CN105275463A

CN105275463A - 一种过套管电阻率模拟测量方法

Info

Publication number: CN105275463A
Application number: CN201510815547.1A
Authority: CN
Inventors: 陈科贵; 黄长兵; 孙嘉戌
Original assignee: Southwest Petroleum University
Current assignee: Southwest Petroleum University
Priority date: 2015-11-20
Filing date: 2015-11-20
Publication date: 2016-01-27

Abstract

本发明公开了一种过套管电阻率模拟测量方法，包括以下步骤：(1)准备模拟测量装置：在胶结好水泥的套管中设置一个环形的强磁铁；(2)测量：首先测量套管外为空气条件下的电压信号，然后按照矿化度由低到高的顺序，逐渐加入一定量NaCl，依次测量不同矿化度条件下的电压响应信号；(3)计算：通过在地面设置的回路电极，测量步骤(2)所产生的霍尔电流和电压值，根据公式计算可得到该地层的视电阻率。本发明与现有技术相比的优点是：将过套管电阻率的测量与霍尔效应结合起来，通过在套管中垂直于电流的方向加磁场，记录地层中由霍尔效应产生的霍尔电压和电流，再计算出地层的视电阻率；原理简单，电流信号较好，测量精度较高。

Description

一种过套管电阻率模拟测量方法

技术领域

本发明涉及电阻率模拟测量方法，尤其涉及一种基于霍尔效应的过套管电阻率模拟测量方法。

背景技术

20世纪80年代，随着低噪声放大器的出现，1988年PML测井公司生产的第一台测井样机研制成功。随后，全世界范围内相继出现了多个关于过套管电阻率的专利。斯伦贝谢公司先后跟新了几代测量仪器，应用于我国老井剩余油评价以及油藏饱和度动态监测方面。

国外商业化的过套管电阻率测井仪器都是基于1939年前苏联专家Alpin提出在金属套管内用三个电极测量差分电压进而估计泄露到地层的电流，以此来计算地层电阻率的研究成果。过套管电阻率测井仪器采用频率很低的交流信号，一般频率选择在0.01～10.0Hz之间。由于金属套管的电阻率要比井眼流体电阻率低得多，所以大部分电流在金属套管中流动，但是，仍然有一小部分电流通过金属套管进入地层。如果能够检测到仪器测量电极与地面回路电极之间的电位差，并且能够检测流入地层的电流，则可以得到地层的电阻率信息急需在理论创新的基础上，实现该相技术的研发。该方法受到影响因素较多，测量结果不准确，影响对地层真实电阻率的判断。当地层电阻率很低时，测量电极的电位很低，仪器测量精度受限，当地层电阻率很高时，虽然测量电极电位较大，容易测量，但是，由于漏入地层的电流会更小，二阶电位差明显变小，测量精度同样会受到影响。

CHFR过套管电阻率测井：CHFR过套管电阻率测井是一种侧向测井，测量部分由上下电流电极、四组测量电极组成，每组测量电极有三个相距180度的电极，每两组相邻电极相距2英尺。每三组相邻电极完成一个深度点测，每次点测可以测量两个相距2英尺深度点数据。

第一步通过顶部电流电极向套管施加低频交流电流，大部分电流通过套管上下传递最后到达地面；很少一部分从套管漏失到地层，其通过的路径与裸眼井侧向测井类似。仪器每次测量使用三组相邻电极，每两组电极间电压降之和即是泄漏到地层中的电流造成的电压降和套管上电压降之和。第二步称为校准阶段，其电流回路同样开始于电流发射端，但电流沿套管向下流动到测井仪底部电极。泄漏到地层中的电流可以忽略，因为电流不需要通过地层完成回路。

使用测量阶段测量电极测量的电压即可求出套管的电阻率。如果套管电阻率已知，就可求得套管臂厚，并对其腐蚀情况进行检查。完成两步测量后，按照Rt＝K×Vds/ΔI，就可计算出地层电阻率。其中Vds：测点到地面的电压降；ΔI：地层电流；K：仪器因子。

