Зонд индукционного каротажа

(19) 01 Ч 3/ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ(57) Использование: прикаротаж и газовых скважин. Сущность из овательский зонд содержит две основные ка ститут гео- нераторную и измерительную и д ий,испыта- . рующие катушки, расположенн зведочных. стороны от одной из основныхк. одинаковых расстояниях от нее а, В,А.Пан-,. ных последовательно-встречно с сительный магнитный момент фокусирующих катушек рааей 1/ ССР выбирается исходя из равенства 01 Ч 3/02, мого поля в воздухе. 3 ил. ССРИзобретение относится к измеритель- . сильныхограниченийнарадиальнуюхаракной аппаратуре для геофизических исследо- теристику зонда, как в случае исследования фваний скважин методом индукционного разреза на нефть и газ.каротажа Недостатком данного зонда являетсяИзвестен зонд индукционного карота-. высокая чувствительность к удельной элект. жа,.содержащий генераторный и иэмери-: рической проводимости буровогораствора, М тельныйдатчики,одинизкоторыХвыполнен не позволяющая его использование в неф- . в виде 3 обмоток, расстояние между которы-" тегазоносных пластах. ми, в 4-20 раз меньше расстояний междуО. датчиками, причем крайние обмотки вклю- Наиболее близким к изобретению явля- (, чены навстречу средней, а число витков в .ется зонд для индукционного каротажа д обмотках подобрано таким образом, что от- скважин, содержащий как в генераторной, ношение эффективного сечения в средней:. так и в измерительной цепях, кроме основ- обмотке к расстояние до другого датчика .ной катушки, две фокусирующие катушки,равносуммеотношенийэффективныхсече-включенные в противоположной. полярно-ф ний к соответствующим им расстояниямдо сти и расположенные по обе стороны от другого датчика., . основной катушки на одинакорых расстояПосольку указанный зонд предназна-., ниях, причем магнитные моменты фокусиру- - чен для определения высокопроводящих .; ющих катушек полагаются равными и рудных пластов,проводимость которых зна- .;,выбираются из условия нуля прямого поля. чительно выше проводимости бурового рас-,: . Недостатком данного зонда является твора, то требование нечувствительности его низкая разрешающая способность по зонда к скважине не накладывает столь . вертикали.ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН 1(71) Всесоюзный научно-исследи проектно-конструкторский инфизических методов исследованния и контроля нефтегазора.Авторское свидетельство СМ 265308, кл, 6 01 Ч 3/18, 1968. КАРОТАЖА е нефтяных обретения: тушки - геве. фокуси-. ые по обе атушек наи включенней, Отно-одной из .2, а другойЦель изобретения - повышение разрешающей способности зонда по вертикали.На фиг.1 представлена схема зонда индукционного каротажа; на фиг.2 - дифференциальные ые вертикальные характеристики зонда; на фиг.3 - интегральные радиальные характеристики этого зонда.Зонд индукционного каротажа (фиг.1) содержит немагнитный стержень 1, на котором соосно расположены основные катушки 2 и 3 и фокусирующие катушки 4 и 5, включенные навстречу основной катушке 3 и расположенные симметрично относительно нее,На фиг.2 показаны дифференциальные вертикальные характеристики 6-9 зонда с расстоянием между основными катушками 2 и 3, равным 1 м, внешней фокусирующей катушкой 5 с моментом 1/2 и расстояниями между катушками 3 и 5, соответственно равными О 05, 0,1, О 2 и О 4 м.На фиг,3 показаны интегральные радиальные характеристики 10 и 11 зонда с расстоянием между катушками 2 и 3, равным 1 м, расстоянием между катушками 3 и 5, равным 0,1 м и с момен. ом, равным 1/2, соответственно катушки 5 и катушки 4,Рассмотрим основные свойства зонда индукционного каротажа (ИК), ограничиваясь при атом приближенной теорией Долля.Измеряемая зондом ИК кажущаяся удельная проводимость у к (Е) связана с проводимостью пласта уп (7) следующим соотношением:) к (Е)=д(Е -Е)и (Е )б 2, (1)где д(Е) - дифференциальная вертикальная характеристика зонда;Е - точка записи,2 - переменная интегрирования, а интегрирование ведется по всей оси.Сложность решения интегрального уравнения (1) относительно известной уп (Е) связана с неустойчивостью решения интегральных уравнений Фредгольма 1-го рода, Эта неустойчивость проявляется в том, что небольшие погрешности во входной информации ук(Е) будут приводить к значительным погрешностям в искомой величине уп (Е).