CN110273675B - 一种瞬变电磁差分测井方法及其系统 - Google Patents
一种瞬变电磁差分测井方法及其系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110273675B CN110273675B CN201910607981.9A CN201910607981A CN110273675B CN 110273675 B CN110273675 B CN 110273675B CN 201910607981 A CN201910607981 A CN 201910607981A CN 110273675 B CN110273675 B CN 110273675B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- transient electromagnetic
- representing
- depth
- denotes
- distance
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 title claims abstract description 148
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 37
- 230000004044 response Effects 0.000 claims abstract description 174
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims abstract description 25
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 30
- 230000035699 permeability Effects 0.000 claims description 20
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims description 20
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 5
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 15
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 26
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 5
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 4
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 4
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 4
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 1
- 238000005316 response function Methods 0.000 description 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B47/00—Survey of boreholes or wells
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B49/00—Testing the nature of borehole walls; Formation testing; Methods or apparatus for obtaining samples of soil or well fluids, specially adapted to earth drilling or wells
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Geophysics (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
本发明公开一种瞬变电磁差分测井方法及其系统，该方法包括：在套管井内设定的第一深度处，对发射线圈进行瞬变电磁激发，利用接收线圈得到第一瞬变电磁响应波形；在套管井内设定的第二深度处，对所述发射线圈进行瞬变电磁激发，利用所述接收线圈得到第二瞬变电磁响应波形；所述第一瞬变电磁响应波形和所述第二瞬变电磁响应波形相减，得到第一响应差；根据所述第一响应差，利用卷积性质确定第二响应差；根据所述第二响应差，通过改变所述源距和/或所述深度间距，通过刻度确定不同深度处的电导率测井曲线。本发明通过上述方法能够得到不同径向探测深度和不同分辨率的测井曲线，以减小在实际过套管电导率测井中的误差。
Description
技术领域
本发明涉及石油测井中过套管地层电导率测井技术领域，特别是涉及一种瞬变电磁差分测井方法及其系统。
背景技术
