RU2831753C1 - Complex magnetometer-inclinometer for survey of wells of various purposes - Google Patents
Complex magnetometer-inclinometer for survey of wells of various purposes Download PDFInfo
- Publication number
- RU2831753C1 RU2831753C1 RU2024109456A RU2024109456A RU2831753C1 RU 2831753 C1 RU2831753 C1 RU 2831753C1 RU 2024109456 A RU2024109456 A RU 2024109456A RU 2024109456 A RU2024109456 A RU 2024109456A RU 2831753 C1 RU2831753 C1 RU 2831753C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- control pulse
- ferroprobe
- adc
- pulse distributor
- magnetometer
- Prior art date
Links
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims abstract description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 3
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 abstract 1
- LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N iron(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Fe+3].[Fe+3] LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000005358 geomagnetic field Effects 0.000 description 4
- 238000005404 magnetometry Methods 0.000 description 3
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 230000033558 biomineral tissue development Effects 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение (комплексный магнитометр-инклинометр для исследований скважин различного назначения) относится к области измерительной геофизической техники и предназначено для проведения скважинной магнитометрии при поиске и разведке железорудных месторождений, слабомагнитных объектов (месторождения никеля, золота, алмазов и др.) и исследования параметрических и нефтегазовых скважин. За одну спускоподъемную операцию комплексный скважинный магнитометр-инклинометр производит измерение магнитной восприимчивости горных пород, подсеченных скважиной, трех составляющих вектора геомагнитного поля, зенитного угла и магнитного азимута скважины с шагом дискретизации по глубине 0,1 м. При этом значения магнитной восприимчивости горных пород с разной степенью магнитной минерализации изменяются в очень широком диапазоне (от 0.001 до 1-2 ед. СИ), что существенно больше диапазона изменения составляющих геомагнитного поля. Для решения этой проблемы при цифровой регистрации на канал измерения магнитной восприимчивости необходимо выделять больше времени по сравнению с другими каналами. С другой стороны, применяя определенные схемные решения, можно сократить время на измерения остальных каналов, что существенно повысит скорость каротажа и позволит снизить ошибки регистрации, возникающие при вращении скважинного прибора после отрыва от забоя.The proposed invention (a complex magnetometer-inclinometer for studying wells of various purposes) relates to the field of measuring geophysical equipment and is intended for conducting borehole magnetometry during prospecting and exploration of iron ore deposits, weakly magnetic objects (deposits of nickel, gold, diamonds, etc.) and studying parametric and oil and gas wells. In one trip, the complex borehole magnetometer-inclinometer measures the magnetic susceptibility of rocks intersected by the well, three components of the geomagnetic field vector, the zenith angle and the magnetic azimuth of the well with a depth discretization step of 0.1 m. In this case, the values of the magnetic susceptibility of rocks with different degrees of magnetic mineralization change in a very wide range (from 0.001 to 1-2 SI units), which is significantly greater than the range of variation of the geomagnetic field components. To solve this problem, with digital recording, more time must be allocated to the magnetic susceptibility measurement channel compared to other channels. On the other hand, by using certain circuit solutions, it is possible to reduce the time for measuring the remaining channels, which will significantly increase the logging speed and reduce the registration errors that occur when the downhole tool rotates after being torn away from the bottomhole.
Известно устройство [1], содержащее намагничивающую и компенсирующую катушки, расположенные по оси скважинного прибора на некотором расстоянии друг от друга, одноэлементный феррозонд, расположенный внутри компенсационной катушки, измерительную схему магнитометра и другие блоки. К недостаткам устройства можно отнести использование в нем одноэлементного феррозонда, обладающего более высокими собственными шумами по сравнению с дифференциальным феррозондом, а также существенную сложность измерительной схемы магнитометра. Кроме того, в данном устройстве измеряется только осевая (по оси скважинного прибора) составляющая геомагнитного поля, что целесообразно только в вертикальных скважинах.A device is known [1] containing magnetizing and compensating coils located along the axis of the borehole tool at some distance from each other, a single-element ferroprobe located inside the compensating coil, a measuring circuit of the magnetometer and other units. The disadvantages of the device include the use of a single-element ferroprobe, which has higher intrinsic noise compared to a differential ferroprobe, as well as the significant complexity of the measuring circuit of the magnetometer. In addition, this device measures only the axial (along the axis of the borehole tool) component of the geomagnetic field, which is only practical in vertical wells.
