Способ измерения при индукционном каротаже Советский патент 1982 года по МПК G01V3/18 

(54) СПОССБ ИЗМЕРЕНИЯ ПРИ ИНДУКЦИОННОМ КАРОТАЖЕ

I

Изобретение относится к области исследования скважин геофизическими методами, а именно к аппаратуре индукционного каротажа, и может быть использовано в аппаратуре, реализующей методы электромагнитных исследований нефтяных, газовых и других скважин, бурящихся с целью разведки и добычи полезных ископаемых.

. Существенным недостатком аппаратуры индукционного каротажа является нестабильность нулевого уровня - наличие на выходе измерительного преобразователя, изменяющегося по величине сигнала, не связанного с проводимостью пород. Это приводит к значительным погрешностям измерения высоких значений удельных сопротивлений.

Нестабильность нулевого уровня аппаратуры индукционного каротажа обусловлена действием внешних дестабилизирующих факторов (главным образом температуры) и может быть вызвана изменением фазовых характеристик (при измерении

активной компоненты полезного сигнала), а также наличие сигнала-помехи в эондовой установке, имеющего фазу полезного сигнала, но не связанного с проводимостью пород,

В аппаратуре индукционного каротажа применяются различные способы повышения стабильности нулевого уровня.

Известно устройство в котором предложена компенсация паразитного активного сигнала с помощью дополнительной катушки, нагруженной на сопротивление ги.

Известна установка аппаратуры индукционного каротажа, в которой все катушки зонда выполнены ..идентичными по п аметрам и конструкции с целью уравнивания сопротивлений потерь и, благодаря этому, компенсации сигнала-поме « хи 2.