在现有的测井方法中，比较成熟的电导率测井方法有直流电测井和感应测井两种，直流电测井测量0频率的直流稳态场，在套管井内只能单点测量，并且要求电极与套管井壁必须接触良好，对套管内壁要求高；感应测井测量单个频率的稳态响应，要想穿透套管，必须采用低频正弦波，这时，反应地层电导率的有用信号幅度很小，这对测井仪器提出了更高的设计要求，在实际过套管电导率测井中，存在较大误差。
发明内容
基于此，本发明的目的是提供一种瞬变电磁差分测井方法及其系统，以便在套管井中对地层电导率进行非接触式的连续测量，得到连续的地层电导率曲线，减小在实际过套管电导率测井中的误差。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种瞬变电磁差分测井方法，所述差分测井方法包括：
在套管井内设定的第一深度处，对发射线圈进行瞬变电磁激发，利用接收线圈得到第一瞬变电磁响应波形；
在套管井内设定的第二深度处，对所述发射线圈进行瞬变电磁激发，利用所述接收线圈得到第二瞬变电磁响应波形；
所述第一瞬变电磁响应波形和所述第二瞬变电磁响应波形相减，得到第一响应差；
根据所述第一响应差，利用卷积性质确定第二响应差；
获取源距和深度间距，所述源距为所述发射线圈和所述接收线圈之间的距离，所述深度间距为所述第一深度和所述第二深度之间的距离；
根据所述第二响应差，通过改变所述源距和/或所述深度间距，通过刻度确定不同深度处的电导率测井曲线。
可选的，所述在套管井内设定的第一深度处，对发射线圈进行瞬变电磁激发，利用接收线圈得到第一瞬变电磁响应波形，具体包括：
根据
公式确定第一瞬变电磁响应波形；
其中，μ表示磁导率，L表示发射线圈和接收线圈之间的距离，nT表示发射线圈的圈数，nR表示接收线圈的圈数，S0表示发射线圈或接收线圈的面积，I(ω)表示发射电流的幅度谱，g表示Doll几何因子，h1表示第一深度距离井面的高度，z表示套管井的长度，r表示套管井的半径，i表示虚数单位，ω表示角频率，Va(h1,t)表示第一瞬变电磁响应波形，σ是地层的电导率。
可选的，所述在套管井内设定的第二深度处，对所述发射线圈进行瞬变电磁激发，利用所述接收线圈得到第二瞬变电磁响应波形，具体包括：
根据
公式确定第二瞬变电磁响应波形；
其中，μ表示磁导率，L表示发射线圈和接收线圈之间的距离，nT表示发射线圈的圈数，nR表示接收线圈的圈数，S0表示发射线圈或接收线圈的面积，I(ω)表示发射电流的幅度谱，g表示Doll几何因子，h2表示第二深度距离井面的高度，z表示套管井的长度，r表示套管井的半径，i表示虚数单位，ω表示角频率，Va(h2,t)表示第二瞬变电磁响应波形，σ是地层的电导率。
可选的，所述第二响应差的具体表达式为：
其中，μ表示磁导率，L表示发射线圈和接收线圈之间的距离，nT表示发射线圈的圈数，nR表示接收线圈的圈数，S0表示发射线圈或接收线圈的面积，I(ω)表示发射电流的幅度谱，g表示Doll几何因子，h2表示第二深度距离井面的高度，z表示套管井的长度，r表示套管井的半径，i表示虚数单位，ω表示角频率，Va(h1,t)表示第一瞬变电磁响应波形，Va(h2,t)表示第二瞬变电磁响应波形。
一种瞬变电磁差分测井系统，所述差分测井系统包括：
第一瞬变电磁响应波形确定模块，用于在套管井内设定的第一深度处，对发射线圈进行瞬变电磁激发，利用接收线圈得到第一瞬变电磁响应波形；
第二瞬变电磁响应波形确定模块，用于在套管井内设定的第二深度处，对所述发射线圈进行瞬变电磁激发，利用所述接收线圈得到第二瞬变电磁响应波形；
第一响应差确定模块，用于所述第一瞬变电磁响应波形和所述第二瞬变电磁响应波形相减，得到第一响应差；
第二响应差确定模块，用于根据所述第一响应差，利用卷积性质确定第二响应差；
源距和深度间距获取模块，用于获取源距和深度间距，所述源距为所述发射线圈和所述接收线圈之间的距离，所述深度间距为所述第一深度和所述第二深度之间的距离；
测井曲线确定模块，用于根据所述第二响应差，通过改变所述源距和/或所述深度间距，通过刻度确定不同深度处的电导率测井曲线。
可选的，所述第一瞬变电磁响应波形确定模块，具体包括：
第一瞬变电磁响应波形确定单元，用于根据
公式确定第一瞬变电磁响应波形；
其中，μ表示磁导率，L表示发射线圈和接收线圈之间的距离，nT表示发射线圈的圈数，nR表示接收线圈的圈数，S0表示发射线圈或接收线圈的面积，I(ω)表示发射电流的幅度谱，g表示Doll几何因子，h1表示第一深度距离井面的高度，z表示套管井的长度，r表示套管井的半径，i表示虚数单位，ω表示角频率，Va(h1,t)表示第一瞬变电磁响应波形。
可选的，所述第二瞬变电磁响应波形确定模块，具体包括：
第二瞬变电磁响应波形确定单元，用于根据
公式确定第二瞬变电磁响应波形；
其中，μ表示磁导率，L表示发射线圈和接收线圈之间的距离，nT表示发射线圈的圈数，nR表示接收线圈的圈数，S0表示发射线圈或接收线圈的面积，I(ω)表示发射电流的幅度谱，g表示Doll几何因子，h2表示第二深度距离井面的高度，z表示套管井的长度，r表示套管井的半径，i表示虚数单位，ω表示角频率，Va(h2,t)表示第二瞬变电磁响应波形。
可选的，所述第二响应差的具体表达式为：
