Способ измерения проводимости прискважинной зоны пластов по различным азимутальным направлениям и устройство для его осуществления

(511 4 С 01 Ч 3/18 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ скважины в интерройства по стволувале каротажа.Цель изобретенности определенияскважилной зоны плазимутальным напрвыявления и учета я - повышение точпроводимости приастов по различнымвлениям за счетвлияния на резульГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Всесоюзный научно-исследовательский институт геофизических методов разведки(56) А 11 апй З.А., К 1 п 8 о 1. ТЬе Н 8 Ь Кево 1 игдоп Эршегег Тоо 1. - ТЬе Ьод. Апа 1 увг, чо 1. Х, Р 3, Мау-Зцпе, 1969.Патент США У 3405351,кл. С 01 Ч 3/18, 1968.(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПРОВОДИМОСТИПРИСКВАЖИННОЙ ЗОНЫ ПЛАСТОВ ПО РАЗЛИЧНЫМ АЗИМУТАЛЬНЫМ НАПРАВЛЕНИЯМ И УСТРОИСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к областигеофизических исследований скважин,а именно к способу и устройству дляизмерения проводимости прискважиннойзоны пластов по различным азимутальным направлениям. Цель изобретения "повышение точности измерения проводимости прискважинной зоны пластовпо различным азимутальным направлениям за счет выявления и учета влияния на результаты измерений непраИзобретение относится к геофизи ческим исследованиям скважин, в час ности для электрического каротажа несколькими зондовыми установками, прижимаемыми к стенкам скважины по различным азимутальным направления осуществляемого за один проход уст вильного профиля стенок скважины инеравномерного проникновения фильтрата промывочной жидкости в коллекторсложного строения. Через экранныеэлектроды нескольких башмаковориентированных по различным направлениям, одновременно пропускаются фокусирующие токи, а через их централь.ные электроды поочередно пропускаются измерительные токи, осуществляяпоследовательную фокусировку каждогоиз поочередных измерительных токовпо крайней мере с двумя степенямипри одновременном снижении экранного потенциала башмака относительноэкранных потенциалов других башмаков пропорционально увеличению отношения сопротивлений пласта и промывочной жидкости в скважине с проведением всех измерений в течение однократного прохода по интервалу каротажа. В устройство введены группыключей, блок синхронизации, многофазный генератор импульсов, запоминающие конденсаторы, измерительныеэлектроды, преобразователь, обеспе"чивающие поочередное измерение поразличным направлениям с разной степенью фокусировки. 2 с.п.ф-лы. 2 ил.3 146411 таты измерений неправильного профиля, стенок ствола скважины и неравномерного проникновения фильтрата промывочной жидкости в коллектор сложного строения.На фиг.1 изображена структурная схема устройства, на фиг.2 - схема расположения башмаков и обратных токовых электродов, 10 Устройство для измерения проводимости прискважинной зоны по различным азимутальным направлениям (фиг,1) предназначено для измерений по авто- компенсационной схеме последовательно - временного действия и содержит трехэлектродные башмаки 1 - 3, ориентированные.по различным азимутальным направлениям, задающий генератор 4, к которому подключены усилитель 5 мощности с выходными ограничивающими резисторами 6 - 8, фазочувствительный выпрямитель 9, преобразователь 10 и блок 11 синхронизации, к выходу которого подключен многофазный генератор 12 импульсов, предназначенный для управления группами синхронно работающих ключей 13 - 17, сгруппированных для переключения цепей на шесть позиций по шести направлениям, усилитель 18, причем вход усилителя 18 через группы синхронных ключей 13 и 14 соединен с электродами банкаков, а выход через фазочувствительный выпрямитель 9 и группу синхронных 35 ключей 15 подключен к запоминающим конденсаторам 19 - 24, к которым одновременно через группу синхронных ключей 16 подсоединен вход пребразователя 10, выход которого через масштабный резистор 25 и группу синхронных ключей 26 соединен с. центральными электродами 27 башмаков и обратным токовым электродом 28, экранные электроды 29, измерительные 45 электроды 30 и удаленные обратные токовые электроды 31. Устройство работает следующим образом. 50Задающий генератор 4 частотой 420 Гц возбуждает усилитель 5 мощности, который является источником опорного сигнала для фазочувствительного выпрямителя 9 и преобразователя 10.Многофазный генератор 12 импульсов;в частности являющийся шестифазным мультивибратором, с частотой повто" ,рения импульсов в каждой фазе 7 Гц,5 4а следовательно, с частотой 42 Гцсинхроннзирован с помощью блока 11синхронизации с частотой задающегогенератора. Каждая фаза многофазногогенератора импульсов содержит 8 " 10целых периодов задающего генератораи управляет одной позицией переключения всех групп синхронных ключей.,Токи экранных электродов, создаваемыеусилителем мощности, создают разностьпотенциалов между электродами башмаков, которые через группы синхронныхключей 13 и 14 подаются на усилитель18 с коэффициентом усиления (5 - 10)10 и после выпрямления в двухполу"периодном фазочувствительном выпрямителе 9 через группу синхронных ключей 15 поступают на запоминающие конденсаторы 19 - 24. К этим же конденсаторам через группу синхронных ключей 16 включается преобразователь,который создает на выходе сигнал переменного тока, пропорциональныйуровню заряда запоминающих конденсаторов. Выходной ток преобразователя1, через масштабный резистор 25 игруппу синхронных ключей 26 подаетсяна. центральные электроды. Величина1, автоматически устанавливается такой, чтобы скомпенсировать разностьпотенциалов на электродах башмаковот экранного тока 1 э. Рокусирующие токи 1 э экранных электродов 29 всех трех башмаков 1 - 3 от усилителя 5 мощности поступают через ограничивающие резисторы 6 - 8, закороченные нормально замкнутьпи контактами группы синхронных ключей 17. Одновременно с отработкой фокусировки какого-либо башмака размыкается соответствующий этому башмаку ограничивающий резистор в цепи экранирующего тока. Из-за падения потенциала на резисторе разность потенциалов между его экранным электродом и удаленным электродом 31 уменьшается по отношению к аналогичньщ разностям потенциалов других башмаков, Происходит перефокусировка относительно повышенным потенциалам из более удаленных частей пространства по обеим сто" ронам измерительного на данный момент башмакаПосле отработки двух степе" ней фокусировки при этих условиях схема переключается на следующий башмак и так далее, поочередно по каждому направлению, Величина выходных ограничивающих резисторов выбирается5 14641 в пределах (0,5 - 1)К, где К - сопротивление заземления экранного электрода при наиболее минерализованных промывочных жидкостях в скважине.б При таком соотношении величина пере- фокусировки автоматически увеличивается с уменьшением сопротивления промывочной яидкости в скважине с тем, чтобы сохранить максимально возможную 10 глубинность проникновения измерительного тока по азимутальному направлению в условиях увеличивающегося воздействия проводящего ствола скважины. Отношение потенциалов экранньм элек тродов боковых башмаков к потенциалу экранного электрода измеренного башмака при этом находится в пределах 1 - 2 в зависимости от минерализации жидкости в скважине. Для получения количественной величины проводимости проводятся измерения потенциалов измерительных электродов 30 башмаков относительно удаленного электрода 31, которые в виде сигналов У, - У одно временно с сигналом 11, передаются в наземную схему, где с помощью сиихроимпульсов распределяются коммутатором по соответствукщим каналам сог" ласно известных схем. Затем по изме- З 0 ренным величинам У, - П и У для каждого такта измерений вычисляется проводимость по конкретному азимутальному направлению для конкретной зондовой установкиЗЬ6=к 1 о здами первого башмака, затем вход усилителя и выход преобразователя переключаются на второй башмак для осуществления тех же операций и т.д. Благодаря синхронизации многофазного генератора импульсов с частотой задающего генератора переключение цепей происходит в момент перехода через нуль синусоиды напряжения задакяцего генератора и переходных процессов в схеме не возникает. Применение запоминающих конденсаторов позволяет схеме отрегулировать компенсацию для каждой из шести позиций с уровня предыдущего такта, тем самым достигается ,быстродействие автокомпенсационного,- устройства, поскольку остальные узлы устройства, кроме запоминающих конденсаторов, практически безинерционны.Общий размер башмаков может быть от 100 ф 200 мм до 120240 мм, обратные токовые электроды 28 и 31 могут располагаться как в непосредственной близости от башмаков, так и могут быть отнесены в "бесконечность" для увеличения радиуса исследований (фиг.2), Измерение проводимости по каждому направлению с двумя степенями фокусировки за один проход устрой ства по интервалу каротажа дает два уравнения для б по каждому направ- лению ю фсл фанз ) э(;= к;Ьб., ), где К - коэффициент зондовой установки, 401- временная функция сигналаУ т.е. 1,=п с(Ц,),и - коэффициент пропорциональности,П - временная функция сигналов 45- 11 (тактовые значения);Б - проводимость прискважиннойзоны.Можно вычислить и обратную величину, т.е. сопротивление. 50Таким образом, шестипозиционная схема переключений цепей устройства позволяет измерение проводимости прискважинной зоны при двух степенях фокусировки поочередно каждым башмаком. Фокусировка осуществляется последовательно между центральным 27 и измерительным 30 электродами и измерительным 30 и экранным 29 электрогде Ь- толщина промежуточногослоямежду башмаком и породой,включающая в себя глинистую корку и неровности стенок скважины;(д - проводимость прискважиннойзоны,Таким образом, решение системы уравнений (1) обеспечивает точное измерение проводимости по различным направлениям, Однако в случаях контрастных отношений сопротивлений фильтра промывочных жидкостей и пластовых:вод и не глубокого повышающего проникновения, а также масляных и нефтяных добавок в промывочную жидкость, которые. являются гидрофобными и оседают вблизи стенок, не проникая глубоко в пласт, может возникать необходимость измерений тремя степеня 71464 ми фокусировки по каждому направлению с целью определения проводимости промежуточного слоя б , которая существенно отличается от проводи 5 мости промывочной жидкости и прискважинной зоны,Третья степень фокусировки может быть промежуточной среди двух и осуществляться между центральным 27 и экранными 29 электродами или может быть введен четвертый электрод рядом с измерительным электродом 30 и фоку" сировку проводимость между ними.Блок 11 синхронизации может быть выполнен как делитель частоты в виде цепочки триггеров.Если измерения проводить по четы" рем азимутальным направлениям, как в пластовом наклономере Охр 1 од с тремя 2 О степенями фокусировки, то общее ко-. личество позиций измерений составляет 12. Такое количество измерений вполне возможно предлагаемым устройством для реализации предлагаемого способа. 25 При наличии к скважинном приборе устройства для регистрации азимутального его положения можно фиксировать направление изменения физических свойств коллекторов. ЗОФормула изобретения1 Способ измерения проводимости прискважннной зоны пластов по различ- З 5 ным азимутальным направлениям с использованием системы изоляционных башмаков со смонтированными на них центральными и экранными электродами, заключающийся в том, что электроды 4 О прижимают к стенкам скважины по азимутальным направлениям одновременно через экранные электроды пропускают ток, фокусирующий измерительные токи центральных электродов и создающий 45 в скважине поле повышенного относительно прискважинной зоны потенциала, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности определения проводимости прискнажиннои 30 ны 5 О пластов по различным азимутальным направлениям за счет выявления и учета влияния на результаты измерений неправильного профиля стенок ствола скважины и неравномерного проникновения фильтрата промывочной жидкости,в коллектор сложного строения, йэмерительные токи центральных электродов пропускают поочередно, последователь 115 8но подвергая их по крайней мере двум степеням фокусировки с одновременным снижением экранного потенциала башмака относительно экранных потенциалов других башмаков пропорционально увеличению отношения сопротивления пласта к сопротивлению промывочной жидкости в скважине с проведением всех измерений в течение однократного прохода по интервалу каротажа.2. Устройство для измерения проводимости прискважинной зоны пластовпо различным азимутальным направлениям, содержащее изоляционные башмаки со смонтированными на них цент ральными и экранными электродами, задающий генератор, усилитель, фаэочувствительный выпрямитель, при этомзадающий генератор соединен с первым входом фазочувствительного выпрямителя, второй вход которого подключен к выходу усилителя, о т л и ч а ю -щ е е с я тем, что, с целью повыше ния точности определения проводимости прискважинной зоны пластов по раэличным азимутальным направлениям за счет выявления и учета влияния на результаты измерений неправильного сечения ствола скважины и неравномерного проникновения фильтрата промывочной жидкости в коллектор сложного строения, на башмаках между центральными и экранными электродами расположено по крайней мере по одному иэ" мерительному электроду, а измерительная схема дополнительно содержит усилитель мощности с выходными ограничивающими резисторами, блок синхронизации, многофазный генератор импульсов, запоминающие конденсаторы, преобразователь, группы синхронных ключей, при этом первый выход задающего генератора-одновременно к первым входамфазочувствительного выпрямителя и преобразователя, а второй выход задающего генератора соединен с входом усилителя мощности, который черех выходные ограничивающие резисторы подключен к экранным электродам и обратному токовому электроду, третий выход задающего генератора через блок синхронизации соединен с многофазным генератором импульсов, выходы которого соединены с управляющими входами всех групп синхронных ключей, вход усилителя через первую и вторую группы синхронных ключей подсоединен к электродам башмаков, а выход фазо"14641 чуствительного выпрямителя и одновременно вход преобразователя через третью и четвертую группы синхронных ключей соединены с запбминающими конденсаторами, выход преобразователя5 последовательно через пятую группу Г 15 1 Осинхронных ключей и масштабный резистор соединен с центральными электродами башмаков и обратным токовым электродом, а шестая группа синхронных ключей подключена к выходнымограничивающим резисторам.14 б 4115 Составитель О. Коршуновактор И.Дербак Техред Л.Сердюкова Корректор М,МаксимишинеЮФ 4Производственно-иэдательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 10 Заказ 821)49 Тираж 483НИИПИ Государственного комитета но113035, Москва, Ж-З Подписноеэобретениям и открытиям при ГКНТ СССР Раушская наб., д. 4/5