EA011150B1 - Способ электрического каротажа обсаженных скважин - Google Patents
Способ электрического каротажа обсаженных скважин Download PDFInfo
- Publication number
- EA011150B1 EA011150B1 EA200800335A EA200800335A EA011150B1 EA 011150 B1 EA011150 B1 EA 011150B1 EA 200800335 A EA200800335 A EA 200800335A EA 200800335 A EA200800335 A EA 200800335A EA 011150 B1 EA011150 B1 EA 011150B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- current
- measuring
- electrode
- electrodes
- probe
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 43
- 239000011435 rock Substances 0.000 claims abstract description 31
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims abstract description 19
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 43
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 24
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 4
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 34
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 34
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 34
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 13
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 13
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 4
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 2
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 1
- 101000773153 Homo sapiens Thioredoxin-like protein 4A Proteins 0.000 description 1
- 102100030272 Thioredoxin-like protein 4A Human genes 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000013178 mathematical model Methods 0.000 description 1
- 239000003129 oil well Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V3/00—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
- G01V3/18—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation specially adapted for well-logging
- G01V3/20—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation specially adapted for well-logging operating with propagation of electric current
-
- 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
- E21B47/10—Locating fluid leaks, intrusions or movements
- E21B47/113—Locating fluid leaks, intrusions or movements using electrical indications; using light radiations
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Geophysics (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области геофизических исследований скважин и может найти применение при определении электрического сопротивления пластов горных пород, окружающих обсаженную металлической колонной скважину. Способ включает использование зонда, выполненного в виде двух токовых электродов, расположенных по разные стороны относительно хотя бы трех измерительных электродов; поочередную подачу электрического тока, проведение посредством измерительных устройств при каждой из подач тока измерений подаваемого тока, потенциала на среднем измерительном электроде, разности потенциалов между крайними измерительными электродами и средним измерительным электродом; использование в качестве параметра электрического каротажа обсаженных скважин удельного электрического сопротивления окружающих колонну пластов горных пород. Измерительную схему формируют в соответствии с резистивной моделью слоев окружающих скважину пластов горных пород и участков обсадной колонны с муфтами обсадной колонны, при этом используют зонд, измерительные электроды которого пространственно разнесены без соблюдения требований эквидистантности, а токовые электроды выполнены с возможностью использования их в качестве измерительных. Кроме того, посредством дополнительных измерительных устройств проводят измерение разности потенциалов электрического поля между токовым электродом, на который при данном включении не подается ток, и средним измерительным электродом, а удельное электрическое сопротивление определяют по приведенной формуле.
Description
Изобретение относится к области геофизических исследований скважин и может найти применение при определении электрического сопротивления пластов горных пород, окружающих обсаженную металлической колонной скважину.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ электрического каротажа обсаженных скважин, включающий подачу электрического тока, измерение потенциала электрического поля при помощи многоэлектродного зонда, выполненного в виде трех эквидистантных измерительных электродов и двух, расположенных за пределами зоны измерительных электродов симметрично относительно среднего измерительного электрода токовых электродов (Патент РФ № 2176802, МПК С01У3/20. приоритет от 20.02.01, опубл. 10.12.01). В каждый из токовых электродов поочередно подают электрический ток от одного и того же полюса источника. При каждой из подач тока измеряют потенциал электрического поля в точке контакта среднего измерительного электрода с колонной, определяют первую разность потенциалов на участке колонны между двумя крайними измерительными электродами и вторую разность потенциалов на том же участке колонны. В качестве параметра электрического каротажа обсаженных скважин используют удельное электрическое сопротивление окружающих колонну пластов горных пород, которое определяют по формуле. Способ позволяет определять удельное электрическое сопротивление пластов горных пород, окружающих обсаженную скважину, за счет подавления влияния на результаты измерений электрического сопротивления обсадной колонны.
Однако обсадная колонна состоит из отдельных труб, соединенных между собой соединительными муфтами. При этом электрическое сопротивление муфт может изменяться в зависимости от свойств материала, срока эксплуатации скважины, степени коррозии.
Недостатком известного способа-прототипа является заметное искажение результатов измерения сопротивления окружающих колонну пластов при попадании в промежуток между электродами зонда соединительных муфт с погонным сопротивлением, отличающимся от погонного сопротивления обсадной колонны.
Перед авторами ставилась задача разработать способ, обладающий повышенной точностью и достоверностью результатов измерения за счет подавления влияния на результаты измерений соединительных муфт обсадной колонны с погонным сопротивлением, отличающимся от погонного сопротивления обсадной колонны.
