Способ индукционного каротажа

О П И С А Н И Е 1111 491908ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик61) Дополнительное к авт. свпд-ву 87/26-25 18 1) Ч, Кл."(22) Заявлено 03.09.73 с присоединением 9 явкигосударственный комнте Совета Министров ССС ло делам изобретений Приоритет(088.8) оллетепь42 бликова 5.11,75. крытня Дата опубликования описания 08.06.7(72) Авторы изобретения И. Приворотский и Ю. Н. Антоно изического приборостраоения пытно-конструкторское бюро аявитель РОТАЖАФ 4) СПОСОБ ИИДУКЦИОНИО 2 Е т/ а 2- /1 акт + /1 реактЕо я и реактивная торичного поля Е,где Еак, и Е;, - ак компоненты полной э Ео - э.д.с. прямого относ тельные з ачен изна) сов Изобретение относится к электромагнитным геофизическим измерениям, и может быть использовано при геофизических исследованиях в нефтяных и газовых скважинах.Известен способ индукционного каротажа при котором в скважине возбуждают переменное электрическое поле, принимают полезный сигнал и подвергают его фазочувствительному детектированию.Полезным сигналом является либо активная составляющая, либо полный зектор переменного напряжения измерительной цепи зонда. При детектировании полного сигнала используется обычное выпрямление, а при детектировании активной компоненты - фазочувствительпое выпрямление. Из-за недостатков, присущих обычному выпрямлению, в настоящее время наиболее широко применяется измерение активной компоненты сигнала.Основой измерительного устройства является двухкатушечный зонд, длина которого 1 в основном, определяет глубину исследования.Для этого зонда имеют место следующие зависимости между различными составляющими сигнала и элсктропроводностью: длины зонда Е и толщине скин-слоя в среде с элсктропроводностью р и магнитной проницаемостью р, в - круговая частота тока.Зависимости сигнала от электропроводно сти при малых и больших значениях параметра Р различны. Например, при Р - +О /1 акт=Р"-, поэтому спгал прямо пропорционален электропроводности. Прп больших значениях параметра Р рост сигнала из-за влияния скин-эф- О фЕКта ЗаМЕДЛЯЕтСЯ и КРИВал /1 акт (У) ПЕРЕХОдит через максимкам, равный примерно 0,5.Наличие максню ма огранит 1 ивает верхни 11 предел измсрсгптя. Нижний предел ограничивается нестабильностью и, ля и имеет поря док 10 Е, Г 1 оэтому динамический диапазонпрп измсрен 1 и активной компоненты сигнала двухкатушечного зонда пр:1 мерпо равен 50.В настоящее время для измерения электропроводност 11 В п 1 юмысловОЙ геофизике приъ 1 с- О няютст 1 исключите.1 ьно многокатушечные сфокусированпыс зонды, для которых максимумсщс менрппс 0,5, а динамический Еодиапазон близок к 20.Динамический диапазон измерения по электропроводности в силу вышеописшшой зявпЕактсимости(у) шире, чем по сигналу. ПриЕо этом верхний предел измерения по параметру Р, соответству 11 ций максимуму сигнала, зависит от типа детектируемого сигналя. Для нахождения этого предела нсооходимо взять производные от (1), (2) и (3, го параметру Р, приравнять их нулю и решить полученные уравнения отцосительно Р:=2 Ре - созР=О (4)дР дреакт(6) Решение уравнений (4) - (6) дает значения параметра Р для максимумов сигнала: при регистрации активной компоненты Р=1,57; при регистрации рсяктивной компо ненты Р=3,14; при регистрации полезного сигнала Р=2,99.Из приведенных данных видно, что регистрация активной компоненты является самой неблагоприятной с точки зрения измерени возможно больших значений электропровод- ности.Это хке справедливо и для многокатуше - ных зондов.Регистрация реактивной компоненты в чистом виде также не примсн 11 стсл из-за того, что при малой электропроводности опа значительно меньше актигной, а также и;-за худшей вертикальной характеристики в пластах ограниченной мощности.Тем не менее реактивная компонента находит применение с целью повышения линейности, а следовательно и верхнего предела измерений.Целью изобретения является расширение диапазона измерения увеличения линейности, а также повышение глубинности исследования.Это достигается тем, что по предлагаемому способу детектируют комплексную компоненту сигнала, сдвинутую по отношению к активной составляющей на некоторый угол и, а по отношению к реактивной на некоторый угол 90 - а, при этом значение этого угла выбира 1 от в пределах 0 аЛ 45.