其中，μ表示磁导率，L表示发射线圈和接收线圈之间的距离，nT表示发射线圈的圈数，nR表示接收线圈的圈数，S0表示发射线圈或接收线圈的面积，I(ω)表示发射电流的幅度谱，g表示Doll几何因子，h2表示第二深度距离井面的高度，z表示套管井的长度，r表示套管井的半径，i表示虚数单位，ω表示角频率，Va(h1,t)表示第一瞬变电磁响应波形，Va(h2,t)表示第二瞬变电磁响应波形。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明提供的一种瞬变电磁差分测井方法及其系统，通过不同深度处的瞬变电磁响应波形相减的方法，得到第一响应差，消除瞬变电磁测量波形中幅度很大的无用信号，利用卷积性质确定第二响应差，通过改变发射线圈与接收线圈的不同源距和/或改变深度间距，经过刻度能够得到不同深度处电导率测井曲线，并减小在实际过套管电导率测井中的误差。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一种瞬变电磁差分测井方法的流程图；
图2为本发明实施例源距L为0.285m，间距Δh为0.05m时差分几何因子在轴向与径向的三维分布图；
图3为本发明实施例源距L为0.285m，间距Δh为0.05m时差分几何因子在轴向与径向的二维分布图；
图4为本发明实施例间距Δh为0.05m，源距L分别为0.43m(a)、0.6m(b)、0.77m(c)和1m(d)时差分几何因子分布图；
图5为本发明实施间距Δh为0.2m，源距L分别为0.275m、0.43m、0.6m和0.77m时差分几何因子分布图；
图6为本发明实施例源距L为0.6m，间距Δh分别为0.05m(a)、0.1m(b)、0.15m(c)和0.2m(d)时差分几何因子；
图7为本发明实施例实际测量的原始差分电导率曲线；
图8(a)为本发明实施例薄层时常规测井曲线和差分测井曲线的比较图；
图8(b)为本发明实施例厚层时常规测井曲线和差分测井曲线的比较图；
图9为本发明实施例一种瞬变电磁差分测井系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种瞬变电磁差分测井方法及其系统，在套管井和裸眼井中均能够连续测量，获得连续的地层电导率曲线，以减小在实际过套管电导率测井中的误差。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明中的几何因子随源距改变，源距不同时几何因子的形状不一样，把两个相同的几何因子平移一个深度间距以后相减所得到的差分几何因子既随源距改变也随间距改变。几何因子在空间的分布决定了本发明测井曲线的径向和纵向探测特征，几何因子越大的区域对响应贡献越大，是测井曲线主要探测的区域。由于深度间距的改变也影响探测特征，深度间距也就是差分量，所以叫差分测井。
瞬变电磁法作为一种全新的裸眼井和过套管地层电导率测井方法，从信号的角度看，测量瞬态波形可以获得一个频率段的响应；从激发的角度看：改变电磁场的激发方式为瞬态波形，可获得一定频率段的响应。用阶跃激发可获得低频为主的波形，可以有效穿透套管进入地层获取地层电导率信息。瞬变电磁测井记录全波波形，包括幅度上升、达到极值以后缓慢下降两个部分。波形前面上升的部分变化快，是多种频率成分响应叠加的结果；后续下降的波形变化慢，主要是低频成分的响应，低频时波长比较长，半个波长涉及的范围大，该范围内的所有界面都对响应有贡献，因此，探测深度深，远远大于感应测井。对全波波形分开进行处理，用上升沿可以获得套管井周围地层的电导率，用下降沿可以获得一定深度地层的电导率界面，即对后续波形中的远探测信息进行提取，可以实现远探测。这是瞬变电磁测井方法的一个主要特点。
瞬变电磁测井记录瞬变电磁激发响应的全波波形，其中包含多种频率的地层电导率信息。每个时刻的波形值均可以生成一条电导率曲线，所生成的电导率曲线集不同频率的响应于其中，对应于不同的探测深度。因此，相对于感应测井的单频来讲，瞬变电磁测井提供了频率更加丰富、探测深度更广、更深的地层电导率测量方法。最终测量的是地层的电导率，不同的频率测量的电导率对应的径向深度不同，因此，测量的地层电导率是一个深度范围的，该范围比感应测井深，更深的地层电导率测量是指用瞬变电磁测井波形中后续波所包含的地层深层的电导率以及界面信息，这些信息也被有效地测量到。
图1为本发明实施例一种瞬变电磁差分测井方法的流程图，如图1所示，所述差分测井方法包括：
步骤S1：在套管井内设定的第一深度处，对发射线圈进行瞬变电磁激发，利用接收线圈得到第一瞬变电磁响应波形。
具体的包括：
根据
公式确定第一瞬变电磁响应波形。
其中，μ表示磁导率，L表示发射线圈和接收线圈之间的距离，nT表示发射线圈的圈数，nR表示接收线圈的圈数，S0表示发射线圈或接收线圈的面积，I(ω)表示发射电流的幅度谱，g表示Doll几何因子，h1表示第一深度距离井面的高度，z表示套管井的长度，r表示套管井的半径，i表示虚数单位，ω表示角频率，Va(h1,t)表示第一瞬变电磁响应波形，σ是地层的电导率。
具体的，本发明实施例中利用发射线圈电流的导通和关断激发瞬变电磁场，在不同的源距L设置接收线圈，测量井中瞬变电磁响应波形。该响应波形形状与激发源有关(导通和关断不同)，与井眼环境有关(裸眼井和套管井)。
步骤S2：在套管井内设定的第二深度处，对所述发射线圈进行瞬变电磁激发，利用所述接收线圈得到第二瞬变电磁响应波形。
具体包括：
根据
公式确定第二瞬变电磁响应波形；
其中，μ表示磁导率，L表示发射线圈和接收线圈之间的距离，nT表示发射线圈的圈数，nR表示接收线圈的圈数，S0表示发射线圈或接收线圈的面积，I(ω)表示发射电流的幅度谱，g表示Doll几何因子，h2表示第二深度距离井面的高度，z表示套管井的长度，r表示套管井的半径，i表示虚数单位，ω表示角频率，Va(h2,t)表示第二瞬变电磁响应波形，σ是地层的电导率。