Задача решается тем, что в способе электрического каротажа обсаженных скважин, включающем использование зонда, выполненного в виде двух токовых электродов, расположенных по разные стороны относительно хотя бы трех измерительных электродов, поочередную подачу электрического тока, проведение посредством измерительных устройств при каждой из подач тока измерений подаваемого тока, потенциала на среднем измерительном электроде, разности потенциалов между крайними измерительными электродами и средним измерительным электродом, использование в качестве параметра электрического каротажа обсаженных скважин удельного электрического сопротивления окружающих колонну пластов горных пород, измерительную схему формируют в соответствии с резистивной моделью слоев окружающих скважину пластов горных пород и участков обсадной колонны с муфтами обсадной колонны, при этом используют зонд, измерительные электроды которого пространственно разнесены без соблюдения требований эквидистантности, а токовые электроды выполнены с возможностью использования их в качестве измерительных, кроме того, посредством дополнительных измерительных устройств проводят измерение разности потенциалов электрического поля между токовым электродом, на который при данном включении не подается ток, и средним измерительным электродом, а удельное электрическое сопротивление определяют по формуле
(иа3 диьг,-иь, -Δΐ^ΗυΒ,-Δυι^-иь, -Аиа41) <ЛПа41-ЛПЬ2,-лиа2,-лиь43) _ где рпл - удельное электрическое сопротивление, Ом-м;
Кзонда - геометрический коэффициент зонда, м;
1И1, 1Ь5 - токи, подаваемые при первом включении в верхний токовый электрод и при втором включении в нижний токовый электрод соответственно, А;
Иаз, иЬ3 - потенциалы электрического поля на среднем измерительном электроде относительно земли при первом и втором включении соответственно, В;
ДЛа23, ДЛа43, ДЛЬ23, ДИЬ43 - разности потенциалов электрического поля при первом и втором включении между верхним измерительным электродом и средним измерительным электродом, между нижним измерительным электродом и средним измерительным электродом соответственно, В;
Диа53, ДИЬ13 - разности потенциалов электрического поля между нижним токовым электродом, на который в данном первом включении не подается ток, и средним измерительным электродом, и между
- 1 011150 верхним токовым электродом, на который в данном втором включении не подается ток, и средним измерительным электродом, соответственно В.
Технический эффект заявляемого способа заключается в том, что он позволяет с высокой степенью достоверности определять удельное электрическое сопротивление горных пород через стальную эксплуатационную колонну за счет учета влияния переменного сопротивления труб колонны, муфтовых соединений.
Кроме того, возможность осуществить способ без соблюдения требований эквидистантности измерительных электродов ведет к значительному упрощению используемой аппаратуры и самого способа. Отсутствие требований эквидистантности или симметричности конструкции позволяет также переходить к вариантам зонда с 6 и более электродами.
На фиг. 1 представлена блок-схема, поясняющая заявляемый способ, где 1 - верхний токовый электрод, 2 - верхний измерительный электрод, 3 - средний измерительный электрод, 4 - нижний измерительный электрод, 5 - нижний токовый электрод, 6 - измерительный зонд, 7 - обсадная металлическая колонна, 8 - муфты обсадной колонны, 9 - измеряемая скважина, 10 - окружающие скважину пласты горных пород, 11, 12 - измерительные устройства для измерения силы электрического тока, 13, 14 - электронные переключатели для последовательной подачи тока, 15, 16, 17, 18 и 19 - измерительные устройства для измерения разности потенциалов, 20 - генератор переменного тока, 21 и 22 - независимые линии связи, 23 - удаленный заземляющий электрод.
На фиг. 2 проиллюстрировано растекание токов от оси скважины, где 9 - измеряемая скважина, 20 генератор переменного тока, 21 - независимая линия связи, 23 - удаленный заземляющий электрод, 24 удаленная заземляющая скважина, 25, 26, 27, 28, 29 - слои окружающих скважину пластов горных пород, 30, 31, 32, 33, 34 - зоны электродов зонда, 35 - направления токов в пластах.
На фиг. 3 дана эквивалентная электрическая схема сопротивлений резистивной модели слоев окружающих скважину пластов горных пород и участков обсадной колонны.
На фиг. 4 дана кривая моделирования предлагаемым способом на модели среды 1.
На фиг. 5 даны кривые моделирования способом-прототипом на модели среды 2, где 1, 2, 3, 4 - кривые моделирования при соотношении удельного электрического сопротивления муфты к удельному электрическому сопротивлению обсадной колонны 1, 10, 100 и 1000 соответственно.
На фиг. 6 даны кривые моделирования способом-прототипом на модели среды 3, где 1, 2, 3, 4 - кривые моделирования при соотношении удельного электрического сопротивления муфты к удельному электрическому сопротивлению обсадной колонны 1, 10, 100 и 1000 соответственно.
На фиг. 7 даны кривые моделирования предлагаемым способом по формуле (4) на модели среды 2, где 1, 2, 3, 4 - кривые моделирования при соотношении удельного электрического сопротивления муфты к удельному электрическому сопротивлению обсадной колонны 1, 10, 100 и 1000 соответственно.
На фиг. 8 даны кривые моделирования предлагаемым способом по формуле (4) на модели среды 3, где 1, 2, 3, 4 - кривые моделирования при соотношении удельного электрического сопротивления муфты к удельному электрическому сопротивлению обсадной колонны 1, 10, 100 и 1000 соответственно.
Заявляемый способ осуществляют следующим образом. На блок-схеме фиг. 1 показаны верхний токовый электрод 1, верхний измерительный электрод 2, средний измерительный электрод 3 и нижний измерительный электрод 4, нижний токовый электрод 5 измерительного зонда 6, механически прижатые к внутренней поверхности обсадной металлической колонны 7 с муфтами 8. Скважина 9 окружена пластами горных пород 10.
Измерительный зонд 6 содержит измерительные устройства для измерения силы электрического тока 11 и 12, электронные переключатели 13 и 14 для последовательных подач тока в токовые электроды 1 и 5, соответственно, измерительные устройства для измерения разности потенциалов 15, 16, 17, 18 и 19.
Генератор переменного тока 20 размещается на земной поверхности и соединяется с измерительным зондом с помощью линии связи 21. Потенциал среднего измерительного электрода 3 измеряется с помощью измерительного устройства 17 через независимую линию связи 22 относительно удаленного заземленного электрода 23, расположенного на земной поверхности.
