СПОСОБ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ИНДУКТИВНОГО КАРОТАЖА Советский патент 1967 года по МПК G01V3/18 

Данное изобретение относится к области нромыслово-геофизическогоисследования

скважин. Известно, что электрические свойства горных пород характеризуются двумя параметрами - нроБодимостью -у и диэлектрической проницаемостью е. Известны способы диэлектрического каротажа скважин, основанные на создании в скважине электрического поля с помош,ью специального скважинного конденсатора. В них производится измерение нарамегров колебательного контура, частью которого является скважинный конденсатор с цилиндрическими обкладками. Параметры скважинного конденсатора и колебательного контура меняются в зависимости от диэлектрической проницаемости и потерь в окружающих породах. По существу этот способ сводится к измерению импеданса дипольной электрической антенны, помещенной в скважнну, где роль антенны выполняет скважинный конденсатор. Данному способу свойственны малая глубинность исследования и сильное влияние скважнны на результаты измерений.

Описываемый способ диэлектрического каротажа основан на возбуждении и измерении на оси скважины высокочастотного магнитного поля с помощью разнесенных генераторной и приемной катущек. Он позволяет добиться больн1ей глубинности исследования и уменьHiHTb влияние скважины. Однако высокочастотное MariiHTHoe поле, измерение которого нредусматривается в данном снособе, зависит как от диэлектрической проницаемости, так и от сопротивления (проводнмости) окружающей среды, ноэтому результаты наблюдений не могут быть однозначно интерпретированы. Этот способ отличается от известных тем, что позволяет избавиться от влияния удельного электрического сопротивления пород. Это достигается путем измерения амнлитуды магнитного поля на двух частотах, что позволяет получить данные для учета и исключения влияния удельного сопротивления на результаты

измерения диэлектрической проницаемости и тем самым повысить точность геологической интерпретации результатов каротал а.

На фиг. 1 приведена номограмма для определения диэлектрической проницаемости пород; на фиг. 2 - схема аппаратуры для намерения в скважине нредлагаел1ым способом.

В скважине возбуждается и измеряется переменное магнитное поле высокой частоты, для чего в скважину помещается генераторная катущка, ось которой совпадает с осью скважины (вертикальный магнитный днполь). Катущка запитывается током высокой частоты. Под действием переменного электромагнитного поля в окружающих породах индуцимости ипдуциропаипого тока в любой точке представляет собой сумму плотности тока смещения и тока проводимости. Величина тока смещения пропорциональна диэлектрической цроницаемости пород, величина тока проводимости - проводимости (удельному сопротивлению) окружающей среды. Как ток проводимости, так и ток смещения являются источниками вторичного магнитного поля. С помощью приемной катущки, расположенной на некотором расстоянии от генераторной, можно измерить это поле, величина которого в общем случае будет зависеть от диэлектрической проницаемости пород и их удельного сопротивления.

Задача заключается в том, чтобы получить данные для учета и последующего нсключення влияния удельного сопротивления среды на результаты определения диэлектрической проницаемости пород. Это достигается путем регистрации двух величин, характеризующих высокочастотное магнитное поле. Этими величинами могут быть значения амплитуды поля на двух частотах. Амплитуда В1:оричного магнитного поля в однородной среде определяется выражением:

IhJ 1/F2(1 + bzY - flVj - (fT

)cosa2-,-azsinaz -f 1 , (1)

где a vi b - действительная и мнимая части волнового числа, равные соответственно

где - диэлектрическая проницаемость; Q - удельное сопротивление; р, - магнитная проницаемость среды; со - частота поля; z - расстояние от источника до точки наблюдения. Таким образом, амплитуда вторичного поля является функцией частоты, удельного сопротивления и диэлектрической проницаемости среды. Р1зменение частоты возбул дающего поля по-разному влияет на величину токов смещения и токов проводимости, индуцированных в окружающей среде. Поэтому, если с зондом одних размеров произведено одноврелМенно или последовательно измерение амплитуды вторичного поля на двух частотах, можно определить значение е пород, свободное от влияния удельного сонротивления, так как для любого положения зонда имеется система из двух уравнений вида (1) с двумя искомыми неизвестными е и Q. Уравнения вида (1) являются трансцендентными и искомая величина е не быть выражена в явном виде. Однако найти значение е по измеренным значениял IhJ Ш1 и /hg/w2 можно при помощ,и номограмм. В качестве примера приведена номограмма для определения 8 пород, окрул :ающих скважину, по измеренным значениям амплитуды вторичного магнитного поля на частотах 8 и 16 Мгц для фокусирующего зонда с расстоянием между основными катущками 1 м. На номограмму нанесено два семейства кривых. Сплощными линиями нанесены различные значения амплитуды вторичного ноля для частоты 16 Мгц, нуиктнриыми - для частоты 8 Мгц. Для определения неискаженного значения s пласта с каротажной диаграммы снимаются наблюденные значения «1 и Ш.2 и на номограмме отыскивается точка пересечения соответствующих

линий /n../(0i и Ш.2, . Абсцисса точки пересечения соответствует неискаженному значению е породы, а с оси ординат снимается значение Q. 1аким образом, в данном способе возможно наряду с неискаженными значениями е определить величину р - удельного сонротивления породы.

Регистрация амплитуды вторичного магнитного поля в скважине на двух частотах производится или последовательно сначала на частоте С0|1., затем на частоте соа или одновременно на обеих частотах. При последовательной регистрации используется скважинный снаряд по устройству, аналогичный известным снарядэм для индукционного каротажа. Одновременная регистрация производитсся следующим образом.

.Скважинный снаряд помещается в скважину 1. Генераторная катущка 2 одновременно запитывается от генераторов 4 и 5 током частоты Ы;1 и током частоты Ш2. Сигнал, наведенный в приемной катущке 3, поступает на предварительный усилитель 6, а затем на два избирательных усилителя-детектора 7 и 5, в одном из которых происходит выделение, усиление и детектирование сигнала с частотой co,i, в другом - с частотой шз. С помощью двух регистрирующих приборов 9 производится раздельная запись амплитуды поля на часто-, те cOii и CU2.

Таким образом, последовательность операций при измерениях нредлагаемым способом сводится к следующему:

1)с помощью катушки, соосной скважине (вертикального магнитного диполя), в скважине возбуждается магнитное поле двух высоких частот со и соа;

2)при перемещении снаряда в скважине производится регистрация амплитудных значений магнитного поля одновременно на двух

частотах или последовательно сначала на одной, затем на другой частоте;

3)с помощью палеток-номограмм по наблюденным данным производится определение величины е пород, свободной от искажающего влияния удельного сопротивления и при .необходимости определения Q пород.

разнесенных на определенное расстояние датчиков возбуждают и измеряют неременное магнитное поле, отличающийся тем, что, с целью исключения влияния удельного электрического сопротивления пород на результат измерения, производят определение диэлектрической нронинаемостн пород путем одновременного или последовательного измерения на двух различных частотах амплитуды высокочастотного магнитного поля (порядка десятков мегагерц).

..р„««йй

ff, 0,50 О.К

20 25 3D 35 Фиг /

Puz.2