Однако устройства, реализующие эти способы не обеспечивают полную компенсацию сигнала-помехи в широком диапа зоне температур, а также не устраняют погрешности, возникающие из-за изменеНИИ фазовых хфактеристик. Известен также способ измерения щ)и индукционном каротаже, заключается в том,.что, с целью повышения точности учета изменений передаточной хчактеристики измерительного канала в {фоцессе каботажа, на вход измерительного :канала подают калибровочное нагфяжение а виде части ЭДС первичного поля .шадукционного.Зонда и регистрируют контрольные показания в виде измерительно го сигйала и суммы измерительного и калибровочного сигналов при двух фазовы настройках измерительного канала, отличающихся на 90°, и по полученным показаниям рассчитывают амплитудный и фазовый коэффициенты передачи измери тельного канала Недостаток этого способа в том, что он не уменьшает погрешность, обусловленную неконтрол1фуемым изменением сигнала-помехи, имеющего фазу полезного сигнала. Кроме того, контрольными показаниям апп атуры рассчитываются только погфа вочные коэффициенты, которые необходимо затем вводить в результаты измерений. Цель изобретения - повышение точности измерений путем уменьшения погреш ности, обусловленной нестабильностью нулевого уровня индукционного зонда. Поставленная цель достигается тем, «гго согласно способу измерения при индукционном ксфотаже, в котором на вход изм ительного канала подают калибровочное напряжение в виде части ЭДС первичного поля индукционного зонда и регистр1фуют контрольные показания в виде измерительного сигвала и суммы измеретельного и калибровочного сигналов, значения нулевого уровня индукционного зонда изменяют в /и раз и щэо нзводят измерения с новым значением нулевого уровня, регистрируют измерительный сигнал и по показаниям, полученным 1ФИ каждом измерении, рассчитывают значение удельной электропровод ности. При этом в IU. раз одновременно изменяют и активную и реак- нвную компоненты нулевого уровня индукционного аонда. Нулевой уровень в измерительной катушке зонда складываетсл из реактивной составляющей, обусловленной действием 1ФЯМОГО ПОЛЯ генераторных катушек. активной и реактивной составляющих, обусловленных потерями магнитного поля в материалах катушек, электростатических экранов, подводяццис Щ)оводов„ активной и реактивной составляющих, обусловиленных присутствием металлических масс {кожуха электронного блока, хвостовика и переходного моста). Нестабильность активной составляющей нулевого уровня вызывается изменением х актеристик (в основном электрогроводности) материалов катушек, экранов, проводов, металлических деталей под действием внешних факторов (глав ным образом температуры). Нестабильность активной составляющей нулевого уровня полностью входит в погрешность измерения удельной электрО1фоводности. Нестабильность реактивной составляющей нулевого уровня к сама величина этой составляющей при измерении активной компоненты удельной электрогфоводности не имеют большого значения и могут влиять на дрейф нуля лишь косвенно, нестабильность фазы и коэф(| 1шиента передача измерительного гфеобразователя. I Способ реализуется следующим образом. Если в аппаратуре индукционного к отажа используется фазовая селекция сигнала (измеряется активная компонента удельной электрогфоводности), то считая граду1фовочную характеристику измерительного канала линейной, в результате измерения исследуемой удельной элек-рРО1ФОВОДНОСТИ на выходе измерительного канала получают показания: Nzd(X+u, где (3 - значение исследуемой удельной электропроводности; с - коэффициент передачи измерительного канала; U - значение первого нулевого уровня на выходе измерительнотх) канала. При фазовой селекции величину д можно представить следующим образом: U E -C-C0.)(2) где - EO/J величина первого нулевого уровня на входе измерительного преобразователя аппаратуры индукционного каротажа;Сг - коэффициент передачи измерительного преобразователя; фазовый угол между вектором ЕО и вектором опорного напряжения фазового селекто ра; g - нестабильность и неточность фазовой настройки измерительного преобразователя, Для KOHiponfl коэффициента передачи иамерительнсяо канала на вход канала подают калибровочный сигнал, эквивалент ный эталонной удельной электрощзоводноста, Щ)К этом на выходе измерительного канала получают показания: ((.()(3) где бд - значение эталонной удельной электропроводности. Калибровочный сигнал может имитировать только активную компоненту удельной элекгрог5)оводности, так как при измерении активной составляющей это решает задачу градиуровки измерительного канала. Такой калибровочный сигнал может, например вводиться с помощью специальной катушки, эаксфачиваемой на эталонное сощ)отивление. Затем нулевой уровень индукционного зонда изменяют в «А раз по сравнению с предьщущим, так, чтобы выполнялось условие: где Е значения активных компонент и второго нулевых уровней; 01 оо реактивных компонент первого и второго нулевых уровней. Далее производят измерение исследуемой удельной электропроводности с новы значением нулевого уровня и получают на выходе измерительного канала показания:N-jS Д,;, С«0х+ДД (5) где йп - второе значение нулевого уровня на выходе измерительного канала. Величину ufj также можно хфедставить в виде: .)(6) где ООГ ичина второго нулевого уровня; С И Ь - те же, что я в выражении (2 так как измерение гфоизво- дится одним и тем же изме рительным преобразователем;1/1 фазовый угол между векто- , ром EOQ, вектс ом опсфного напряжения фазового сдлектора. Изменение нулевого уровня можно получить, на1фимер, изменением положения металлических масс в щэостранстве, окружающем индукционный зонд. Таким образом, в результате трех намерений получают показания аппаратуры, образующие систему уравнений с тремя неизвестными (5 , Ct Л I М абх+Д V«(, Рещая эту систему относительно 6х (3гаэлучают: - / 1 1 Т O-s N . /ил 7) Как следует из выражения (7), результат измерения удельной электрогроводности не зависит от нулевых уровней и точность измерения О1федвлявтся стабильностью эталонной удельной электропроводности, .а также стабильностью отнощения JU. первого и второго нулевых уровней. Стабильность эталонной удельной электропроводности зависит от стабильности эталонного pe3HCTqpa, имитирующего эталонную электр01фоводность, и может быть достаточно высокой. Величину 1(А, в соответствии с (2), (5) и (б), а также учитывая условие (4), можно представить в виде: А.. °1 в) йГ EW-U-COSIV - EOI Эта величина, а следовательно, и результат измерения (5j( , не зависит от нестабильности и неточности фазовой настройки измерительного преобразователя. Величины нулевых уровней Q , Ejn можно представить следующим образом; E.,i.6,(o . . tor где К - коэффициент индукционного зонда; &г) - суммарные геометрические факторы всех металлических масс, находящихся в гфостранстве, окружающем индукционный зонд, для двух по- . ложений металлических масс; (JQ - эквивалентная п азитная проводимость металлических масс. Подставляя значения нулевых уровней из (9) в (8) получим:

Ч

Таким образом, стабильность величины /U, огфеделяется стабильностью отношеыия cyMMtqjHbix геометрических факторов, т.е. отношением геометрических размеров. Так как все детали инаукцион Н(лх зонда расположены на едином основании, имеющем по всей длине одинакоВый температурный коэффициент линейного расЬицрения, ТО; стабильность этого отношения достаточна высока.

Использование 10)едлагаемого способа измерения при индукционном к отаже обеспечивает, по сравнению с существующими, повышение точности измерения апп ратурой индукционного каротажа низких аначёвий удельной электрощюводности и получение в результате обработки контрольных показаний аппаратуры непосредственно зн:ачения измеряемой удельной электро{ ррводности. Ф о р Мула изобреЛения

Способ измерения прк индукционном каротаже по которому на вход измерительного канала подают калибровочное нахфяжение в виде части ЭДС первичного .поля индукционного зонда и регистр1фуют

контрольные показания в виде измерительного сигнала и суммы измерительного и калибровочного сигналов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений за счет ; г снижения погрешности, обусловленной нестабильностью Нулевого уровня индукционного зонда значения нулевого уровня изменяют в JU. раз и гфоизводят с новым значением нулевого овня, реГистр фуют измерительный сигнал и по показаниям, полученным гфи каждом измерении, рассчитывают значение удельной электрощзоводности.

Источники информации, щ инятые Во внимание 1фи экспертизе

3. свидетельство СССР № 264558, кл. q 01 V 3/18, 1968 (прототип).