EKOS过套管电阻率测井：EKOS测井系统由地面、井下仪两部分组成。地面部分又细分为：供电和控制器、套管供电电源、电流变换器。在供电和控制器中有遥测系统的地面部分、电子电路井下部分和液压传动装置泵的电源。套管供电电源是一个大功率的电源，可以提供10A以内的稳定电流。电流变换器可以保证改变给定频率电流的极性。井下仪器是由上部和下部供电电极、三个探测电极一个电位电极、遥测系统、液压控制系统和加重组成，电极之间采用钢缆软连接而成。ECOS测井不需要刮削套管臂来清洁锈蚀、结垢，不需要洗净井内赃物、刮蜡和热水洗井或酸洗；只要仪器可以到井底就可以测量。测量过程分为上供电测量和下供电测量2次测量。EKOS仪器的探测深度也定义为在无限厚地层中的某一点，在该点出内介质对整个测量信号的贡献为50％。通过数值模拟确定仪器的探测深度在2m间变化，具体受地层参数的影响。

现有技术的测井信号为毫伏级别，套管测量频率、测量电极距、水泥环、套管非均质性等会使信号发生严重的畸变。当地层电阻率很低时，测量电极的电位很低，仪器测量精度受限，当地层电阻率很高时，虽然测量电极电位较大，容易测量，但是，由于漏入地层的电流会更小，二阶电位差明显变小，测量精度同样会受到影响。

发明内容

本发明是为了解决上述不足，提供了一种过套管电阻率模拟测量方法。

本发明的上述目的通过以下的技术方案来实现：一种过套管电阻率模拟测量方法，包括以下步骤：

(1)准备模拟测量装置：在胶结好水泥的套管中设置一个环形的强磁铁，该磁铁在垂直于电流的方向会产生一个磁场，并将套管置于水槽中，通过改变水槽中水的矿化度达到模拟套管外不同电阻率地层测量的目的；

(2)测量：首先测量套管外为空气条件下的电压信号，然后按照矿化度由低到高的顺序，逐渐加入一定量NaCl，依次测量不同矿化度条件下的电压响应信号；根据霍尔效应，当电流垂直于外磁场通过导体时，垂直于电流和磁场的方向会产生一个附加电场，从而在导体的两端产生电势差；该电场产生的电流称之为霍尔电流，相应的电压称之为霍尔电压；

(3)通过在地面设置的回路电极，测量步骤(2)所产生的霍尔电流和电压值，根据公式：

R_{a} = K \times \frac{V_{0}}{Δ I}

可得到该地层的是电阻率；其中V为我们所测量的霍尔电压，I为霍尔电流，K为仪器系数。

本发明与现有技术相比的优点是：本发明的测量方法将过套管电阻率的测量与霍尔效应结合起来，通过在套管中垂直于电流的方向加磁场，记录地层中由霍尔效应产生的霍尔电压和电流，再计算出地层的视电阻率；原理简单，电流信号较好，测量精度较高。

附图说明

图1是本发明中模拟测量装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进一步详述。

一种过套管电阻率模拟测量方法，包括以下步骤：

(1)准备模拟测量装置：如图1所示，在胶结好水泥4的套管1中设置一个环形的强磁2铁，该磁铁2在垂直于电流的方向会产生一个磁场，并将套管1置于水槽3中，通过改变水槽3中水5的矿化度达到模拟套管外不同电阻率地层测量的目的；

R_{a} = K \times \frac{V_{0}}{Δ I}

根据实验结果可以发现，在控制其他变量的条件下，电压随电流的增大而增大，且趋势为线性变化；当电流垂直于外磁场通过强磁铁时，垂直于电流和磁场的方向会产生一附加电场，从而在导体的两端产生电势差，符合霍尔效应。而在模拟实验中，随着套管外地层电阻率变化(盐水矿化度变化)，相同浓度下电压变化幅度一致，信号变化规律为，管外地层电阻率越大，电压越大。由试验数据得出，这种方法确实可行，测量信号随地层电阻率变化。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及实施例内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims

1.一种过套管电阻率模拟测量方法，其特征在于：包括以下步骤：

(3)计算：通过在地面设置的回路电极，测量步骤(2)所产生的霍尔电流和电压值，根据公式：

R_{a} = K \times \frac{V_{0}}{Δ I}

可得到该地层的视电阻率；其中V为我们所测量的霍尔电压，I为霍尔电流，K为仪器系数。