EA013880B1

EA013880B1 - Устройство и способ для определения удельного сопротивления породы

Info

Publication number: EA013880B1
Application number: EA200800459A
Authority: EA
Inventors: Александре Н. Беспалов; Грегори Б. Итскович
Original assignee: Бейкер Хьюз Инкорпорейтед
Priority date: 2005-08-23
Filing date: 2006-08-14
Publication date: 2010-08-30
Also published as: BRPI0615303A2; WO2007024533A2; CN101268385A; EP1929332A2; EP1929332B1; US20070046290A1; EP1929332A4; CA2619993A1; WO2007024533A3; EA200800459A1; US7397250B2

Abstract

В изобретении описаны фазочувствительные измерения, которые осуществляет на множестве частот устройство для формирования изображения по данным метода сопротивлений в стволе скважины с непроводящим буровым раствором, которая пробурена в толще пород. Удельное сопротивление толщи пород может быть определено на основании фазочувствительных измерений с более высокой чувствительностью, чем это возможно при одночастотных измерениях. На основании известного удельного сопротивления и/или диэлектрической постоянной бурового раствора также может быть определено отклонение прибора. Также может быть определено удельное сопротивление толщи пород, когда невозможно игнорировать емкостное сопротивления толщи пород.

Description

Настоящее изобретение в целом относится к разведочным работам на нефть и газ, включающим электроразведочные работы в стволе скважины, пробуренной в толще пород. Более точно, настоящее изобретение относится к скважинным исследованиям с высокой степенью локализации, включающим многочастотное фокусирование измерительных токов, которые подают в стенку ствола скважины посредством емкостной связи электродов на зонде, перемещающемся по стволу скважины, пробуренной в толще пород.

Уровень техники

Электрический каротаж скважины хорошо известен, и описаны различные устройства и методы, которые применяют в этих целях. Вообще говоря, существуют две категории устройств, которые применяют в зондах электрического каротажа. К первой категории относится измерительный электрод (источник или сток тока), который применяют в сочетании с диффузионным обратным питающим электродом (таким как корпус зонда). Измерительный ток по цепи, соединяющей источник тока с измерительным электродом, поступает через толщу пород в обратный питающий электрод и обратно в источник тока в зонде. В приборах индукционного каротажа внутри измерительного прибора находится антенна, которая индуцирует прохождение тока через толщу пород. Величину индуцированного тока определяют с использованием той же антенны или отдельной приемной антенны. Настоящее изобретение относится к первой категории.

Существует несколько режимов работы: в одном из них поддерживают неизменный ток измерительного электрода и измеряют напряжение, а во втором режиме напряжение электрода является неизменным, и измеряют ток, протекающий через электрод. В идеале желательно, чтобы в случае меняющегося тока и неизменного напряжения, измеряемого на контрольном электроде, ток был обратно пропорционален удельному сопротивлению исследуемой толщи пород. Напротив, если поддерживают неизменный ток, желательно, чтобы напряжение, измеряемое на контрольном электроде, было пропорционально удельному сопротивлению. Согласно закону Ома, если меняется как ток, так и напряжение, удельное сопротивление толщи пород пропорционально отношению напряжения к току.

В выданном на имя Вйб\уе11 патенте υδ 3365658 для определения удельного сопротивления толщ пород предложено применение фокусирующего электрода. Центральный каротажный электрод испускает измерительный ток (ток зонда) в прилегающие толщи пород. Этот ток зонда фокусируют в относительно узкий токовый пучок, направленный наружу от ствола скважины, путем использования фокусирующего тока, испускаемого соседними фокусирующими электродами, который расположены вблизи каротажного электрода и по обе стороны от него. В патенте ϋδ 4122387 (А)аш и др.) описано устройство, позволяющее осуществлять одновременный боковой каротаж толщи пород на различных расстояниях от ствола скважины с использованием систем фокусирующих электродов, расположенных на зонде, который опускают в ствол скважины на каротажном кабеле. Один излучатель регулирует частоты двух токов, проходящих через толщу пород на различных заданных расстояниях от ствола скважины. Оплетка каротажного кабеля действует в качестве обратного питающего электрода одной из систем фокусирующих электродов, а электрод электродного комплекта кабеля непосредственно над каротажным зондом действует в качестве обратного питающего электрода второй системы фокусирующих электродов. Также описаны два варианта осуществления, в которых измеряют опорные напряжения на электродах электродного комплекта кабеля и систем фокусирующих электродов.

