§ 39. Аппаратура электрических методов каротажа

В настоящее время при изучении разрезов скважин методами элект­рического каротажа в большинстве случаев используют комплексную аппаратуру, выполненную на основе многоканальной СТС с частотной модуляцией и частотным или временным разделением каналов. В зави­симости от числа регистрируемых параметров меняется число высокоча­стотных каналов. Если аппаратура предназначена и для записи ПС, то аппаратура содержит также и гальванический канал.

На рис. 42 представлена обобщенная функциональная схема аппара­туры электрического каротажа. Питание токовых электродов 1 (или других источников электрических (электромагнитных) полей в скважине) зондов скважинного прибора 1 осуществляется переменным током ча­стотой 200, 300 или 400 Гц от установленного на поверхности генератора блока питания 18 аппаратуры, входящего в состав наземного II блока скважинной аппаратуры или являющегося отдельным устройством. Фильтр низких частот 17 препятствует проникновению высокочастот­ного информационного сигнала КС и сигнала ПС в цепь источника питания. В скважинном приборе ток питания проходит через фильтр нижних частот 9 и преобразователь 10, на выходе которого ток имеет 102

Рис. 42. Обобщенная схема аппаратуры электрического каротажа

параметры, необходимые для обеспечения работы источника электричес­кого поля; от этого же преобразователя осуществляется питание элект­ронной схемы скважинного прибора.

Информационные сигналы, поступающие от измерительных элект­родов (датчиков) 2, приводятся к одинаковому уровню преобразова­телями 3. Коммутирующее устройство 4 по команде с поверхности или автоматически осуществляет подключение к измерительным каналам комплектов зондов (датчиков), а также подачу сигналов фиксированной величины, что необходимо для установки масштабов записи. Через коммутирующее устройство информационные сигналы поступают на частотные модуляторы 5. Модуляторы генерируют синусоидальные ко­лебания (несущие сигналы), частота которых, называемая несущей, для каждого модулятора имеет фиксированное значение 7,8; 14,0; 25,6 и 45,0 кГц. Под действием сигнала от датчика (модулирующего сигнала) несущая частота изменяет свое значение, при этом изменение (давиация) частоты пропорционально изменению амплитуды сигнала, поступающе­го от измерительных электродов (датчиков). Промодулированные сиг­налы смешиваются в смесителе 6, усиливаются по мощности усилителем

5. и через фильтр верхних частот 8, не пропускающий низкочастотный

ность.

На поверхности осуществляется преобразование частотно-модулиро- ванных сигналов в аналоговые, пропорциональные сигналам датчиков. Высокочастотные сигналы выделяются фильтром верхних частот 11 и поступают на полосовые фильтры 12, настроенные на частоты 7,8; 14,0; 25,6 и 45,0 кГц, при помощи которых происходит разделение сигналов по измерительным каналам. Выделенные сигналы поступают на демоду­ляторы 13, где преобразуются в низкочастотные сигналы с частотой, равной частоте тока питания, и амплитудой, изменяющейся пропорци­онально изменению информационного сигнала. Каждый сигнал усилива­ется усилителем 14, преобразуется в постоянный ток выпрямителем 15 и поступает в соответствующий измерительный канал регистрирующего устройства. Сигнал ПС с электрода через канал связи и фильтр 16 поступает на регистратор. Питание электронной схемы наземного блока осуществляется от источника питания 18.

Применение единой телесистемы для нескольких видов электромет­рической аппаратуры позволило выполнить наземную часть аппаратуры в виде унифицированных блоков, которые могут эксплуатироваться с рядом скважинных приборов. Такими блоками являются серийно выпускаемые измерительная панель частотой модуляции ИПЧМ-2М и блок частотной демодуляции Б-1. Их структура соответствует струк­туре блока //(см. рис. 42). ИПЧМ-2А и Б-1 обеспечивают одновремен­ное преобразование в напряжение постоянного тока до четырех часто- тно-модулированных сигналов. Кроме этого панель ИПЧМ-2А позволя­ет обрабатывать до восьми информационных сигналов при частотно­временном разделении сигналов, а блок Б-1—проводить вычисления логарифмов и логарифмов отношения регистрируемых сигналов (кри­вые БК и БМК для удобства последующей обработки записываются в логарифмическом масштабе) и управлять прижимными устройствами скважинных приборов. С блоком Б-1 работают скважинные приборы серии Э и К, рассчитанные на работу с одножильным кабелем.

Комплексный прибор электрического каротажа КЗ-741 предназначен для измерения КС зондами стандартного каротажа, БКЗ, трехэлектрод­ного БК, удельного электрического сопротивления ПЖ и ПС за четыре спускоподъемные операции в интервале исследования. В приборе приме­нена трехканальная телеизмерительная система.

Прибор К2-741 служит для измерения КС зондами A2,0M0,5N и N11,0M0,5A (NO,5M2,OA), ПС и диаметра скважин в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. В приборе применена телесисгема с дву­мя каналами с частотной модуляцией и частотным разделением сигналов и одним гальваническим каналом. Выполнение комплекса работ обеспе­чивается за две спускоподъемные операции в интервале исследований. Для измерения диаметра скважины применены индуктивные датчики.

