Разработка проекта двухкатушечного индукционного зонда с заданным радиусом исследования и подавлением влияния скважины

• Введение
• Теория индукционного метода
• Расчетная модель
• Методика проектирования
• Результаты расчетов
• Графики полученных значений
• Анализ результатов и обоснование принятого решения
• Заключение
• Список литературы

Основной задачей курсового проектирования является подбор зонда такой длины, чтобы максимальный полезный сигнал в приемной катушке генерировался из той части среды, которая и составляет радиус исследований, а сигнал из зоны подавления существенно исключался.

Для этого, пользуясь теорией метода, опытом лабораторной работы 7, и меняя расстояние между генераторной и приемной катушками, необходимо рассчитать дифференциальные геометрические факторы в радиальном направлении для зондов разной длины, близкой к оптимальной, построить зависимость величины этого фактора от расстояния от оси катушек (скважины), ., до границы изучаемой области. Расчеты провести для 3-х — 5-ти значений, с шагом

Теория индукционного метода

Индукционные методы применяются для исследования вторичного электромагнитного поля среды, ЭДС которого прямо пропорциональна электропроводности горных пород. Вторичное электромагнитное поле возникает в окружающей среде за счет вихревых токов, которые индуцированы катушкой, питающейся от помещенного в скважину генератора переменного тока.

Простейший зонд индукционного метода может быть составлен из двух катушек (генераторной и измерительной), опущенных в скважину. Расстояние между серединами генераторной и измерительной катушек есть длина индукционного зонда. Генераторная катушка зонда подключена к генератору переменного тока ультразвуковой частоты 20 — 60 кГц и питается стабилизированным по частоте и амплитуде током. Измерительная катушка зонда через усилитель и фазочувствительный элемент подключена посредством кабеля к регистрирующему прибору, расположенному на поверхности. Переменный ток, протекающий по генераторной катушке, создает переменное магнитное поле (прямое и первичное), которое, в свою очередь, индуцирует в среде, окружающей зонд, вихревые токи, формирующие вторичное переменное магнитное поле той же частоты, что и первичное.

Рис. 1 Двухкатушечный зонд ИК

В отличие от других методов сопротивления в ИК не требуется непосредственного контакта измерительной установки с промывочной жидкостью. Это дает возможность применять ИК в тех случаях, когда используются непроводящие промывочные жидкости (приготовленные на нефтяной основе), а также в сухих скважинах.

Благоприятные результаты получают при исследовании индукционным каротажем разрезов пород низкого и среднего сопротивления и при наличии повышающего проникновения фильтрата промывочной жидкости в пласт.

Расчетная модель

Расчетная формула радиального геометрического фактора:

При исследованиях в скважинах методом индукционного каротажа измеряют величину ЭДС вторичного магнитного поля, образованного вихревыми токами.

= k_и•B_к•м²•у (1)

k_и - коэффициент зонда;

B_к - пространственный фактор элементарного кольца (тора);

м - магнитная проницаемость среды;

у - удельная электропроводность.

Пространственный фактор элементарного кольца (тора) определяется уравнением:

B_к = (2)

L_и - длина зонда; r_к - радиус элементарного кольца;

L_г и L_п — расстояния от центров генераторной и приемной катушек до оси элементарного кольца.

Рис. 2. К выводу формулы пространственного фактора.

Выразим расстояния L_г и L_п через цилиндрические координаты г и z. Из рис. 2 следует,

Выражение (2) с учетом соотношений (3) перепишем в виде,

Из приведенной выше формулы следует, что величина пространственного фактора элементарного кольца определяется его вертикальным расположением относительно катушек и горизонтальным расстоянием от оси зонда при фиксированной длине зонда.

Методика проектирования

По заданным в варианте № 7 значениям R_исс = 2 м, R_под = 0,9 м и учитывая, что расстояние r_к изменяется с шагом? r = 0,1 м, а область по вертикали учитывается от (-L_u/2) до (L_u/2), с шагом? L_u = 0,1 м, рассчитаем дифференциальные геометрические факторы в радиальном направлении (Br) для зондов разной длины, близкой к оптимальной, построить зависимости величины фактора от расстояния от оси катушек (скважины). Расчеты проведены для 3-х значений L_u.

Проводим измерения для трех зондов

Результаты расчетов

Для решения задач поставленных в курсовом проекте были выбраны три зонда с разными длинами

1. м.

2. м.

3. м.

двухкатушечный индукционный зонд скважина

Графики полученных значений

м.

График интегрального геометрического фактора

м.

График радиального геометрического фактора

График интегрального геометрического фактора

м.

Анализ результатов и обоснование принятого решения

Проанализировав полученные результаты можно сделать вывод, что наиболее подходящий зонд для заданных условий — это зонд длинной 3.5 м. Данный вывод был сделан на основании отношения полезного сигнала на интервале (0.9 — 2.0) и помехи на интервале (0 — 0.9).

м.

м.

м.

Полученное соотношение для зонда длинной 3.5 метров является наибольшим, поэтому этот зонд будет наиболее эффективен в данном интервале.

Заключение

В ходе выполнения курсового проекта был подобран зонд такой длины, чтобы максимальный полезный сигнал в приемной катушке генерировался из той части среды, которая и составляет радиус исследований, а сигнал из зоны подавления существенно исключался. Радиальные характеристики позволяют:

1) установить те минимальные диаметры цилиндров, которые не оказывают заметного влияния па сигнал, т. е. диаметры зоны исключения;

2) определить те максимальные диаметры цилиндров, при которых влияние наружной среды весьма незначительно, т. е. глубинность исследования. Вертикальные характеристики дают возможность:

1) установить ту минимальную мощность пласта, при которой он может быть зафиксирован;

2) определить ту предельную мощность пласта, при которой можно пренебречь влиянием вмещающих пород на величину полного сигнала.

На показания зонда ИК влияют: температура, изменения влажности и атмосферного давления, а также посторонние предметы. Поэтому чтобы зонд работал эффективно, нужно постараться исключить эти факторы и чтобы зонд исключал сигнал из зоны подавления.

1. Дьяконов Д. И., Леонтьев Е. И, Кузнецов Г. С. Общий курс геофизических исследований скважин Учебник для вузов. М. Недра, 1984. — 432 с.

2. Дахнов В. Н. Промысловая геофизика. Методы промысловой геофизики, аппаратура и оборудование, электрические методы исследования скважин. М., Недра, 1972, 1982

3. Итенберг С. С. Интерпретация результатов геофизических исследований разрезов скважин. — М.: Недра, 1972.

4. Конспект лекций.