Устройство для контроля скважинной аппаратуры

 

Изобретение относится к геофизическим исследованиям в скважинах и может быть использовано при контроле метрологических характеристик скважинной геофизической аппаратуры. Устройство содержит непроводящую электрический ток трубу, в стенках которой на локальных участках выполнены сквозные отверстия. Площадь, занимаемая отверстиями на этих участках, имеет различную величину, соответствующую имитируемым кажущимся удельным электрическим сопротивлениям. На наружной поверхности непроводящей электрический ток трубы нанесен электропроводящий слой. 2 ил.

Изобретение относится к геофизическим исследованиям в скважинах и может быть использовано при контроле метрологических характеристик скважинной геофизической аппаратуры.

Известно устройство для контроля скважинной аппаратуры [1] содержащее непроводящую электрический ток обсадную трубу, в стенках которой проделаны сквозные отверстия, выполненные на локальных участках трубы, причем площадь, занимаемая отверстиями на этих участках, имеет различную величину, соответствующую имитируемым кажущимся удельным электрическим сопротивлениям (УЭС).

Недостатком этого устройства является, во-первых, невозможность получения любого заданного значения кажущегося УЭС, не зависящего от УЭС горных пород; во вторых данное устройство не позволяет цементировать трубы.

Причинами первого недостатка является то, что воспроизводимые значения кажущегося удельного электрического сопротивления зависят от удельного электрического сопротивления горных пород, проводимость которых колеблется в диапазоне от 10^-5 до 10¹⁵ Омм и более. Наличие сквозных отверстий не позволяет крепить колонну в горных породах тампонажным раствором. Крепление трубы снаружи в большинстве случаев обязательно для получения разрешения на строительство.

Известно устройство для контроля аппаратуры электрического каротажа [2] выполненное в виде помещаемой в скважину или наземное сооружение обсадной трубы, в стенке которой равномерно по периметру выполнены сквозные отверстия, заглушенные металлическими пробками, причем соседние пробки соединены с наружной стороны непроводящей трубы между собой резисторами.

Недостатком данного устройства является практическое отсутствие радиальной составляющей проводимости элементов имитируемой квазиизотропной, в большинстве случаев, среды. Причиной этого является то, что отверстия заглушены металлическими пробками.

Известно устройство для контроля воспроизводимости показаний скважинной аппаратуры [3] содержащее непроводящую электрический ток и заполненную раствором с известной минерализацией трубу, в стенках которой на локальных участках выполнены сквозные отверстия, причем занимаемая отверстиями площадь имеет различную величину, соответствующую имитируемым кажущимся удельным сопротивлениям, и шунтирующей электропроводящий слой в виде стальной обсадной трубы. Одним недостатком данного устройства является наличие металлоемкой стальной обсадной колонны и скважины большого (для колонны) диаметра. Другим недостатком является невозможность моделировать аксиальную составляющую удельного электрического сопротивления (УЭС) имитируемых устройством пластов горных пород и малый диапазон воспроизводимых величин.

Причиной этого является то, что радиальные составляющие УЭС пород моделируются отверстиями, заполненными электролитом, а аксиальная составляющая стальной трубой. Расчеты показывают, что в реальных условиях радиальная компонента превышает аксиальную на 5-8 порядков.

Цель изобретения избавление от металлоемкой колонны и, при необходимости, от самой скважины, моделирование квазиизотропных по свойствам пород, расширение диапазона воспроизводимых значений кажущегося УЭС.

Цель достигается тем, что в известном устройстве для контроля скважинной аппаратуры, содержащем непроводящую электрический ток и заполненную раствором с известной минерализацией трубу, в стенках которой на локальных участках выполнены сквозные отверстия, причем занимаемая отверстиями площадь имеет различную величину, соответствующую имитируемым кажущимся удельным сопротивлениям, и шунтирующий электропроводящий слой, шунтирующий электропроводящий слой нанесен непосредственно на наружную поверхность непроводящей электрический ток трубы.

Технический результат выражается в уменьшении материалоемкости устройства, отсутствии необходимости иметь скважину. Оно может быть помещено горизонтально или под малым углом как на поверхности, так и в канаве или шурфе. При бурении для данного устройства скважины диаметр ствола скважины может быть уменьшен, что сокращает затраты на бурение и крепление скважины. Другой технический результат расширение диапазона воспроизводимых значений и повышение стабильности воспроизводимых значений. Он достигается как за счет изменения толщины и (или) удельного электрического сопротивления электропроводящего слоя, так и за счет устранения промежуточного переменного слоя.

На фиг.1 изображено предлагаемое устройство, разрез; на фиг.2 изменение относительных значений кажущегося УЭС, регистрируемое аппаратурой электрического каротажа при перемещении ее внутри устройства.

Труба из диэлектрика 1, в стенке которой выполнены сквозные отверстия 2, заполнена электролитом 3. Отверстия расположены на локальных участках 4, 5, 6. К наружной поверхности трубы прикреплен электропроводящий слой 7 из твердого материала. В качестве электропроводящего материала может быть использована тонкая металлическая лента, навитая на спирали, сплошной слой электропроводящего полимерного материала или металлонаполненного пластика, термореактивного графита пласта и т.п. Снаружи электропроводящего слоя нанесен изолирующий материал 8, отделяющий окружную среду 9 от электропроводящего слоя, например, горных пород, закрепленный на коротажном кабеле 10 скважинный прибор 11, содержащий измерительные электроды 12 и токовый электрод 13.

Устройство работает следующим образом.

Скважинный прибор 11 электрического коротажа с помощью коротажного кабеля 10 опускают в трубу 1 ниже локальных участков 4, 5, 6 со сквозными отверстиями 3 в сплошной участок, где отверстия отсутствуют. Электрический ток, подаваемый на токовый электрод 13 скважинного прибора 11, растекается по электролиту 3 и стекает через отверстия 3 в электропроводящий слой к другому удаленному токовому электроду (не показан), создавая пространственное распределение потенциала, фиксируемое измерительными электродами 12. Электролит 3 в перфорированной трубе изолируется от окружающей среды герметизирующим материалом 8, например, цементом.

Так как на данном участке ток течет только по трубе, то регистрируемая аппаратурой разность потенциалов, пропорциональная регистрируемым значениям кажущегося удельного электрического сопротивления, имеет максимальное значение (фиг.2).

Затем скважинную аппаратуру перемещают в центр участка 6. Часть электрического тока через отверстия, заполненные жидкостью, стекают в электропроводящий слой, другая часть тока протекает по трубе вокруг измерительных электродов, то есть показания аппаратуры уменьшаются (фиг.2).

При перемещении в участки 5 и 4, где относительная поверхность отверстий возрастает, большая часть тока будет течь по токопроводящему слою, что будет соответствовать еще меньшим показаниям аппаратуры (фиг.2).

Меняя на различных локальных участках толщину стенки трубы, диаметр и плотность отверстия, а также толщину и УЭС материала электропроводящего слоя, можно воспроизводить заданные значения кажущегося УЭС, в том числе в интервале 0,1-10000 Омм.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ СКВАЖИННОЙ АППАРАТУРЫ, содержащее не проводящую электрический ток и заполненную раствором с известной минерализацией трубу, в стенках которой на локальных участках выполнены сквозные отверстия, причем занимаемая отверстиями площадь имеет различную величину, соответствующую имитируемым кажущимся удельным электрическим сопротивлениям, и шунтирующий электропроводящий слой, отличающееся тем, что шунтирующий электропроводящий слой нанесен непосредственно на наружную поверхность не проводящей электрический ток трубы.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2