Устройство для электромагнитного каротажа скважин Советский патент 1981 года по МПК G01V3/28 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО КАРОТАЖА СКВАЖИН

изобретение относится к скважинным геофизическим исследованиям и может быть использовано при каротаже скважин , оборудованных обсадной колонной из немагнитного и неэлектропроводного материала, а также в открытом стволе скважин. Известно устройство для электромагнитного каротажа скважин, которое содержит автогенератор с частотозадающим колебательным контуром в цепи положительной обратной связи, высоко частотный трансформатор в нагрузочно цепи автогенератора, канал связи и наземную приемную часть с избиратель ным частотомером. Индуктивный датчик включен в качестве элемента колебательного контура автогенератора. В процессе измерений изменения магнитных свойств пород, охватываемых полем индуктивного датчика, приводят к изменению индуктивности датчика и соответственно к изменениям частоты автогенератора. Этот сигнал регистри руется с помощью частотомера Недостатками этого устройства являются значительные погрешности,связанные с влиянием скважины (изменени зазора между датчиком и стенками скважин) и влиянием изменений электропроводности бурового раствора на точнрсть измерений. Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для электромагнитного каротажа скважин, работа которого основана на возбуждении в сквгикине электромагнитного поля и измерении параметров вторичного поля в приемных катушках, находящихся на некотором расстоянии от возбудителя поля, содержащее автогенератор возбуждения с генераторной катушкой, две разнесенные в пространстве приемные катушки, в середине между которыми расположена дополнительная генераторная катушка, усилители, подключенные к выходам приемных кагушек, избирательный измернтель разности фаз, подключенный входами к вахояем усилителей, генератор с кварцевой стабилизацией частоты, циклическое переключающее устройство с управлением от импульсного генератора, включенное между автогенератором возбуждения, генератором с кварцевой стабилизацией частоты и основной и дополнительной генераторными катушками соответственно, и отсчетно-регистрирующий блок, подключенный к измерителю разности фаз череЗ канал связи. В процессе измереНИИ при подключении генераторной катушки между приемными осуществляется отсчет начального уровня сигнала при дф О, Использование относительных измерений (л Ч) и фиксации начального уровня сигнала с помсацью измерительных катушек, находящихся в скважине, позволяют снизить влияние скважины и повысить точность измерений 2.

Однако на измерений влияет также изменение элек тропроводности буровой жидкости, так как при интерпретации данных каротажа может возникнуть необходимость введения поправки на влияние электропроводности жидкости. Кроме того, точность измерения снижается из-за использования отдельного автогенератора для . определения начального уровня сигнала vpjj , так как возникновение различий в параметрах режимов двух автогенераторов приводит к погрешностям при измерении Ь.

Цель изобретения - повышение точности измерений путем исключения влияния электропроводности буровой жидкости .

Поставленная цель достигается тем что в устройство для электромагнитного каротажа сквс1жин, содержащее генератор возбуждения, две генераторные катушки, две разнесенные в пространстве приемные катушки, в середине между которыми расположена одна из генераторных катушек, усилители,подключенные к выходам приемных катушек измеритель разности фаз, подключенный входами к выходам усилителей,циклическое переключающее устройство, включенное между генератором возбуждения и генераторными катушками, канал связи и отсчетно-регистрирующий блок, введены гцлплитудный детектор, два последовательно соединенных управляемых резистора и преобразователь сопротивление-частота, причем к выходу генератора возбуждения подключен вход амплитудного детектора, выход которого соединен с управляющим электродом первого управляемого резистора, управляющий электрод второго управляемого резистора соединен с выходом измерителя- разности фаз, его вход соединен с общей шиной устройства, вход преобразователя сопротивление - частота соединен с выходом первого управляемого резистора, а выход соединен с входом отсчетно-регистрирующего блока черезканал связи.

На чертеже дана схема устройства. Схема устройства состоит из зонда содержащего две генераторных катушки 1 и 2 с разомкнутыми ферромагнитными сердечниками, две приемных катушки 3 и 4, конденсаторы 5-8,включенные параллельно генераторным приемным катушкам,циклическое переключающее устройство 9,генератор 10 возбуждения, усилители 11 и 12,измеритель

13разности фаз , амплитудный детектор

14,последовательно соединенные управляемые резисторы 15 и 16 , преобразователь 17 сопротивление-частота, канал 18 связи и наземной части, содержащей отсчетно-регистрирующий блок 19.

