СПОСОБ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО КАРОТАЖА СКВАЖИН Советский патент 1969 года по МПК E21B47/00 E21B47/12 G01V3/30 

Предлагаемое изобретение относится к области промыслов геофизических исследований скважин. Существуюише методы электрического каротажа скважин, основанные на измерении раз- 5 ности потенциалов между измерительными электродами или на измерении напряженности вторичного электромагнитного поля (индукционный каротаж), не позволяют совместно региать задачи, связанные с высокой диф- Ю ференциацией разреза и большой глубинностью исследования, так как при сугцествующих методах этп требования взаимно исключаются. В случае применения малых зондов можно 15 получить достаточно дифференцированный разрез, но при малой глубине исследования, т. е. при большом влиянии скважины и зоны проникновения бурового раствора, а при применении больших зондов можно значительно 20 ослабить влияние скважины, но в этом случае получается слабая дифференциация раствора с нечеткими границами .раздела лластов. Метод индукционного каротажа также не свободен от вышеизложенных недостатков. 25 При осуш.ествлении этого метода для ослабления влияния зоны проникновения раствора на результаты измерения необходимо применять зонды с достаточно большими расстояниями между передающей и приемной катуш- 30 ками, что противоречит требованиям детальности расчленения разреза. Противоречивость требовання детальности, расчленения разреза и большой глубинности исследования сохраняется и при использовании фокусируюш,нх зондов, хотя и несколько ослабляется влияние скважины и зоны проникновения. Предлагаемый споссб, основанный на измерении затухания электромагнитного поля на участке между точками измерения, .позволяет Получить требуемую детальность расчленения разреза при сохранении большой глубинносги исследования и тем самым практически устранить влияиие скважины и зоны лроникновения раствора на результаты измерения. Параметр затухания определяют путем делеиия величии напрял енностп поля в точках измереДля пояснения способа приведем анализ для случая однородной среды. Напряженность вертикальной составляющей магнитного поля на оси передающей катушки в однородной среде описывается следующим уравнением: I-S-ti(l + kR) ft/ где R - расстояние от точки наблюдения до передающей катушки; I, S, п - сила тока, площадь одного витка и число витков передающей кату щки, соогветственио; К YP-M - sp-u) - волновое число среды; Y-проводимость среды; Б, (j, - диэлектрическая и магнитиая проницаемости среды; со - круговая частота электромагнитного ноля; / - расстояние между приемными катущками. В точках измерения М и /V напряженность поля соответственно равна f-S-n(l + kL) ,-KL -Г); -S-n{-i + k{L+ I) ,-ft(z.+i) где L - расстояние между передающей «aтущкой и первой п-риемиой. Отиощение величин напряженностей поля в точках Ai и /V равно NZ ll + k(L + l)-L 1-ы /С-е-. (3) (1 + ) ( i- Отнощение величин наиряженностей поля (Р) определяется коэффициентом установки (К) и членом е , представляющим собой затухание электромагнитого лоля па участке между приемными катущками (/). . При выборе расстояния .между передающей и первой приемной катущкой намного больщим, чем расстояние между приемными катущками (L I), коэффициент установки / будет незначительно зависеть от электрических параметров среды и для выбранного зонда может считаться- постоянной величиной. Затухание поля, определяемое членом непорредственно связано с электрическими параметрами (Y и е) участка между ириемными катушками / через волновое число k, поэтому затухание поля можно использовать для расчленения 1пород в скважинах, .причем детальиость расчленения будет определяться расстояиием / между точками измерения. Таким образом, изменяя расстояние между приемными катушками, можно регулировать детальность расчленения пород в скважине, сохраняя больщую глубинность исслед,ования, определяемую расстояиием (L) между передающей и первой приемной катущками. к передающей аппаратуре в отношении стабильности .мопцюсти излучения. Выбор частоты электромагнитного поля определяется чувствительностью и стабильностью приемной анпаратуры и мощностью излучения передатчика, причем должно быть соблюдено условие возможности применения зондов с . Оптимальный диапазон частот при использовапии сравнительно несложной аппаратуры лежит в пределах 80-120 кгц. В этом случае можцо применять зонды с L 10-15 м и / 0,3 м При использовании таких частот слагаемым ej.uo2 в выражении для волнового числа среды (k) можно пренебречь, тогда k можно определить из выражения К - Yi . Так как .магнитная проницаемость () осадочной толщи практически равна магнитной постоянной, можно считать, что измеряемая величина Р однозначно связана с проводимостью среды. В зависимости от точности используемого делительного устройства и чувствительности усилителя можно применять несколько схем наблюдений. 1) Трехкатущечный зонд (AMN). Измеряемой величиной является отношение напряженностей поля в точках М и N 2) Трехкатущечный зонд (AMN). Измеряемой величиной является отнощение разности напряженностей поля в точках из.мерения к наиряжениости поля в одной из этих точек MZ JVZ 3) Четырехкатущечный зонд (AAIK.N). Измеряемой величиной является отношение разности напряженностей поля в точках М и N к напряженности поля в точке Л п zM4) Четыреххатушечный зонд (АМК). Измеряемой величиной является отнощение разностей нанряженностей поля Р - ZM - ZK Скважинный передатчик 1 питает передающую катушку Л током заданной частоты 80--120 кгц. Возбужденное передающей катушкой Л электромагнитное поле улавливается с помощью двух приемных катушек М и V, находящихся на расстоянии (L, L-j-/) от передающей катущки А, значительно превышающем расстояние между ними (). Сигналы, улавливаемые приемными катушками М и N, усиливаются одним и тем же избирательным усилителем 2, вход которого переменно подключается с ломощью коммутаторного устройства 3 к приемным катушкам, а выход с помощью коммутаторного устройства 4 - ко входу делительного устройства 5. Коммутаторные устройства 3 Е 4 питаются от одного генеipaTopa 6. Усиленные сигналы, пропорциональные .напряженности поля в точках измерения, выпрямляются выпрямителем 7 и подаются на точный электронный делитель, позволяющий получать часгное с точностью до 0,1%. Постоянное напряжение, пропорциональное частному от деления напряженностей поля в точках измерения, представляющее сооои затухание поля Р на участке между приемными катущками в выбранном масштабе, передается по кабелю типа ГТП на поверхность земли, где регистрируется любой каротажной станцией. Предмет изобретения Способ электромагнитного каротажа скважин, при котором в скважине возбуждают электромагнитное поле и измеряют напряженность поля в точке измерения, отличающийся тем, что, с целью получения требуемой детальности разреза пород при сохранении большой глубинности исследования, а также устранения влияния нестабильности мощности источника поля на результаты измерения, в процессе каротажа определяют затухание электромагнитного поля на участке между точками измерения путем деления величин напряженностей иоля в этих точках и проводят расчленение пород в скважине по измеренной величине затухания.