EA008542B1

EA008542B1 - Система и способ для определения местоположения аномалии в пласте, окружающем скважину

Info

Publication number: EA008542B1
Application number: EA200600914A
Authority: EA
Inventors: Эрик Ян Баннинг; Терухико Хагивара; Ричард Мартин Остермейер
Original assignee: Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В.
Priority date: 2003-11-05
Filing date: 2004-11-04
Publication date: 2007-06-29
Also published as: NO20062576L; AU2004290348B2; EA200600914A1; US7425830B2; US20060061363A1; US7414406B2; US20060061364A1; CA2544721A1; EP1680693A1; US7609065B2; AU2004290348A1; US7425831B2; US20060055411A1; WO2005047934A1; US20050093546A1

Abstract

Предлагается способ определения направления на аномалию в пласте, окружающем ствол скважины, путем использования устройства, содержащего по меньшей мере один излучатель и по меньшей мере один приемник, при этом способ включает в себя излучение электромагнитных сигналов по меньшей мере от одного излучателя через пласт, окружающий ствол скважины; обнаружение откликов по меньшей мере на одном приемнике, наведенных электромагнитными сигналами; и определение направления от устройства к аномалии на основании обнаруженных откликов. Способ может также включать в себя вычисление на основании откликов по меньшей мере одного из кажущегося азимутального угла и кажущегося угла наклона, контроль по меньшей мере одного вычисленного кажущегося угла с течением времени и определение направления на аномалию после того, как по меньшей мере один контролируемый кажущийся угол отклоняется от нулевого значения.

Description

Настоящее изобретение относится к способу и системе для определения местоположения аномалии, в частности, для нахождения при бурильных работах направления на аномалию сопротивления или проводимости в пласте, окружающем ствол скважины, и расстояния до аномалии.

Уровень техники

При контроле направления скважины с каротажем в процессе бурения (КПБ) полезно обнаруживать наличие аномалии пласта перед или вокруг долота или нижней части бурильной колонны. Хотя имеющиеся в настоящее время способы обеспечивают возможность обнаружения наличия аномалии, они не предоставляют возможности определения местоположения аномалии с достаточной глубиной исследования или скоростью.

При оценивании пласта глубина исследования большей части каротажных устройств, спускаемых на кабеле, или устройств, предназначенных для каротажа в процессе бурения, ограничена несколькими футами от ствола скважины. Одно такое устройство раскрыто в патенте США № 5678643 (ВоЬЬшк с1 а1.). В патенте США № 5678643 (ВоЬЬшк с1 а1.) раскрыто устройство для каротажа в процессе бурения, предназначенное для определения местоположения аномалии. Устройство испускает акустические сигналы в ствол скважины, и принимаются поступающие обратно акустические сигналы, включающие в себя отражения и преломления. Приемниками обнаруживаются поступающие обратно акустические сигналы, а время между излучением и приемом может быть измерено. Расстояния до аномалий и направления на обнаруживаемые аномалии определяются микропроцессором, который обрабатывает информацию о временных задержках с приемников. Как изложено выше, глубина исследования, обеспечиваемая устройством, является ограниченной.

Другой способ, который обеспечивает ограниченную глубину исследования, раскрыт в патенте США № 6181138 (Надгетага). В этом способе определения местоположения аномалии используют индукционные устройства с наклонной рамкой и технологии возбуждения в частотной области. Для получения достаточной глубины исследования с помощью такого устройства необходимы устройства большой длины. Однако следствием применения устройств большой длины обычно является низкая пространственная разрешающая способность.

Для улучшения функциональных возможностей в части глубины исследования были предложены способы переходных электромагнитных (ЕМ) процессов. Один такой способ для повышения глубины исследования предложен в патенте США № 5955884 (Рау1оп с1 а1.). В устройстве, раскрытом в этом патенте, используются электрические и электромагнитные излучатели, предназначенные для приложения электромагнитной энергии к пласту на выбранных частотах с формой колебаний, при которой максимально увеличивается глубина проникновения в разрабатываемый пласт. В этом способе переходных электромагнитных процессов обычно подводят ток к излучающей антенне и контролируют временное изменение напряжения, наведенного на приемную антенну. Этим способом обеспечивается возможность обнаружения аномалии на расстояниях, глубине исследования, от десяти до сотни метров. Однако, хотя Рау1оп раскрыл способ переходных электромагнитных процессов, обеспечивающий возможность обнаружения аномалии, он не предложил способа определения направления на аномалию.

Кроме того, в других источниках, например в международной заявке АО 03/019237, раскрыто использование направленных измерений удельного сопротивления при каротажных работах. В этом источнике информации результаты измерений используют для формирования изображения подземного пласта после измерения скорости акустических волн в пласте и объединения результатов. В этом источнике не раскрыт конкретный способ определения расстояния до аномалии и направления на аномалию.

Когда каротажные измерения используют для размещения скважин, может быть крайне необходимо обнаруживать или идентифицировать аномалии. Такие аномалии могут включать в себя, например, сдвиг горной породы, обходной коллектор, соляной купол или соседний пласт, или водонефтяной контакт. Представляется полезным определять расстояние до аномалии и направление на аномалию с места бурения.

Трехкоординатные индукционные каротажные устройства, включающие в себя спускаемые на кабеле устройства и устройства для каротажа в процессе бурения, способны обеспечить направленные измерения удельного сопротивления. Однако не был предложен способ для использования результатов этих направленных измерений удельного сопротивления для идентификации направления на аномалию.

Поэтому необходимо новое решение для определения направления и расстояния от устройства до аномалии. Кроме того, необходимо получать решение в реальном времени, обеспечивающее повышенную глубину анализа, с тем, чтобы результаты измерений могли быть сразу же использованы операторами оборудования.

Сущность изобретения

В соответствии с одним аспектом вариант осуществления настоящего изобретения относится к способу определения направления на аномалию в пласте, окружающем ствол скважины. Более конкретно, предлагается способ определения направления на аномалию в пласте, окружающем ствол скважины, путем использования устройства по меньшей мере с одним излучателем для излучения электромагнитных сигналов и по меньшей мере одним приемником для обнаружения откликов, заключающийся в том, что

- 1 008542 вычисляют на основании откликов по меньшей мере один из кажущегося азимутального угла и кажущегося угла наклона;

контролируют по меньшей мере один вычисленный кажущийся угол с течением времени; и определяют направление на аномалию после того, как по меньшей мере один контролируемый кажущийся угол отклоняется от нулевого значения.

Способ реализуют, используя устройство, включающее в себя по меньшей мере один излучатель и по меньшей мере один приемник. Способ включает в себя излучение электромагнитных сигналов от излучателя через пласт, окружающий ствол скважины, и обнаружение на приемнике откликов, наведенных электромагнитными сигналами. Способ дополнительно включает в себя определение на основании обнаруженных откликов направления на аномалию и расстояния от устройства до аномалии.

Согласно дополнительному аспекту предложен способ определения направления на аномалию и расстояния до аномалии в пласте, окружающем ствол скважины. Способ осуществляют, используя устройство по меньшей мере с одним излучателем для излучения электромагнитных сигналов и по меньшей мере одним приемником для обнаружения откликов. Способ заключается в том, что вычисляют на основании откликов по меньшей мере один из кажущегося азимутального угла и кажущегося угла наклона и контролируют по меньшей мере один вычисленный кажущийся угол с течением времени. Способ дополнительно включает в себя определение направления на аномалию после того, как по меньшей мере один контролируемый кажущийся угол отклоняется от нулевого значения.

