АППАРАТУРА ДЛЯ ДИВЕРГЕНТНОГО КАРОТАЖА СКВАЖИН Советский патент 1971 года по МПК G01V3/24 

В настоящее время ранее предложенный способ дивергентного каротажа скважин, заключающийся в определении удельного электрического сопротивления пройденных скважиной горнь1х пород путем измерения отношения второй производной потенциала к потенциалу, не нашел применения вследствие того, что не учитывал влияния изменения диаметра скважины и сопротивления бурового раствора. Вследствие этого .не нашло применения и устройство для исследования но этому способу. Предложен новый способ дивергентного каротажа, который исключает влияние указанных параметров на результат измерения. В основе исследования лежит общее дифференциальное уравнение распределения вдоль оси скважиныпотенциала элактрического поля токового заземления, имеющее вид: d(z) , J dv(z) йш ц (2l О dz сяг dz dz «г , , dv(z) (z) где ), , соответственно поdzdzтенциал электрического поля, его первая и вторая производные на оси скважины в точке, удаленной на расстояние Z от токового заземления;стка скважины и его .первая производная; (Ог - общее электрическое сопротивление, оказываемое радиальной составляющей тока заземления в точке на расстоянии z от этого заземления. Регулировкой автокомпенсатором тока в товых электродах зонда такой величины, котоя вызывает появление экстремума потенала в точке измерения, т. е. -- О, из авнения исключают член, содержащий Г-, ределенный аргумент . Путем поддерdzния вторым автокомпенсатором постоянства орой производной потенциала, т. е.: const, дифференциальное уравнение приниет форму , .Wf1 v(z) - - - , о, (г) (z) const.

ДМ).

тенциалов измерительных электродов Дг2

(г)Л

const и измерив потенциал в

rf02У

ЭТОЙ точке при наличии там его экстремума, определяют сопротивление среды в радиальном направлении относительно оси скважины, т. е.

(г) v(z)

Дг2

Предлагаемая аппаратура предназначена для измерений в скважине предлагаемым способом.

На фкг. 1 показана принципиальная схема аппаратуры; на фиг. 2 - блок-схема.

Аппаратура состоит из скважинного прибора и наземного регистрирующего устройства.

Наземное устройство включает стабилизированный выпрямитель 1 для питания скважинного прибора и измерительное устройство для регистрации поступающего из скважинного прибора сигнала, состоящее из усилительно-выпрямительного блока 2 и регистрирующего прибора 3. Для обеспечения регистрации измеряемого сигнала с необходимой точностью в больщом динамическом диапазоне, усилительно-выпрямительный блок охвачен глубокой отрицательной обратной связью по току. Наземное устройство содержит также схему телеуправления скважинным прибором, которая .переключает зонды и устанавливаег масщтабы записи.

Скважинный прибор состоит из набора пятиэлектродных зондов различных размеров (Ml, Mz и Л - измерительные электроды, остальные - токовые) и автокомпенсаторов 4 и 5. Автокомпенсатор 4 выполнен на лампах 6-10, а автокомпенсатор 5 - на лампах 11-15. Для питания модуляторов автокомпенсаторов предназначен генератор переменного тока на лампе 16. Сигнал с измерительных электродов усиливается усилителем на лампах 17 и 18. Переключение зондов различных размеров и установка масщтаба записи осуществляется с помощью схемы коммутации и установки масштабов записи.

Работает аппаратура следующим образом.

Устройством телеуправления переключателем 19 устанавливают размер зонда и подбирают необходимый масштаб регистрации кривой электрических сопротивлений среды. Затем через центральную жилу кабеля от стабилизированного выпрямителя 1 подают ток напряжением 220 V для питания накальных и анодных цепей ламп скважинного прибора, и нач}инает работать генератор переменного напряжения с частотой 300 гц, питающий модуляторы.

Переменное напряжение, поступив на управляющие сетки ламп 9 и 10 модулятора автокомпенсатора , управляющего второй производной разности потенциалов на измерительных электродах, усиливается и обеспечивает через вторичную обмотку трансформатора 20

питание током одного из электродов AI-Л4 в зависимости от размеров зонда. После этого каждый из переменных электродов MI, Мч zN приобретает определенный потенциал. Разность между средним значением потенциалов электродов MI и Мг, получаемым на сопротивлениях 21 и 22 и потенциалом электрода N подается на вход этого автокомпенсатора и может возрастать благодаря увеличению тока

.на выходе автоко.мпенсатора до тех пор, пока пропорциональное ему после усиления и выпрямления напряжение на конденсаторе 23 не достигает величины опорного напряжения 50 в, подаваемого на модулятор с цепи накалов

ламп. В дальнейшем независимо от изменений внешних условий в цепи зонда напряжение на входе автокомпенсатора вследствие его большого коэффициента усиления будет поддерживаться всегда постоянным с амплитудой,

пропорциональной величине опорного напряжения.

Далее разность потенциалов между электродами MI и Мг поступает на вход автокомпенсатора 5 (лампы //-15, поддерживающего

экстремум потенциала, и после усиления и выпрямления фазовым детектором 24 открывает модулятор 14, 15, вход которого обеспечивает питание током одного из электродов Al-А. Этот ток поддерживается таким, чтобы разность потенциалов между электродами MI и М всегда была близка к нулю.

Обеспечив постоянство второй производной разности потенциалов между электродами М, Ml и N Е экстремум в област1И электрода Л

зонда, измеряют его потенциал по отношению к удаленному электроду № при помощи усилителя 17, 18. Нагрузкой выходного каскада этого усилителя находящийся в наземной аппаратуре резонансный контур 25, настроенный на частоту 300 гц.

Таким образом, предлагаемая аппаратура предназначена для определения удельного электрического сопротивления пластов горных пород методом дивергентного каротажа в любых неблагоприятных для измерения условиях, таких, как непостоянство диаметра скважины, ее шунтирующего влияния и влияния вмещающих пород. Она позволяет с помощью зондов различных размеров изучать изменение электрического сопротивления пластов в радиальном направлении относительно оси скважины на значительном от нее расстоянии. Это дает возможность четко выделять нефтегазоносные горизонты в разрезе скважин, оценивать коэффициенты их пористости и нефтегазонасыщенности значительно эффективнее, чем другими известными промыслово-геофизически.ми методами, особенно для скважин, наполненных высокомлнерализованной промывочной жидкостью.

pa, усилитель, генератор, схемы коммутации и установки масштаба записи, и наземное регистрирующее устройство, включающее схему питания скважинного прибора, регистрации поступающих сигналов и телеуправления скважинным прибором, отличающаяся тем, что, с целью исключения влияния скважины на результаты измерения, в скважинный прибор введены автоматические регулирующие устройства, которые посредством управления токами в цепи токовых электродов зонда поддерживают в точке измерения потенциала электрического поля экстремум этого потенциала и постоянство его второй производной.

(Раг.