具体的，沿套管井深度进行高密度采集，首先确定深度间距Δh，在深度上每移动Δh，发射线圈进行一次瞬变电磁激发，不同源距L的接收线圈接收一次瞬变电磁响应波形。
步骤S3：所述第一瞬变电磁响应波形和所述第二瞬变电磁响应波形相减，得到第一响应差。
具体的，瞬变电磁响应波形Va(t)是一个随时间变化的波形，可以理解为直接耦合响应Vx(t)和涡流激发的二次响应VR(t)之和，即Va(t)＝Vx(t)+VR(t)。
对于上升沿，可以不考虑远处地层电导率界面影响，用Doll几何因子描述每个频率成分所激发的响应，瞬变电磁响应中的有用信号VR(t)便是所有频率响应中有用信号的叠加。对于连续谱，响应的叠加须用积分表示：
其中，VR(t)是涡流激发的二次响应电压波形，上式中的两个积分是各自独立的。前面的积分刻画了连续频谱激发时，各个频率成分响应的叠加，积分以后获得时域波形；后面这个积分表示空间各点地层的电导率对二次响应的贡献，这是空间各个位置的涡流不同所引起的。
直接耦合响应为：
直接耦合响应Vx(t)与地层电导率无关，主要受地层和套管的磁导率影响，还受源距影响比较大(分母中有L3)，积分以后是一个确定的响应波形，在测井过程中基本不变，可以视为常数项，也称为无用信号。
在两个不同地层电导率(σ1、σ2)的无限大地层(假设磁导率相同)中各取同一源距点的瞬变电磁响应波形Va1(t)和Va2(t)，其中的直接耦合响应Vx(t)是相同的，有用信号VR1(t)和VR2(t)是不同的，将两点的测量波形相减得到：
响应波形相减以后去掉了直接耦合的无用信号，仅剩下有用信号，其形状由发射电流的幅度谱I(ω)和响应函数ω2相乘以后进行Fourier逆变换得到。该波形中每个时刻的幅度Va1(t)-Va2(t)都与地层的电导率差σ1-σ2成正比，波形的值越大，对电导率测量的灵敏度越高，峰值处最大，其灵敏度最高。
本发明实施例中，对相邻深度点(间距Δh)所接收到的响应波形进行相减，得到相邻深度点的瞬变电磁差分响应波形，即第一响应差，选择相邻位置测量的波形进行相减，两个测量波形的井眼环境相近，井的影响被消除。选择相邻两点h1和h2，测量波形相减得到第一响应差：
步骤S4：根据所述第一响应差，利用卷积性质确定第二响应差。
将第一响应差公式中后面的两个积分合在一起，利用卷积性质，得到所述第二响应差的具体表达式为：
也可以表示为：
其中，μ表示磁导率，L表示发射线圈和接收线圈之间的距离，nT表示发射线圈的圈数，nR表示接收线圈的圈数，S0表示发射线圈或接收线圈的面积，I(ω)表示发射电流的幅度谱，g表示Doll几何因子，h2表示第二深度距离井面的高度，z表示套管井的长度，r表示套管井的半径，i表示虚数单位，ω表示角频率，Va(h1,t)表示第一瞬变电磁响应波形，Va(h2,t)表示第二瞬变电磁响应波形，Δh为深度间距表示第一深度和第二深度之间的距离，最后一个积分是卷积，利用卷积性质确定地层的电导率σ。最后一个积分是卷积，利用卷积的性质获得第二个响应差——两个深度处所测量地层电导率不同所引起的响应差，再经过刻度得到地层电导率的差。
相邻两个响应相减以后得到的第二响应差波形是所测量深度地层的电导率与几何因子g(h1-z,r)-g(h1+Δh-z,r)的卷积。这个几何因子是两个相同的Doll几何因子错开深度间距Δh以后相减得到的，称其为差分几何因子，因此，也可以说第二响应差波形是所测量深度地层的电导率与差分几何因子的卷积。利用反卷积获得相邻地层的电导率差，即所述第二响应差。
步骤S5：获取源距和深度间距，所述源距为所述发射线圈和所述接收线圈之间的距离，所述深度间距为所述第一深度和所述第二深度之间的距离；
步骤S6：根据所述第二响应差，通过改变所述源距和/或所述深度间距，通过刻度确定不同径向深度处的电导率测井曲线。
对不同源距L与不同相邻深度点间距Δh的差分几何因子进行计算分析。
固定发射线圈与接收线圈之间的源距L，调整相邻深度点的间距Δh，可以得出不同相邻深度间距Δh对应的差分几何因子，利用不同的差分几何因子在轴向与径向的分布特点，可以确定随着间距Δh的增加，几何因子所涉及到的径向深度区域扩大，径向探测深度加深，能够探测到套管外更深处的地层信息。
通过固定相邻深度点的间距Δh，调整发射线圈与接收线圈之间的源距L，可以得出不同源距L对应的差分几何因子，利用不同的差分几何因子在轴向与径向的分布特点，可以确定：源距越大，则差分几何因子纵向所覆盖的区域越小，纵向分辨率越高。
通过对相邻深度点间距Δh和发射线圈与接收线圈源距L的双向二维调整处理，可以有效提高套管井外地层的径向探测深度和纵向分辨率。
沿深度方向进行不同源距接收线圈的高密度采集，利用相邻深度间距的调整，可以处理出各种纵向分辨率和径向探测深度的电导率曲线。构成套管外地层电导率分布图像。
利用相邻位置或者相近位置测量波形相减的方法，在遇到扩径或者套管井内套管变形以及射孔层位等情况，两次测量所遇到的井眼状况相近，可以减小或者消除套管变形以及射孔层位等带来的测井误差。
固定深度间距Δh的情况下，源距L不同，对应的差分几何因子不同。
在固定源距L的情况下，对不同深度间距Δh对应的差分几何因子不同。
图2是本发明实施例源距L为0.285m，间距Δh为0.05m时差分几何因子在轴向与径向的三维分布图。源距L为0.285m，间距Δh为0.05m时的差分几何因子径向最深达到0.8m，差分几何因子出现正、负相交错的区域分布，有的区域差分几何因子为正，有的区域差分几何因子为负。