Согласно еще одному аспекту, как вариант осуществления изобретения, предложен способ определения направления на аномалию и расстояния до аномалии в пласте, окружающем ствол скважины. Способ реализуют, используя устройство, включающее в себя по меньшей мере один излучатель для излучения электромагнитных сигналов и приемник для обнаружения откликов. Способ заключается в том, что вычисляют на основании откликов по меньшей мере один из кажущегося азимутального угла и кажущегося угла наклона и контролируют по меньшей мере один вычисленный кажущийся угол с течением времени. Способ дополнительно включает в себя измерение расстояния до аномалии, когда по меньшей мере один контролируемый кажущийся угол достигает асимптотического значения.

Краткое описание чертежей

Ниже изобретение подробно описывается со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых фиг. 1 - структурная схема, иллюстрирующая систему согласно варианту осуществления изобретения;

фиг. 2 - блок-схема последовательности операций, иллюстрирующая способ согласно варианту осуществления изобретения;

фиг. 3 - диаграмма, иллюстрирующая углы направлений между координатами устройства и координатами аномалии;

фиг. 4А - диаграмма, иллюстрирующая аномалию сопротивления в системе координат устройства; фиг. 4В - диаграмма, иллюстрирующая аномалию сопротивления в системе координат аномалии; фиг. 5 - диаграмма, иллюстрирующая поворот устройства в стволе скважины;

фиг. 6 - диаграмма, иллюстрирующая компоненты направления;

фиг. 7 - диаграмма, иллюстрирующая кажущуюся удельную проводимость в случае коаксиального устройства; и фиг. 8 - диаграмма, иллюстрирующая кажущуюся удельную проводимость в случае копланарного устройства.

Подробное описание изобретения

Варианты осуществления изобретения относятся к системе и способу для определения расстояния до аномалии в пласте и направления на аномалию внутри ствола скважины. Для возбуждения электромагнитных полей, предназначенных для использования при обнаружении аномалии, применяют возбуждение в частотной области и возбуждение во временной области. При возбуждении в частотной области устройством излучается незатухающая гармоническая волна на фиксированной частоте или разных частотах, и измеряются отклики в том же самом диапазоне частот. При возбуждении во временной области устройством как источником излучаются сигнал прямоугольной формы, сигнал треугольной формы, импульсный сигнал или псевдослучайные двоичные последовательности, и измеряется широкополосный отклик геологической среды. Резкие изменения тока излучателя вызывают появление на приемнике сигналов, обусловленных индукционными токами в пласте. Сигналы, которые появляются на приемнике, называют переходными откликами, поскольку сигналы приемника начинаются при первом значении, а затем спадают или возрастают со временем до постоянного уровня. В способе, раскрытом в настоящем изобретен, реализуется способ возбуждения во временной области.

Как изложено ниже, в вариантах осуществления изобретения предлагается общий способ для определения направления на аномалию сопротивления или проводимости путем использования переходных электромагнитных откликов. Как будет пояснено подробно, направление на аномалию точно определяется углом наклона и азимутальным углом. В вариантах осуществления изобретения предлагается находить кажущийся наклон 0_арр(!) и кажущийся азимут ф_арр(!) путем объединения результатов трехмерных

- 2 008542 измерений переходной характеристики. Кажущееся направление {0_арр(1), ф_арр(1)} приближается к истинному направлению {θ, ф} по мере возрастания ΐ. Вначале, когда кажущиеся удельные проводимости, Ά'.,,ιμ,ιιΠ) и п_{сор1апаг}(1), являющиеся результатами коаксиального и копланарного измерений, воспроизводят удельную проводимость вокруг устройства, отсчеты θ_αρρ(ΐ) и φ_αρρ(ΐ) равны нулю. Кажущаяся удельная проводимость будет дополнительно рассмотрена ниже, и она может быть использована для определения в стволе скважины местоположения аномалии.

На фиг. 1 показана система, которая может быть использована для реализации вариантов осуществления способа изобретения. Наземное вычислительное устройство 10 может быть соединено с электромагнитным измерительным устройством 2, расположенным в стволе 4 скважины, и удерживается кабелем 12. Кабель 12 может быть выполнен в виде кабеля любого известного типа, пригодного для передачи электрических сигналов между устройством 2 и наземным вычислительным устройством 10. Для излучения и приема сигналов могут быть предусмотрены один или несколько излучателей 16 и один или несколько приемников 18. Устройство 14 регистрации данных может быть предусмотрено для передачи данных к излучателям 16 и приемникам 18 и от них в наземное вычислительное устройство 10.

Каждый излучатель 16 и каждый приемник 18 может быть трехкоординатным и в связи с этим содержит компоненты для направления и приема сигналов вдоль каждой из трех осей. Поэтому каждый модуль излучателя может содержать по меньшей мере одну одномерную или многомерную антенну и может быть приемником с тремя ортогональными компонентами. Каждый приемник может включать в себя по меньшей мере один одномерный или многомерный электромагнитный приемный компонент и может быть излучателем с тремя ортогональными компонентами.

Устройство 14 регистрации данных может включать в себя контроллер для управления работой устройства 2.

Предпочтительно, чтобы устройство 14 регистрации данных собирало данные с каждого излучателя 16 и приемника 18 и обеспечивало данными наземное вычислительное устройство 10.

Наземное вычислительное устройство 10 может содержать вычислительные узлы, включающие в себя блок 30 обработки, интерфейс 32 оператора и интерфейс 34 устройства. Наземное вычислительное устройство 10 может также содержать запоминающее устройство 40, включающее в себя данные преобразования в релевантную систему 42 координат и предположения, модуль 44 вычисления направления, модуль 46 вычисления кажущегося направления и модуль 48 вычисления расстояния. Наземное вычислительное устройство 10 может дополнительно содержать шину 50, которая связывает различные узлы системы, в том числе запоминающее устройство 40 системы с блоком 30 обработки. Оборудование 10 вычислительной системы является только одним примером подходящего вычислительного оборудования и не предполагается создающим каких-либо ограничений объему использования и функциональным возможностям изобретения. Кроме того, хотя вычислительная система 10 описывается как вычислительное устройство, размещенное на поверхности, при желании оно может быть размещено ниже поверхности, включено в устройство, расположено на удаленном месте или расположено в любом другом удобном месте.

Предпочтительно, чтобы в запоминающем устройстве 40 хранились модули 44, 46 и 48, которые могут быть описаны как программные модули, содержащие выполняемые компьютером инструкции, выполняемые наземным вычислительным устройством 10.

Программный модуль 44 содержит выполняемую компьютером инструкцию, необходимую для вычисления направления на аномалию с внутренней стороны ствола скважины. Программный модуль 46 включает в себя выполняемые компьютером инструкции, необходимые для вычисления кажущегося направления, дополнительно поясняемого ниже. Программный модуль 48 содержит выполняемые компьютером инструкции, необходимые для вычисления расстояния до аномалии. Сохраняемые данные 46 включают в себя данные, относящиеся к системе координат устройства и системе координат аномалии, и другие данные, необходимые для использования программными модулями 44, 46 и 48. Эти программные модули 44, 46 и 48, а также сохраняемые данные 42 будут дополнительно описаны ниже совместно с вариантами осуществления способа изобретения.