Известно устройство [2], содержащее одноэлементные феррозонды. Один из них вертикально отвешиваемый (Z), два других (Нх, Ну) - горизонтально отвешиваемые при помощи дополнительных грузов. Датчик магнитной восприимчивости содержит осевой феррозонд, намагничивающую катушку, резисторы компенсации, измерительную схему магнитометра, два синхронных детектора. К недостаткам данного устройства можно отнести использование одноэлементных феррозондов как для измерения составляющих геомагнитного поля, так и величины магнитной восприимчивости, что существенно усложняет блок выделения и усиления сигналов. Кроме того, компенсация первичного поля намагничивающей катушки напряжением с резисторов может быть недостаточно стабильной.A device [2] is known that contains single-element ferroprobes. One of them is vertically weighed (Z), the other two (Hx, Hy) are horizontally weighed using additional weights. The magnetic susceptibility sensor contains an axial ferroprobe, a magnetizing coil, compensation resistors, a measuring circuit of the magnetometer, and two synchronous detectors. The disadvantages of this device include the use of single-element ferroprobes for both measuring the components of the geomagnetic field and the magnitude of magnetic susceptibility, which significantly complicates the signal extraction and amplification unit. In addition, compensation of the primary field of the magnetizing coil with voltage from the resistors may not be stable enough.
Наиболее близким техническим решением к предполагаемому изобретению является устройство [3], содержащее три жесткозакрепленных и ортогонально установленных одноэлементных феррозонда, три жесткозакрепленных и ортогонально установленных акселерометра, датчик магнитной восприимчивости, измерительную схему канала магнитной восприимчивости, измерительную схему магнитометра, аналого-цифровой преобразователь, блок управления. К недостаткам устройства можно отнести то, что время работы интегрирующего АЦП при измерении и составляющих поля и магнитной восприимчивости одинаково (40⋅10-3 с), но для измерения величины магнитной восприимчивости необходимо гораздо больше времени.The closest technical solution to the proposed invention is a device [3] containing three rigidly fixed and orthogonally installed single-element ferroprobes, three rigidly fixed and orthogonally installed accelerometers, a magnetic susceptibility sensor, a measuring circuit of the magnetic susceptibility channel, a measuring circuit of the magnetometer, an analog-to-digital converter, and a control unit. The disadvantages of the device include the fact that the operating time of the integrating ADC when measuring both the field components and magnetic susceptibility is the same (40⋅10 -3 s), but much more time is needed to measure the value of magnetic susceptibility.
Первым существенным моментом в данной заявке является введение в схему блока измерения величины магнитной восприимчивости дифференциального феррозонда, что существенно упрощает измерительную схему магнитометра и способствует уменьшению его собственных шумов.The first significant point in this application is the introduction of a differential ferroprobe into the circuit of the magnetic susceptibility measurement unit, which significantly simplifies the measuring circuit of the magnetometer and helps to reduce its own noise.
Вторым существенным моментом в данной заявке является введение в состав устройства еще двух электронных блоков 15 и 16, позволяющих расширить время разряда интегратора в момент измерения магнитной восприимчивости.The second significant point in this application is the introduction of two more electronic units 15 and 16 into the device, which make it possible to extend the discharge time of the integrator at the moment of measuring the magnetic susceptibility.
Устройство работает следующим образом: выходной сигнал кварцевого генератора 13 с частотой 2048 кГц поступает на вход делителя частоты 14, который формирует ряд частот: 32 и 64 кГц - для управления работой схемы магнитометра; 2400, и 400 Гц - для работы сдвигового регистра и других блоков. Блок 15 формирует импульсы тока в намагничивающую и компенсационную катушки, управляет ключами акселерометров и феррозондов, организует импульс разряда интегратора АЦП во время измерения магнитной восприимчивости, а также паузу в передаче информации модулятором 19. Блок 16 формирует сигналы тактов заряда и разряда интегратора АЦП, поступающие с блока 15, с учетом увеличения времени разряда при измерении величины магнитной восприимчивости. Параллельный выходной код АЦП блока 17 поступает на входы сдвигового регистра 18, преобразуется в последовательный код и поступает на вход модулятора 19, где единичные биты последовательного кода заполняются частотой 32 кГц и подаются на каротажный кабель и далее на каротажный регистратор. По этому же кабелю подается напряжение питания скважинного прибора.The device operates as follows: the output signal of the quartz generator 13 with a frequency of 2048 kHz is fed to the input of the frequency divider 14, which generates a series of frequencies: 32 and 64 kHz - to control the operation of the magnetometer circuit; 2400, and 400 Hz - to operate the shift register and other blocks. Block 15 generates current pulses into the magnetizing and compensation coils, controls the keys of the accelerometers and ferroprobes, organizes the discharge pulse of the ADC integrator during the measurement of magnetic susceptibility, as well as a pause in the transmission of information by modulator 19. Block 16 generates charge clock signals and discharge integrator ADC, coming from block 15, taking into account the increase in discharge time when measuring the value of magnetic susceptibility. The parallel output code of the ADC of block 17 goes to the inputs of the shift register 18, is converted into a serial code and goes to the input of the modulator 19, where the single bits of the serial code are filled with a frequency of 32 kHz and are fed to the logging cable and then to the logging recorder. The supply voltage of the downhole tool is also fed through this cable.