为更加直观展示差分几何因子分布特点，图3为本发明实施例源距L为0.285m，间距Δh为0.05m时差分几何因子在轴向与径向的二维分布图。源距L为0.285m，间距Δh为0.05m时，正负极性几何因子的分布区域。Z轴正方向区域主要分布着负的几何因子，但是在半径小于0.18m、发射和接收线圈之间的区域为正。Z轴负方向区域主要分布着正的几何因子，同样，在半径小于0.18m、发射和接收线圈之间的区域为负。从差分几何因子可以得出接收线圈所测量的区域有一定的径向深度分布，差分几何因子对应的测井曲线反应了一定径向深度地层的电导率，但是在发射和接收线圈之间，差分几何因子沿半径方向出现了极性相反的变化。用该差分几何因子可以研究其径向探测特征和纵向分辨率。
图4为本发明实施例间距Δh为0.05m，源距L分别为0.43m(a)、0.6m(b)、0.77m(c)和1m(d)时差分几何因子分布图，固定间距为0.05m，增加源距，其中(a)、(b)、(c)和(d)的源距分别为0.43m、0.6m、0.77m和1m时差分几何因子分布图。如图4所示，随着源距的增加，在发射线圈(-L位置)和接收线圈(L位置)之间差分几何因子发生了明显的变化。其中发射线圈到接收线圈中点(z＝0)附近的几何因子变化最大，在源距为0.77m时已经没有几何因子(幅度为0)，随着源距的增加，中间几何因子为0的区域逐渐增加，测量结果中不包含该区域地层的电导率。瞬变电磁差分测井用上、下两个不同极性的大面积分布的几何因子测量地层的电导率。其所在深度点(发射和接收线圈中点位置)的电导率没有被测量。连续测井时，该位置的电导率可以在发射线圈或接收线圈经过该点时进行测量，有两次测量该点的过程，其电导率信息分布在距离该点两边为L的测量波形中。随深度连续高密度测井时，每一点地层的电导率都被有效地测量到了。由不同源距L对应的差分几何因子分布可以确定。源距越大，则差分几何因子纵向所覆盖的区域越小，纵向分辨率越高。
图5为本发明实施间距Δh为0.2m，源距L分别为0.275m、0.43m、0.6m和0.77m时差分几何因子分布图。如图5所示，将间距增加到0.2m以后四个源距分别为0.43m、0.6m、0.77m和1m时所对应的差分几何因子，与图3相比，其差分几何因子的径向分布区域明显加深，不同源距的径向探测深度有明显差异。
图6为本发明实施例源距L为0.6m，间距Δh分别为0.05m(a)、0.1m(b)、0.15m(c)和0.2m(d)时差分几何因子。如图6所示，随着间距的增加，差分几何因子所涉及到的径向深度区域扩大，从0.8m扩展到1.2m，径向探测深度加深。在源距固定的情况下，为探测套管外更深地层电导率信息，必须加大相邻深度点间距。
图7为本发明实施例实际测量的原始差分电导率曲线。如图7所示，具体的图7是用实际测量的波形(将相邻深度测量的波形相减以后)获得的套管节箍和地层的电导率差分曲线，峰值大处是节箍，其形状特征由差分几何因子决定。
图8(a)为本发明实施例薄层时常规测井曲线和差分测井曲线的比较图，图8(b)为本发明实施例厚层时常规测井曲线和差分测井曲线的比较图，参见图8(a)-8(b)，在一个薄层时曲线显示为两个极性相反的尖峰，而在两个相邻厚层的界面上则显示出纵向差分几何因子的形状，这样，在电导率差分曲线上出现的峰值有正有负，分别代表着地层电导率的上、下界面位置，该方法对于界面位置探测比较有效，例如：界面是否存在、位于何处等等。
该差分几何因子在不同径向深度的地层幅度不一样，几何因子越大的区域其电导率对响应的贡献越大，是测井曲线主要测量的区域。因此，瞬变电磁测井可以得到很多地层电导率测井曲线，展现不同径向深度的地层电导率；另外，调整深度采样间隔和源距还可以获得不同纵向分辨率的测井曲线，识别薄层和油层中间各个小层的差异，判别水淹情况。
本发明公开的瞬变电磁差分测井方法的有益效果如下：
1.用相邻深度点瞬变电磁测井波形相减，能够有效去掉套管变形和射孔等影响，得到精度比较高的地层电导率差分测井曲线。
2.通过固定发射线圈与接收线圈之间的源距，增大相邻深度点间距，能够探测到套管外径向更深处的地层电导率。
3.通过固定相邻深度点的间距，增大源距，径向探测深度加深，并且源距越大，纵向分辨率越高。
4.沿深度方向对源距和相邻深度间距进行双向调整，可以处理出各种纵向分辨率和径向探测深度的电导率曲线。
图9为本发明实施例一种瞬变电磁差分测井系统的结构示意图，如图9所示，所述差分测井系统包括：
第一瞬变电磁响应波形确定模块201，用于在套管井内设定的第一深度处，对发射线圈进行瞬变电磁激发，利用接收线圈得到第一瞬变电磁响应波形；
第二瞬变电磁响应波形确定模块202，用于在套管井内设定的第二深度处，对所述发射线圈进行瞬变电磁激发，利用所述接收线圈得到第二瞬变电磁响应波形；
第一响应差确定模块203，用于所述第一瞬变电磁响应波形和所述第二瞬变电磁响应波形相减，得到第一响应差；
第二响应差确定模块204，用于根据所述第一响应差，利用卷积性质通过反卷积确定第二响应差；
源距和深度间距获取模块205，用于获取源距和深度间距，所述源距为所述发射线圈和所述接收线圈之间的距离，所述深度间距为所述第一深度和所述第二深度之间的距离。
测井曲线确定模块206，用于根据所述第二响应差，通过改变所述源距和/或所述深度间距，通过刻度确定不同深度处电导率测井曲线。
所述第一瞬变电磁响应波形确定模块201，具体包括：