Прибор Э2 предназначен для исследований скважин методами мик­рокаротажа, бокового микрокаротажа и микрокавернометрии за две спускоподъемные операции в интервале исследования. В приборе приме- 104

ются прижимным устройством многократного действия, которым упра­вляют с поверхности. Величина раскрытия устройства (соответствующая диаметру скважины) реостатным преобразователем преобразуется в эле­ктрический сигнал и передается в измерительный канал. Время, в течение которого раскрывается прижимной механизм, не превышает 1 мин, а время, в течение которого он закрывается,— 3 мин. Аппаратуру ис­пользуют при исследованиях скважин диаметром 120—360 мм.

Прибор индукционного каротажа ЭЗМ служит для измерения кажу­щихся удельных сопротивлений пород зондом индукционного каротажа типа 6Э1, потенциал-зондом N4,5M0,4A, а также ПС за одну спускопо­дъемную операцию в интервал исследования. В приборе применена телеизмерительная система с двумя каналами с частотной модуляцией и частотным разделением и одним гальваническим каналом.

Более производительна аппаратура, построенная на основе СТС с частотной модуляцией и временным разделением сигналов. В процессе регистрации зонды (датчики) по очереди на малый промежуток времени подключаются к измерительным каналам. Это позволяет до минимума свести количество спускоподъемных операций в скважинах и тем самым значительно ускорить процесс измерения. Для работы со скважинными приборами с этой телесистемой предназначен блок электрического каро­тажа Б-31. Его назначение то же, что и блока Б-1; кроме того, блок Б-31 обеспечивает преобразование измеряемого сигнала из аналоговой в циф­ровую форму для записи цифровым регистратором.

Создан ряд скважинных приборов, построенных на этой телесистеме, с помощью которых выполняется комплекс методов за одну спуско­подъемную операцию в интервале исследования. Комплексный прибор электрического каротажа Э31 предназначен для измерения КС зондами стандартного каротажа, БКЗ, БК и потенциалов самопроизвольной поляризации ПС; разработаны две модификации прибора, различа­ющиеся по термостойкости: Э31А (180° С) и Э31Б (120° С). Прибор Э32 применяется для исследования скважин зондами микрокаротажа, бокового микрокаротажа и микрокаверномером и также имеет две модификации: Э32-1 и Э32-2 термостойкостью 120 и 180° С соотве­тственно. Комплексный скважинный прибор индукционного и элек­трического каротажа ЭЗЗ используется для измерения КС зондами ИК и БК, а также ПС, комбинированная аппаратура электрического каротажа Э35—для измерения КС стандартными зондами, БКЗ, тре­хэлектродного БК, ИК, проведения исследований методами ПС и ре- зистивиметрии. Аппаратура индукционного каротажа Э36—для изме­рения кажущейся удельной проводимости зондами ИК 6Э1 и 8Э0,9 . и КС семиэлектродным зондом БК. Имеются две модификации прибора: Э36-1 термостойкостью 180° С и Э36-2—200° С. Прибор многозон- дового электрического каротажа Э39 служит для измерения КС ко­мплектом фокусированных зондов БК (малого радиуса исследований БК_М среднего радиуса исследований БКс, большого радиуса иссле­дований БК₆), потенциал-зондом и резистивиметром.

характеристики	КЗ-741	К2-741	Э2	ЭЗМ	Э31	Э32	ЭЗЗ	Э35	Э36	Э39
Максимальные: температу­ра, °С давление, МПа	200 150	200 150	200 120	200 100	120	* 120	200 150	150 100	120	200 120
Размеры: диаметр, мм	73	73	100	73	73	• 100	73	73	73	73
длина, мм	21000	21800	3600	6800	2200	3500	6500	2500	7000	24000
Масса, кг	95	95	80	85	110	80	90	140	НО	110

Некоторые технические характеристики скважинных приборов элект­рического каротажа приведены в табл. 3.

Кроме перечисленной, используют и другую комплексную скважинную аппаратуру электрического каротажа, построенную на основе подобных или других типов СТС. Применяют также скважинные приборы, предназ­наченные для проведения одного вида исследований; до сих пор такие ' приборы используют при работах в неглубоких скважинах, где комплекс­ные скважинные приборы из-за своих размеров не позволяют выполнить измерения во всем интервале исследований, а также в случаях, когда принятый комплекс электрометрических исследований включает минимум методов и использование комплексной аппаратуры нецелесообразно.

Для проведения исследований методом диэлектрического каротажа применяется аппаратура ДК 1-713. Измерения проводятся четырехкатушеч­ным зондом, состоящим из основной и дополнительной генераторных и двух' приемных катушек. Аппаратура позволяет измерять параметры, характери­зующие распространение в горных породах электромагнитного поля: фазовый параметр sin (<р/2) и относительные параметры |Л₂—h\jh\| a \h?Jh\\, где <р—сдвиг фаз между амплитудами сигналов h_t и h₂ в приемных катушках.

Ток частотой 43 МГц, протекая через генераторную катушку, создает в окружающей ее среде электромагнитное поле, которое в приемных катушках наводит ЭДС, пропорциональные измеряемым параметрам. Дополнительная генераторная катушка, расположенная между прием­ными катушками, предназначена для фиксирования начального значения фазового параметра. Аппаратура обеспечивает проведение исследований при температуре в скважинах до 100° С и давлении до 60 МПа. Размеры скважинного прибора: диаметр 73 мм, длина 3360 мм; масса 50 кг.