CN102619505A

CN102619505A - 随钻电磁波电阻率测井仪器的地面刻度装置

Info

Publication number: CN102619505A
Application number: CN2012101235043A
Authority: CN
Inventors: 段宝良; 魏少华; 宋殿光; 方辉; 李郴; 韩宏克; 郭巍
Original assignee: China Research Institute of Radio Wave Propagation CRIRP
Current assignee: China Research Institute of Radio Wave Propagation CRIRP
Priority date: 2012-04-25
Filing date: 2012-04-25
Publication date: 2012-08-01

Abstract

本发明公开了一种随钻电磁波电阻率测井仪器的地面刻度装置，包括基座，基座安装有圆筒形支撑外壁，圆筒形支撑外壁的中心竖向密封安装有圆管形支撑内壁，圆筒形支撑外壁和圆管形支撑内壁之间的环形夹层中填充有液体介质，在所述圆形支撑管中安装有需要刻度的仪器。圆筒形支撑外壁的下端一侧设置有带阀门的排放口。本发明能保证仪器测量结果的准确性，并提高仪器的测量精度，进而在实际测井中利用测量出的准确的地层电阻率信息帮助油田技术人员准确的找到油层，精确的评价油层的含油饱和度。结构简单，实现容易，由于其完全在地面之上，而且主体是一体化的结构，具有可以移动的优点。

Description

随钻电磁波电阻率测井仪器的地面刻度装置

技本领域：

本发明涉及石油开采领域中随钻电磁波测井技术，具体涉及一种随钻电磁波电阻率测井仪器的地面刻度装置。

背景技术：

近几年来，随着陆上水平井和大斜度井钻井工作量增加以及海上钻井的需求，常规电缆测井已经不能满足测井技术的需要，因此随钻测井技术得到了非常迅速的发展。它可以实现钻井和测井同时进行，是将测井仪器安装在靠近钻头的部位，在地层未受到明显侵入和污染的条件下进行测量，和传统的电缆测井相比较，具有实时性好、测井精度高等优点。随钻电磁波电阻率测井仪器是随钻测井中最常用的仪器之一，它主要测量地层的电阻率信息，由于一般情况下油层的电阻率较高，因此它能够有效的识别油层，还具有能够指导钻头在油层中水平钻进的地质导向功能。可见，研制随钻电磁波电阻率测井仪器具有非常重要的实际意义，能够增强我国在随钻测井领域中的实力，帮助油田找到更多的油气储层，缓解油气资源紧缺的局面。我国在研制此种仪器中大多采用仿制的方法，很少掌握核心技术，这样虽然能加快研制速度，但并不利于我国测井技术的真正发展。为了掌握核心技术，我们从基础理论研究开始，研制出了具有自主知识产权随钻电磁波电阻率测井仪器。在仪器应用于实际之前，需要对仪器进行刻度，使仪器在均匀介质中的电阻率响应值与介质的真电阻率值对应，以满足实际的测井要求。目前国内尚无对随钻电磁波电阻率测井仪进行刻度的地面试验装置。

发明内容：

本发明目的：在仪器应用于实际测井之前，为了使仪器在均匀介质中的电阻率响应值与介质的真实电阻率值相等，校正仪器响应值与理论计算值之间的误差，保证仪器能准确的测量地层电阻率信息，提供一种随钻电磁波电阻率测井仪地面刻度装置，对仪器进行刻度。

本发明的技术方案：一种随钻电磁波电阻率测井仪器的地面刻度装置，包括一个与地面贴合的基座，在基座上表面中部竖向密封安装有圆筒形支撑外壁，在该圆筒形支撑外壁的中心竖向密封安装有圆管形支撑内壁，在所述圆筒形支撑外壁和圆管形支撑内壁之间的环形夹层中填充有液体介质，在所述圆形支撑管中安装有需要刻度的仪器。

在所述圆筒形支撑外壁的下端一侧设置有带阀门的排放口。

所述基座、圆筒形支撑外壁和圆管形支撑内壁的电参数与空气接近，相对介电常数在1～5之间，并且为非导电和非导磁材料。

所述圆筒形支撑外壁的半径为2.5m以上。

所述圆筒形支撑外壁的高度为6.5m以上。

所述基座在保证工程强度的情况下其厚度为0.3m以下。

所述基座的电阻率大于或等于100Ohmm。

所述圆筒形支撑外壁的厚度为0.3m以上。

所述圆筒形支撑外壁的电阻率为10³Ohmm以上。

所述圆管形支撑内壁的直径大于需刻度仪器的外径而小于或等于为0.2m。

有益效果：1、本发明实现了对随钻电磁波电阻率测井仪器的刻度，经此装置进行刻度后，能保证仪器测量结果的准确性，并提高仪器的测量精度，进而在实际测井中利用测量出准确的地层电阻率信息帮助油田技术人员准确找到油层，精确的评价油层的含油饱和度。

