Устройство для каротажа скважин Советский патент 1981 года по МПК G01V3/18 G01V5/00 

(54) УСТРОЙСТ Изобретение относится к области про1«ысловой геофизики, преимущественно к устройствам для исследования пластов в разрезах нефтяных скважин. Характерной тенденцией в совреме ной промысловой геофизике явлйется ускорение темпов проводки скважин. При этом время, отводимое на геофизические исследования, стано.внтся почти равным времени бурения. Это является тормозом для дальнейшего увеличения скоростей ввода скважин в эксплуатацию. Выходом из положания может быть только комштексирова ние приборов. В настоящее время сто ит задача создания и выпуска компле ных приборов, позволяющих выполнять весь комплекс исследований за один спуск. Такой комплекс дол)хен-включать электрические метода, например потенциал-зонд, градиент-зонд, индукционный (до 6 зондов), ipex- или шестиэлементный акустический, двухзондовый гамма-гамма-метод, двухзондовый нейтрон-нейтронный метод, гамма-метод, датчик диаметра скважины и др. Для повышения оперативности заключений по скважине воз-. КАРОТАЖА СКВАЖИН никаёт необходимость оперативной обработки данных комплексных многопараметровых приборов в натуральном масштабе времени. Однако использованию вычислительных средств мешает то обстоятельство, что сква яинный прибор таких комплексов достигает 10-12 м; Различные датчики входной информации такого прибора н одятся при astvsepeHHHx в скважине на различной глубине и несут информацию о различных объектах, которые могут резко отличаться по своим физическим свойствам. Известно устройство для каротажа скважин, позволяющее совмещать ин.формацию, поступающую с датчиков, расположенных на различной глубине. Устройство содержит скважинный прибор радиоактивного каротажа с индикаторами, расположенными на различной глубине, каротажный кабель, . лебедку, блок-баланс, наземные измерительные каналы. Информацию от индикаторов, представленную в виде импульсной последовательности, приводят к единой точке регистрации по глубине путем включения резистивноконденсаторных линий задержек в каналах опережающих- индикаторов. В качестве точки регистрации выбирают положение одного из индикаторов в приборе, который называют опорным индикатором, при этом все остальные индикаторы, проходящие пласты ранее опорного, называют опережающими индикаторами 1 .

Недостатками устройства являются невозможность создания задержки, и, следовательно, невозможность создания совмещения сигналов постоянного тока (например сигналов при электрическом каротаже), невозможность выделения продуктивных пластов, размеры которых меньше расстоя ния между датчиками, невозможность, совмещения по глубине при непостоянстве скорости движения сквг1жинного прибора и при его остановках .в скважине .

Наиболее близким к предлагаемому техническим решением является устроство, содержащее сква хинный прибор с несколькими измерительными датчиками, расположенными на различной глубине, каротажный кабель, лебедку блок-баланс, датчик импульсов глубины, наземные каналы с аналого-цифровыми преобразователями (ДЦП), преобразователями параллельного кода, в последовательный, регистрами памяти, соединенными последовательно друг за другом, преобразователем последовательного кода в параллельный, ;цифроаналоговыми преобразователями (ЦАП). Выход ЦАП соединен со входом аналогового вычислительного устройства. Управление выходом ЦАП и последовательным сдвигом информации из одного регистра памяти в другой и выводом ее из ЦАП производится через линии задержки от импульсов одноканального датчика глубинных импульсов , расположенного на валу блок-баланса. Датчик глубинных импульсов содержит 10 управляющих магнитов, расположенных на вашу ротора равномерно по окружности, и од магнитоуправляемый контакт (МУК), расположенный на цилиндрическом статоре 2 .

Однако появление импульса помехи в канале датчика глубины (например, за счет электромагнитных наводок) приводит к сбою информации одновременно на всех регистрах памяти соединенных последовательно.

Одноканальная система управления сдвигом импульсов предполагает наличие промежуточных преобразователей параллельного кода в последовательный, .последовательного - в параллельный и линий задержек, что усложняет конструкцию всего устройства в целом.

Цель изобретения - повышение помхоустойчивости и упрощение конструкций устройства.