Покажем теперь, как решается эта проблема с помощью зонда предлагаемой конструкции, изображенного на фиг.1. Обозначая 1 расстояние между основными катушками 2 и 3, а Л - расстояние между основной катушкой 3 и фокусирующими катушками 4 и 5 и полагая для определенности, что внутренняя фокусирующая катушка 4 имеет момент 1/2, находим из условиянуля прямого поля в воздухе момент внешней фокусирующей катушки 5М - (1+) - ( ), 5 где т=Ь/1.Дифференциальная вертикальная характеристика зонда ИК определяется выражениемГс "н 1 г г;г( где суммирование ведется по всем генераторным катушкам с относительными мо ментами Мн и координатами Ен и по всемизмерительным катушкам с относительными моментами Ми и координатами 2 и 1, до(1-, 2) - дифференциальная вертикальная характеристика двух тушечного зонда длиной 1., 2. 1/221 д. (1,2) =1 /82,7 1 /2,где 1 - число генераторных катушек;25 ) - число измерительных катушек.В данном случаег) 3ЫГЦ:-д - д- - р,1 е г).5 т зь звсМ , д,п)ф 30 "М г" фИо2 )Здесь полагается, что ноль оси Е совпадает с серединой основной двухкатушечнойпары. Фиксируя в уравнении (5) значение 1и переходя к пределу при Л-О, получаем с 35 учетом выражения (4) для дифференциальной вертикальной характеристикид(Е)=0,2 д (2-1/2)+т(Е), (6) где 03/1, 1 г 1/2( 0,151/Е -0,018751 / Е 4,1211/д (Е/2)- д - функция Дирака, обладаю 40 т щая следующими воиствами;О,Е1 / 2д(2-1/2) =оо,2=1/2,Х д(г. - 1/2) сУ =1,50 ооНетрудно показать, что в случае, когдаотносительный магнитный момент 1/2 имеет внешняя фокусирующая катушка 5, дифференциальная вертикальная характеристика 55 зондапри Л-Оимееттотжесамыйвид(6)-(7).Для зонда с такой вертикальной характеристикой уравнение(1) примет видук Д=0,2 у (Е/2)+3 с(Л-Е) уп(2)Ы (8)Наличие в интегральной вертикальнойхарактеристике наряду с непрерывной час/3 тью с(Е) слагаемого 0,2 д(Е/2) привело к тому, что исходное уравнение (1) для определения неизвестной у(2) стало интегральным уравнением Фредгольма 2-го рода, решение которого устойчиво к погрешностям во входной информации,Как видно из характеристик 6-9, показанных на фиг.2, при значении Л /11/5 пик на кривой д) в области 2=1/2, являющийся конечным представлением д -функции, перестает быть заметным, При Л/1=0,1 и 0,05 этот пик очень яркий и он достаточно хорошо воспроизводит предельную д -функцию. Требование Л/11/5, кроме того, следует из условия нуля прямого поля в воздухе для предложенного зонда с внутренней фокусирующей катушкой 4 с моментом, равным 1/2, Представленные на фиг,3 интегральные радиальные характеристики 10 и 11 зонда при 1=1 м, Ь=0,1 м и различном расположении фокусирующих катушек с моментом, равным 1/2, свидетельствуют о высокой степени исключения скважины (на уровне 10 ) и хорошей глубинности ( 1,21- 1,41).Зонд индукционного каротажа работает следующим образом.При подаче переменного электрического тока на катушку 2 (или катушки 3, 4, 5) в породе возбуждается электромагнитное поле. С помощью фокусирующих катушек 4 и 5, играющих одновременно роль компенсационных катушек, происходит полная компенсация прямого поля, и в измерительных катушках 3, 4 и 5 (или 2) наводится ЭДС индукции, величина которой усиливается усилителем и после преобразователя (не показан) детектируется фазочувствительнымдетектором и поступает на кабель (не показан),Использование данного зонда наибо 5 лее эффективно в случае вертикально-неоднородного пласта с последующимрешением задачи обратной фильтрации.По сравнению с известными предложенный зонд обладает тем преимуществом,10 что позволяет устойчиво определять удельную электрическую проводимость вертикально-неоднородного пласта содновременным исключением влиянияскважины.15 Формула изобретенияЗонд индукционного каротажа, содержащий соосно расположенные основные генераторную и измерительные катушки, а. также две фокусирующие катушки, включен 20 ные встречно с одной из основных катушеки расположенные по обе стороны. от нее наодинаковых расстояниях Ь, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышенияразрешающей способности зонда по верти 25 кали, относительный магнитный момент одной из фокусирующих катушек равен 1/2,относительный магнитный момент другойфокусирующей катушки равен 30 М=(1+ г) -1/21+ г )/(1- 7,где г=Ь/1;1 - расстояние между основными катушками,а расстояние между основной и соеди 35 ненной с ней фокусирующей катушкой покрайней мере в 5 раз меньше расстояниямежду основными катушками.,Е О,0 орректор О.Сопко выдк дак Заказ 2196 Тираж Подписное В НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 зводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 1 б(г) Составитель В Техред М.Морг 1,2 7,Ф 1 К 1,8 2,0