Приемные катушки 3 и 4 расположены на некотором расстоянии от генера|ТОрной катушки 1, генераторная катуш1ка 2 расположена строго посредине между приемными катушками 3 и 4.Генераторные катушки 1 и 2 совместно с конденсаторами 5 и 7 образуют идентичные по конструкции и параметрам колебательные контуры, подключаемые к автогенератору в качестве частотозадагадего контура с помощью циклического переключающего устройства 9. Приемные катушки 3 и 4 совместно с конденсаторами 6 и 8 также образуют идентичные по конструкции и параметрам колебательные контуры, подключаемые ко входам усилителей 11 и 12,выходы которых соединены со входами измерителя 13 разности фаз. К выходу генератора 10 возбуждения подключен вход амплитудного детектора 14, выход которого соединен с управляющим электродом первого управляемого резистора 15, выход измерителя 13 разности фаз соединен с управляквдим электродом второго управляемого резистора 16. Управляелие резисторы 15 и 16 подключены между общей шиной скважинного снаряда и входом преобразователя сопротивление - частота 17, выход которого соединен с каналом 18 связи, который подключен к наземной части, содержащей отсчетно-регистрирующий блок 19. Питание всех элементов устройства осуществляется с помощью находящегося в наземной части блока питания, энергия которог передается по каротажному кабелю.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Переменный ток, протекакаций в генераторной катушке 1 генератора 10вЪзбуждения возбуждает в окружающих скважину горных породах и в скважинной жидкости токи,которые приводят к возникновению в приемных катушках 3 и 4 переменных ЭДС, в которых содержится как полезный сигнал, характеризующий магнитные свойства горных пород, так и сигнал помехи, обусловленный влиянием электропроводности жидкости.Сигналы приемных катушек подаются на усилители 11 и 12 и на входы измерителя 13 разности фаз. Измерения разности фаз позволяют в значительной степени исключить влияние скважины на точность измерений магнитных или электрических свойств пород. В то же время изменения электропроводности скважинной жидкости и, в меньшей мере, горных пород, приводят к измене ниям внесенногс в генераторную катушку 1 комплексного сопротивления,а также к изменениям фазовых сдвигов в приемных катушках, что приводит к погрешностям измерений. Для компенса ции погрешности, обусловленной влиянием электропроводности скважинной жидкости, с помощью амплитудного детектора 14 измеряется напряжение на генераторной катушке 1 генератора 10 :возбу5вдения и этот сигнал использует ся для коррекции сигнала, вьщеляемого на выходе измерителя 13 разности фаз. Сигналы амплитудного детектора 14 и измерителя 13 разности фаз пода ются на управляющие электроды управляемлх резисторов 15 и 16. Эти резис торы включены в качестве датчика пре образователя сопротивление - частота 17, частотный сигнал .которого подает ся через канал 18 связи на йход отсчетно-регистрирующего блока 19. Для получения дополнительной информации о начальном значении разнос ти фаз с помощью циклического переключающего устройства 9 к генератору 10 возбуждения подключается генера- . торная катушка 2, идентичная генераторной катушке 1 и расположенная строго посредине между приемными катушками 3 и 4. В этом положении пере ключателя разность фаз на выходе измерителя 13 равна нулю и мало зависит от изменений магнитных и электри ческих свойств пространства, пересекаемого . Устройство позволяет автоматически устранять влияние изменений элект ропроводности скважинной жидкости в процессе каротажа, благодаря чему достигается более высокая точность определения магнитных свойств горных пород, а кроме того, частота передаваемого по каротажному кабелю сигнала не зависит от рабочей частоты измерительного генератора, которая может выбираться, исходя из свойств каротируемых горных пород. Формула изобретения Устройство для электромагнитного каротажа сквгокин, содержащее генератор возбуждения, две генераторные катушки, две разнесенные в пространстве приемные катушки, в середине между которымк расположена одна из генераторных катушек,усилители,подключенные к выходам приемных катушек,измеритель разности фаз,подкгаоченный входами к выходам усилителей, циклическое переключающее устройство, включенное меящу генератором воэвуждения и генераторными катушками, кангш связи и отсчетно-регистрирующнй блок,о т личающееся тем, что, с целью повышения точности измерений путем исключения -влияния электропроводности буровой жидкости, в него введены амплитудный детектор, два последовательно соединенных управляемых резистора и преобразователь сопротивление - частота, причем к вы- ходу генератора возбуждения подключен вход амплитудного детектора,выход которого соединен с управляющим электродом первого управляемого резистора, управляющий электрод второго управляемого резистора соединен с выходом измерителя разности фаз, а его вход соединен с общей шиной устройства, вход преобразователя сопротивление - частота соединен с выходом первого управляемого резистора, а выход соединен с входом отсчетно.регистрирующего блока через кангш связи. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США 2018080, кл. 324-5, опублик. 1939. 2.Авторское свидетельство СССР 382990, кл. G 01 V 3/18, 1971 (прототип) .

Ч

It

I

IS