Поставленная цель достигается тем, что датчик глубины выполнен многоканальным, с числом каналов, равным числу регистров памяти, причем выход первого канала датчика глубины соединен с шинами запись первого, О второго, считывание третьего регистров памяти, выход второго канала датчика глубины соединен с шинами запись второго, О третьего, считывание четвертого регистров и т. д., выход предпоследнего канала датчика глубины соединен с шинами запись предпоследнего, О последнего, считывание первого регистров, выход последнего канала датчика глубины соединен с шинами запись последнего, О первого, считывание второго регистров, входы всех регистров соединены между собой и с выходом аналого-цифрового преобразователя, а выходы регистров соединены со входом цифроаналогового преобразователя.

Кроме того, многоканальный датчик глубины выполнен в виде магнитоуправляемых контактов, расположенных на плоском статоре равномерно по окружности, с управляющим магнитом, расположенным на роторе, связанным с валом блок-баланса; при этом вал блокбаланса связан с валом ротора датчика через сельсинную пару датчик-приемник ; датчик глубины расположен на валу сельсин-приемника каротажной станции.

Конструкция устройства упрощается за счет исключения в известном устройстве преобразователя параллельного кода и последовательный преобразователя последовательного кода в параллельный и линий задержек.

Для упрощения анализа работы в качестве примера приводится конструкция скважинного прибора с одним опережающим датчиком (например электрод, измеряющий напряжение самопроизвольной поляризации в скважине) и опорным датчиком (например потенциал или градиент-зонд).

На чертеже представлено устройство для каротажа скважин.

Устройство для каротажа скважин содержит скважинный прибор 1 с опорными 2 и опережающим 3 датчиками информац и/ каротажный кабель 4, перекинутый через блок-бгшанс 5 и намотанный на лебедку 6 со щетками 7 и 8, наземный канал 9 опорного датчика 2, вход которого через щетку 7 связан с кабелем 4, кангш 10 опережающего датчика 3 с аналого-цифровым преобразователем 11, регистрами памяти12..,. 12п , цифроаналоговым преобразователем 13, вход канала 10 через щетку 8 соединен с кабелем 4, а выход со входом вычислительного устройст,. на 14, со вторым входом которого соединен выход канала 9, датчик 15 глубины с каналами 16... 16п, связанный с валом блок-баланса 5 и содержащий статор 17 с магнитоуправляемыми контактами 18...18п, расположенными радиально и равномерно по окружност и ротор 19 с управляющим магнитом 2 Датчик 15 глубины выполнен много канальным с числом каналов, равным числу регистров памяти. Связь вала блок-башанса 5 с рото ром 19 датчика 15 глубины осуществл ется через сельсинную пару датчикприемник. Датчик глубины располагается на валу сельсин-приемника каротажной станции. В рассматриваемом состоянии опережающий датчик 3 находитсяпротив продуктивного пласта 21, опо ной 2 - против пласта 22, пласт 23 находится выше, а пласт 24 ниже пла та 21, при этом опережающий датчик 3 находится против точки 25 в пласте 21. Устройство для каротажа работает следующим образом. В положении, указанном на чертеже, опережающий датчик 3, находящий ся, на глубине Е, против точки 25, регис/рирует информацию о физические -ойствах продуктивного пласта 21. Гем временем опорный датчик 2 находится на глубине 1, t +дЕ, где дЕ - расстояние меходу датчиками, и несет информацию о свойствах пласта-неколлектора 22, резко отличающегося по своим физическим свойс вам .от пласта 21. Информация от дат чиков 2 и 3 через кабель 4, щетки 7 и 8, лебедки 6 поступает на входы наземного канала 9 опорного датчика 2 и канала 10 опережающего датчика 3. Управляющий магнит 20 находится против магнитоуправляомого контакта (МУК) 18, вследствие чего последний замкнут. Остальные МУК разомкну Напряжение U через замкнутый МУК 18 попсщает на шины запись регистра 12 , О регистра 12,2 и считывание регистра 12. Информация от датчика 3 физических свойст вах продуктивного пласта 21 преобразуется в цифровой код с помощью АЦП 11 и записывается в регистр 12 Напряжение U , попадая на шину счи тывание perHCTpasl2j , считывает ин формацию с него, и, попадая на шину О регистра 12,, устанавливает его на нуль, тем самым подго.тавливает регистры 12/и 12 к приему информации . В процессе движения скважинного прибора 1 вверх датчик 3 проходит последовательно пласты, находящиеся выше пласта 21, в частности 23, при этом управляющий магнит последовательно замыкает МУК 18, 18g...l8,, и информация об этих пластах записывается соответственно в регистры 12 12 1 i-ij , iZj ...J... Датчик 2 в процессе подъема проходит пласты, находящиеся между пластами 22 и 21, в частности 24, и через время где v - скорость подъема прибора 1, достигает точки 25 .пласта 21, где регистрируется информация о свойствах пласта-коллектора 21, а датчик 3 регистрирует информацию о пласте-некодлекторе 21, В этот момент управляющий магнит 10, повернувшись вместе с ротором 19 дatчикa 15 глубины, занимает положение против МУК 18., который замыкается. Замыкание МУК 18у1, приводит к поступлению управляющего сигнала от источника напряжения U на шину считывание регистра 12 (в этот момент записывается информация о пласте 23 в регистр 12„). Информация ,с ре- . гистра 12 ю свойствах пласта-коллектока 21 преобразуется в аналоговую форму с помощью ЦАП 13 и поступает на вход аналогового вычислительного устройства 14 (вместо последнего может быть просто аналоговый регистратор) . Одновременно на вход вычислителя 14 через канал 9 поступает информация с датчика 2, находящегося в этот момент против пласта-коллектора 21. На выходе вычислителя 14 вырабатываются сигналы, характеризующие физические свойства пластов на основании сопоставления данных двух или нескольких датчиков, совмещенных по глубине. Аналогичным образом происходит совмещение по глубине информации с каждой точки глубины скважины. Вращение управляющего магнита 20 датчика 15 глубины происходит синхронно с движением скважинного прибора, что обеспечивает постоянство точки сдвига по глубине информации опережающего датчика 3 при переменной скорости скважинного прибора 1, а также при его остановках. Количество необходимых регистров памяти (и, следовательно, количество МУК датчика глубины) выбирается из соотношения дЕ п . где h - высота пласта минимальной мощности, который необходимо выделить при геофизических исследованиях. При h 0,25 м дВ 2,5-10 м, количество необходимых регистров составляет 10 - 40. Б качестве регистров памяти используют одну интегральную схему типа К155РУ2, которая содержит 32 регистра. атчик глубины реализуют с помощью серийно выпускаемых МУК типа КЭМ-2А, Формула изобретения 1. Устройство для каротажа скважин , содержащее скважинный прибор с