2、本发明装置结构简单，实现容易，并且刻度的原理流程也简单易懂，是一种非常实用的刻度装置。由于其完全在地面之上，而且主体是一体化的结构，具有可以移动的优点。

附图说明

图1是本发明的地面刻度装置的剖面结构示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是视电阻率随圆筒形支撑外壁变化曲线图；

图4是仪器在刻度装置不同深度处视电阻率值曲线。

图中：1为需要刻度仪器的安装内腔，2为圆管形支撑内壁，3为液体介质，4为圆筒形支撑外壁，5为基座，6为带阀门的排放口，7为地面。

具体实施方式

实施例一：参见图1和图2，一种随钻电磁波电阻率测井仪器的地面刻度装置，包括基座5、圆筒形支撑外筒4和圆管形支撑内筒3。基座5为圆形，上下表面均为平面，用来支撑其上面的装置，要有足够的强度其下表面贴合固定于地面。在基座5的上表面中部竖向密封安装有圆筒形支撑外壁4，在该圆筒形支撑外壁4的中心竖向密封安装有圆管形支撑内壁2。所述圆形基座5、圆筒形支撑外壁4和圆管形支撑内壁2同圆心。在所述圆筒形支撑外壁4和圆管形支撑内壁2之间的环形夹层中填充有液体介质3，在所述圆管形支撑壁2的作用是将仪器与介质隔离，要求考虑其强度的前提下尽可能的薄。圆形支撑管的内腔即内腔1中安装有需要刻度的仪器，它的底部是密封的。同时在所述圆筒形支撑外壁的下端一侧设置有带阀门的排放口。

使用说明：

在对仪器进行刻度时，将给定电参数的介质3充满于2和4之间，然后将仪器下放到1中，首先通过理论计算得出仪器的理论响应值，与实测的响应值进行比较，如两者值一致，且基本等于仪器在均匀介质中的响应值则完成一个刻度值，之后更换不同的介质（如通过向液体中加入不同程度的盐分），重复上面的过程，完成仪器出厂前的刻度。对不同仪器刻度时，通过排放口将液体介质排放后更换新介质即可。

材料要求：

整个装置中除了介质3外，其余介质均要求电参数与空气接近，相对介电常数在1～5之间，不能导电和导磁，例如玻璃钢材料。而且在刻度过程中除需要刻度的仪器外不能有任何金属存在。

尺寸选取原则：

随钻电磁波电阻率仪器的探测深度与仪器的工作频率、收发天线的间距以及测量介质的电参数有关，因此，要根据所要刻度仪器的结构尺寸、工作的频率，选取合适的介质3及整个装置中每个部分的尺寸，使整体的尺寸满足工程的强度要求并保证仪器的响应主要是受介质3的影响，把受装置外介质及大地的影响降到最低。

尺寸选取：

1、圆筒形支撑外壁4的径向尺寸选取

选取随钻电磁波电阻率仪器的频率为2MHz和400KHz，源距为20in，30in，46in。每个频率和源距的组合下测量出相位差视电阻率和幅度比视电阻率，这样总共有12个测量值。假设装置足够高，不受上面空气及下面大地的影响，此时只考虑径向成层，给定圆筒形支撑内壁直径为0.2m，装置内水电阻率为10Ohmm，让试验装置半径从小到大变化，并通过理论计算出视电阻率值变化的情况，结果见图3。理论计算方法采用的径向成层介质中的格林函数法。此方法采用递推矩阵方法进行计算。根据圆柱形层界面处电场和磁场的连续性条件得到确定待定系数的矩阵方程组并通过递推方法快速求解。只需改变方程组中源项元素的位置，就可以方便地得到当源点和场点在任意层时的Green函数，形式简洁、易于编程。

另外还计算了装置内水电阻率为其他值时的视电阻率变化曲线。综合分析后发现，半径越大、电阻率越低受外界影响越小，但考虑实际工程情况，势必半径越小越好。因此，折中考虑，在保证电阻率在10Ohmm以下时测得的视电阻率值受外界影响较小的情况下，建议