第一瞬变电磁响应波形确定单元，用于根据
公式确定第一瞬变电磁响应波形。
其中，μ表示磁导率，L表示发射线圈和接收线圈之间的距离，nT表示发射线圈的圈数，nR表示接收线圈的圈数，S0表示发射线圈或接收线圈的面积，I(ω)表示发射电流的幅度谱，g表示Doll几何因子，h1表示第一深度距离井面的高度，z表示套管井的长度，r表示套管井的半径，i表示虚数单位，ω表示角频率，Va(h1,t)表示第一瞬变电磁响应波形。
所述第二瞬变电磁响应波形确定模块202，具体包括：
第二瞬变电磁响应波形确定单元，用于根据
公式确定第二瞬变电磁响应波形。
其中，μ表示磁导率，L表示发射线圈和接收线圈之间的距离，nT表示发射线圈的圈数，nR表示接收线圈的圈数，S0表示发射线圈或接收线圈的面积，I(ω)表示发射电流的幅度谱，g表示Doll几何因子，h2表示第二深度距离井面的高度，z表示套管井的长度，r表示套管井的半径，i表示虚数单位，ω表示角频率，Va(h2,t)表示第二瞬变电磁响应波形。
所述第二响应差的具体表达式为：
其中，μ表示磁导率，L表示发射线圈和接收线圈之间的距离，nT表示发射线圈的圈数，nR表示接收线圈的圈数，S0表示发射线圈或接收线圈的面积，I(ω)表示发射电流的幅度谱，g表示Doll几何因子，h2表示第二深度距离井面的高度，z表示套管井的长度，r表示套管井的半径，i表示虚数单位，ω表示角频率，Va(h1,t)表示第一瞬变电磁响应波形，Va(h2,t)表示第二瞬变电磁响应波形。
对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (6)
1.一种瞬变电磁差分测井方法，其特征在于，所述差分测井方法包括：
在套管井内设定的第一深度处，对发射线圈进行瞬变电磁激发，利用接收线圈得到第一瞬变电磁响应波形，具体包括：
根据
公式确定第一瞬变电磁响应波形；
其中，μ表示磁导率，L表示发射线圈和接收线圈之间的距离，nT表示发射线圈的圈数，nR表示接收线圈的圈数，S0表示发射线圈或接收线圈的面积，I(ω)表示发射电流的幅度谱，g表示Doll几何因子，h1表示第一深度距离井面的高度，z表示套管井的长度，r表示套管井的半径，i表示虚数单位，ω表示角频率，Va(h1,t)表示第一瞬变电磁响应波形，σ是地层的电导率；
在套管井内设定的第二深度处，对所述发射线圈进行瞬变电磁激发，利用所述接收线圈得到第二瞬变电磁响应波形；
所述第一瞬变电磁响应波形和所述第二瞬变电磁响应波形相减，得到第一响应差；
根据所述第一响应差，利用卷积性质确定第二响应差；
获取源距和深度间距，所述源距为所述发射线圈和所述接收线圈之间的距离，所述深度间距为所述第一深度和所述第二深度之间的距离；
根据所述第二响应差，通过改变所述源距和/或所述深度间距，通过刻度确定不同深度处的电导率测井曲线。
2.根据权利要求1所述的瞬变电磁差分测井方法，其特征在于，所述在套管井内设定的第二深度处，对所述发射线圈进行瞬变电磁激发，利用所述接收线圈得到第二瞬变电磁响应波形，具体包括：
根据
公式确定第二瞬变电磁响应波形；
其中，μ表示磁导率，L表示发射线圈和接收线圈之间的距离，nT表示发射线圈的圈数，nR表示接收线圈的圈数，S0表示发射线圈或接收线圈的面积，I(ω)表示发射电流的幅度谱，g表示Doll几何因子，h2表示第二深度距离井面的高度，z表示套管井的长度，r表示套管井的半径，i表示虚数单位，ω表示角频率，Va(h2,t)表示第二瞬变电磁响应波形，σ是地层的电导率。
3.根据权利要求1所述的瞬变电磁差分测井方法，其特征在于，所述第二响应差的具体表达式为：
其中，μ表示磁导率，L表示发射线圈和接收线圈之间的距离，nT表示发射线圈的圈数，nR表示接收线圈的圈数，S0表示发射线圈或接收线圈的面积，I(ω)表示发射电流的幅度谱，g表示Doll几何因子，h2表示第二深度距离井面的高度，z表示套管井的长度，r表示套管井的半径，i表示虚数单位，ω表示角频率，Va(h1,t)表示第一瞬变电磁响应波形，Va(h2,t)表示第二瞬变电磁响应波形。
4.一种瞬变电磁差分测井系统，其特征在于，所述差分测井系统包括：
第一瞬变电磁响应波形确定模块，用于在套管井内设定的第一深度处，对发射线圈进行瞬变电磁激发，利用接收线圈得到第一瞬变电磁响应波形，具体包括：
第一瞬变电磁响应波形确定单元，用于根据
公式确定第一瞬变电磁响应波形；
其中，μ表示磁导率，L表示发射线圈和接收线圈之间的距离，nT表示发射线圈的圈数，nR表示接收线圈的圈数，S0表示发射线圈或接收线圈的面积，I(ω)表示发射电流的幅度谱，g表示Doll几何因子，h1表示第一深度距离井面的高度，z表示套管井的长度，r表示套管井的半径，i表示虚数单位，ω表示角频率，Va(h1,t)表示第一瞬变电磁响应波形，σ是地层的电导率；
第二瞬变电磁响应波形确定模块，用于在套管井内设定的第二深度处，对所述发射线圈进行瞬变电磁激发，利用所述接收线圈得到第二瞬变电磁响应波形；
第一响应差确定模块，用于所述第一瞬变电磁响应波形和所述第二瞬变电磁响应波形相减，得到第一响应差；
第二响应差确定模块，用于根据所述第一响应差，利用卷积性质确定第二响应差；
源距和深度间距获取模块，用于获取源距和深度间距，所述源距为所述发射线圈和所述接收线圈之间的距离，所述深度间距为所述第一深度和所述第二深度之间的距离；
测井曲线确定模块，用于根据所述第二响应差，通过改变所述源距和/或所述深度间距，通过刻度确定不同深度处电导率测井曲线。