На фиг. 1 изображены на комплексной плоскости векторы сигнала ИК для различных значений параметра Р и показан годограф вектора сигнала ИК для двухкатушечного зонда, у концов сигнала ИК приведены соответствующие им значения параметра Р; па г 11 иг. 2 для сравнения различных способов детсктирования приведены кривые зависимостиизмеряемого сигнала в единицах э.д.с. пряЕо,мого поляот параметра Р,ЕоКривыс ня фиг. 2 построены на основанииданных, приведенных пя фиг. 1. Кривая 1 сотвстствует случаю детектирования активнойкомпоненты сигналя; кривая 2 - случаю дс 10 тсктировяцня полного сигнала; крива 3случаю детсктирован 1 г реактивной компоненты спгпяла; кривая 4 - случаю детсктировапи суммы активной и рсактивпой компонентсигнала.15 На сриг. 2 видно, что наибольший динамический дпяп-он измерения получает-.я для полного сигнала, хотя по верхнему пределу измерения некоторое преимущество имеет реактивная компонента.20 Второе место по ширине диапазона занимает спо об детектировани суммы активной иреактивной компонент.Недостатком активной компоненты является низкий верхний предел измерения.25 Кяк отмечено выше, детектирование полного сигнала имеет ограниченное применениеиз-за недостатков, присущих обычному выпрямлению. Регистрация суммы активной иреактивной компонент вызывает значительное30 усложнение измерительной схемы.Сущность изобретения заключается в том,что детектируется комплексная компонента,сдвинутая по отношен 1 по к активной на некоторып фазовый угол а, а по отношению к ре 35 активной на угол (90 - а).На фиг. 1 по оси абсцисс отложена активна компонента и показано положение вектора опорного напряжения Бок ФЧД, при есдстсктирован 11. Значение активной компонен 40 ты для каждого из комплексных векторовэ д.с. вторичного поля равно его проекции наоси абсцисс. Максимум активной компонентыЕактопределяется касательной к годограЕо45фу вектора Е, псрпсндикуляпвой коси абсцисс.Этот мякспм 1 м .оотвст гвусг значспи 1 о парам е гр а Р= 1,57.На фиг. 1 показано также другое положе ние вектора опорного напряжения ФЧД(Уок), сдвинутое относительно оси абсцисс на угол а. При таком положении вектора Гок будет детектироваться составляющая вектора э.д.с. вторичпого поля, равная его проекции на 55 .,1 яправление У,к:Е, Еакт Ереакт6: Е: созе + Е 31 па:Ео Ео Ео- акт СОЯ У. + Ьреакт 81 П о.б 0Из фиг. 1 видно, что при этом максимальноезначение измеряемого сигнала больше максимума активной компоненты и соответствует большему значению параметра Р. Это расшиб 5 рсние диапазона измерения достигается засчет детектирования части реактивной компоненты,На фиг.2 кривая 5 соответствует случаю де. тектирования комплексной компоненты Й. На этом же чертеже показаны максимальные значения параметра Р при различных способах детектирования, установленные исходя пз заданной минимально допустимой дифферендЛ,омциальпой чувствительностидР Как видно из фиг. 2, верхний предел измерения прц детектировании комплексной компоненты Й, значительно больше, чем для активной компоненты. Например, при а=30 этот выигрыш по верхнему пределу измерения электропроводности составляет примерно 1,8 раза, причем чувствительность к малым сигналам (Р(0,2) уменьшается незначительно (около 13), При углах 0(а(45 основной вклад в величину сигнала вносится активной компонентой. С дальнейшим увеличением угла а чувствительность к малым сигналам значительно падает. Кроме того, при а)45 основную относительную долю регистрируемого сигнала составляет реактивная компонента, а это влечет за собой существенное ухудшение вертикальной характеристики исследования. Учитывая это, необходимо выбирать значение угла а в пределах 0( а( 5 45.Регистрация комплексной компоненты вместо активной, кроме расширения диапазона измерений и улучшения линейности, дает повышение глубинности исследования за счет 10 частичного присутствия в сигнале реактивнойкомпоненты. Формула изобретения 15 Спосоо цндУкционного каротажа, прп котором в скважине возбуждаот переменное электрическое поле, принимают полезный сигнал и подвергают его фазочувствительному детектированию, отличающийся тем, что, с це лью повышения точности и глубинности исследования, измеряют комплексную компоненту сигнала, сдвинутую относительно активной компоненты на фазовый угол а, а относительно реактивной на угол 90 - а, при этом значе ние этого угла выбирают в пределах 0(а(45., 1ь 1 - яьз сос оставитель Э. Терехова ехред Е. Митрофанова ин Тираж 690комитета Совета Министроретений и открытий35, Раушская наб., д. 4/5 Подписно Типография, пр. Сапунова,Редактор Заказ 197 Изд.1356 1 ИИПИ Государственног по делам из 13035, Москва, Ж