Скважинное устройство электромагнитного каротажа

02 белем 2,1 11230Изобретение относится к нефтепро.мысловой геофизике, а точнее к технике высокочастотных электрическихисследований в скважинах.Известны устройства электромагнитного каротажа скважин, включающиеизлучающий элемент с схемой возбуждения и удаленные от него на заданноерасстояние один или несколько приемных элементов со схемами усипения и 1 Опреобразования сигнала, а также бло"ки телеметрии и питания, связанныес каротажным кабелем и .Для уменьшения прямых паразитныхсвязей излучающего и приемныхэлементов излучающий элемент со схемойвоэбуждения расположен в нижней частизонда устройства, а приемные эле"менты " в верхней, так что междуизлучающим и приемными элементами 20проходят лишь низкочастотные провод"ники питания схемы возбуждения излу"чающего элемента.Однако наличие электрических проводников, даже снабженных развязывеющими фильтрами, не позволяет уменьшить до необходимого уровня паразитные связи излучающего и приемныхэлементов на частотах порядка десятков и сотен мегагерц из-за наличиятрудно учитываемых и изменяющихсяпод действием изменений температуры,давления и других Факторов паразитных емкостей и индуктивностей проводников, проходящих между излучающим35и приемными элементами зонда,Наиболее близким к предлагаемомуявляется скважинное устройство дляэлектромагнитного каротажа, включающее герметичный корпус, в котором ,Опо крайней мере нижняя зондовая часть .выполнена из диэлектрических материалов, в зондовой части корпуса размещены на заданном удалении один от.другого излучающий и приемный элементы, схема возбуждения излучающего элемента, электронный блок приемного элемента, содержащий схемы усиления и преобразования сигнала, атакже блоки питания и телеметрии,которые размещены в верхней частикорпуса и связаны с каротажным каНедостатками известного устройства являются ограниченная мощность, 55 излучения (что в свою очередь ограничивает воэможность использования зондов с большими удалениями приемных элементов и снижает точность измерений) и недостаточное время непрерывных исследований без подъема устрой ства на поверхность для смены или,перезарядки автономного источника питания, что существенно удорожает и замедляет проведение работ. Кроме того, частое вскрытие герметичного. корпуса прибора затрудняет его обслуживание и снижает надежность.Цель изобретения - повышение производительности труда путем увеличения времени непрерывной работы в скважине. Поставленная цель достигается тем, что в скважинном устройстве электромагнитного каротажа, включающем герметичный корпус, в .котором по крайней мере нижняя эондовая часть выполнена из диэлектрических материалов, в зондовой части корпуса на заданном расстоянии один от другого размещены излучающий и приемный элементы, схема возбуждения излучающего элемента,. электромагнитный блок приемного элемента, содержащий схемы усиления и преобразования сигнала,а также блоки питания и телеметрии,которые размещены в верхней частикорпуса и связаны с каротажным кабелем, излучающий элемент размещен вверхней зондовой части устройства, априемный элемент - в нижнего егочасти, электронный блок приемногоэлемента размещен рядом с приемнымэлементом или внутри него, при этомблок питания через последовательновключенные источник света, световоди Фотоэлектрический. источник питаниясоединен со схемой усиления и преобразования сигнала, выход которойчерез последовательно соединенные модулирующий источник света, световоди фотоприемник подключены к блоку телеметрии, Кроме того, скважинное устройство включает заданное число приемньмэлементов, расположенных на разных удалениях от излучающего элементаи по одну сторону от него и снабженных индивидуальными электронными блоками с фотоэлектрическими источниками питания и модулируемыми источниками света на выходе, заданноечисло фотоприемников - по числуприменых элементов, включенных насигнальных входах блока телеметрии,оптические входы которых соединены световодами с оптическими выходами002 3 1123модулируемых источников света электронных блоков соответствующих приемных элементов, а оптические входыфотоэлектрических источников питанияэлектронных блоков приемных элемен 5тов соединены индивидуальными световодами с источником ипи