Рассмотрим принцип каротажа обсаженных скважин, электрическое сопротивление обсадной колонны которых непостоянно. Кроме того, величина этого электрического сопротивления значительно зависит от того, попали ли при этом на измерительный участок муфты обсадной колонный или нет.
Измерения производятся следующим образом: электроды зонда механически отжимаются от внутренней поверхности обсадной колонны, зонд перемещается на заданное расстояние по координате ζ по направлению оси скважины с помощь буксировочного троса, не показанного на фиг. 1. Затем перемещение зонда прекращается, и электроды механически прижимаются к внутренней поверхности обсадной колонны. При этом муфта обсадной колонны случайным образом может попасть либо не попасть между электродами зонда. В первой подаче тока электронный переключатель 13 замыкается, электронный переключатель 14 остается разомкнутым, ток от генератора 20 по линии связи 21 подается на верхний токовый электрод 1. Производятся измерения силы электрического тока с помощью измерительного устройства 11 и разности потенциалов с помощью измерительных устройств 16, 17, 18 и 19. Во второй подаче тока электронный переключатель 13 размыкается, электронный переключатель 14 замыкается, ток
- 2 011150 от генератора 20 по линии связи 21 подается на нижний токовый электрод 5. Производятся измерения силы электрического тока с помощью измерительного устройства 12 и разности потенциалов с помощью измерительных устройств 15, 16, 17 и 18. Далее цикл измерений повторяется.
Результаты измерений силы электрического тока посредством измерительных устройств 11 и 12 и разности потенциалов посредством измерительных устройств 15, 16, 17, 18 и 19 в двух последовательных подачах тока передаются в компьютер для обработки. Канал связи с компьютером и сам компьютер на фиг. 1 не показаны. Величина удельного электрического сопротивления рпл вычисляется по формуле. Кривая удельного электрического сопротивления рпл от глубины ζ строится путем последовательного перемещения измерительного зонда по координате ζ. Устройство для определения координаты ζ на блоксхеме не показано.
Измеряемая скважина последовательно пересекает геологические пласты горных пород, удельное электрическое сопротивление которых и является предметом исследования с помощью предлагаемого способа. При этом конкретное строение пластов горных пород априори неизвестно, однако в первом приближении ось скважины лежит перпендикулярно направлению этих геологических пластов.
Так как электрическое сопротивление обсадной колонны измеряемой скважины много меньше сопротивления окружающих скважину пластов горных пород, то вблизи скважины направление тока будет перпендикулярным оси скважины, таким образом сама скважина с обсадной колонной обладает фокусирующими свойствами по отношению к направлению тока.
Суммарное сопротивление Кпл цилиндрического слоя пластов горных пород с удельным сопротивлением рпл от обсадной колонны диаметром Ό до расстояния от скважины δ в предположении их однородности для вертикального участка скважины Н равно:
Для характерного значения диаметра обсадной колонны 0,15-0,2 м и расстояния между измеряемой и удаленной заземляющей скважиной 50-500 м половина суммарного электрического сопротивления цилиндрического пласта создается на участке 2-6 м от обсадной колонны, т.е. пласты горных пород, расположенные вблизи скважины, вносят основной вклад в суммарное электрическое сопротивление, а уда ленные от скважины практически не сказываются на значении суммарного сопротивления.
На фиг. 2 проиллюстрировано растекание токов от оси скважины, при подключении генератора переменного тока 20 между измеряемой скважиной 9 и удаленной заземляющей скважиной 24 через заземляющий электрод 23 и линию связи 21.
Пространственные границы слоев протекания тока 25, 26, 27, 28 и 29 соответствуют силовым линиям электрического поля, проведенным от воображаемых границ зон электродов зонда 30, 31, 32, 33 и 34. Токи от измерительной скважины 9 текут вдоль силовых линий электрического поля и условно показаны стрелками 35.
Так как и направление тока, и геологические слои горных пород в первом приближении перпенди кулярны оси скважины, то слои протекания тока совпадают с геологическими слоями горных пород вблизи оси скважины, т.е. на участке, где создается основная часть суммарного электрического сопротивления. На большом удалении от оси скважины слои протекания тока и реальные геологические слои пластов горных пород не совпадают, но их вклад в суммарное электрическое сопротивление незначителен, и этим несовпадением можно пренебречь.
Так как границы слоев протекания тока соответствуют силовым линиям электрического поля, то токи через границы слоев не текут. И слои можно рассматривать как независимые сопротивления, что позволяет перейти к резистивной модели слоев окружающих скважину пластов горных пород и участков обсадной колонны, представить резистивную модель слоев окружающих скважину пластов горных пород в виде эквивалентной электрической схемы сопротивлений и в соответствии с эквивалентной электрической схемой сопротивлений сформировать измерительную схему.
Эквивалентная электрическая схема сопротивлений резистивной модели слоев окружающих скважину пластов горных пород и участков обсадной колонны дана на фиг. 3. Для удобства записи уравнений все сопротивления представлены в виде проводимостей. Проводимости σ12, σ23, σ34, σ45 соответствуют проводимостям участков обсадной колонны с возможными муфтами между электродами измерительного зонда 1 и 2, 2 и 3, 3 и 4, 4 и 5 соответственно.
Проводимости σ2, σ3, σ4 соответствуют проводимостям слоев, окружающих скважину пластов горных пород от электродов 2, 3 и 4 соответственно.
