ЗОНД ДЛЯ ИНДУКЦИОННОГО КАРОТАЖА СКВАЖИН Советский патент 1969 года по МПК E21B47/12 G01V3/02 

Данное изобретение относится к области геофизических исследований скважин. В настоящее время для исследования рудных и антрацитовых месторождений находит широкое применение индукционный каротаж скважин. В условиях этих месторождений промышленный интерес представляют пласты, мощность которых Меньше диаметра скважины. Применяемые в настоящее время зонды для нефтяных скважин в этих условиях не пригодны.

Многокатушечный зонд можно представить в виде суммы двухкатушечных систем, каждая из которых состоит из генераторной и измерительной соосных катущек индуктивности, отстоящих друг от друга на расстоянии Ь. Применение м.ногокатушечных зондов с различными L и смешанным размещением генераторных и измерительных .катушек вдоль зонда не может обеспечить выделение пропластков мощно.стью, меньшей чем диаметр скважины.

Цель изобретения - создание датчиков для зонда, .позволяющих решить задачу 1выделения таких пропластков. Для этого один из датчиков зонда выполнен в виде трех обмоток, расстояние между которыми в 4-20 раз меньше расстояния меж.ду самими датчиками, и число витков в обмотках подобрано соответствующим образом.

на фиг. 3 - форма кривой индукционного каротажа против тонкого хорошо проводящего пропластка, окруженного непроводящей средой; на фиг. 4 - ход кривой инду.кционного каротажа лротив хорошо проводящих пластов различной мощности, залегающих в непроводящей среде; на фиг. 5 - зависимость величины сигнала от диаметра хорошо (проводящего цилиндра, в .котором соосно расположен зонд.

Предложенный зонд состоит из генераторного и измерительного датчиков / и 2, закрепленных на стержне 3 и помещенных в защитный кожух 4. Все детали зонда изготовлены из электрически непроводящего и немагнитного

материала. Генераторный .датчик / с обмоткой 5 помещен в электростатический экран 6. Обмотка датчика симметрирована относительно средней точки 7, с которой соединен электростатический экран и экранирующая оплетка 8, идущая к общей «земле электрической схемы. Подводящие провода 9, 10 выполнены в виде бифиляра и помещены в оплетку 8. На расстоянии LO от генераторного датчика расположен измерительный датчик 2, выполне.нный в виде обмоток 11,12,13, расстояния между которыми aLo и bL в 4-20 раз меньше расстояния между датчиками. О бмотки 11 и 13 в,ключены навстречу обмотке 12. Все обмотки измерительного датчика симметрированы от14, .15, помещенных в оплетку .16. На датчике установлен электростатический экраи 17, соединенный со средней точкой всех обмоток датчика 18 и экранирующей оплеткой 16, идущей к общей «земле электрической схемы. Строгое симметрирование обмоток генераторного и измерительного датчиков и их экранирование необходимо для того, чтобы уменьшить влияние паразитных лолей за счет нодходящнх проводов.

Характерной особенностью предлагаемого зонда я-вляется то, что число витков п в обмотках 11, 12 и 13 измерительного датчика подбирается таким образом, чтобы пласт, помещенный между генераторными и измерительными датчиками, не создавал сигиала. Это условие выполняется для витков, имеющих одинаковое сечение, если

и

«13

- «-и,

(1- ау (1 + &)2

где и .

Если обмотки многослойные, а, стало быть, сечения витков различные, то следует пользоваться так называемыми эффективными сечениями обмоток

где i -сечение отдельного витка,

п - общее число витков в данной обмогке.

Для многослойных датчиков вместо приведенной формулы необходимо выиолнить условие

Л

(1 + bY

(1-й)

где , Ь, лри котором пласт, помещенный между генераторным и измерительным датчиками, не создает сигнала. Сигнал появляется, .когда проводящий (пласт находится против измерительного датчика, как показано на фиг. 3, где дан ход .кривой индукционного каротажа против тонкого хорошо ироводящего пласта для зонда со следующими параметрами: a OlL9, b 0,25Lo, Ли:Л,2:Л1з 0,648 : 1 : ; 0,3125. Здесь LO - размер зонда.

Сигнал е выралсен в некоторых условных единицах, а на оси глубин Н показано расположение обмоток, дающее представление о дифференцирующей способности зонда в сравнении с его основным размер01М L.

Для кривых индукционного каротажа (фиг. 4) сигнал е против пластов выражен в процентах от величины сигнала против пласта бесконечной мощности. Масштаб тлубин Я, а h - мощность исследуемого пласта даны в единицах LQ. На графике против пластов даны соответствующие шифрам кривых hjL аномалии. Но кривым видно, что сигнал против маломощного пласта уже при /г 0, составляет 50% сигнала от пласта бесконечной мощности, а сигнал против середины пласта мощностью Л 0, соответствует сигналу против пласта бесконечной мощности. В то же время, как это видно, на зависимости величины сигнала от диаметра d хорошо проводящего пласта, показанной на фиг. 5, при d 2Lff скважина создает сигнал, не превышающий ±15% сигнала от цилиндра бесконечно большого диаметра. Таким образом, с помощью предлагаемого зонда можло выделять пласты, мощность которых много меньше диаметра скважины. Еще большую дифференцирующую способность будет иметь зонд, если сближать обмотки //, 12, 13 измерительного датчика друг

к другу. Но нри этом уменьшается абсолютная чувствительность зонда за счет сильной фокусировки. Это ограничение носит чисто аппаратурный характер, так как приводит к снижению ее общей чувствительности, т. е. к такому моменту, когда полезный сигнал становится сопоставимым по величине с помехами. Но мере усовершенствования аппаратуры м снижения уровня помех можно будет применять, все более сильную фокусировку и нри

этом должно удовлетворяться приведенное условие по выбору числа -витков в секционированном датчике.

Показанные кривые характеризуют зонд в тех случаях, когда можно пренебречь явлением скин-эффекта. Для зондов, у которых расстояние между генераторным и измерительным датчиками различно за счет скин-эффекта, форма кривых сильно искажается и тем больше, чем -больше различие в этих расстояниях. Особенностью предлагаемого зонда является также то, что рас-стоя,ние между обмотками измерительного датчика и обмоткой генераторного датчика незначительно отличается друг от друга, а поэтому искажения кривых

за счет скин-эффекта также будут незначительны прежде всего iB ближней зоне, т. е. в области скв-ажины, что для интерпретации данных индукционного каротажа на рудных и антрацитовых месторождениях является весьма

важным обстоятельством.

Нредмет изобретения

Зоид для индукционного каротажа скважин, состоящий из генераторного и измерительного датчиков, соосно расположенных, отличающийся тем, что, с целью выделения пластов мощностью меньшей диаметра скважины, а также

повышения точности измерений, в нем один из датчиков выполнен ,в виде тр-ех обмоток, расстояние меледу которыми в 4-20 раз меньше расстояния до другого датчика, средняя обмотка (Включена навстречу крайним, а число витков в обмотках подобрано таким образом, что отношение эффективного сечения в средней обмотке к расстоянию до другого датчика равно сумме отношений эффективных сечений в крайиих обмотках, отнесенных к соответст

-I

-О1-0

и Cl

/ /

//

CO

7 /

С.Г , L (, . J ////// /7/7/y///// by 8tfi; : 4 ffift K i4 4 X4vv vVv VW4V4V l Jф ш т№rwшt J чЧЧХЛ ; rlli