источникамисвета в верхней зондовой части устройства,Поскольку излучающий элемент со 1 Осхемой возбуждения, питаемой отблока питания, связанного с каротажным кабелем, расположен в верхнейчасти зонда устройства, то исключается необходимость прокладыванияпитающих проводников вдоль зондо"вой части устройства. Приемныйэлемент или несколько приемных элементов расположены в нижней частизонда вместе с их схемами усиления20и преобразования сигналов, для питания каждой чз которых введен расположенный рядом с ним фотоэлектрический источник питания, связанный световодом и источником света, расположенным в верхней части устройства(выше излучающего элемента) . Дляпередачи сигналов с выхода схем усиления и преобразования в их составвведен модулируемый источник света,30включенный на выходе, который соединен вторь 1 м световодом с фотоприемником, расположенным в верхней частиустройства и включенным на сигнальныйвход блока телеметрии.Такое решение обеспечивает питание всех элементов устройства отблока питания, связанного с каротажным кабелем, при отсутствии электрических проводников между излучающими приемным элементами и прямом электрическом питании схемы возбужденияизлучающего элемента от сетевогоблока питания, т.е. неограниченнуюпродолжительность исследований при,практически неограниченной мощностивозбуждаемого неля и минимальном уровне паразитных связей излучающегои приемного элементов.На фиг. 1 показана блок-схемаустройства; на фиг. 2 - блок-схема 5возможного варианта конструкциифотоэлектрической системы питаниясхемы усиления и преобразования сигнала приемного элемента; на фиг.3 -возможный вариачт конструкции блока 55световодов.Устройство включает цилиндрический герметичный корпус, содержащий выполненную из диэлектрического материала зондовую часть 1 и металлическую головку 2, соединенную с каротажным кабелем 3, выполняющим функции несущего троса и линий питания и связи, расположенный вверху зондовой части 1 излучающий элемент 4, выполненный, наприм".р, в виде катушки, расположенные внизу зондовой части 1 приемный элемент 5, выполненный, например, также в виде. катушки, и его электронный блок 6, содержащий схему 7, выполняющую функции усиления и преобразования сигнала с выхода приемного элемента 5 и изготовленную в виде твердотельного интегрального металл-диэлектрик-полупроводник,т,е. МДП - элемента с потребляемой мощностью до первых десятков милливатт, фотоэлектрический источник 8 питания и выходной модулируемый источник 9 света, например маломощный светоизлучающий диод, расположенные в металлической головке 2 схему 1 О возбуждения излучакщего элемента 4, блок 11 питания и блок 12. телеметрии. Причем вход блока 11 питания и выход блока 12 телеметрии соединены с каротажным кабелем 3, а также источник 13 света, питаемый от одного из выходов блока 11 питания, и Фотоприемник 14, например фотодиод, выход которого .соединен с сигнальным входом блока 12 телеметрии.Кроме того, в состав устройства, входит первый световод 15, соединяющий оптический вход фотоэлектрического источника 8 питания с оптическим выходом источника 13 света, и второй световод 16, соединяющий оптический выход модулируемого источника 9 света с оптическим входом фотоприемника 14. Поскольку дпя питания электронных схем в большинстве случаев требуется стабильное напряжение порядка 3,-5 В, то фотоэлектрический источник 8 питания может быть выполнен в виде нескольких (обычно от 1 О до 50) последовательно соединенных первичных фотопреобразователей 17 (в качестве которых могут использоваться как специальные фотоэлементы, так и обычные кремниевые фотодиоды в вентильном режиме), нагруженных на вход преобразователя-стабилизатора 18 напряжения, выполненного по любой из известных схем с требуемыми параметрами, 1123002При таком выполнении фотоэлектрического источника 8 питания световод 15целесообразно выполнить составнымиз отдельных параллельных светопроводов 19 по числу первичных фотопреобраэователей 17 как и источник 13света, который составляют из такогоже числа индивщуапьных источников20 света, в качестве которых целесообразно использовать светоизлучающие диоды. 1 О Также возможно выполнение устройства в виде зондового с несколькими приемными элементами, подобными элементу 5 и размещенными на различных удалениях от излучающего элемента 4, но по одну сторону (т.