Обычно программные модули включают в себя подпрограммы, программы, объекты, компоненты, структуры данных и т.д., которые выполняют конкретные задачи или вводят конкретные данные абстрактных видов. Кроме того, специалистам в данной области техники должно быть понятно, что изобретение может быть осуществлено на практике совместно с вычислительными системами других конфигураций, включая карманные устройства, микропроцессорные системы, бытовую электронную аппаратуру на основе микропроцессоров или программируемую бытовую электронную аппаратуру, микрокомпьютеры, универсальные вычислительные машины и т.п. Изобретение также может быть осуществлено на практике в распределенных вычислительных средах, в которых задачи решаются удаленными устройствами обработки, которые связаны с помощью коммуникационной сети. В распределенных вычислительных средах программные модули могут быть размещены на локальных и удаленных носителях данных, включая запоминающие устройства.

Хотя вычислительная система 10 показана имеющей обобщенное запоминающее устройство 40,

- 3 008542 вычислительная система 10 обычно включает в себя ряд считываемых компьютером носителей информации. Только для примера, а не для ограничения, считываемые компьютером носители информации могут содержать компьютерные носители данных и среды передачи данных.

Запоминающее устройство 40 вычислительной системы может включать в себя компьютерные носители данных в виде энергозависимой и/или энергонезависимой памяти, такой так постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) и оперативная память (ОЗУ). Базовая система ввода-вывода (БИОС), содержащая основные подпрограммы, которые способствуют передаче информации между элементами внутри компьютера 10, например, во время загрузки, обычно хранится в постоянном запоминающем устройстве. Оперативная память обычно содержит данные и/или программные модули, которые сразу же доступны, и/или над которыми блок обработки 30 производит текущие операции. Только для примера, а не для ограничения, вычислительная система 10 включает в себя операционную систему, прикладные программы, другие программные модули и программные данные.

Компоненты, показанные в запоминающем устройстве 40, также могут быть включены в другие сменные/несменные, энергозависимые/энергонезависимые носители данных компьютера. Только для примера, привод жесткого диска может считывать с несменного энергонезависимого магнитного носителя или записывать на него, привод магнитного диска может считывать со сменного энергонезависимого магнитного диска или записывать на него, а привод оптического диска может считывать со сменного энергонезависимого оптического диска, такого как неперезаписываемый компакт-диск или другой оптический носитель, или записывать на него. Другие сменные/несменные энергозависимые/ энергонезависимые носители данных компьютера, которые могут быть использованы в типовых условиях эксплуатации, включают в себя, но без ограничения ими, кассеты с магнитной лентой, карты флэшпамяти, цифровые универсальные диски, видеомагнитофонную ленту для цифровой записи, твердотельную оперативную память и твердотельное постоянное запоминающее устройство и т.п. Приводы и относящиеся к ним носители данных компьютера, рассмотренные выше и показанные на фиг. 1, обеспечивают сохранение считываемых компьютером инструкций, структур данных, программных модулей и других данных, предназначенных для вычислительной системы 10.

Пользователь может вводить команды и информацию в вычислительную систему 10 с помощью устройств ввода, таких как клавиатура и позиционирующее устройство, обычно известное как мышь, трекбол или сенсорная панель. Устройства ввода могут включать в себя микрофон, джойстик, спутниковую тарелку, сканер и т.п. Эти и другие устройства ввода часто соединяют с блоком 30 обработки через интерфейс 32 оператора, который связан с системной шиной 50, но они могут быть соединены с помощью других интерфейсов и шинных структур, например, с помощью параллельного порта или универсального последовательного порта (И8В). Монитор или дисплейное устройство другого типа может быть подключено к системной шине 50 через интерфейс, такой как видеоинтерфейс. В дополнение к монитору компьютеры могут также включать в себя другие периферийные устройства вывода, такие как громкоговорители и принтер, которые могут быть подключены через выходной интерфейс периферийных устройств.

Хотя многие другие внутренние компоненты вычислительной системы 10 не показаны, специалистам в данной области техники должно быть понятно, что такие компоненты и взаимосвязи являются хорошо известными. Поэтому применительно к настоящему изобретению нет необходимости раскрывать дополнительные детали, относящиеся к внутренней структуре компьютера 10.

На фиг. 2 показана блок-схема, иллюстрирующая операции, включенные в способ согласно изобретению. Обычно в течение операции А излучатель 16 излучает электромагнитные сигналы. В течение операции В приемники 18 принимают переходные отклики. В течение операции С в системе обрабатываются переходные отклики для определения расстояния до аномалии и направления на аномалию.

На фиг. 3-6 показан принцип реализации операции С для определения расстояния до аномалии и направления на аномалию.

Переходные электромагнитные отклики по трем осям

На фиг. 3 показаны углы направления между осями координат устройства и осями координат аномалии. Рамка Т излучателя находится в начале координат, которое используется как начало координат для каждой системы координат. Приемник В находится на расстоянии Ь от излучателя. Система земных координат включает в себя ось Ζ в вертикальном направлении и ось X и ось Υ в восточном и северном направлениях соответственно. Наклонный ствол скважины точно определен в земных координатах углом 0_ь отклонения и его азимутальным углом ф_ь. Аномалия А сопротивления находится на расстоянии Ό от излучателя в направлении, точно определенном углом 0_а наклона и азимутом ф_а.

Для применения на практике вариантов осуществления способа на фиг. 4А показано построение системы координат устройства/ствола скважины, имеющей оси х, у и ζ. Ось ζ обозначает направление от излучателя Т до приемника В. Координаты устройства точно определяются при повороте земных координат (X, Υ, Ζ) на азимутальный угол фь вокруг оси Ζ (х, у, Ζ) и затем поворота на 0ь вокруг оси Υ (х, у, ζ). Направление аномалии точно определяется углом θ наклона и азимутальным углом ф, где

- 4 008542

СОЗ <9 = {Ъ_г · 0) = СО80„СО80₄ + 8Ш0_а8Ш^СОЗ(^_л - <р_!:), (1)

ΒΪη^ΒΪη^ - ¾) (2) ΐ§^ = СО8^8Ш^,СО8(^>_а - <р_ь )81П#₍₁СО8/?₍₎

Точно так же на фиг. 4В показано построение системы координат аномалии, имеющей оси а, Ь и с. Ось с обозначает направление от излучателя Т до центра аномалии А. Координаты аномалии точно определяются при повороте земных координат (X, Υ, Ζ) на азимутальный угол ф_а вокруг оси Ζ (а¹, Ь, Ζ) и последующем повороте на 0_а вокруг оси Ь (а, Ь, с). В этой системе координат направление ствола скважины точно определяется в обратном порядке азимутальным углом -ф и углом -θ наклона.

Переходные отклики в двух системах координат

Способ дополнительно основан на связи между переходными откликами в двух системах координат. Переходные отклики магнитного поля на приемниках [В_х, Я_у, Β_ζ], которые ориентированы по направлению оси [х, у, ζ] системы координат устройства, соответственно, записываются как

V хе		V»	X’
Г	к	К	я
	УУ	уг	У
.X	V ^Г V		л.

