Применение индукционных методов для исследования вторичного электромагнитного поля среды. Подбор определенной длины зонда для генерирования максимально полезного сигнала в приемной катушке. Расчетная модель, методика проектирования, результаты расчетов.
Аннотация к работе
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. 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. 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 [1].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.
План
Оглавление
Введение
Теория индукционного метода
Расчетная модель
Методика проектирования
Результаты расчетов
Графики полученных значений
Анализ результатов и обоснование принятого решения
Заключение
Список литературы
Введение
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 [1].
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.
= ки•Вк•?2•? (1) ки - коэффициент зонда;
Вк - пространственный фактор элементарного кольца (тора);
? - магнитная проницаемость среды;
? - удельная электропроводность.
Пространственный фактор элементарного кольца (тора) определяется уравнением: Вк = (2)
Lи - длина зонда; rk - радиус элементарного кольца;
Lг и Lп - расстояния от центров генераторной и приемной катушек до оси элементарного кольца.
Рис. 2. К выводу формулы пространственного фактора.
Выразим расстояния Lг и Lп 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 Rисс = 2 м, Rпод = 0,9 м и учитывая, что расстояние rk изменяется с шагом ?r = 0,1 м, а область по вертикали учитывается от (-Lu/2) до (Lu/2), с шагом ?Lu = 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 Lu.
Проводим измерения для трех зондов
Результаты расчетов
Для решения задач поставленных в курсовом проекте были выбраны три зонда с разными длинами
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.
Вывод
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 [2].
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.
Список литературы
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.