несколькими измерительными датчиками, расположенными на различной глубине, каротажный кабель, перекинутый через блок-баланс и на лебедку, датчик глубины, связанный с валом блок-баланса, наземный анал опорного датчика, вход которого через щетки лебедки связан с кабелем, а выход - с вычислительным устройством, наземные каналы опережамщих датчиков с аналого-цифровыми преобразователякш, регистргиуш памяти, цифроаналоговыми преобразователями, входы каналов опережаих йх датчиков . соединены через щёт.ки. лебедки с кабелем, а выходы вычислительным устройством, отличающеес я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости fj упрощения конструции устройства, датчик глубины выполнен многоканальным, с каналов, равным числу регистров памяти, причем выход.первого канала датчика глубины соединен с {окнами запись первого, О второго, считывание третьего регистров памяти, выход второго канала датчика глубины соединен с шинами запись второго, О третьего, считывание четвертого регистров и т. д., выход предпоследнего канала датчика глубины соединен с шинами запись предпоследнего, О -последнего, считывание

первого регистров, выход последнего канала датчика глубины соединен с шинами запись последнего, О первого, считывание второго регистров входы всех регистров соединены между собой и с выходом аналого-цифрового преобразователя, а выходы регистров соединены со входом цифроаналоговрго преобразователя.

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что многоканалный датчик глубины выполнен в виде магнитоуправляемых контактов, расположенных на плоском статоре равномерно по окружности, с управляющим магнитом, расположенным на роторе, связанным с валом блок-баланса.

3.Устройство пЬ пп. 1 и 2, отличающееся тем, что вал блок-баланса связан с валом ротора датчика через сельсинную пару датчик7приемник.

4.Устройство по пп. 1 - 3, отличающееся тем, что датчик глубины расположен на валу сельсин.приемника каротажной станции.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент СЗИА 3662172, кл. 250-83.3, опублик. 1972.

2.Патент США № 379430,

кл. 340-18, опублик. 1974 (прототип)