Способ измерения при индукционном каротаже

.(щ 91 141 9 Союз Советски кСоциалистическиеРеспубики ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(61) Дополнительное к авт. свнл-ву(51) . л. 6 01 Ч 3/18 Веуйарстееаай комитет СССР в делам изавретеиий и открытий(72) Авторы изобретения Всесоюзный научно-исследовательский институтгеофизикиИзобретение относится к области исследования скважин геофизическими мето) дами, 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 преобразовате. ля, 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 фаиторов (главным образом температуры) и может быть вызвана изменением фазовых характеристик (при измерении активной компоненты полезного сигнала), а также наличие сигнала-помехи в зон довой 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 Г 13.Известна установка аппаратуры индукционного каротажа, в которой все катушки зонда выполнены, идентичными по параметрам и конструкции с целью уравнивания сопротивлений потерь и, бла годаря этому, компенсации сигнала-помем хи 2.Однако устройства, реализующие эти способы не обеспечивают полную компенсацию сигнала-помехи в широком пиала зоне температур, а также не устраняют3 9114 погрешности, возникающие из-за измене- ний фазовых характеристик.Известен также способ измерьния при индукционном квротаже, который закаочается в том,.что, с целью повышения точности учета изменений передаточной . характеристики измерительного канала в процессе квротажа, на вход измерительного. канала подают калибровочное напряжение в виде части ЭДС первичного поля индукционного. зонда и регистрируют контрольные показания в виде измерительного сигНала и суммы измерительного и . калибровочного сигналов при двух фазовых настройках измерительного канала, отличающихся на 90 О и по полученнымпоказаниям рассчитывают амплитудный и фазовый коэффициенты передачи измерительного канала 31.Недостаток этого способа в том что он не уменьшает погрешность обусловленную неконтролируемым изменением . сигнала-помехи, имеющего фазу полезного сигнала.Кроме того, контрольными показаниями аппаратуры рассчитываются только поправочные коэффициенты, которые необходимо затем вводить в результаты измеренийе30йель изобретения - повышение точности измерений путем уменьшения погрешности, обусловленной нестабильностьюнулевого уровня индукционного зонда.Поставленная цель достигается тем,что согласно способу измерения при. индукционном квротаже, в котором на входизмерительного канала подают калибровочное напряжение в виде части ЭДСпервичного поля индукционного зонда ирегистрируют контрольные показания ввиде измерительного сигнала и суммыизмервгельного и калибровочного сигналов, значения нулевого уровня индукционного зонда изменяют в раэ и производят измерения с новым значениемнулевого уровня, регистрируют измерительный сигнал и по показаниям, полученным при каждом измерении, рассчитывают значение удельной электропровод 50ности.При этом в,и, раэ одновременно изменяют и активную и реактивную компоненты нулевого уровня индукционногоэозщвеЯНулевой уровень в измерительной катушке зонда складывается из реактивнойсоставлеощей, обусловленной действиемпрямого поля генераторных катушек,19 4активной и реактивной составляющих, обусловленных потерями магнитного поля в материалах катушек, электростатических экранов, подводящих проводов, активной и реактивной составляющих, обусловленных присутствием металлических масс (кожуха электронного блока, хвостовика и переходного моста)Нестабильность активной составляющей нулевого уровня вызывается изменением характеристик (в основном электропроводности) 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 электропроводностн.Нестабильность реактивной составляющей нулевого уровня и сама величина этой составляющей при измерении активной компоненты удельной электропровод- ности не имеют большого значения и могут влиять на дрейф нуля лишь косвенно, через нестабильность фазы и коэффициента передачи измерительного преобразователя.Способ реализуется следующим образом.Если в аппаратуре индукционного каротажа используется фазовая селекция сигнана (измеряется активная компонента удельной электропроводности)то считая грвдуировочную характеристику измерительного канала линейной, в результате юмерения исследуемой удельной элекъропроводности на выходе измерительного канала получают показания;й:бб 1 Ь (О где 6 - значение исследуемой удельной электропроводности;с - коэффициент передачи измерительного канала;д - значение первого нулевого уро 1вня на выходе измерительногоканала.При фазовой селекции величину д можно представить следующим образом;ЬфЕ С С 0.БЯЛОЕ) (2) где. Ео - величина первого нулевогоОуровня на входе измерительного преобразователя аппаратуры индукционного каротвжа;С - коэффициент передачи измерительного преобразователя,- фазовый угол между вектором911419 Ьр ЬоС СО% ФЯ) 5Е 1 и вектором опорногонапряжения фазового селектора;я - нестабильность и неточностьфазовой настройки измерительного преобразователя,Для контроля коэффициента передачи измерительного канала на вход канала подают калибровочный сигнал, эквивалентный эталонной удельной электропроводно о сти, при этом на выходе измерительного канала получают показания:М"-ОфХб т 461 (3) где б - значение эталонной удельнойэлектропроводности.