При этом проводимость σ3 соответствует проводимости окружающего скважину слоя горных пород от среднего измерительного электрода 3 и связана с определяемым удельным электрическим сопротив лением следующим соотношением:
V _ _ зонда г пл где рпл - удельное электрическое сопротивление, Ом-м; Кзонда - геометрический коэффициент зонда, м;
- 3 011150 σ3 - проводимость слоя от среднего измерительного электрода 3, Ом-1.
Геометрический коэффициент зонда Кзонда зависит от диаметра труб обсадной колонны, общей длины труб обсадной колонны, расстояния между токовыми и между измерительными электродами зонда и определяется эмпирически для конкретной конструкции зонда. Приближенное выражение для Кзонда К-эопш ж π' АЬ м где Дй24 - расстояние между измерительными электродами зонда 2 и 4, м.
Проводимость σ1 соответствует проводимости слоя от электрода 1 и через верхнюю часть обсадной колонны. Проводимость σ5 соответствует проводимости слоя от электрода 5 и через нижнюю часть обсадной колонны.
Напряжения на электродах 1, 2, 3, 4 и 5 обозначены υ1, υ2, υ3, и4 и и5 соответственно. Электронные переключатели Ка и КЬ позволяют подавать ток последовательно в электроды 1 и 5. Первая подача обозначена как подача а, вторая подача - как подача Ь.
В соответствии с эквивалентной электрической схемой сопротивлений, соответствующей резистивной модели слоев окружающих скважину пластов горных пород, формируется схема измерений. Последовательно с электронными ключами включены измерители тока 1а1 и 1Ь5 при первой подаче в токовый электрод 1 и при второй подаче в токовый электрод 5 соответственно. Измерители разности потенциалов и3, Δυ13, Δυ23, Δυ43, Δυ53, при первой и второй подаче включены между электродом 3 и землей, между электродами 1 и 3, между электродами 2 и 3, между электродами 4 и 3 и между электродами 5 и 3 соответственно.
Измерители Δυ13, Δυ53 предназначены для измерения разности потенциалов электрического поля между верхним токовым электродом 1, на который в данном первом включении не подается ток, и средним измерительным электродом 3, и между нижним токовым электродом 5, на который в данном втором включении не подается ток, и средним измерительным электродом 3 соответственно. Токовые электроды выполнены с возможностью использования их в качестве измерительных, например может использоваться схема измерений, при которой ток на токовый электрод подается по одному проводу, а измеряемое напряжение с токового электрода поступает на измеритель напряжения по другому проводу, заключенному в экран для устранения влияния наводок.
Преимущество предложенной модели состоит в том, что при попадании муфт обсадной колонны между электродами зонда их сопротивление учитывается как сумма сопротивлений участка обсадной колонны и сопротивления муфты в виде проводимостей σ12, σ23, σ34, σ45. Это позволяет при определении удельного сопротивления полностью исключить влияние сопротивления муфт на результаты измерений.
По методу узловых потенциалов записываем 5 уравнений для 5 узлов при первом включении и 5 уравнений для 5 узлов во втором включении:
1Эа, ·σ, +(иа, -Όο,)·σ,2 = 1а,
Ыа, ·σ, +(1)а2 - 1Эа,) σ,2 + (15а2 -11а,)·σ,, =0
11а, <7, + (Иа, -Паг)-ст,, + (11а, Όη/Ισ,, - О Ыа4 ·σ4 + (1Эа4 -иа,)-а„ + (иа4 -11а5)'СТ4, = 0 ΙΙη,, σ.-{Иа, - (λτ/ί σ,,-0 иь, ·σ: +{иь, -иь,)-а|2 = о иь2 -σ2 +(иь, — иь,) сг|2 + (иь2 -иь,)-а2, =о иь, ·σ, +(иь3 -υθ2)·σ2, + (иь, -иь4)-ст34 =о иь4 · σ4 + <иь4 - иь,) · σΜ + (иь4 - иь5) · σ45 = о иь, ст, +(иь, иь,) <7,, - 1ь5
Таким образом, считая все напряжения известными, мы получаем 10 уравнений и 9 неизвестных σ1-σ9, т.е. система уравнений является избыточной. Для упрощения системы уравнений все разности напряжений будем измерять относительно среднего измерительного электрода 3. Последовательно исключая по 1 уравнению и учитывая, что
- 4 011150
Диа|3 = иа(-иа3
Д11а23 = 11а2 - 11а3
А1!а.„ - Ш4 -Ш,
Диаз; = иа5 - Па, диь(3 = иь( - иь, диь2, =иь2 -иь3 диь43 = иь4 - иь, диьч =иь5 -иь3 σ3 находим все возможные решения для рпл. Для 10 вариантов таких систем из 9 уравнений существует 4 различных точных решения. Приводим два точных решения:
зонда
(2) (иал диь„ - иь, диа23) · (иа, диь43 - иь, диа43) (диа4}диь23-диаг,диь41)
(3) (иа3 -диь2, - иь, -диа23)-(иа3 -диь4, -иь, диа4,) (диа43 ·δ^23 -диа23 диь43)
Учитывая, что ДИа53, ДИЬ13 - это разности потенциалов электрического поля (между нижним токовым электродом 5, на который в данном первом включении не подается ток, и средним измерительным электродом 3, и между верхним токовым электродом 1, на который в данном втором включении не подается ток, и средним измерительным электродом 3 соответственно), необходимо проводить дополнительные измерения на токовых электродах. Усредняя два решения, получаем расчетную формулу глл [1а,-(иь, + диь„) + 1ь5-(иа,+диа„)_ (4)
Г (иа, -диь,, -иь,-диа2,)-(иа,-диь4] -иь,-диа4,)' (диа4, диь23 -диа2, -диь43) где рпл - удельное электрическое сопротивление, Ом-м;
Кзонда - геометрический коэффициент зонда, м;
1а1, 1Ь5 - токи, подаваемые при первом включении в верхний токовый электрод 1 и при втором включении в нижний токовый электрод 5 соответственно, А;
Иа3, иЬ3 - потенциалы электрического поля на среднем измерительном электроде 3 относительно земли при первом и втором включении соответственно, В;
ДИа23, ДИа43, ДИЬ23, ДИЬ43 - разности потенциалов электрического поля при первом и втором включении между верхним измерительным электродом 2 и средним измерительным электродом 3, между нижним измерительным электродом 4 и средним измерительным электродом 3 соответственно, В;
ДИа53, ДИЬ13 - разности потенциалов электрического поля между нижним токовым электродом 5, на который в данном первом включении не подается ток, и средним измерительным электродом 3, и между верхним токовым электродом 1, на который в данном втором включении не подается ток, и средним измерительным электродом 3 соответственно, В.