Краткое описание чертежейBrief description of the drawings
На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства. Устройство содержит:Fig. 1 shows the functional diagram of the device. The device contains:
1, 2, 3 - жесткозакрепленные и ортогонально расположенные акселерометры;1, 2, 3 - rigidly fixed and orthogonally located accelerometers;
4, 5, 6 - жесткозакрепленные и ортогонально расположенные феррозонды, оси чувствительности которых по направлению совпадают с осями чувствительности акселерометров;4, 5, 6 - rigidly fixed and orthogonally located ferroprobes, the sensitivity axes of which coincide in direction with the sensitivity axes of the accelerometers;
7, 8, 9 - дифференциальный феррозонд датчика магнитной восприимчивости;7, 8, 9 - differential ferroprobe of magnetic susceptibility sensor;
10 - компенсационная катушка датчика магнитной восприимчивости;10 - compensation coil of the magnetic susceptibility sensor;
11 - намагничивающая катушка датчика магнитной восприимчивости;11 - magnetizing coil of the magnetic susceptibility sensor;
12 - блок преобразования сигналов акселерометров 1, 2, 3, сигналов феррозондов 4, 5, 6 и сигналов датчика магнитной восприимчивости 7, 8, 9 в импульсы постоянного тока, необходимые для подачи на вход АЦП;12 - a unit for converting signals from accelerometers 1, 2, 3, signals from flux gates 4, 5, 6 and signals from magnetic susceptibility sensors 7, 8, 9 into direct current pulses required for feeding to the ADC input;
13 - кварцевый генератор;13 - quartz generator;
14 - делитель частоты;14 - frequency divider;
15 - распределитель управляющих импульсов блока 12;15 - distributor of control pulses of block 12;
16 - формирователь импульсов управления тактом заряда и разряда;16 - pulse generator for controlling the charge and discharge cycle;
17 - интегрирующий двухтактный аналого-цифровой преобразователь (АЦП);17 - integrating push-pull analog-to-digital converter (ADC);
18 - сдвиговый регистр;18 - shift register;
19 - модулятор выходных сигналов сдвигового регистра;19 - shift register output signal modulator;
20 - блок питания скважинного прибора;20 - power supply unit of the well tool;
21 - одножильный каротажный кабель.21 - single-core logging cable.
На фиг. 2 изображены временные диаграммы устройства:Fig. 2 shows the timing diagrams of the device:
- пауза в передаче информации по каротажному кабелю; - pause in the transmission of information via the logging cable;
- разнополярные импульсы тока, подаваемые на намагничивающую катушку 11 и компенсационную катушку 10; - opposite polarity current pulses supplied to magnetizing coil 11 and compensation coil 10;
- выходной сигнал блока 15; - output signal of block 15;
- сигналы управления тактом разряда интегратора АЦП (низкий уровень); - signals for controlling the ADC integrator discharge clock (low level);
- сигналы управления тактом заряда интегратора АЦП (низкий уровень); - signals for controlling the ADC integrator charge cycle (low level);
- выходной сигнал интегратора АЦП; - output signal of the ADC integrator;
- выходной сигнал канала магнитной восприимчивости; - output signal of the magnetic susceptibility channel;
- выходные импульсы блока преобразования сигналов феррозондов; - output pulses of the ferroprobe signal conversion unit;
- выходные сигналы канала акселерометров; - output signals of the accelerometer channel;
- выходные сигнала модулятора 19. - output signals of modulator 19.
Источники информацииSources of information
1. Астраханцев Ю.Г., Пономарев В.Н. Устройство для измерения магнитной восприимчивости горных пород. // а.с. №1299315, 1985.1. Astrakhancev Yu.G., Ponomarev V.N. Device for measuring the magnetic susceptibility of rocks. // A.S. No. 1299315, 1985.
2. Пономарев В.Н., Астраханцев Ю.Г., Леготин Л.Г., Гритчин А.Г. Автономный магнитометр для измерений в сверхглубоких скважинах // а.с. №1294137, 1985.2. Ponomarev V.N., Astrakhantsev Yu.G., Legotin L.G., Gritchin A.G. Autonomous magnetometer for measurements in ultra-deep wells // A.S. No. 1294137, 1985.