[л/_х М_у Л/_г], (3) если исходить из магнитного дипольного источника по направлению каждой оси, [М_х, М_у, Μ_ζ],

Когда аномалия сопротивления удалена от устройства, пласт вблизи устройства считается однородным пластом. Для простоты в способе можно предполагать, что пласт является изотропным. В однородном изотропном пласте существуют только три ненулевых переходных отклика. Они включают в себя коаксиальный отклик и два копланарных отклика. Коаксиальный отклик ν_ζζ(ΐ) представляет собой отклик в случае, когда излучатель и приемник совместно ориентированы по направлению оси устройства. Копланарные отклики, У_хх(1) и Ууу(1), представляют собой отклики в случае, когда излучатель Т и приемник Я выровнены параллельно друг другу, но их ориентация перпендикулярна к оси устройства. В однородном изотропном пласте все кросс-компонентные отклики тождественно равны нулю. Кросскомпонентные отклики являются следствием продольной ориентации приемника при поперечном излучателе или наоборот. Другой кросс-компонентный отклик между взаимно ортогональными поперечным приемником и поперечным излучателем также равен нулю.

Влияние аномалии сопротивления в переходных откликах становится заметным с течением времени. Кросс-компонентные отклики УЦ1) (ί+ί; ί, ]=х, у, ζ) в дополнение к коаксиальному и копланарному откликам становятся ненулевыми.

Переходные отклики магнитного поля также могут быть исследованы в системе координат аномалии. Переходные отклики магнитного поля на приемниках [Я_а, В_ь, Я_с], которые соответственно ориентированы по направлению оси [а, Ь, с] системы координат аномалии, могут быть записаны как 'V V V аа аЬ ас

Ή X ν* (4)

если исходить из магнитного дипольного источника по направлению каждой оси, [М_а, Мь, Мс].

Когда аномалия большая и отстоит далеко по сравнению с разнесением излучателя и приемника, влияние разнесения может быть проигнорировано в способе, и переходные отклики могут быть аппроксимированы переходными откликами при расположении приемников вблизи излучателя. В таком случае в способе предполагается, что существует осевая симметрия относительно оси с, которая представляет собой направление от излучателя до центра аномалии. В такой симметричной в осевом направлении конфигурации при измерениях во временной области кросс-компонентные отклики в координатах аномалии являются тождественно нулевыми.

Ха			’Х,	0	0 '
	X.	=	0	V аа	0
	X		0	0	X.

(5)

Переходные отклики магнитного поля в координатах устройства связаны с переходными откликами в координатах аномалии простым координатным преобразованием Ρ{θ, ф}, точно определенным углом θ наклона и азимутальным углом ф

V V V хх ху хг		V ν ν' оа ' аЬ «с
Г Г Г « уу уг		X X X
V V V _ гх ' ху & _		.X X X.

соаЛоз^ соз^т^ -аш.9

-5008542

Определение направления на объект

Предположения, изложенные выше, способствуют определению направления на объект, которое задается как направление на аномалию от начала координат. В предположении осевой симметрии в координатах аномалии результаты измерений переходного отклика в координатах устройства подчиняются ограничениям, и два угла направления могут быть определены комбинациями откликов по трем осям.

А			Гр σα	0	0'
Б.	к		0	у	0
		И_и	0	0

Исходя из отклика по каждой из трех осей,

Ухх= (УддСО з² >9+ Уссз ίη² 5) со з²^И Уааз1п² ¢,

У_уу= ( У_ааСО3²Л-УссЗТП²!?) 3ίη²^ΗУ_ааСО5²^,

У_гг= У_заз ΪΠ²19+ УссСО з² 3, (8) (9)

Ух/=Уух=- ( 3ίη²ι9θΟ3^3ίη^ ^τΛχ=ν^=- (Удд-У_сс) соз5з1пЛ:оз0,

Уух=У_гу=“ (Уда-Усс) СОЗ&ЗХП&ЗЗ-ГЦЦ, (10) могут быть записаны следующие соотношения:

Ух_х+У_уу+У_гг=2У_ла+У_сс, ^_х-У_уу=(У_сс-У_аа) Б1п²19(соз^г^-51п²^) , ^уу-У₂н=-( У_сс-У_аа) (СО5²£“Б1П²198ХП²^) ,

Ч_гг-Ухх= (Усс-Уда) (СО3².9-з1п²19с05²^) .

Можно отметить несколько различных случаев. В первом из этих случаев, когда ни одна из кросскомпонент не равна нулю, У_ху^0 и У_у2^0, и У^О, азимутальный угол ф не равен ни нулю, ни π/2 (90°) и может быть определен как

,.1.,-.¾

ν.-ν„’ (11)

Имея в виду соотношения

V Г — = и — = !§Ло5^,

Ιχχ угол θ наклона (отклонения) можно определить как

(12) (13) (14)

Во втором случае, когда У_ху=0 и У_у/=0. то θ=0 или ф=0 или π (180°), или φ=±π/2 (90°) и θ=±π/2 (90°), поскольку коаксиальные и копланарные отклики должны отличаться друг от друга (У_аа^ У_сс).

Если ф=0, угол θ наклона определяется как

V + К

V -V

IX ^Г 3Ζ (15)

Если φ=π (180°), угол θ наклона определяется как

V +У хг гх у _у хх я (16)

Кроме того, что касается второго случая, если θ=0, то У_хх=У_уу и У^О. Если φ=±π/2 (90°) и θ=±π/2 (90°), то ν_ζζ=ν_χχ и У_2Х=0. Эти отдельные примеры дополнительно рассмотрены ниже относительно пято го случая.

В третьем случае, когда У_ху=0 и ν_χζ=0, то φ=±π/2 (90°) или θ=0 или ф=0 и θ=±π/2 (90°). Если φ=π/2, угол θ наклона определяется как (17)

Если φ=-π/2, угол θ наклона определяется как

-6008542 (19)

V +у ,9 = +-^-¹^--21. (18)

У -V уу ζζ

Кроме того, что касается третьего случая, если 3=0, то У_хх=У_уу и У_у/=0. Если ф=0 и 3=±π/2 (90°), то У_уу=У_/2 и ν_γζ=0. Эти ситуации дополнительно рассмотрены ниже относительно пятого случая.

В четвертом случае, когда ν_χζ=0 и У_у/=0. то 3=0 или π (180°), или ±π/2 (90°).

Если 3=±π/2, азимутальный угол ф определяется как

I V —V ж уу

Кроме того, что касается четвертого случая, если 3=0 или π (180°), то У_хх=У_уу и У_у/=0. Эта ситуация также показана ниже относительно пятого случая.

В пятом случае, когда все кросс-компоненты обращаются в нуль, У_Х2=У_у2=У_ху=0, то 3=0 или 3=±π/2 (90°) и ф=0 или ±π/2 (90°).

Если У_хх ⁼У_уу, то 3=0 или π (180°).

Если то 3=±π/2 (90°) и ф=0.

Если ν_ζζ=ν_χχ, то 3=±π/2 (90°) и φ=±π/2 (90°).

Поворот устройства вокруг оси устройства/ствола скважины

В приведенном выше анализе все переходные отклики УЩ) (ί.]=χ. у, ζ) точно определены направлениями осей х, у и ζ координат устройства. Однако устройство внутри ствола скважины поворачивается, и азимутальная ориентация излучателя и приемника, как показано на фиг. 5, больше не совпадает с направлением оси х или у. Если измеряемыми откликами являются Е(',у =х,у,г), _{где оси} χ _и У представляют собой направления антенн, неподвижных относительно вращающегося устройства, а ψ является углом поворота устройства, то

		1		V XX

		%		Λ

о о

-51ГЦУ

СОЗ ψ о соз(/ ЗШ(/ . θ (20)

Тогда

К_и-( ’/ааСО5²,9+Угсз1Г1²^) СОЗ² ( ψ- ψ) + Уаа31П² {φ~ψ} , (22)

У₃ - ⁼“ ( ^уаа Есс) СОЗ ^βίη&ΐΟβ ίφ~ψ') , (Е«-Есе)со31^1п&:о8 (¢1-(/) . (23)

Применяя следующие соотношения:

Б_г“Б_?,= (К_сс-У_ва) зхп²^ соз² 1.0-ψ'/ -з1п² {φ~ψ} }, (Усс“Е_лл) { СОЗ².9-310²,9 3ίη²(^“(/) },

Е_я-^= (У_сс-У_да) {οο3² ₁9-3ίη²ι9 соз² (φ~ψ} }, (24) получим в результате

Бу -Уу, = = (25)

Ий

Азимутальный угол ф находят на основании откликов по трем осям, если угол ψ поворота устройства известен. В противоположность этому угол 3 наклона (отклонения) определяется как

(26) без необходимости знания ориентации ψ устройства.

Кажущийся угол наклона и азимутальный угол и расстояние до аномалии

Угол наклона и азимутальный угол, рассмотренные выше, обозначают направление аномалии сопротивления, определяемой комбинацией переходных откликов по трем осям в момент времени ΐ, когда углы отклоняются от нулевого значения. Когда ΐ мало или близко к нулю, влияния такой аномалии в переходных откликах не наблюдается, поскольку все кросс-компонентные отклики обращаются в нуль. Для идентификации аномалии и получения оценки не только ее направления, но также и расстояния, полезно определить кажущийся азимутальный угол ф_арр(1) как

а эффективный угол З_арр(1) наклона как (27) (28) (29) (30) для временного интервала, на котором ф_арр(1) ^0 и не равно π/2 (90°). Для простоты случай, исследуемый ниже, является одним, когда ни один из результатов измерений кросс-компонент тождественно не равен нулю У_ху(1) /О, ν_γζ(ΐ) *() и ν^ί) ^0.

Для временного интервала, на котором ф_арр(1)=0, З_арр(1) определяется как °^№ МО-мо

Для временного интервала, на котором ф_арр(1)= π/2 (90°), З_арр(1) определяется как , М0+М0 ⁴ мо-^со

Когда ΐ мало, а в переходных откликах не наблюдается влияния аномалии сопротивления на расстоянии, эффективные углы тождественно равны нулю, ф_арр(1)= &_арр(1)=0. По мере возрастания I. когда в переходных откликах наблюдается влияние аномалии, ф_арр(1) и З_арр(1) начинают отражать истинные углы азимута и наклона. Расстояние до аномалии может быть выявлено в то время, когда ф_арр(1) и З_арр(1) начинают отклоняться от первоначальных нулевых значений. Как показано ниже в примерах моделирования, наличие аномалии обнаруживается намного раньше во времени по эффективным углам, чем по кажущейся удельной проводимости σ_3ρρ(ΐ). Даже если удельное сопротивление аномалии может быть неизвестно до тех пор, пока σ_3ρρ(ΐ) не будет затронуто аномалией, ее наличие и направление могут быть определены по кажущимся углам. При ограниченности времени измерения удаленная аномалия может не быть обнаружена по изменению а_арр(1), но является очевидной по ф_арр(1) и З_арр(1).

Примеры моделирования

Примеры упрощенного моделирования имеются для случая, когда аномалия сопротивления представляет собой массивный соляной купол, а граница раздела соли может считаться плоской границей раздела. С целью дальнейшего упрощения можсно предположат, что азимут соляной поверхности является известным. Поэтому, как показано на фиг. 6, остающимися неизвестными являются расстояние ϋ до соляной поверхности от устройства, удельное сопротивление изотропного или анизотропного пласта и кажсущийся угол (или угол наклона) Θ.

В табл. 1 и 2 ниже показаны напряжения, полученные на основании результатов коаксиальных, ν_ζζ(ΐ), копланарных, ν_χχ(ΐ), и кросс-компонентных, ν_ζχ(ΐ), измерений для Ь=1 м, для 0=30° и, соответственно, при расстоянии ϋ=10 м и ϋ= 100 м до соли. Кажсущийся угол 0_арр(1) определяется как (31)

-8008542

Таблица 1

30°; 1=01 м; Ω=10μ

Время

Таблица 2

В табл. 3 ниже показан кажущийся угол 0_арр(1) наклона для приборного узла с Ь=1 м, когда поверхность соли находится на расстоянии ϋ=10 м и при калящемся угле 0=30°.

Таблица 3

м	1


ч ΐ

		1

В дополнение к этому в табл. 4 показаны кажущаяся удельная проводимость σ_3ρρ(ΐ), полученная по коаксиальному Υ_ζζ(ΐ) и копланарному У_хх(1) откликам.

-9008542

Таблица 4

30°

Время

Кроме того, в табл. 5 показан график зависимости отношения ст_арр(_{копланарнО}е)/ ст_арр(коаксиальное), которое можно получить без кросс-компонентных, ν^ζΐ), измерений.

Таблица 5

30°

Время

Отметим, что направление на поверхность соли идентифицируется по кривой 0_арр(1) из табл. 3 сразу же после 10'⁴ с, когда наличие аномалии сопротивления едва обнаруживается по кривой оарр(1) из табл. 4. Требуются почти 10'³ с для асимптотического приближения к значению оарр (более позднее время I) и для регистрации 0=30° по показателю кажущейся удельной проводимости.

В табл. 6 ниже показан кажущийся угол 0_арр(!) для приборного узла с Ь=1 м, когда соль находится на расстоянии 0=10 м, но при различных углах межсду осью устройства и объектом. Кажущийся угол может быть идентифицирован при любом угле.

Таблица 6

Кажущийся угол наклона; (.НИ к; Р=10 м

Время

В табл. 7, 8 и 9 для сравнения приведены зависимости 0_арр(!) при различных расстояниях до поверхности соли, включающих в себя ϋ=10, 50 и 100 м.

-10008542

Таблица 7

Таблица 8

Таблица 9



1

I

Расстояние до поверхности соли может быть также определено по моменту времени установления, когда θ_3ρρ(ΐ) принимает асимптотическое значение. С помощью 0_арр(1) соль может быть идентифицирована даже на расстоянии 100 м, а направление на нее определено.

Итак, в способе рассматривается преобразование координат переходных электромагнитных откликов между координатами, привязанными к устройству, и координатами, привязанными к аномалии. Когда аномалия большая и находится на большом расстоянии по сравнению с разнесением излучателя и приемника, можно игнорировать влияние разнесения и аппроксимировать переходные электромагнитные отклики теми, которые имеются на приемниках вблизи излучателя. В таком случае можно предположить существование осевой симметрии относительно оси с, которая задает направление от излучателя к центру аномалии. При такой симметричной в осевом направлении конфигурации кросс-компонентные отклики в координатах, привязанных к аномалии, тождественно равны нулю. В случае такого предположения получается общий способ определения направления на аномалию сопротивления с использованием переходных электромагнитных откликов по трем осям.

