Устройство ядерно-магнитного каротажа Советский патент 1993 года по МПК G01V3/32 

Ё

Использование: в геофизике при исследовании нефтегазовых скважин. Сущность изобретения: осуществляют включение измерительного датчика в цепь калибровки, для чего в состав устройства введен генератор стабильного по амплитуде сигнала с частотой, равной частоте свободной прецессии, и резисторы связи, а коммутатор, обеспечивающий поочередное подключение измерительного датчика к источнику тока поляризации и измерительному усилителю, обеспечивает подключение генератора стабильного сигнала к измерительному датчику, соединенному с входом измерительного усилителя через резисторы связи. Выходной сигнал в этом режиме пропорционален коэффициенту передачи всего приемоизмерительного тракта, включая и измерительный датчик. 3 ил.

Изобретение относится к промыслово-ге- офизическим исследованиям, а более конкретно к технике ядерно-магнитного каротажа нефтегазовых скважин.

Целью изобретения является устранение указанного недостатка известных устройств за счет включения в тракт калибровки всех элементов приемоизмерительного тракта, включая и измерительный датчик.

На фиг. 1 и 2 показаны блок-схемы устройства без и при наличии калибровочного датчика, на фиг.З -диаграммы, поясняющие их работу.

Предлагаемое устройство (см. фиг.1) включает скважинную часть 1, узлы и элементы которой размещены в герметичном корпусе (не показан), выполненном по крайней мере частично из немагнитных и неэлектропроводных материалов, наземную часть 2 и соединяющий их каротажный кабель 3.

выполняющий роль несущего троса и линии связи.

Скважинная часть 1 включает измерительный датчик, состоящий из соединенных параллельно соленоидной катушки 5, ось которой перпендикулярна оси скважины, и конденсатора 6, образующих резонансный контур, настроенный на частоту свободной процессии ядер атомов водорода в магнитном поле Земли; источник тока поляризации 7 (который в принципе может быть размещен в наземной части 2 устройства); измерительный дифференциальный усилитель 8 со схемой мягкого включения (не показана), генератор стабильного по амплитуде сигнала 9 с частотой, равной частоте свободной прецессии ядер атомов водорода в магнитном поле Земли, с симметричным парафаз- ным выходом резисторы связи 10 и 11. включенные на выходе генератора 9; комму00

ю ю ю ю о

татор 12с тремя группами ключей 12А. 12В. 12С; блок управления 13 коммутатора 12, а также сквэжинный блок телеметрии 14 и скважинный блок питания 15, соединенные с каротажным кабелем 3. Наземная часть 2 устройства включает наземный блок телеметрии 16, соединенный с каротажным кабелем 3, блок обработки и анализа сигнала 17, регистратор 18 и наземный блок питания 19. .

Устройство при наличии калибровочного датчика, показанное на фиг.2, включает кроме этих узлов калибровочный датчик 20, выполненный, например, в виде соединенных параллельно тороидальной катушки 21, в полости которой размещена ампула с эталонной водородсодержащей жидкостью 22, и конденсатора 23, образующих резонансный контур, настроенный на частоту свободной прецессии ядер атомов водорода в магнитном поле Земли. Коммутатор 12 в этом варианте устройства выполнен с 4 группами ключей 12А, 12В, 12С, 12Д, обеспечивающими выбор измерительного 4 или калибровочного 20 датчиков.

Действует предлагаемое устройство следующим образом.

Блок управления 13 коммутатором 12 подключает через ключи 12А измерительный датчик 4 к выходу источника тока поляризации 7 (режим А на диаграмме 24 (фиг.З), при этом магнитное поле тока, протекающего по катушке 5 датчика 4 обеспечивает поляризацию магнитных моментов ядер атомов водорода в прилегающем объеме пород параллельно оси катушки 5; после окончания поляризации блок управления 13 коммутатором 12 через ключи 12В подключает измерительный датчик 4 к входу измерительного усилителя 8 (режим В на диаграмме 25 на фиг.З) и сигнал, возбуждаемый в датчике 4, магнитными моментами прецессирующих ядер атомов водорода в породах после его усиления усилителем 8 проходит через системы телеметрии 14, 3, 16, обработки и анализа, в блоке 17 регистрируется регистратором 18; после оконча- . ния регистрации сигнала свободной прецессии блок управления 13 коммутатора 12 через ключи 12С подключает генератор 9 через резисторы связи 10 и 11 к измерительному датчику 4, который через ключи 12В остается подключенным к измерительному усилителю 6 (режим С на диаграммах 25, 26 фиг.З), и производится регистрация сигнала генератора 9, проходящего через все элементы приемоизмерительного тракта 4, 8, 14, 3, 16, 17. Затем вычисляют отношение сигнала, зарегистрированного в режиме B(UB). к сигналу, зарегистрированному в ре0