Оставшиеся 2 решения не приводятся ввиду их сложности, отсутствия дополнительных преимуществ и более высокого значения суммарной ошибки измерений.
Формирование измерительной схемы в соответствии с резистивной моделью слоев окружающих скважину пластов горных пород позволяет учесть влияние на результаты измерений участков обсадной колонны с муфтами, случайным образом попавших на участок измерений обсадной колонны, как между измерительными электродами, так и между измерительными и токовыми электродами. Дополнительные измерительные устройства и выполнение токовых электродов с возможностью использования их в каче- 5 011150 стве измерительных, позволяют использовать для определения удельного электрического сопротивления пластов горных пород точные аналитические решения системы уравнений по формуле (4).
В соответствии с резистивной моделью для определения удельного электрического сопротивления пластов по формуле (4) не требуется эквидистантного расположения электродов или симметрии конструкции относительно центрального электрода, так как формула (4) является средним арифметическим выражением двух точных решений и не зависит от проводимостей σ12, σ23, σ34, σ45.
Отсутствие требований эквидистантности измерительных электродов ведет к значительному упрощению используемой аппаратуры и самого способа.
Отсутствие требований эквидистантности или симметричности конструкции позволяет также переходить к вариантам зонда с 6 и более электродами.
Так как система уравнений увеличивается на 2 уравнения, при этом добавляется 2 неизвестных, то формула (4) справедлива для любого количества электродов при условии двух включений с подачей токов в крайние токовые электроды. Увеличение количества электродов обеспечивает более высокую скорость каротажа по сравнению с 5-электродным зондом: 6-электродный зонд увеличивает скорость каротажа в 2 раз, 7-электродный - в 3 раза при удлинении примерно на 0,5 и 1,0 м соответственно.
На фиг. 4-8 представлены вычисления рпл предложенным способом и способом-прототипом для трех математических моделей среды.
Размеры расчетной области: диаметр - 250 м, глубина - 227 м, длина колонны - 207 м, глубина залегания группы пластов - 100 м. Диаметры колонны: внутренний - 0,075 м, внешний - 0,083 м. Удельное электрическое сопротивление колонны - 2,5-10-7 Ом-м. Расстояние от электродов 1 и 5 измерительного зонда до центрального электрода 3 - 2,2 м, расстояние от электродов 2 и 4 до центрального электрода 3 0,5 м.
Первая модель среды - группа пластов:
первый пласт с удельным электрическим сопротивлением 5 Ом-м, простирающийся по глубине от минус бесконечности до 2 м;
второй пласт с сопротивлением 10 Ом-м, простирающийся по глубине от 2 до 3 м;
третий пласт с сопротивлением 5 Ом-м, простирающийся по глубине от 3 до 5 м; четвертый пласт с сопротивлением 100 Ом-м, простирающийся по глубине от 5 до 8 м; пятый пласт с сопротивлением 1 Ом-м, простирающийся по глубине от 8 до 10 м;
шестой пласт с сопротивлением 10 Ом-м, простирающийся по глубине от 10 м до плюс бесконечности;
все пласты пронизаны колонной, однородной по сопротивлению.
Вторая модель среды - 3 пласта. Два вмещающих пласта с удельным электрическим сопротивлением 1 Ом-м и один пласт между ними мощностью 1 м и удельным электрическим сопротивлением 10 Ом-м. Пласты пронизаны неоднородной по электрическому сопротивлению колонной. В интервале от -1,3 м до -1 м размещается модель муфты переходной колонны, удельное электрическое сопротивление которой может быть увеличено в 10, 100 и 1000 раз по сравнению с удельным электрическим сопротивлением колонны.
Третья модель среды отличается от второй тем, что модель муфты переходной колонны размещается в интервале от -0,1 м до 0,2 м.
На фиг. 4 даны результаты моделирования предложенным способом на модели среды 1. Из фигуры видно, что расчетная кривая зависимости удельного электрического сопротивления от ζ правильно отражает истинное удельное электрическое сопротивление пластов, при этом ошибка измерений по удельному электрическому сопротивлению не превышает 10%, а точность определения границ пластов не хуже ±0,3 м.
На фиг. 5 даны кривые моделирования способом-прототипом [1] на модели среды 2, где 1, 2, 3, 4 кривые моделирования при соотношении удельного электрического сопротивления муфты к удельному электрическому сопротивлению обсадной колонны 1, 10, 100 и 1000 соответственно.