的半径为2.5m。

2、圆筒形支撑外壁4的高度尺寸选取

由于在半径取2.5m情况下，水电阻率只有在10Ohmm以下时仪器响应受外界影响较小，因此，考虑水电阻率10Ohmm时不同高度下外界对仪器响应的影响。此时假定仪器在径向上不受外界影响，只考虑上下分层，采用纵向成层介质中的格林函数方法计算仪器测量点在刻度装置中点附近处视电阻率值随装置高度变化受外界的影响情况，此种方法采用递推算法计算任意层介质的并矢Green函数。根据层界面处电场和磁场的连续性条件得到三个确定Sommerfeld积分待定系数的线性方程组，分别对应于垂向单位电偶极子产生的TM波、水平方向单位电偶极子产生的TE波和TM波，这些方程组均可通过递推算法求解。只需改变三个线性方程组中源项元素的位置，就可以方便地得到当源点和场点在任意层时的并矢Green函数。计算结果如图4所示，高度为6.5m，中点3.25m深度处的视电阻率与真实值误差并不大，在可以接受的范围内，并且考虑该仪器的长度为6.34米，因此6.5m刚好能将仪器完全放入井中，综上考虑，建议4的高度选为6.5m。

3、基座5的尺寸及电阻率选取

在装置中水电阻率为10Ohmm时，仍假定装置径向上不受外界影响，只考虑上下分层，将

厚度从0.3m增大到0.5m，利用纵向成层介质格林函数法进行计算，结果发现，视电阻率值与真值误差增大，而要保证工程强度，则厚度又不能太薄，所以建议厚度为0.3m，在数值模拟时将厚度设为0.3m，将

电阻率从100Ohmm到100000 Ohmm变化，观察发现曲线变化非常小，即在实际工程中对底座

的电阻率要求不是很严格，大于100Ohmm即可。

4、圆筒形支撑外壁4的厚度及电阻率选取

在圆筒形支撑外壁4高6.5m，半径2.5m时，将电阻率设为10⁵Ohmm，将圆筒形支撑外壁4厚度从0.3m变化到0.5m发现对视电阻率值没有影响，将圆筒形支撑外壁4的电阻率由10⁵Ohmm降低到10³Ohmm后，对测量结果影响非常小，可以忽略。所以选择圆筒形支撑外壁4厚度为0.3m，壁电阻率为10⁵Ohmm，在实际工程上可以根据强度要求适当选取厚度，并不会对数值模拟结果产生影响。

5、圆管形内壁的尺寸选取

按以上所选的模型尺寸，在水电阻率为10Ohmm时，将圆管形内壁2的直径从0.2m增大到0.3m，发现对仪器响应有较小的影响，使响应误差稍有增加，当增大到0.4m时误差进一步增大，但总体影响都不是很大。建议尽量缩小2的尺寸，考虑到仪器直径为7in，所以建议将圆管形内壁2的尺寸定为直径0.2m，厚度在保证强度的情况下尽可能的薄。

Claims

1.一种随钻电磁波电阻率测井仪器的地面刻度装置，其特征是：包括一个与地面贴合的基座，在基座上表面中部竖向密封安装有圆筒形支撑外壁，在该圆筒形支撑外壁的中心竖向密封安装有圆管形支撑内壁，在所述圆筒形支撑外壁和圆管形支撑内壁之间的环形夹层中填充有液体介质，在所述圆形支撑管中安装有需要刻度的仪器。

2.根据权利要求1所述的随钻电磁波电阻率测井仪器的地面刻度装置，其特征是：在所述圆筒形支撑外壁的下端一侧设置有带阀门的排放口。

3.根据权利要求1所述的随钻电磁波电阻率测井仪器的地面刻度装置，其特征是：所述基座、圆筒形支撑外壁和圆管形支撑内壁的电参数与空气接近，相对介电常数在1～5之间，并且为非导电和非导磁材料。

4.根据权利要求1所述的随钻电磁波电阻率测井仪器的地面刻度装置，其特征是：所述圆筒形支撑外壁的半径为2.5m以上。

5.根据权利要求1所述的随钻电磁波电阻率测井仪器的地面刻度装置，其特征是：所述圆筒形支撑外壁的高度为6.5m以上。

6.根据权利要求1所述的随钻电磁波电阻率测井仪器的地面刻度装置，其特征是：所述基座在保证工程强度的情况下其厚度为0.3m以下。

7.根据权利要求1所述的随钻电磁波电阻率测井仪器的地面刻度装置，其特征是：所述基座的电阻率大于或等于100Ohmm。

8.根据权利要求1所述的随钻电磁波电阻率测井仪器的地面刻度装置，其特征是：所述圆筒形支撑外壁的厚度为0.3m以上。

9.根据权利要求1所述的随钻电磁波电阻率测井仪器的地面刻度装置，其特征是：所述圆筒形支撑外壁的电阻率为10³Ohmm以上。

10.根据权利要求1所述的随钻电磁波电阻率测井仪器的地面刻度装置，其特征是：所述圆管形支撑内壁的直径大于需刻度仪器的外径而小于或等于为0.2m。