АППАРАТУРА ДЛЯ ИНДУКЦИОННОГО КАРОТАЖА Советский патент 1970 года по МПК G01V3/28 

Изобретение относится к устройствам для геофизических нсследований нефтяных и газовых скважин и, в частности, к аппаратуре индукционного каротажа с фазочувствительным детектором.

В известных устройствах для индукционного каротажа контроль чувствительности осуществляется путем п.одачи на вход измерительной системы стандарт-сигнала, изменение которого отражает изменение полезного сигнала.

Так, например, в аппаратуре ИК-2 стандартсигнал вводится при подключении ко входу измерительной схемы калиброванного резистора, по которому протекает ток питающей линии зонда. Такой прием исключает учет ошибок, вызванных изменением параметров зонда и частоты тока питающей цепи зонда.

В другом устройстве по авт. св. № 125320 для устранения этого недостатка стандарт-сигнал вводится индуктивно с пом,ощью трех дополнительных катушек, одна из которых включена в питающую цепь, другая - в приемную цепь, а третья - закорочена на резистор. Для учета ощибок, вызванных изменением параметров основных (рабочих) катущек зонда, неоЗходимо, чтобы изменения параметров основных и дополнительных катущек были эквивалентны. Такое ограничение, очевидно, снижает надежность контроля зондовой части устройства.

Кроме того, выщеописанные устройства не обеспечивают учета фазовой нестабильности в с&язи с тем, что фаза стандарт-сигнала изменяется иначе, чем фаза полезного сигнала, которая зависит от измеряемого параметра. Поэтому в устройствах с фазочувствительным детектором относительные изменения стандартсигнала и полезного сигнала на выходе устройства неодинаковы. Этот недостаток проявляется тем сильнее, чем выще электропроводность породы, частота тока питания зонда и больще его размеры.

Целью настоящего изобретения является повыщение точности измерений за счет учета амплитудной и фазовой нестабильности всей системы, включая индукционный зонд, путем проведения измерений, необходимы.х для определения соответствующих поправочных коэфсрициентов.

Во многих случаях достижение необходимой точности обеспечивается учетом только амплитудной погрещности. При этом больщой практический интерес представляет получение стандарт-сигнала в чистом виде для корректировки масщтаба записи в процессе каротажа.

Другой целью -изобретения является выделение стандарт-сигнала в виде части э.д.с. первичного поля на фоне полезного сигнала от породы.

что в скважиниой части аппаратуры на выходе приемной зонда установлено устро ство для введения стандарт-сигнала в виде части э.д.с. первичного поля, представляющее собой переключатель (реле), изменяющий число витков приемной цепи зонда, подключенных к усилителю, а к фазовращателю подключен переключатель (реле) изменяющий фазу опорного напряжения на 90°. В наземную часть аппаратуры введено простейщее вычислительное устройство, состоящее из множительного, (щунт) и суммирующего (компенсатор) звеньев.

На чертеже Изображена блок-схема устройства, которая IB скважинной части содержит индукционный зонд /, генератор .высокой частоты 2, усидитель 3 высокой частоты (в частности, с ам1пл итуд1ным модулятором, который модулирует сНГнал 1высо1кой частоты напряж нием ЛИЗКОЙ частоты с постоянным коэффициентам модуляцИИ), фа1зочувствителыный детеи-стор 4, фазосдвигающую цепь для установки фазы опорного Напрялубния 5, выходное устройство (в частности, частотный .модулятор) 6, и коммутирующее уст1ройст1во 7 )с исполнительными реле PI :и Ра.

В иазеамной части aninapiaTy.pbi расположены ушлИт.ель-преобразователь 8, оконечный усилитель 9, детектор 10, peri-tCTipaTOp 11 и регулируемый компенсатор 12.

Одна 1ИЗ катуш-ек IB привмн1ой цепя андукционного зонда 1 имеет отвод от части ее витков. В положении, лри котором замкнуты контакты а и 0 реле PI (йормальиое полоясание), иидукцмоииый зонд сбалансираван в В 0здухе, т. е. э.д.с. лрямого (ПОЛЯ сведена к нулю. При срабатываиищ реле Р замыкаются жантакты б и в, часть ВИТКОВ приемной катушки Исключается :из ЛрЛбмной цэпи и на входе усилителя появляется (сигнал, представляющий собой часть э.д.с. п;ря1мого ПОЛЯ. Фаза этого юитнала сдвинута на 90° относительно фазы тока питающей цепи эонца. Этот сипнал я-вляется стаядартсигналом. Благодаря тому, что ам плитуда полезного сигнала пропорциоиальна э.д.с. прямого :п,оля, с (ПОМОЩЬЮ такого стандарт-сигнала контролируется весь тракт атпаратуры, включая также индукционный зонд.