3. Ю.Г. Астраханцев, Н.А. Белоглазова Аппаратурно-программный комплекс для непрерывной инклинометрии нефтяных и газовых скважин // Практика приборостроения. №1. 2003, Екатеринбург, с. 17-21.3. Yu. G. Astrakhancev, N. A. Beloglazova Hardware and software complex for continuous inclinometry of oil and gas wells // Practice of instrument making. No. 1. 2003, Ekaterinburg, pp. 17-21.
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2831753C1 true RU2831753C1 (en) | 2024-12-13 |
Family
ID=
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU911420A1 (en) * | 1980-06-30 | 1982-03-07 | Институт геофизики Уральского научного центра АН СССР | Complex well-logging magnetometer |
SU1299315A1 (en) * | 1985-04-01 | 1994-07-30 | Институт геофизики Уральского научного центра АН СССР | Device for measuring magnetic susceptibility of rock |
AU1628399A (en) * | 1997-12-04 | 1999-06-16 | Baker Hughes Incorporated | Measurement-while-drilling assembly using gyroscopic devices and methods of bias removal |
RU2291294C1 (en) * | 2005-06-17 | 2007-01-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" | Ferro-probe well tilt meter |
RU2456643C2 (en) * | 2010-06-01 | 2012-07-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Геофизик" | Device for carrying out logging in ore holes |
US20220403733A1 (en) * | 2017-10-10 | 2022-12-22 | Halliburton Energy Services, Inc. | Measurement of inclination and true vertical depth of a wellbore |
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU911420A1 (en) * | 1980-06-30 | 1982-03-07 | Институт геофизики Уральского научного центра АН СССР | Complex well-logging magnetometer |
SU1299315A1 (en) * | 1985-04-01 | 1994-07-30 | Институт геофизики Уральского научного центра АН СССР | Device for measuring magnetic susceptibility of rock |
AU1628399A (en) * | 1997-12-04 | 1999-06-16 | Baker Hughes Incorporated | Measurement-while-drilling assembly using gyroscopic devices and methods of bias removal |
RU2291294C1 (en) * | 2005-06-17 | 2007-01-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" | Ferro-probe well tilt meter |
RU2456643C2 (en) * | 2010-06-01 | 2012-07-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Геофизик" | Device for carrying out logging in ore holes |
US20220403733A1 (en) * | 2017-10-10 | 2022-12-22 | Halliburton Energy Services, Inc. | Measurement of inclination and true vertical depth of a wellbore |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Ю.Г. АСТРАХАНЦЕВ и др., Аппаратурно-программный комплекс для непрерывной инклинометрии нефтяных и газовых скважин, N1. 2003, Екатеринбург, с. 17-21. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
SU1376950A3 (en) | Method and apparatus for determining defects in casing string | |
GB2195023A (en) | Improvements in or relating to the surveying of boreholes | |
US3050150A (en) | Methods for investigating earth formations | |
US2716730A (en) | Apparatus for magnetic well logging | |
RU2831753C1 (en) | Complex magnetometer-inclinometer for survey of wells of various purposes | |
RU2445653C2 (en) | Geo-acoustic logging device | |
RU2533334C1 (en) | Device for studies of dynamic state of rocks in well | |
SE508746C2 (en) | Method for electromagnetic probing of boreholes, as well as a transmitter and receiver device for the realization of the method | |
US3544957A (en) | Electronic inclinometer for electric drills | |
SU911420A1 (en) | Complex well-logging magnetometer | |
US3965412A (en) | Determination of the polarity of remanent magnetization of an earth formation penetrated by a bore hole using an accurate magnetometer | |
RU2028648C1 (en) | Method and device for direct searching of geological objects | |
SU1310765A1 (en) | Deep-well three-component ferroprobe magnetometer | |
RU2758580C1 (en) | Borehole device for measuring the electrical conductivity and magnetic susceptibility of rocks | |
SU832514A1 (en) | Device for logging magnetic susceptibility | |
RU2762821C1 (en) | Device for measuring magnetic susceptibility and electrical conductivity of rocks in wells | |
RU47110U1 (en) | MAGNETIC RESONANCE GEOINTROSCOPE | |
SU805232A1 (en) | Device for aero-geophysical survey | |
SU744414A1 (en) | Measuring apparatus for geoelectrosurveying | |
SU551588A1 (en) | Electromagnetic well logging device | |
SU1154441A1 (en) | Apparatus for investigating wells | |
SU458289A1 (en) | Device for radioactive logging | |
SU805228A1 (en) | Device for well electro-logging | |
SU1347063A1 (en) | Device for measuring weak geomagnetic fields | |
SU208601A1 (en) | METHOD OF BINDING THE DATA OF GEOPHYSICAL RESEARCH TO THE TRUE DEPTH OF THE WELL |