа, содержащий несущий стержень, на котором закреплены три генераторные и расположенные на фиксированном расстоянии три измерительные катушки с относительными магнитными моментами Mi, M2, Мз отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, катушки зонда выполнены с общими центрами и расположены соосно, причем нормали к плоскостям витков соответствующих генераторных и изме- рительных катушек ориентированы в пространстве под зенитными углами ft , $2, 6з и азимутальными углами

, pz , между проекциями нормалей к плоскостям витков катушек на плоскость, перпендикулярную оси несущего стержня, и проекцией нормали к плоскости витков первой катушки на ту же плоскость, где в - произ-

ВОЛЬНЫЙ УГОЛ, $3 $2) - О,

л/ COS в

Ь arc cos (-)

180°-arcsJf- : V L 4 M2 2 - cos2 в

Mi 1;Мз Ma;

M2 - произвольное значение.

Использование: при геофизических исследованиях скважин. Сущность: зонд содержит три генераторные и отстоящие от них на фиксированном расстоянии три измерительные катушки, закрепленные на несущем стержне соосно с общими центрами соответственно для генераторных и измерительных катушек. Нормали к плоскостям витков трех генераторных и трех измерительных катушек ориентирован в пространстве под зенитными углами #1 , & , & и азимутальными углами р , (pi ,933, отсчитываемыми от проекции нормали к плоскости витков первой катушки на плоскость, перпендикулярную к оси несущего стержня. 01 - произвольный угол, вз 02, , р О, р2 arc cos (cos 0i/r M2), p2 180° arc M2 2 - 1 /4 Ma 2 - cos2 61 ,M 1 1, Мз M2, Mj- произвольное значен/ie, 2 ил Ё

А-А