5.根据权利要求4所述的瞬变电磁差分测井系统，其特征在于，所述第二瞬变电磁响应波形确定模块，具体包括：
第二瞬变电磁响应波形确定单元，用于根据
公式确定第二瞬变电磁响应波形；
其中，μ表示磁导率，L表示发射线圈和接收线圈之间的距离，nT表示发射线圈的圈数，nR表示接收线圈的圈数，S0表示发射线圈或接收线圈的面积，I(ω)表示发射电流的幅度谱，g表示Doll几何因子，h2表示第二深度距离井面的高度，z表示套管井的长度，r表示套管井的半径，i表示虚数单位，ω表示角频率，Va(h2,t)表示第二瞬变电磁响应波形，σ是地层的电导率。
6.根据权利要求4所述的瞬变电磁差分测井系统，其特征在于，所述第二响应差的具体表达式为：
其中，μ表示磁导率，L表示发射线圈和接收线圈之间的距离，nT表示发射线圈的圈数，nR表示接收线圈的圈数，S0表示发射线圈或接收线圈的面积，I(ω)表示发射电流的幅度谱，g表示Doll几何因子，h2表示第二深度距离井面的高度，z表示套管井的长度，r表示套管井的半径，i表示虚数单位，ω表示角频率，Va(h1,t)表示第一瞬变电磁响应波形，Va(h2,t)表示第二瞬变电磁响应波形。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910607981.9A CN110273675B (zh) | 2019-07-08 | 2019-07-08 | 一种瞬变电磁差分测井方法及其系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910607981.9A CN110273675B (zh) | 2019-07-08 | 2019-07-08 | 一种瞬变电磁差分测井方法及其系统 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110273675A CN110273675A (zh) | 2019-09-24 |
| CN110273675B true CN110273675B (zh) | 2022-11-18 |
Family
ID=67962952
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910607981.9A Active CN110273675B (zh) | 2019-07-08 | 2019-07-08 | 一种瞬变电磁差分测井方法及其系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110273675B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112925021B (zh) * | 2021-01-27 | 2023-03-21 | 天津大学 | 用面波探测地层横波速度径向分布的测井方法 |
| CN112904433B (zh) * | 2021-01-27 | 2023-03-17 | 天津大学 | 瞬变电磁对称结构的过套管电阻率测井方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6891376B2 (en) * | 2003-07-01 | 2005-05-10 | Kjt Enterprises, Inc. | Method for attenuating conductive sonde mandrel effects in an electromagnetic induction well logging apparatus |
| WO2010087730A1 (en) * | 2009-01-27 | 2010-08-05 | Baker Hughes Incorporated | Electromagnetic logging in time domain with use of specific current pulses |
| CN103590809A (zh) * | 2013-10-26 | 2014-02-19 | 中国石油化工集团公司 | 瞬变电磁测井激励方法 |
| CN107725043A (zh) * | 2017-09-23 | 2018-02-23 | 天津大学 | 一种过套管地层电阻率连续测量方法 |
| CN109143390B (zh) * | 2018-09-14 | 2020-01-07 | 天津大学 | 一种基于几何因子的浅层瞬变电磁精细勘探方法 |
-
2019
- 2019-07-08 CN CN201910607981.9A patent/CN110273675B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110273675A (zh) | 2019-09-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103336049B (zh) | 一种消除提离效应的脉冲涡流检测方法及装置 | |
| US9715034B2 (en) | Method for multi-tubular evaluation using induction measurements | |