На фиг. 6 даны кривые моделирования способом-прототипом [1] на модели среды 3, где 1, 2, 3, 4 кривые моделирования при соотношении удельного электрического сопротивления муфты к удельному электрическому сопротивлению обсадной колонны 1, 10, 100 и 1000 соответственно.
На фиг. 7 даны кривые моделирования предлагаемым способом по формуле (4) на модели среды 2, где 1, 2, 3, 4 - кривые моделирования при соотношении удельного электрического сопротивления муфты к удельному электрическому сопротивлению обсадной колонны 1, 10, 100 и 1000 соответственно.
На фиг. 8 даны кривые моделирования предлагаемым способом по формуле (4) на модели среды 3, где 1, 2, 3, 4 - кривые моделирования при соотношении удельного электрического сопротивления муфты к удельному электрическому сопротивлению обсадной колонны 1, 10, 100 и 1000 соответственно.
Из сравнения фиг. 5 и 7, и 6 и 8, соответственно, видно, что при удельном сопротивлении муфты обсадной колонны, не отличающемся от удельного сопротивления обсадной колонны, кривые моделирования удельного электрического сопротивления пластов по способу-прототипу и по предлагаемому способу дают практически одинаковые результаты.
- 6 011150
При соотношении удельного электрического сопротивления муфты к удельному электрическому сопротивлению обсадной колонны 10, 100 и 1000, расчетное удельное сопротивление пластов дает ошибку относительно истинного удельного сопротивления пластов. При этом при расчете по способупрототипу ошибка составляет соответственно 200, 2400 и 20000% для удельного электрического сопротивления 1 Ом-м и 150, 1900 и 17000% соответственно для удельного электрического сопротивления 10 Ом-м. При этом при длине модели муфты переходной колонны 0,3 м влияние муфты прослеживается при перемещении зонда на 1,5 м, т.е. на всю область прохождения муфты через центральные электроды зонда. Приемлемая ошибка 250% получается только в момент совпадения центрального электрода с центром модели муфты, что хорошо видно из фиг. 5 и 6.
При расчете по предлагаемому способу по формуле (4) при соотношении удельного электрического сопротивления муфты к удельному электрическому сопротивлению обсадной колонны 10, 100 и 1000 ошибка составляет соответственно 90, 150 и 200% для удельного электрического сопротивления 1 Ом-м, и 50, 170 и 150% соответственно для удельного электрического сопротивления 10 Ом-м. При этом при длине модели муфты переходной колонны 0,3 м влияние муфты прослеживается при длине, равной длине модели муфты. В момент совпадения центрального электрода с центром модели муфты, ошибка составляет 80, 120 и 30% соответственно, что хорошо видно из фиг. 7 и 8.
Таким образом, ошибка измерений по предлагаемому способу при соотношении удельного электрического сопротивления муфты к удельному электрическому сопротивлению обсадной колонны 10, 100 и 1000 меньше, чем по способу-прототипу в 2,2, 16 и 100 раз соответственно для удельного электрического сопротивления 1 Ом-м, и в 3, 11 и 113 раз соответственно для удельного электрического сопротивления 10 Ом-м.
По сравнению со способом-прототипом предлагаемый способ обеспечивает более высокую точность и достоверность измерений за счет учета влияния переменного сопротивления труб колонны и муфт обсадной колонны.
Преимущества заявляемого способа заключаются в следующем.
Электрические методы исследований скважин являются основными при определении продуктивных интервалов пластов-коллекторов в процессе строительства скважин. Реализация предложенного способа измерений удельного электрического сопротивления горных пород через стальную эксплуатационную колонну в геофизической аппаратуре, несомненно, даст значительный экономический эффект. Комплексирование метода с существующими методами радиоактивного и акустического каротажа при проведении исследований в нефтяных скважинах, обсаженных стальной эксплуатационной колонной, позволит существенно повысить достоверность определения положения водонефтяного контакта в продуктивных интервалах пластов коллекторов действующих скважин месторождений нефти практически в любых геологических условиях, что соответственно обеспечит более эффективное проведение эксплуатации месторождений. Кроме того, появится возможность количественного определения насыщения пластов коллекторов неисследованных стандартными методами электрического каротажа при строительстве скважин.
Claims (1)
- Способ электрического каротажа обсаженных скважин, включающий использование зонда, выполненного в виде двух токовых электродов, расположенных по разные стороны относительно хотя бы трех измерительных электродов, поочередную подачу электрического тока, проведение посредством измерительных устройств при каждой из подач тока измерений подаваемого тока, потенциала на среднем измерительном электроде, разности потенциалов между крайними измерительными электродами и средним измерительным электродом, использование в качестве параметра электрического каротажа обсаженных скважин удельного электрического сопротивления окружающих колонну пластов горных пород, отличающийся тем, что используют зонд, измерительные электроды которого пространственно разнесены без соблюдения требований эквидистантности, посредством дополнительных измерительных устройств проводят измерение разности потенциалов электрического поля между токовым электродом, на который при данном включении не подается ток, и средним измерительным электродом, а удельное электрическое сопротивление определяют по формулеР пл зондаГ(Ца3 ДЦЬ23 - иьз - ДЦа23) · (Ца3 - ДУЬ43 - иьз ДЦа43)~ х|_ (диа43-диьгз-диа23-диь43) где рпл - удельное электрическое сопротивление, Ом-м;Кзонда - геометрический коэффициент зонда, м;1а1, 1Ь5 - токи, подаваемые при первом включении в верхний токовый электрод и при втором вклю- 7 011150 чении в нижний токовый электрод соответственно, А;Иа3, ИЬ3 - потенциалы электрического поля на среднем измерительном электроде относительно земли при первом и втором включении соответственно, В;ДИа23, ДИа43, ДИЬ23, ДИЬ43 - разности потенциалов электрического поля при первом и втором включении между верхним измерительным электродом и средним измерительным электродом, между нижним измерительным электродом и средним измерительным электродом соответственно, В;Диа53, ДиЬ13 - разности потенциалов электрического поля между нижним токовым электродом, на который в данном первом включении не подается ток, и средним измерительным электродом, и между верхним токовым электродом, на который в данном втором включении не подается ток, и средним измерительным электродом соответственно, В.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006116004/28A RU2302019C1 (ru) | 2006-04-18 | 2006-04-18 | Способ электрического каротажа обсаженных скважин |
| PCT/RU2006/000689 WO2007120072A1 (fr) | 2006-04-18 | 2006-12-22 | Procédé de diagraphie électrique de puits de forage |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA200800335A1 EA200800335A1 (ru) | 2008-06-30 |
| EA011150B1 true EA011150B1 (ru) | 2009-02-27 |
Family
ID=38315614
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA200800335A EA011150B1 (ru) | 2006-04-18 | 2006-12-22 | Способ электрического каротажа обсаженных скважин |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7984755B2 (ru) |
| CN (1) | CN101460871B (ru) |
| CA (1) | CA2649498A1 (ru) |
| EA (1) | EA011150B1 (ru) |
| RU (1) | RU2302019C1 (ru) |
| WO (1) | WO2007120072A1 (ru) |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010040045A2 (en) * | 2008-10-03 | 2010-04-08 | Schlumberger Canada Limited | Identification of casing collars while drilling and post drilling and using lwd and wireline |
| RU2388906C1 (ru) * | 2008-12-30 | 2010-05-10 | Шлюмберже Текнолоджи Б.В. | Способ определения радиуса области заводнения нефтяного пласта в окрестностях скважины |
| RU2382385C1 (ru) * | 2009-01-26 | 2010-02-20 | Валентин Цой | Способ электрического каротажа обсаженных скважин |
| RU2408039C1 (ru) * | 2009-12-07 | 2010-12-27 | Николай Иванович РЫХЛИНСКИЙ | Способ электрического каротажа обсаженных скважин |
| CN102102513A (zh) * | 2009-12-17 | 2011-06-22 | 西安思坦仪器股份有限公司 | 过套管电阻率测井仪 |
| CN102011581B (zh) * | 2010-11-24 | 2013-02-06 | 中国石油大学(北京) | 应力敏感性地层钻井堵漏模拟评价装置 |
| RU2630335C2 (ru) * | 2011-11-18 | 2017-09-07 | Цой Валентин | Способ каротажа скважин, обсаженных металлической колонной |
| RU2630991C1 (ru) * | 2011-12-27 | 2017-09-15 | Цой Валентин | Устройство для каротажа скважин, обсаженных металлической колонной |
| CN103821503B (zh) * | 2014-02-25 | 2016-09-14 | 北京石大华旭建邦石油科技有限公司 | 一种用于过套管电阻率测井仪中的可收回探针装置 |
| GB2556609B (en) * | 2015-09-30 | 2021-07-14 | Schlumberger Technology Bv | Methods and systems to analyze bed boundary detection |
| CN106353827A (zh) * | 2016-08-06 | 2017-01-25 | 黄河勘测规划设计有限公司 | 钻孔内探测泥化夹层的小极距阵列扫描电测井方法 |
| CN112326888B (zh) * | 2020-11-04 | 2021-11-02 | 中国石油大学(北京) | 一种裂缝堵漏模拟的实验装置及其实验方法 |
| CN113417626B (zh) * | 2021-07-09 | 2023-10-31 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种油田浅层井套管外涂层缺陷的井口激励式检测方法 |
| CN114137619B (zh) * | 2021-12-01 | 2022-09-23 | 中国科学院地质与地球物理研究所 | 一种用于伟晶岩脉的勘探方法及系统 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5543715A (en) * | 1995-09-14 | 1996-08-06 | Western Atlas International, Inc. | Method and apparatus for measuring formation resistivity through casing using single-conductor electrical logging cable |
| RU2176802C1 (ru) * | 2001-02-20 | 2001-12-10 | Кашик Алексей Сергеевич | Способ электрического каротажа обсаженных скважин |
| RU2200967C1 (ru) * | 2002-06-04 | 2003-03-20 | Кашик Алексей Сергеевич | Способ электрического каротажа обсаженных скважин |
| US6603314B1 (en) * | 1999-06-23 | 2003-08-05 | Baker Hughes Incorporated | Simultaneous current injection for measurement of formation resistance through casing |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3202215A (en) * | 1962-06-21 | 1965-08-24 | Alphonso F Stanonis | Method of controlling fluid flow |