В способе определяют кажущийся угол 0_арр(1) наклона и кажущийся азимут ф_арр(1) путем комбинаций переходных измерений по трем осям. Кажущееся направление {0_арр(1), ф_арр(1)} дает истинное направление {Θ, ф} в более поздний момент времени.

-11 008542

Когда ΐ мало, отсчет показаний 0_арр(1) и ф_арр(1) равен нулю, и влияние аномалии не ощущается в переходных откликах или в кажущейся удельной проводимости. Удельные проводимости, п_{коаксиальная}(1) и Пкопланарнаяф, полученные по результатам коаксиального и копланарного измерений, отображают измеренные значения удельной проводимости вблизи пласта вокруг устройства.

Аномалию идентифицируют по отклонению от кажущегося направления {0_арр(1), ф_арр(1)} от нуля. Расстояние до аномалии измеряют по моменту времени, когда кажущееся направление {θ_3ρρ(ΐ), ф_арр(1)} приближается к истинному направлению {О, ф}. Расстояние может также измеряться по изменению кажущейся удельной проводимости. Однако аномалия идентифицируется и оценивается намного раньше во времени по кажущемуся направлению, чем по кажущейся удельной проводимости.

Кажущаяся удельная проводимость

Как изложено выше, кажущаяся удельная проводимость может быть использована в качестве альтернативы кажущимся углам для определения в стволе скважсины местоположения аномалии. Зависимая от времени кажущаяся удельная проводимость может быть определена в кажсдый момент временной последовательности на каждой глубине каротажа. Кажущаяся удельная проводимость на глубине ζ каротажа определяется как удельная проводимость однородного пласта, который создает тот же самый отклик устройства, измеряемый в выбранном месте.

При переходном электромагнитном каротаже данные переходных процессов собирают на глубине каротажа или на месте ζ нахождения устройства в виде временной последовательности напряжений, наведенных в рамке приемника. Поэтому зависимая от времени кажущаяся удельная проводимость σ (ζ; ΐ) может быть найдена в каждой точке временной последовательности на каждой глубине каротажа для соответствующего диапазона временных интервалов, зависящего от удельной проводимости пласта и характеристик устройства.

Кажущаяся удельная проводимость для коаксиального устройства

Наведенное напряжение коаксиального прибора при разнесении излучателя и приемника на расстояние Ь в случае однородного пласта с удельной проводимостью σ дается выражением (32) где ί ' а С - есть постоянная.

На фиг. 7 показан отклик по напряжению для различных значений ά, ( и Ь в коаксиальном устройстве, в котором рамка излучателя и рамка приемника намотаны вокруг общей оси устройства. Обозначения σ; и σ₂ могут характеризовать удельные проводимости двух слоев пласта.

В табл. 10 показаны отклики по напряжению устройства с Ь=01 м для случая однородного пласта при удельном сопротивлении пласта от 1000 Ом-м до 0,1 Ом-м. При ΐ>0 напряжение является положш5' тельным для всех моментов времени ΐ. Наклон напряжения является почти постоянным, 2 _На временном интервале от 10’⁸ до 1 с (и позднее) для удельного сопротивления пласта больше чем 10 Ом-м. Знак наклона изменяется в начальные моменты времени около 10 ^б с, когда удельное сопротивление низкое, вплоть до 0,1 Ом-м.

Таблица 10

В табл. 11 показаны отклики по напряжению в зависимости от удельного сопротивления (или удельной проводимости) пласта в более поздние моменты времени ΐ. Для диапазона удельного сопротивления от 0,1 до 100 Ом-м отклик по напряжению в зависимости от удельного сопротивления пласта является однозначным для более позднего времени измерения, чем 10’⁶ с. При меньшем I. например при 10’⁷ с, напряжение больше не является однозначным. Один и тот же отклик по напряжению реализуется

-12008542 при двух различных значениях удельного сопротивления пласта.

Таблица 11

Неоднозначность в момент времени ι

1.&02

1.Е+00

1.Е-02

1Έ-04

1.Б0В

1.Б-О8

1.&10

1.&12 1Έ-14

1^-16

1.Б18

1.&20

1.=01 м

100 —й~— М>.И1

Ме-З (=Ы ίΜβ-5

1=1е-С

0.1 1

1=1 е-7

ЙГ(ОМ-М)

1=1 е-в

В табл. 12 показаны отклики по напряжению в зависимости от удельного сопротивления (или удельной проводимости) пласта для большего расстояния, Ь=10 м, между излучателем и приемником. Временной интервал, на котором отклик по напряжению является однозначным, сдвигается к большим значениям времени 1. Отклик по напряжению является однозначным в случае удельного сопротивления от 0,1 до 100 Ом-м при более позднем времени измерения, чем 10'⁴ с. При меньших значениях 1, например при 1=10'⁵ с, напряжение больше не является однозначным. Кажущаяся удельная проводимость по одному измерению (коаксиальному, при одном разнесении) в чистом виде не является четко определенной.

Таблица 12

При относительно небольшом разнесении (Ь от 1 до 10 м) излучателя и приемника и для временного интервала измерений, на котором 1 больше чем 10'⁶ с, переходный электромагнитный отклик по напряжению является в большей степени однозначным в зависимости от удельного сопротивления пласта между 0,1 и 100 Ом-м (и выше). Этим обеспечивается возможность определения изменяющейся со временем кажущейся удельной проводимости (или удельного сопротивления) на основании отклика ν_ζζ(ΐ) по напряжению в каждый момент времени измерения как

(33) где

М')² = а Υ_ζζ(ΐ) в правой части представляет собой измеряемый отклик по напряжению коаксиального устройст ва.

При большем разнесении Ь для применения концепции кажущейся удельной проводимости на основании измерения одного типа (коаксиального, при одном разнесении) необходимо большее время 1 измерений. Значение σ_3ρρ(ΐ) должно быть постоянным и равным удельной проводимости пласта при однородном пласте σ_3ρρ(ΐ)= σ. Отклонение от постоянного значения σ в момент времени 1 дает возможность предположить аномалию удельной проводимости в области, точно определенной моментом времени 1.

-13 008542

Кажущаяся удельная проводимость для копланарного устройства

Наведенное напряжение копланарного устройства с разнесением излучателя и приемника на Ь для однородного пласта с удельной проводимостью σ имеет вид = (34) где ₂ μ.σ 1?

ί ' а С - есть постоянная.

В зависимости от разнесения Ь и удельной проводимости пласта при небольших значениях ΐ полярность копланарного напряжения изменяется.

Для копланарного устройства, в котором излучатель и приемник параллельны друг другу и ориентированы перпендикулярно к оси устройства, на фиг. 8 показаны кажущиеся удельные проводимости при различных значениях б, ΐ и Ь.

В табл. 13 показаны ко планарные отклики по напряжению для устройства с Ь=01 м в зависимости от удельного сопротивления (или удельной проводимости) пласта при различных значениях 1. В случае диапазона удельного сопротивления от 0,1 до 100 Ом-м отклик по напряжению является однозначной величиной в качестве функции удельного сопротивления пласта для значений 1, больших чем 10'⁶ с. При меньших значениях 1, например при 1=10'⁷ с, полярность напряжения изменяется, и больше нет однозначности.