Калибровочный сигнал может имитировать только активную компоненту удельной электропроводности, так как цри измерении активной составляющей это решает задачу градиуровки измерительного . канала. Такой калибровочный сигнал может; например вводиться с помощью специальной катушки, закорачиваемой на эталонное сопротивление. 25Затем нулевой уровень индукционного зонда изменяют в ц. раз по сравнению с предыдущим, так, чтобы выполнялось условие:- -с (4) Зо, о огде Е- значения активных компоО 1 О 1нент первого и второгонулевых уровней;01,ЕО- значения реактивных компонент первого и второгонулевых уровней.Далее производят измерение исследуемой удельной электропроводности с новым значением нулевого уровня и получают 4 о на выходе измерительного канала показания; К- аб+ Ь 1=СХ+ф Д 1 (5) где Ь - второе значение нулевогоуровня на выходе измерительного канала,Величину д также можно представить в виде; где 3- величина второго нулевогоуровня;С и 6 - те же, что и в выражении (2),55так как измерение производится одним и тем же измерительным преобразователем; 6- фазовый угол между векто-ром ,1 и вектором опорного напряжения фазового свлектора.Изменение нулевого уровни можчо получить, например, изменением положения металлических масс в пространстве, окружающем индукционный зонд.Таким образом, в результате трех измерений получают показания аппаратуры, образующие систему уравнений с тремя неизвестными 6, бЬК 1-ЮВК Дй- а 66,) ьМРО 64 Р ЬРешая эту систему относительно 6 хполучают: 63" 1фЭТ"ф 1 Дс( И 1 (7)Как следует из выражения (7) результат измерения удельной электропровод- ности не зависит от нулевых уровней и точность измерения определяется стабильностью эталонной удельной элекаропроводностиа также стабильностью отношения ,ц, первого и второго нулевых уровней.Стабильность эталонной удельной электропроводности зависит от стабильности эталонного резистора, имитирующего эталонную электропроводность и может быть достаточно высокой.Величину и,в соответствии с (2), (б) и (6), а также учитывая условие (4), можно представить в виде;д Еос Сов М+ Е) Е,Цее лвд Ещ с Соа+Ю Ео 1Эта величина, а следовательно, и результат измерения (, не зависит от нестабильности и неточности фазовой настройки измерительного преобразователя. Величины нулевых уровней 5 1,можно представить следующим обРюмф ОЬ 1 0оо,=оЙ)где К - коэффициевх индукционного зонда;а - суммарные геометрические1 "2факторы всех металлическихмасс, находящихся и пространстве, окружающем индукционный зонд, для двух по- .ложений металлических массДО - эквивалентная пвразитнаяпроводимость металлическихмасс.Подставляя значения нулевых уровнейиэ (9) и (В) получим:7 9114ЬвТаким образом, стабильность величины,и, определяется стабильностью отношенка суммарных геометрических факторов, т.е отношением геометрических размеров. Так как все детали индукцион" ного зонда расположены на едином основании, имеющем по всей длине одинако вый температурный коэффициент линейного расЬирения, то стабильность этого отношения достаточна высока.Использование предлагаемого способа измерения при индукционном каротаже 5 обеспечивает, по сравнению с существующими, повышение точности измерения аппаратурой индукционного каротажа низкия значений удельной электропроводности и получение в результате обработки конт 20 рольных показаний аппаратуры непосредственно значения измеряемой удельной элекчропроводности.Формула иэобре 1 генияСпособ измерения при индукционном 25 аротаже, по которому на вход измерительного канала подают калибровочное напряжение в виде части ЭДС первичного .поля индукционного зонда и регистрируют 19контрольные показания в виде измерительного сигнала и суммы измерительного и калибровочного сигналов, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерений за счет:.снижения погрешности, обусловленнойнастабильностью нулевого уровня индукционного зонда, значения нулевого уровня изменяют в,и, раз и производят измерения с новым значением нулевогоуровня, реГистрируют измерительный сигнал и по показаниям, полученным прикаждом измерении, рассчитывают значение удельной электропроводности.2. Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что в,и раэ изменяютодновременно и активную и реактивнуюкомпоненты нулевого уровня индукционноГО зондаеИсточники информациипринятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРМ 371546, кл. 6 01 Ч 3/18, 1971.2. Авторское свидетельство СССРМ 462154, кл, Я 01 Ч 3/18, 1973,3. Авторское свидетельство СССР(прототип), Составитель Н. ЖуравлеваРедактор Л. Филиппова Техред Й. Гайау Корректор А ФеРенцЗаказ,1 1 17/35 Тираж 719 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская набд. 4/5филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4