| US5999884A (en) | Method for determining the axial position of formation layer boundaries using measurements made by a transverse electromagnetic induction logging instrument | |
| US8756017B2 (en) | Method for detecting formation resistivity outside of metal casing using time-domain electromagnetic pulse in well | |
| EP2514915A1 (en) | Downhole time-domain pulsed electromagnetic method for detecting resistivity of stratum outside metal cased pipe | |
| WO2020078003A1 (zh) | 一种时间域瞬变电磁波测井边界远探测方法 | |
| CN110273675B (zh) | 一种瞬变电磁差分测井方法及其系统 | |
| CN103821495B (zh) | 测井方法 | |
| EP1269222A1 (en) | Method of interpreting induction logs in horizontal wells | |
| CN101191838B (zh) | 确定用于感应测井井眼校正的有效地层电导率的方法 | |
| CN111502631B (zh) | 一种救援井与事故井相对距离确定和噪声抑制方法及系统 | |
| MXPA04012094A (es) | Aparato y metodo para diagrafia por induccion de sfl. | |
| Hou et al. | A new multi-frequency triaxial array induction tool for enhancing evaluation of anisotropic formations and its field testing | |
| CN108169802B (zh) | 一种粗糙介质模型的时域电磁数据慢扩散成像方法 | |
| CN111538093A (zh) | 一种用于浅层地表探测方法及瞬变电磁仪器 | |
| CN102619504A (zh) | 随钻电磁波电阻率仪器的径向探测深度指标的确定方法 | |
| Thiesson et al. | Characterization of buried cables and pipes using electromagnetic induction loop-loop frequency-domain devices | |
| CN110644970B (zh) | 一种基于侧面波探测的过套管感应测井方法 | |
| CN109541689B (zh) | 一种基于反射波能量特征的介质密实度评价方法 | |
| Xu et al. | Response simulation and theoretical calibration of a dual-induction resistivity LWD tool | |
| CN107829729B (zh) | 过套管微分电阻率测井的频率域信号处理方法 | |
| CN108376204B (zh) | 一种基于地下粗糙介质模型的电磁广义趋肤深度计算方法 | |
| CN103064122A (zh) | 一种csamt纵向分辨率判定和一维真电阻率精细反演方法 | |
| Sheng et al. | Measurement of formation conductivity through-casing using a TEM method | |
| Sheng et al. | Through-casing formation conductivity measurement based on transient electromagnetic logging data |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 101322 No.7 Yuanying Road, Zhaofeng industrial base, zhaoquanying Town, Shunyi District, Beijing Applicant after: Beijing Huahui Detection Technology Co.,Ltd. Address before: 101322 No.7 Yuanying Road, Zhaofeng industrial base, zhaoquanying Town, Shunyi District, Beijing Applicant before: HUAHUI (BEIJING) TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
|
| CB02 | Change of applicant information | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |