зонд электромагнитного каротажа
Классы МПК: | G01V3/28 с использованием катушек индуктивности |
Патентообладатель(и): | Королев Владимир Алексеевич (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2009-08-25 публикация патента:
27.09.2010 |
Изобретение относится к промыслово-геофизической технике и может быть использовано в аппаратуре электромагнитного каротажа, предназначенной для измерения удельного электрического сопротивления и/или диэлектрической проницаемости горных пород в нефтегазовых скважинах. Сущность: зонд содержит генераторную катушку, ближнюю и дальнюю приемные катушки, расположенные от генераторной на расстояниях z1 и z2 соответственно и обладающие магнитными моментами М1 и М2 соответственно, такими, что Ближняя и дальняя приемные катушки имеют одинаковое число n витков и выполнены с диаметрами D1 и D2 соответственно, причем Длина (в мм) намотки дальней приемной катушки определяется соотношением где L - индуктивность (в мкГн) ближней приемной катушки. Ближняя и дальняя приемные катушки намотаны проводами с диаметрами d1 и d2 соответственно, причем Технический результат: повышение точности измерений за счет равенства импедансов приемных катушек зонда.
Формула изобретения
Зонд электромагнитного каротажа, содержащий генераторную катушку, ближнюю и дальнюю приемные катушки, расположенные от генераторной на расстояниях z1 и z2 соответственно и обладающие магнитными моментами М1 и М2 соответственно, такими, что выполняется условие , отличающийся тем, что ближняя и дальняя приемные катушки имеют одинаковое число n витков и выполнены с диаметрами D 1 и D2 соответственно, причем , длина l, мм, намотки дальней приемной катушки определяется соотношением
где L - индуктивность ближней приемной катушки, мкГн,
а ближняя и дальняя приемные катушки намотаны проводами с диаметрами d1 и d2 соответственно, причем .
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к промыслово-геофизической технике и может быть использовано в аппаратуре электромагнитного каротажа, предназначенной для измерения удельного электрического сопротивления и/или диэлектрической проницаемости горных пород в нефтегазовых скважинах.
В электромагнитных методах каротажа в качестве первичных измеряемых параметров высокочастотного поля широко используются амплитудные относительные характеристики:
где hz1, hz2 - напряженности магнитного поля в первой и второй точках измерения на оси скважины.
(См., например, авторское свидетельство СССР № 313966, G01V 3/18, опубл. 29.11.1971 г., бюл. № 27. «Устройство для электромагнитного каротажа скважин.)
При использовании одноканальных схем измерения важно, чтобы выходные импедансы приемных катушек зондового устройства были одинаковы, а разностная амплитуда в воздухе была равна нулю.
Известен зонд индукционного (электромагнитного) каротажа (см. Н.Н.Кривко и др. Промыслово-геофизическая аппаратура и оборудование. М., «Недра», 1981 г., с.75-77). Зонд содержит три генераторные и три измерительные (приемные) катушки. Катушки в генераторной и приемной линиях зонда соединены последовательно. Катушки выполнены однослойными, диаметры и площади их витков одинаковы. Фокусирующие катушки выполнены так, что общее число витков в них равно числу витков соответствующих главных катушек зонда. Этим обеспечивается равенство моментов всех катушек по вторичному магнитному полю вихревых токов в массе провода, а также равенство индуктивности и активного сопротивления катушек, что существенно снижает нулевой уровень зонда и повышает его термостабильность. Однако этот зонд не позволяет регистрировать относительные характеристики электромагнитного поля.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является зонд электромагнитного каротажа, используемый в способе волнового диэлектрического каротажа (см. авторское свидетельство СССР № 330245, МПК Е21В 47/00, G01V 3/18, опубл. 24.02.1972, бюл. № 8), принятый за прототип.
Зонд содержит (см. фиг.1 описания прототипа) генераторную (возбуждающую) катушку, ближнюю и дальнюю приемные (измерительные) катушки, расположенные на расстояниях z1 и z2 от генераторной соответственно. Диаметры катушек одинаковы. При этом выполняется соотношение: где n1 и n2 - число витков в ближней и дальней приемных катушках соответственно (см. Даев Д.С. Высокочастотные электромагнитные методы исследования скважин. - М.: Недра, 1974, с.37-38).
Этот зонд позволяет регистрировать относительные амплитудные характеристики поля и обеспечивает равенство нулю разностной амплитуды в воздухе.
Однако тот факт, что приемные катушки имеют разные числа витков, приводит к тому, что они обладают неодинаковыми индуктивностями и омическими сопротивлениями. Это затрудняет и снижает точность измерения амплитудных относительных характеристик.
Задачей изобретения является повышение точности измерений.
Для этого в зонде электромагнитного каротажа, содержащем генераторную катушку, ближнюю и дальнюю приемные катушки, расположенные от генераторной на расстояниях z1 и z2 соответственно обладающие магнитными моментами М1 и М2 соответственно, такими, что выполняется условие ближняя и дальняя приемные катушки имеют одинаковое число n витков и выполнены с диаметрами D1 и D2 , соответственно, причем длина l (в мм) намотки дальней приемной катушки определяется соотношением:
где L - индуктивность (в мкГн) ближней приемной катушки, а ближняя и дальняя приемные катушки намотаны проводами с диаметрами d1 и d2 соответственно, причем
Такое исполнение зонда обеспечивает равенство индуктивностей и омических сопротивлений ближней и дальней приемных катушек зонда с достаточной для практики точностью.
Как известно (см., например, Справочник по элементам радиоэлектронных устройств. М., «Энергия», 1977 г., с.303), индуктивность (в мкГн) однослойной катушки определяется выражением:
где D - средний диаметр катушки, мм;
n - число витков; l - длина катушки, мм.
Магнитный момент М приемной катушки равен произведению числа ее витков на площадь витка, поэтому условие компенсации прямого поля, обеспечивающее равенство нулю разностной амплитуды в воздухе, для предлагаемого зонда принимает вид и является основанием для выбора диаметров катушек.
Зная диаметры D1 и D2 и задаваясь числом витков n катушек и длиной ближней приемной катушки, определяют ее индуктивность, а затем по соотношению находят длину намотки дальней приемной катушки, что обеспечивает ей такую же индуктивность, как и ближней.
Равенство омических сопротивлений ближней и дальней приемных катушек обеспечивается выполнением условия которое следует из равенства
где R1, R2 - омические сопротивления ближней и дальней приемных катушек;
- удельное электрическое сопротивление металла провода;
l1, l2 - длины одного витка ближней и дальней приемных катушек;
S1 , S2 - площади сечений проводов ближней и дальней приемных катушек.
Отмеченные факторы позволили повысить точность измерения относительных амплитудных характеристик электромагнитного поля и, следовательно, электрических параметров исследуемых горных пород.
Разработаны рабочие чертежи зонда и изготовлен опытный образец, испытания которого подтверждают правильность предложенных технических решений.
Класс G01V3/28 с использованием катушек индуктивности