Таблица 13

1_=01 М

1£+ог

1-Е+ОП

1.Е-02

1Л-06 >

1.Е-1О

1.Е42

1.Е-14

1.Е-1В <М 1 10 100

и)

Ме.7

В табл. 14 показаны копланарные отклики более длинного устройства с Ь=05 м. Временной интервал, на котором отклик по напряжению является однозначным, смещается в направлении к большим значениям 1.

Таблица 14

Копланарное устройство с 1=05 и 1·05 и

—к— —

—в—*1е-5 —нМН ——МН

- 1*1 е-а

Точно так же для отклика коаксиального устройства изменяющаяся со временем кажущаяся удельная проводимость (или удельное сопротивление) находится по отклику ν_χχ(ΐ) копланарного устройства в каждый момент времени измерения как

-14008542 где

(35) »_яда(')² “

Αο^ί/) ύ (

а ν_χΧ(ΐ) в правой части представляет собой измеряемый отклик по напряжению копланарного устройства.

При большем разнесении для применения концепции калящейся удельной проводимости на основании измерения одного типа (копланарного, при одном разнесении) необходимо большее значение ΐ. Значение σ_3ρρ(ΐ) должно быть постоянным и равным удельной проводимости пласта при однородном пласте σ_3ρρ(ΐ)=σ.

Кажущаяся удельная проводимость от пары коаксиальных устройств

Когда имеются два коаксиальных приемника, связь между парой результатов измерений напряже ния имеет вид (36) где Ь1 и Ь₂ - разнесение излучателя и приемника двух коаксиальных устройств.

С другой стороны, в каждый момент времени измерения изменяющаяся со временем кажущаяся удельная проводимость находится для пары коаксиальных устройств как (37)

Значение σ_3ρρ(ΐ) должно быть постоянным и равным удельной проводимости пласта при однородном пласте σ_3ρρ(ΐ)= σ.

Кажущаяся удельная проводимость точно так же находится для пары копланарных устройств или для пары из коаксиального и копланарного устройств. Значение σ_3ρρ(ΐ) должно быть постоянным и равным удельной проводимости пласта при однородном пласте σ_3ρρ(ΐ)= σ. Отклонение от постоянного значения σ в момент времени ΐ дает возможность предположить аномалию удельной проводимости в области, точно определенной моментом времени ΐ.

Анализ коаксиального переходного отклика в двухслойных моделях

Для иллюстрации полезности концепции калящейся удельной проводимости может быть исследован переходный отклик устройства в модели двухслойного разреза. Коаксиальное устройство с разнесением излучателя и приемника на Ь может быть помещено в горизонтальную скважину. Кажущаяся удельная проводимость σ_3ρρ(ΐ) указывает на три параметра, включающие в себя (1) удельную проводимость (σ_Β=1 См/м) первого слоя, в который помещено устройство; (2) удельную проводимость (σз=0,1 См/м) соседнего пласта; и (3) расстояние от устройства (в горизонтальном стволе скважины) до границы слоя, 6=1, 5, 10, 25 и 50 м.

В более общем случае положение ствола скважины и устройства относительно границы раздела пластов неизвестно. В случае каротажа горизонтальной скважины обычно подразумевают, что устройство расположено параллельно границе раздела, когда отклик не меняется при перемещении устройства.

Отклики по напряжению коаксиального устройства при удалении приемника от излучателя на Ь=1 м на различных расстояниях показаны в табл. 15. По этим откликам можно получить информацию, используя кажущуюся удельную проводимость, что дополнительно поясняется относительно табл. 16. В табл. 16 показаны данные о напряжении из табл. 15, представленные графически в виде кажущейся удельной проводимости. На графике кажущейся удельной проводимости показана удельная проводимость при малом 1, удельная проводимость при большом 1 и в переходное время, которое протекает по мере изменения расстояния 6.

Таблица 15

-15 008542

Таблица 16

Время (с) |—мв—д-зд—

Как будет дополнительно пояснено ниже, при двухслойном профиле удельного сопротивления кажущаяся удельная проводимость по мере приближения 1 к нулю может идентифицировать удельную проводимость слоя вокруг устройства, тогда как кажущаяся удельная проводимость по мере приближения 1 к бесконечности может быть использована для определения удельной проводимости соседнего слоя, находящегося на расстоянии. Расстояние от устройства до границы пласта может быть также определено по переходному времени, наблюдаемому на графике кажущейся удельной проводимости. График кажущейся удельной проводимости в зависимости от времени и местоположения устройства может быть использован в качестве представления изображения переходных данных.

Удельная проводимость при малых значениях 1

При малых значениях 1 устройство регистрирует кажущуюся удельную проводимость первого слоя вокруг устройства. При больших значениях 1 устройство регистрирует значение 0,4 См/м, которое является средним между удельными проводимостями двух слоев. Изменение расстояния ά отражается на переходном времени. Удельная проводимость при малых значениях 1 представляет собой удельную проводимость локального слоя, где расположено устройство. При малых значениях 1 сигнал достигает приемника напрямую от излучателя без интерференции с границей пласта. Следовательно, сигнал находится под влиянием только удельной проводимости вокруг устройства. С другой стороны, удельная проводимость слоя может быть легко определена путем исследования кажущейся удельной проводимости при малых значениях 1.

Удельная проводимость при больших значениях 1

Удельная проводимость при больших значениях 1 представляет собой некоторую среднюю величину удельных проводимостей обоих слоев. При больших значениях 1 почти половина сигналов приходит из пласта ниже устройства, а остальные сигналы приходят сверху, если время, необходимое для прохождения расстояния от устройства до границы пласта, является небольшим.

В табл. 18 приведены для сравнения графики σ_3ρρ(ΐ) из табл. 16 и 17 для Ь=1 м и ά=1 м. Хотя это и не показано, но удельная проводимость при больших значениях 1 имеет слабую зависимость от ά. В пренебрежении этой зависимостью удельная проводимость при больших значениях 1 определяется только удельными проводимостями двух слоев и не зависит от местоположения устройства в слое 1 или слое 2.

Таблица 17

-16008542

В табл. 19 приведены для сравнения графики σ_3ρρ(ΐ) для случая ά=1 м, но при различных разнесениях Ь. По мере увеличения Ь при больших значениях ΐ значение σ_3ρρ(ΐ) достигает почти постоянной удельной проводимости. Однако при больших значениях ΐ удельная проводимость почти не зависит от разнесения Ь в диапазоне ά и диапазоне рассматриваемых удельных проводимостей.

Таблица 19

Время (с)

В табл. 20 приведены для сравнения графики σ_3ρρ(ΐ) для случая ά=1 м и Ь=1 м, но для различных удельных проводимостей слоев, хотя отношение двух удельных проводимостей поддерживается постоянным. В табл. 20 показано, что удельная проводимость при большом ΐ масштабируется в зависимости от удельной проводимости слоев. Например г Д1=10 Ом-м) =10χσ_3Ρρ(

Д₂=10, К1-100 Ом-м) (38)

В табл. 21 приведены примеры графиков σ_3ρρ(ΐ) для ά=1 м и Ь=1 м, но для различных удельных проводимостей слоя-объекта 2, хотя локальная удельная проводимость поддерживается постоянной на уровне 1 См/м (удельное сопротивлением 1 Ом-м). Как показано в табл. 22, удельное сопротивление при больших значениях ΐ определяется удельной проводимостью слоя 2.

