Прибор для бокового каротажа Советский патент 1983 года по МПК G01V3/18 

Изобретение относится к геофизическим исследованиям скважин и моясеа быть использовано при каротаже методом сопротивлений. Наиболее целесообразно пр1шенение изобретения в атомной аппаратуре и аппаратуре, paCtoTaro щей в процессе бурений скважин.

Известна аппаратура бокового каротажа скважин с системой поэлементногоизмерения потенциала экранного электрода и последующего их логарифмирования, содержащая один телеизмерительный канал потенциала и два телеизмерительных канала тока, логарифмические преобразователи, подключенные к выходу из телеизмерительных каналов, и схему вычитания потенциала и тока, причем между логарифмическими преобразователями каналов тока и схемой вычитания включен автоматический коммутатор, подключающий схемы вычи: тания к выходу логарифмического преобразователя тбго телеизмерительного канала тока, предел измерения которого оптимален для данной точки разреза скважины 1.

Недостатком такой аппаратуры является повышенная сложность, а применение автоматического коммутатора накладывает жесткие требования на величину

и стабильность коэффициента усиления, обратной связи автоматического коммутатора. Измерение тока через центральный электрод предполагает в этом устройстве падение напряжения на измерительном сопротивлении, т.е. разность потенциалов между экранньм и центральHUji электродами.

Наиболее близкой к предлагаемой

10 по технической сущности и достигаемр/ му эффекту является серийная аппаратура бокового каротажа АВК-3, содержащая автоматический коммутатор, трехэлектродннй зонд, у которого централь15ный электрод соединен через измерительное сопротивление с двумя экран-: ными электродами, схему измерения напряжения на токовых электродах, сое- диненную с удаленным токовым электро 20дом и через балластное сопротивление с обратным токовым электроде (2.

Недостатком данной аппаратуры яйляется низкая точность и ограничение по диапазону, обусловленное .большой 25 потребной мощностью для зондирования при больших :значениях сопротивления породы Svi и малых значениях сопротив ленйя скважинной жидкости вс. Так, в личина измерительного сопротивления

30 из условия допустимой погрешности иа мерений ограничена соотношением RJ,. « 0,01 Ом, а коэффициент усиления .авторегулятора берется большим КУЮ и его стабильность входит в погрешность измерения кажущегося сопротивления (КС). Цель изобретения - повышение точности и расширение диапазона измерений. Указанная цель достигается тем, .что в прибор бокового каротажа,содер- : жащий ав1 оматический коммутатор,трехэлектродный зонд, центральный электрод которого соединен через измерительное сопротивление с двумя экранными электродами, схему измерения напряжения на токовых электродах, соединенную с удаленным токовьм электродом и через балластной сопротивление с обратньм токовым электродом, дополнительно введены батарея конденсаторов, подключенная через автоматический коммутатор к обратному токовому электроду, нуль-орган, вход которого подключен к общей точке центрального электрода oi измерительного сопротивления, а выход. - к управлякнцему входу схемы измерения напряжения на токовых электродах, источник опорного тока, соединенный с батареей конденсаторов с нуль-органом и с общей точкой центрального электрода и измерительного сопротивления. Введенный источник опорного тока поддерживает, через измерительное со(противление заданный ток, направление которого противоположно току через центральный электрод. Зондирование производится разрядом батареи конден саторов при подключении их к токовым электродам. Форму напряжения разряда koндeнcaтopoв повторяет ток через центральный электрод. Равенство модуч .лей токов черёэ центральный электрод и опорного тока, падение напряжения на измерительном сопротивлении становится равным нулю, что фиксируется нуль-органом, выдающим сигнал на измерение напряжения на токовых электродах. На чертеже представлена структурная схема прибора. Предлагаемый прибор состоит из трехэлектррдного зонда с центральньм .электродом 1, соединенным с двумя эк ранными 2 и 3, батареи конденсаторов 4, соединенной через автоматический коммутатор 5 с обратньм токовым элек родом б, источника опорного тока 7, нуль-органа 8, схемы 9 измерения напряжения на токовых электродах, балластного сопротивления 10, удаленного измерительного электрода 11, изме рительного сопротивления 12 и эквива .лентного сопротивления заземления 13 Прибор работает следующим образом По команде на зондирование коммутатор 5 подключает батарею конденсаторов 4, заряжаемую непрерывно мальм током, к обратному токовому элек.троду 6 и балластному сопротивлению 10,, которое ограничивает время разряда емкостей.Напряжение на токовых электродах повторяет напряжение разряда конденсатора и имеет форму экспоненты. Такую же имеет и ток центрального электрода CJj . В момент, когда 4, уменьшится до значения t3o , падение напряжения на измерительном сопgpтивлeнии 12 равно нулю, так. же, как и разность поте нциалов между центральным 1 и экранньлли электродами 2 и 3, т.е. в1}1поЛняется условие бокового каротажа. Равенство нулю падения напряжения на измерительном сопротивлении фиксируется нуль-органом 8, который выдает команду на схему 9 измерения напряжения на токовых электродах. Таким образом, в момент равенства 7j и да выполняется соотношение -.2Ф-. где Uj - .напряжение на питающих элект родах; - кажущееся сопротивление поК - коэффициент зонда; R - эквивалентное сопротивление заземления. При заданных -и постоянных Эо и К напряжение пропорционально кажущемуся сопрютивлению породы. Постоянная времени разряда конденсаторов выбирается из условия, чтобы суммарный вес высокочастотных составляющих (выае стандартной частоты зондирования 500 Гц) спектра экспоненты разряда был пренебрежимо мал и не влиял на результат измерений. Так как постоянная времени из этого условия ограничена соотношением 17/10 с, .а период следования импульсов зависит от скорости движе.ния аппаратуры и при бурении равен 10-30 с, то мощность в импульсе, идущая на зондирование, может быть на четыре порядка выше, чем средняя, потребляемая на заряд конденсаторов . Во столько же раз может быть расширен диапазон измерений КС. За счет резерва мощностей появляется возможность увеличить зондирующий ток и повысить псялехоустойчивость. Кроме того, условие равенства нулю разности потенциалов между центральным и экранными электродами выполняется при любом номинале измерительного сопротивления 12, а от нуль-органа 8 не требуется стабильности коэффициента усиления, что способствует повышению точности прибора при одновременном упрощении схемы.

Формула изобретения

Прибор для бокового каротажа, содержащий автоматический коммутатор, трёхЬлектродный зонд, центральный электрод которого соединен через иэмери- 5 тельное сопротивление с двумя экранньми электродами, схему измерения напряжения на токовых электродах, соединенную с удаленньм токовым электродом и через балластное сопротивление tO с обратным токовым электродом, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона измерений, введены батарея конденсаторов, подключенная через ав- 15 «гоматический коммутатор к обратному

ковому электроЛУ, нуль-ор ай, которого подключен к обшей точке центрального электрода и измерительного сопротивления, а выход - к управляютему входу схемы измерения найря«енй|а на токовых электродах, источник опорЬ ного тока, соединенный с батареей койденсаторов, с нуль-органом и с обцей ТОЧКОЙ центрального электрода и иэме рительного сопротивления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 463087М, кл. G 01 V 3/18, 1973.

2.Ильинский В.М. Боковой каротаж. ., Недра, 1971, с. 145 (прототип) .