5

0

UR

жиме C(Uc). Отношение R ту- дает относительную оценку амплитуды сигнала свободной прецессии ядер атомов водорода в породе, свободную от влияния изменений параметров всех элементов приемоизмерительного тракта, включая измерительный датчик 4.

Второй вариант устройства (см. фиг.2) предполагает проведение в каждой точке скважины двух подобных описанным выше циклов измерения, в первом из которых (режимы А. В, С на диаграмме 24, 25. 26 фиг.З) используется измерительный датчик 4, а во втором (режимы А. В, С на диаграммах 27, 25, 26 фиг.З) - калибровочный датчик 20. Выбор датчика обеспечивается блоком управления 13 коммутатора 12 через ключи 12Д. По результатам измерений в первом цикле выUB

числяют параметр R

Uc

,а по результа5

0

5

0

5

0

5

там измерений во втором цикле - параметр UB

R

WE

. Затем вычисляют отношение

R/R,-которое дает оценку относительной амплитуды сигнала свободной прецессии, связанную с подвижным флюидом в породах, свободную как от влияния изменения параметров всех элементов приемоиэмери- тельного тракта, так и от ориентации сква- жинной части устройства относительно магнитного поля Земли.

Сигнал калибровки датчика 20, кроме того, как и в известных устройствах может быть использован для контроля частоты свободной прецессии ядер атомов водорода в магнитном поле Земли, что позволяет осуществить подстройку по частоте как элементов приемоусилительного тракта, так и генератора 9 стабильного сигнала.

Использование предлагаемого устройства позволяет в сравнении с известным повысить точность оценки уровня сигнала свободной прецессии и соответственно кол- лекторских параметров пород за счет учета влияния изменения параметров всех элементов приемоиэмерительного тракта, включая и измерительный датчик.

Формула изобретения Устройство ядерно-магнитного каротажа, содержащее скважинную часть, состоящую из измерительного датчика, включающего соленоидную катушку, ось которой перпендикулярна оси скважинкой части, и включенного параллельно ей конденсатора, образующих резонансный контур, настроенный на частоту свободной прецессии ядер атомов водорода в магнитном поле Земли, источник тока

поляризации, скважинный блок питания, дифференциальный измерительный усилитель, блок управления и коммутатор, включающий первую, вторую и третью пары ключей, входы управления каждой из кото- рых подключены к первому и второму выходам блока управления, входы каждой из первой и второй пар ключей подключены параллельно к выходам измерительного датчика, выходы первой пары ключей под- ключены к выходам источника тока поляризации, а выходы второй пары ключей подключены к входу дифференциального измерительного усилителя, выход которого через скважинный блок телеметрии и линию связи соединен с неземной частью, содержащей блок обработки и анализа, регистратор, а также наземные блоки питания и телеметрии, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений за

счет учета изменений параметров всех элементов приемоиэмерительного тракта, включая измерительный датчик в процессе измерений, дополнительно содержит генератор стабильного по амплитуде сигнала с частотой, равной частоте сигнала свободной прецессии ядер атомое водорода в магнитном поле Земли, выполненный по схеме с симметричным парафазным выходом, первый и второй резисторы связи, входы третьей пары ключей коммутатора соединены с вторыми выводами первого и второго резисторов связи, выходы подключены к измерительному датчику, а входы управления подключены к третьему выходу блока управления, первые выводы первого и второго резисторов связи подключены к выходу генератора стабильного по амплитуде сигнала, а четвертый выход блока управления подключен к скважинному блоку телеметрии.

Фиг.1

Фиг. 2