Результат интеллектуальной деятельности: ПРИБОР ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО КАРОТАЖА В ПРОЦЕССЕ БУРЕНИЯ

Изобретение относится к области геофизических исследований в скважинах, а именно к приборам электромагнитного каротажа, и может быть использовано для измерения электрических характеристик горных пород в процессе бурения скважин на нефть и газ, а также геонавигации в процессе бурения.

Известны приборы электромагнитного каротажа в процессе бурения (RU 2231091, G01V 3/28, 2004; US 4808929, G01V 3/28, 1989; US 5530358, G01V 3/10, 1996; RU 2392644, G01V 3/30, 2010), содержащие передающие и приемные антенные узлы, расположенные в корпусе, выполненном в виде металлической трубы, входящей в колонну бурильных труб. Антенные узлы соединены с блоком электроники, обеспечивающем в процессе бурения измерение удельного электрического сопротивления (УЭС) горных пород.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому прибору является прибор электромагнитного каротажа в процессе бурения (RU 2392644, G01V3/30, 2010), содержащий металлический корпус, в котором установлено не менее двух приемных и двух передающих антенных узлов, соединенных с блоком электроники.

При этом в качестве металлического корпуса используется труба для протока бурового раствора, внутри которой установлен баропрочный охранный кожух для размещения блока электроники.

Недостатком известного прибора электромагнитного каротажа в процессе бурения является невысокая надежность, связанная с износом баропрочного кожуха, установленного в потоке бурового раствора, и мест его крепления к внешней трубе проточным буровым раствором.

Задачей изобретения является повышение надежности прибора электромагнитного каротажа в процессе бурения.

Техническим результатом, обеспечивающим решение этой задачи, является повышение износоустойчивости прибора и увеличение его срока службы.

Достижение заявленного технического результата и, как следствие, решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в приборе электромагнитного каротажа в процессе бурения, содержащем металлический корпус, в котором установлено не менее двух приемных и двух передающих антенных узлов, соединенных с блоком электроники, согласно изобретению корпус прибора выполнен в виде цельнометаллического цилиндра, внутри которого высверлены два продольных отверстия, одно из которых выполнено сквозным для пропуска бурового раствора, а в другом размещен блок электроники.

При этом каждый антенный узел содержит антенный провод, содержащий не менее чем один виток, резонансный конденсатор, съемную гильзу для установки на внешней поверхности корпуса прибора, в боковых сторонах съемной гильзы выполнены продольные щели, в которых установлены ферритовые вставки, антенный провод проложен в кольцевой выемке на внутренней поверхности гильзы перпендикулярно ее щелям и соединен через гермовводы с электронным блоком измерения удельного электрического сопротивления горной породы. Съемная гильза антенны выполнена разрезной вдоль ее оси. Изоляция антенного провода в кольцевой выемке выполнена путем плазменного напыления слоя керамики на основе смеси оксида алюминия и диоксида титана. Блок электроники содержит не менее двух передатчиков и не менее двух приемников, соединенных с измерителем удельного электрического сопротивления горной породы по разности фаз и отношению амплитуд принятых сигналов.

Выполнение металлического корпуса прибора в виде цельнометаллического цилиндра, внутри которого высверлены два продольных отверстия, одно из которых выполнено сквозным для пропуска бурового раствора, а в другом размещен блок электроники, позволяет повысить износоустойчивость прибора и надежность его работы за счет повышения прочности корпуса прибора и выноса его блока электроники из проточного бурового раствора.

На фиг.1-4 представлены графические материалы, поясняющие устройство прибора.

На фиг.1 представлен общий вид прибора электромагнитного каротажа в процессе бурения «ЭК3-ПБ», на фиг.2 - конструкция его антенного узла, на фиг.3 - его поперечное сечение, на фиг.4 - функциональная схема его блока электроники.

Прибор электромагнитного каротажа в процессе бурения содержит металлический корпус 1, в котором установлено не менее двух приемных 2 и не менее двух передающих 3 антенных узлов, соединенных с блоком 4 электроники. Металлический корпус 1 прибора выполнен в виде цельнометаллического цилиндра, внутри которого высверлены два продольных отверстия: сквозное отверстие 5 для пропуска бурового раствора и отверстие 6 для установки блока 4 электроники соответственно. Каждый антенный узел 2 и 3 выполнен в виде антенного провода 7, содержащего не менее чем один виток, резонансного конденсатора 8, съемной гильзы 9, в боковых сторонах которой выполнены продольные щели 10, в которых установлены ферритовые вставки 11. Антенный провод 7 проложен в кольцевой выемке на внутренней поверхности гильзы 9 перпендикулярно ее щелям 10 и соединен через гермовводы 12 с блоком 4 электроники. Для упрощения установки на корпусе 1 съемная гильза 9 антенного узла выполнена разрезной вдоль ее оси. Изоляция антенного провода 7 в кольцевой выемке гильзы 9 выполнена путем плазменного напыления слоя керамики на основе смеси оксида алюминия и диоксида титана. Блок 4 электроники содержит не менее двух передатчиков 13 и не менее двух приемников 14, соединенных с измерителем 15 удельного электрического сопротивления горной породы.

Работа прибора электромагнитного каротажа в процессе бурения состоит в следующем. При установке прибора в колонну бурильных труб буровой раствор проходит через сквозное отверстие 5 корпуса 1 прибора, не мешая работе электронного блока 4, установленного в отличие от прототипа в отдельном отверстии 6 корпуса 1. Одновременно блок 4 электроники по заданной программе измерений вырабатывает сигналы управления передатчиками 13 и приемниками 14 электромагнитных волн. При этом передатчики 13 генерируют высокочастотные электрические сигналы, которые через гермовводы 12 поступают на антенный провод 7 передающих антенных узлов 2. При этом антенный провод 7 совместно с ферритовыми вставками 11 через щели 10 съемной гильзы 9 излучает электромагнитные волны, распространяющиеся через горную породу. Информация об удельном электрическом сопротивления (УЭС) горной породы, содержащаяся в амплитуде и фазе электромагнитной волны, регистрируется приемными антенными узлами 3. Сигналы с выходов антенных узлов 3 поступают на входы приемников 14 блока 4 электроники и далее на его измеритель 15 удельного электрического сопротивления горных пород. Измерение электрического сопротивления горных пород в измерителе 15 осуществляется на основе измерения разности фаз и отношения амплитуд принятых сигналов от различных приемных антенных узлов по известной методике (US 5530358, G01V 3/10, 1996; RU 2392644, G01V3/30, 2010). Измеренные значения электрического сопротивления горных пород при электромагнитном каротаже в процессе бурения скважин записываются в память измерителя 15 или передаются на поверхность земли в процессе бурения через соответствующую телеметрическую аппаратуру.

Изобретение разработано на уровне опытного образца. Его испытания показали повышение надежности и механической прочности прибора электромагнитного каротажа в процессе бурения скважин малого диаметра при сохранении его измерительных характеристик.