- 17008542

Таблица 21 чо------------------------------------------

1М 1Ы» ь&м 1&Ш 1Ы» _______________Вр*ня(с)___________ —нкямя —млг-ы — шямн —вь»аг1 -*-я«ям(И1

Численно удельная проводимость в более позднее время может быть аппроксимирована средним значением квадратных корней удельных проводимостей двух слоев

(39)

Подводя итоги, можно сказать, что удельная проводимость при больших значениях 1 (когда 1 при ближается к бесконечности) может быть использована для получения оценки удельной проводимости σ₂ соседнего слоя, когда локальная удельная проводимость σι вблизи устройства известна, например, как показано в табл. 23, по удельной проводимости, когда 1 приближается к 0.

Таблица 23

Оценивание й, расстояния до соседнего пласта

Как показано в табл. 24, переходное время, в течение которого калящаяся удельная проводимость σ_3ρρ(ΐ) начинает отклоняться при больших значениях 1 от локальной удельной проводимости σι к удельной проводимости, зависит от й. расстояния от устройства до границы пласта.

-18008542

Для удобства переходное время к может быть определено как время, в течение которого σ^ζ) достигает граничной удельной проводимости σ₀. В этом случае граничная удельная проводимость характеризуется арифметическим средним между удельной проводимостью, когда 1 приближается к нулю, и удельной проводимостью, когда 1 приближается к бесконечности. Переходное время 1_С определяется траекторией луча

то есть самым коротким расстоянием, по которому независимо от удельного сопротивления двух слоев электромагнитный сигнал проходит от излучателя к границе пласта и к приемнику.

С другой стороны, как показано в табл. 25, расстояние ά может быть оценено по переходному времени 1_С.

Другие применения кажущейся удельной проводимости

Как и в случае обычных устройств индукционного каротажа, кажущаяся удельная проводимость σ_3ρρ(ζ) пласта полезна для анализа погрешности при обработке сигналов переходных процессов. Влияние шума в данных переходных откликов может быть исследовано как погрешность определения удельной проводимости.

Как показано в табл. 26, кривая кажущейся удельной проводимости σ_3ρρ(ζ; 1) в координатах ζ и I может использоваться как представление изображения данных переходных процессов. Координата ζ обозначает местоположение устройства. График σ_3ρρ(ζ; 1) отражает приближение границы пласта по мере перемещения устройства вдоль ствола скважины.

-19008542

При однородном пласте калящаяся удельная проводимость должна быть постоянной и равной удельной проводимости пласта. Отклонение от постоянного значения удельной проводимости в момент времени ΐ дает возможность предположить наличие аномалии удельной проводимости в области, точно определенной моментом времени I.

Таким образом, способ обеспечивает возможность обнаружения в стволе скважины аномалии. Местоположение определяется посредством расстояния до аномалии и направления на нее от начала координат. Как показано, расстояние и направление могут быть определены на основании переходных откликов магнитного поля.

Настоящее изобретение описано в отношении конкретных вариантов осуществления изобретения, которые все предполагаются иллюстративными, а не ограничивающими. Альтернативные варианты осуществления станут очевидными для специалистов в области техники, к которой относится настоящее изобретение, без отступления от его объема.

Из предшествующего должно быть видно, что это изобретение хорошо приспособлено для достижения всех результатов и задач, изложенных выше, наряду с другими преимуществами, которые являются очевидными и присущими системе и способу. Должно быть понятно, что некоторые признаки и подчиненные сочетания являются полезными и могут быть использованы без обращения к другим признакам и подчиненным сочетаниям. Это предполагается и находится в рамках формулы изобретения.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ определения направления на аномалию в пласте, окружающем ствол скважины, путем использования устройства, содержащего по меньшей мере один излучатель и по меньшей мере один приемник, при этом направление на аномалию точно определяется углом наклона и азимутальным углом, заключающийся в том, что излучают электромагнитные сигналы по меньшей мере от одного излучателя через пласт, окружающий ствол скважины;

обнаруживают отклики по меньшей мере на одном приемнике, наводимые электромагнитными сигналами; и определяют направление от устройства на аномалию на основании обнаруженных откликов; в котором при определении направления вычисляют по меньшей мере один из кажущегося азимутального угла и кажущегося угла наклона на основании откликов путем сочетания кросс-компонентных переходных откликов по многим осям.
2. Способ по π. 1, в котором дополнительно излучают сигналы вдоль по меньшей мере двух осей.
3. Способ по п.1, в котором при вычислении по меньшей мере одного угла соотносят отклики в системе координат устройства с откликами в системе координат аномалии.
4. Способ по п.З, в котором дополнительно контролируют по меньшей мере один вычисленный калящийся угол с течением времени.
5. Способ по п.4, в котором дополнительно обнаруживают аномалию, когда по меньшей мере один вычисленный кажущийся угол достигает ненулевого значения.
6. Способ по п.5, в котором дополнительно вычисляют направление на аномалию, когда по меньшей мере один вычисленный кажущийся угол достигает асимптотического значения.
7. Способ по π. 1, в котором дополнительно определяют расстояние до аномалии, когда по меньшей мере один вычисленный калящийся угол достигает асимптотического значения.
8. Способ по п.1, в котором при определении направления вычисляют на основании откликов как калящийся азимутальный угол, так и калящийся угол наклона.
9. Способ по π. 1, в котором при определении направления вычисляют азимутальный угол и угол наклона.

-20008542
10. Способ определения направления на аномалию в пласте, окружающем ствол скважины, путем использования устройства с по меньшей мере одним излучателем для излучения электромагнитных сигналов и по меньшей мере одним приемником для обнаружения откликов, при этом направление на аномалию точно определяется углом наклона и азимутальным углом, заключающийся в том, что вычисляют по меньшей мере один из калящегося азимутального угла и кажущегося угла наклона на основании откликов путем сочетания кросс-компонентных переходных откликов по многим осям;

контролируют по меньшей мере один вычисленный кажущийся угол с течением времени и определяют направление на аномалию после того, как по меньшей мере один контролируемый калящийся угол отклоняется от нулевого значения.
11. Способ определения расстояния до аномалии в пласте, окружающем ствол скважины, путем использования устройства, включающего в себя по меньшей мере один излучатель для излучения электромагнитных сигналов и приемник для обнаружения откликов, при этом направление на аномалию точно определяется углом наклона и азимутальным углом, заключающийся в том, что вычисляют по меньшей мере один из калящегося азимутального угла и кажущегося угла наклона на основании откликов путем сочетания кросс-компонентных переходных откликов по многим осям;

контролируют по меньшей мере один вычисленный кажущийся угол с течением времени и определяют расстояние до аномалии, когда по меньшей мере один контролируемый кажущийся угол достигает асимптотического значения.
12. Способ по п.11, в котором при вычислении по меньшей мере одного из кажущегося азимутального угла и кажущегося угла наклона оценивают отклики вдоль по меньшей мере двух осей.
13. Способ по п.11, в котором при вычислении по меньшей мере одного угла соотносят отклики в системе координат устройства с откликами в системе координат аномалии.