В связи с тем, что при введении стандартсигнала индукционный зонд «е отключается от входа иамерительиой схемы, при На.хождения зонда В сиважине во входную це1пь нар:яду со стандарт-сигналом тоступает полезный сигнал. Поэтому для выделения (стаидарт-свгиала в чис11ом Виде требуется проведение И3 мерен,ий со стаидарт-сигналом |И без него Л:ибо иапользование вычислительного устройства, раюположенного в лаз,ем1иой части laininapaTypbi.

Для возможности |регистраци1И сигналов, сдвииутых ло фазе на 90° (что необходимо для из;мерения активной ;и реактивной комполетгг полезного сигнала л стандарт-сигнала), в липию опорного напряжения фазочувствительного детектора гЕключела фазоодеигающйя цепь 5. СдвИг фазы опорного напряжения осуществляется с помощью |реле Р. При разомкнутых конта:ктах а и б реле PZ (нор;.м.альиое полол вн;ие) обеспечивается /настройка на а1к.ти1зную, а inipH замКнутых - на реактивную коглпоненту 1СИ1Пнала.

Ко1М1М|ут ирующее устройство 7 управляется с поверхноюти И помйшо 1поз;и.цИИ, ири которой реле Р И PZ обесточены, Имеет еще лозиции, соответствующие раздельному и одновре.менному (включению реле PI и Ра. Наличие четырех лозиЦИЙ :КОМмутирующего устройства позволяет Произвести в любой точке (сыважины четыре И31мерения (ico стаидарт-иигналом и без него 1прн Д1вух настройках фааочувствительного детектора со сдвигом .на 90°), позволяющие определить поправки иа амплитудную и фазовую «естабильность, т. е. иеправИть измеренный сигнал на величину ощибки, допущенной из-за нестабильности аппаратуры. В ряде случаев достаточно исключить только а МПлитудную «естабмлиность. Для этого необходимо измерить .величину стандарт-сигнала, сравнить ее с величиной, измеренной перед спускам в скважину, и соответствующ.пл1 образам скорректировать чувствительность.

Измерение стандарт-сигнала на фоне полезного сигнала осуществляется ic .помощью вычислительного устройства в наземной части аппаратуры, приици(п действия .которо го ясен из следующего.

В связи с тем, что получение стандарт-;СИГнала достигается ;нз-мене|нием чикла витков

приемной цепи зонда, его (Выключение coinpoвождастся одновременным изменением чувствительности вонд.а к полезному сигналу.

СуМ марный сигнал на выходе при регистрации стандарт-сипнала соаместно с реактивной составляющей окшала от лороды .равен

N, S+bN.,,(1)

где NZ - реактивйая составляюи ая сигнала от

л о роды;

S -(стандарт-;сиг«,ал; b - коэффициент И31менен,ия чущствптел иости зонда лри включенИи сталдартсигнала.

Решение этого уровня относительно величины

5 Щ-bNz(2)

осуществляется с по;моЩью устройства в няземной части аппаратуры.

Устр:ОЙ ство кроме основных функциональных блоков 8, 9, 10 л // содержит шунт Pi, включение котор.ого эквивалентно умножению сигнала на коэффициент Ь, регулируемый компенсатор 12, Имеющий достаточно высокое выходное солротивление, тумблеры Я |и П, служ.ащие для включения шунта и комленсатора, и 1колденсатор С, 1прелятст1вующий изменению режИ ма схемы ino лостоянеому то;ку. Последовательность операций, (позволяющая получить на выходе устройства величину .S, следующая.

удет получбиа резктивная составляющая сиг:нала N2 от (породы,

2.С иомощью тумблера fli 1включается шунт Д. Сигнал ,на Выходе (равеи в N2.

3.С ПОМОЩЬЮ тумблера Яг включается компеноатор и сигнал комленои.руется до иуля О р0, где С bNz.

4.С томощью тумблера HI отключается шунт RI.

Сигнал иа выходе равен Л/2-С.

5.По «оманде с поверхности Вклю чается стандарт-сигнал (срабатывает реле PI). При этом (пр01ис зо|дит одно(В|ремен1Н1ое добавление величины Стандарт-сигнала и уменьше И е сигнала ОТ породы В -г раз (умиожение NZ на

6). Сигнал на выходе раиен S + С S.

Предмет изобретения 1. Аппаратура для индукционного каротажа,

состоящая из окважинной части, содержащей зонд, roHcptaTOp, усиллтель, фазочу В(СТ1Вительный детектор -и устройство для введения стандарт-оигнала, и Наземной часги, отличающаяся тем, что, с целью павыше ния точности контроля работы {алнаратуры, у;стр;ойство для введения стандарт-сигнала (выполнено в виде переключателя, изменяющего ЧИ1СЛО IBHTIKOB в катушКе прлемной цепи зонда, и переключателя, изменяющего фазу опорного напряжения фазочувст.вительного детектора -на 90.

2. Аппаратура по тт. 1, отличающаяся тем, что, с целью выделения стаюдарт-юигнала на фоне измерительного сигнала при контроле работы аппаратуры, IB наземную часть (аппаратуры введено вычислительное |устрой1ство, состоящее из ашожителкного и сл ммирующего звеньев.