е. вниз) от него. В этом случае каждый приемный элемент снабжается своим элек 40 тронным блоком, подобным блоку 6 и размещенным в непосредственной близости от него или внутри него, и в состав устройства вводят дополнительные пары световодов, аналогичных световодам 15 и 16, и фотоприемники,45 подобные фотоприемнику 14, на сигнальных входах блока 12 телеметрии, который выполнен многоканальным. Ис" точники света могут также быть индивидуальными для каждого приемного элемента подобно источнику 13 света, но при большом числе приемных элементов может оказаться более целесообразным использование одного достаточно мощного источника света типа Р газоразрядной лампы для засветки всех фотоэлектрических источников питания через индивидуальные световоды. Световоды 15 (19) и 16 могут быть выполнены в виде стержней или волокон иэ стекла или пластмассы с высо кой прозрачностью и относительно высоким коэффициентом преломления, запрессованных ипи залитых в стержень- матрицу 21 из пластмассы с относи-. тельно низким коэффициентом прелом О ления (фиг. 3). При этом стержень 21 может быть использован в качестве несущего для крепления приемного элемента 5 с его электронным блоком б и излучающего элемента 4 (на фиг.3 25 не показан). Когут бысть ипользова-ны и световоды других конструкций, выполненные из диэлектрических материалов, например, с индивидуальными оболочками для каждого стержня ипи волокна. Устройство работает следующим образом,.Сигнал высокой частоты (порядкадесятков ипи сотен мегагерц), вырабатываемый схемой 10 возбуждения, которая получает питание от блока 11,соединенного с каротажным кабелем ичерез него с первичной питающей сетью,подается на излучающий элемент 4 иизлучается им в окружающе скважинупороды. Прошедший через породы электромагнитный сигнал воспринимаетсяприемным элементом 5, усиливаетсяи преобразуется, например, в частотно-импульсную ипи иную. форму схемой7 блока 6 и подается на модулируемыйисточник 9 света, Световой сигнал соптического выхода модулируемогоисточника 9 света по световоду 16поступает на оптический вход фотоприемника 14, преобразуется им вэлектрический сигнал и через схему12 телеметрии и каротажный кабель 3поступает на поверхность для дальнейшей обработки. вычисления удельного электрического сопротивленияили проводимости и. диэлектрическойпроницаемости горных пород и регистрации этих параметров. Питаниеэлектронного блока 6 приемного элемента 5 осуществляется путем преобразования света, излучаемого источником 13 (20) и передаваемого по световоду 15 (19) в электрический токфотопреобраэователями 17 и преобразования и стабилизации его напряжениястабипиэатором-преобразователем 18входящими в состав фотоэлектрического источника 8 литания.Так как источник 13 (20) света расположен выше излучающего элемента 4, то какие-либо. электрические проводники между излучающим 4 и приемным 5 элементами в устройстве отсутствуют, что сводит к минимуму все неконтролируемые паразитные связи между этими элементами. При этом питание всех узлов устройства осуществляется в конечном счете от первичной сети через каротажный кабель и блок питания (схема возбуждения излучающего элемента соединена с ним непосредственно), а электронный блок приемного элемента - с помощью фотоэлектрической системы. Благодаря этому обеспечивается неограниченная продолжительность работы устройства в скважине при нрактнчески любои необходимой мощности излучения и предельно низком и стабипьном уровне прямоц связи приемного и излучающего элементов.Применение предлаг аемого ус тройства обеспечит. более высокую точность измерений за счет предельно низкого уровня наразитцых неконтролируемых связей приемного и излучающего элементов цри высокой мощности излучения и неограниченном времени работы в скважине и большую технологичность 5 обслуживания, так как не требуетчастых вскрытий герметичного корпуса для смены или перезарядки автономных источников питания.11123002 оставитель Л, ехредМ.Гергел актор А, Мотыл аказ 813 ч/3 с но ипиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная,8 Тираж ВНИИПИ Государствпо делам изобре 13035, Москва, Жскобойников Корректор А Зимокосо 1 О Подпинного комитета СССРений и открытийРаушская наб., д. 4/5