| US3237094A (en) * | 1962-09-28 | 1966-02-22 | Shell Oil Co | Method utilizing formation resistivity measurements for determining formation fluid pressures |
| US6031381A (en) * | 1986-11-04 | 2000-02-29 | Paramagnetic Logging, Inc. | Electrical voltages and resistances measured to inspect metallic cased wells and pipelines |
| US4820989A (en) * | 1986-11-04 | 1989-04-11 | Paramagnetic Logging, Inc. | Methods and apparatus for measurement of the resistivity of geological formations from within cased boreholes |
| US4882542A (en) * | 1986-11-04 | 1989-11-21 | Paramagnetic Logging, Inc. | Methods and apparatus for measurement of electronic properties of geological formations through borehole casing |
| US5335542A (en) * | 1991-09-17 | 1994-08-09 | Schlumberger Technology Corporation | Integrated permeability measurement and resistivity imaging tool |
| FR2807524B1 (fr) * | 2000-04-07 | 2002-06-28 | Schlumberger Services Petrol | Procede et dispositif d'investigation de la paroi d'un trou de forage |
| CN2577296Y (zh) * | 2002-11-07 | 2003-10-01 | 大庆石油管理局 | 井下多频声学组合探测器 |
| CN2627214Y (zh) * | 2003-03-28 | 2004-07-21 | 中国石油天然气集团公司 | 多参数超声工程测井仪 |
| RU2229735C1 (ru) * | 2003-04-22 | 2004-05-27 | Кашик Алексей Сергеевич | Способ электрического каротажа обсаженных скважин |
| RU2384867C1 (ru) * | 2008-12-01 | 2010-03-20 | Андрей Степанович Степанов | Способ электрического каротажа обсаженных скважин |
-
2006
- 2006-04-18 RU RU2006116004/28A patent/RU2302019C1/ru not_active IP Right Cessation
- 2006-12-22 CN CN2006800548433A patent/CN101460871B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2006-12-22 WO PCT/RU2006/000689 patent/WO2007120072A1/ru active Application Filing
- 2006-12-22 CA CA002649498A patent/CA2649498A1/en not_active Abandoned
- 2006-12-22 EA EA200800335A patent/EA011150B1/ru not_active IP Right Cessation
-
2008
- 2008-10-16 US US12/252,388 patent/US7984755B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5543715A (en) * | 1995-09-14 | 1996-08-06 | Western Atlas International, Inc. | Method and apparatus for measuring formation resistivity through casing using single-conductor electrical logging cable |
| US6603314B1 (en) * | 1999-06-23 | 2003-08-05 | Baker Hughes Incorporated | Simultaneous current injection for measurement of formation resistance through casing |
| RU2176802C1 (ru) * | 2001-02-20 | 2001-12-10 | Кашик Алексей Сергеевич | Способ электрического каротажа обсаженных скважин |
| RU2200967C1 (ru) * | 2002-06-04 | 2003-03-20 | Кашик Алексей Сергеевич | Способ электрического каротажа обсаженных скважин |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20110147233A9 (en) | 2011-06-23 |
| EA200800335A1 (ru) | 2008-06-30 |
| US7984755B2 (en) | 2011-07-26 |
| RU2302019C1 (ru) | 2007-06-27 |
| CA2649498A1 (en) | 2007-10-25 |
| CN101460871A (zh) | 2009-06-17 |
| US20090045075A1 (en) | 2009-02-19 |
| CN101460871B (zh) | 2012-04-25 |
| WO2007120072A1 (fr) | 2007-10-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EA011150B1 (ru) | Способ электрического каротажа обсаженных скважин | |
| CA2921822C (en) | Borehole electric field survey with improved discrimination of subsurface features | |
| US8418782B2 (en) | Method and system for precise drilling guidance of twin wells | |
| NL1041822B1 (en) | Sensor system for downhole galvanic measurements. | |
| US20090164127A1 (en) | Method and apparatus for optimizing magnetic signals and detecting casing and resistivity | |
| US20070068673A1 (en) | Well casing-based geophysical sensor apparatus, system and method | |
| CN1168999C (zh) | 套管井所穿过地层的电阻率的测定方法和装置 | |
| CN101258424A (zh) | 高分辨率电阻率地层成像器 | |
| CN106795755A (zh) | 利用单电缆引导系统的完井 | |
| CN1168998C (zh) | 套管井所穿过地层的电阻率的测定方法和装置 | |
| CN110094195A (zh) | 一种基于凹陷电极结构的油基泥浆电成像测井方法 | |
| CA2689815C (en) | Method and system for precise drilling guidance of twin wells | |
| WO2010045640A2 (en) | Method and apparatus for borehole wall resistivity imaging with full circumferential coverage | |
| Li et al. | A method for the detection of the distance & orientation of the relief well to a blowout well in offshore drilling | |
| BR112013010528B1 (pt) | aparelho e método para estimar uma propriedade de uma formação de terra | |
| GB2360849A (en) | Determining the resistivity of a formation around a cased well | |
| AU2009274473B2 (en) | System and method for detecting casing in a formation using current | |
| RU2736446C2 (ru) | Способ электрического мониторинга характеристик пласт-коллектора при разработке залежей нефти с использованием закачки пара | |
| RU2466430C2 (ru) | Способ электроразведки | |
| KR20160031323A (ko) | 전기비저항 측정을 통한 지하매설물 탐지 방법 | |
| KR20150021623A (ko) | 전기비저항을 이용한 지중 자원 모니터링 방법 | |
| Wu et al. | The Influence of Casing Insulation Coatings on Electromagnetic Field Distributions in Current Injection Ranging | |
| RU2679269C1 (ru) | Способ наземных площадных геофизических исследований методами электроразведки для обеспечения катодной защиты газопроводов | |
| US2787757A (en) | Method and apparatus for logging wells | |
| CN116464513A (zh) | 注浆浆液扩散范围实时检测系统及实时检测方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Registration of transfer of a eurasian patent in accordance with the succession in title | ||
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM AZ BY KZ KG MD TJ TM RU |
|
| NF4A | Restoration of lapsed right to a eurasian patent |
Designated state(s): AM AZ BY KZ KG MD TJ TM RU |
|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AZ KZ TM |