Ранее предлагались методы исследования толщи пород с использованием группы измерительных электродов (см., например, патент ϋδ 2930969, выданный на имя Вакег, патент СА 685727, выданный на имя Мапп и др., патент ϋδ 4468623, выданный на имя С|апхего. и патент ϋδ 5502686, выданный на имя Иоту и др.). В патенте ϋδ 2930969 предложено использование множества электродов, каждый из которых состоит из дисков, электрически соединенных гибкими проводами с дисками и проводами, заделанными в поверхность гибкой трубы. В патенте СА 685727 предложено использование группы небольших электродных дисков, которые установлены на приборе или прижимном башмаке и каждый из которых вносит отдельно измеряемый измерительный ток для исследования толщи пород электрическими методами. Электродные диски помещают в горизонтальной плоскости с зазорами по окружности между электродами и устройством для последовательного возбуждения и измерения измерительного тока электродов.

В патенте ϋδ 4468623 описаны приборы с прижимными башмаками, на каждом из которых расположено множество небольших измерительных электродов, отдельно измеряемые измерительные токи которых вводят в стенку ствола скважины. Измерительные электроды образуют группу, в которой они расположены, по меньшей мере, по окружности (вокруг оси ствола скважины) через определенные промежутки таким образом, чтобы измерительные токи, которые вводят в участки стенки ствола скважины, до заданной степени перекрывали друг друга по мере движения прибора вдоль ствола скважины. Измерительные электроды имеют небольшие размеры, позволяющие подробно исследовать электрическими методами прилегающий участок окружности ствола скважины и получать информацию о стратиграфии толщи пород вблизи ствола скважины, а также о трещинах и их ориентации. В одном из вариантов осуществления для определения пространственной структуры электрической энергии, вводимой централь

- 1 013880 ным электродом, используют группу измерительных электродов, образующих пространственно замкнутый контур вокруг центрального электрода. В другом варианте осуществления для ввода тока в толщу пород через преимущественно прилегающий участок окружности ствола скважины используют линейную группу измерительных электродов. Дискретные составляющие тока могут быть измерены по отдельности, в результате чего может быть получено множество геодезических сигналов, которые отображают плотность тока, поступающего от группы, и на основании которых может быть составлена подробное электрическое изображение прилегающего участка окружности ствола скважины по мере движения прибора вдоль ствола скважины. Группа измерительных электродов также может иметь замкнутый контур, такой как круг, что позволяет непосредственно определять ориентацию удельного сопротивления аномалий. В патенте И8 6714014, выданном на имя Еуапк и др., правопреемником которого является правопреемник настоящего изобретения и содержание которого полностью включено в настоящее описание в порядке ссылки, предложено применение емкостной связи с использованием бурового раствора как на углеводородной основе, так на водной основе.

В патенте И8 5502686 описано применение акустического датчика в сочетании с установленными на прижимном башмаке электродами, при этом акустические датчики позволяют заполнять пробелы в изображении, получаемом с использованием электродов, за счет того, что в стволах скважин большого диаметра электроды неизбежно не обеспечивают полный охват ствола скважины.

Известные устройства, которые представляют собой прижимные зонды, чувствительны к влиянию шероховатости стенок ствола скважины: токи, протекающие через электроды, зависят от наличия хорошего контакта между электродом и стенкой ствола скважины. Если стенка ствола скважины имеет неровную форму, нарушается контакт и ток от электродов, в результате чего получают неточное изображение ствола скважины. Вторым недостатком является относительная малая глубина исследования из-за того, что используемые измерительные электроды имеют тот же потенциал, что и прижимной башмак, в результате чего происходит отклонение токов зонда. В патенте И8 6809521, выданном на имя ТаЬатоукку и др., описан многочастотный способ определения удельного сопротивления толщи пород. В нем исходят из того, что <7| -« <У «— где σ означает удельную проводимость, ε означает диэлектрическую постоянную, ω означает рабочую частоту, нижний индекс 1 относится к буровому раствору, а верхний индекс 2 относится к толще пород. Первому из двух неравенств легко удовлетворяет буровой раствор на углеводородной основе, удельная проводимость у которого очень мала. Вместе с тем, если буровой раствор имеет конечную удельную проводимость, условие является трудновыполнимым. Таким образом, требуются устройство и способ определения удельного сопротивления толщи пород, которые относительно нечувствительны к шероховатости стенок ствола скважины и могут применяться при использовании бурового раствора на водной или углеводородной основе в широком диапазоне удельных сопротивлений толщи пород. Данная задача решена в настоящем изобретении.

Краткое изложение сущности изобретения

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения предложено устройство для оценки толщи пород, в которой пробурена скважина. Устройство включает по меньшей мере один измерительный электрод, соединенный с источником электрического тока. По меньшей мере один измерительный электрод подает измерительный ток на нескольких частотах через толщу пород. Устройство также включает процессор, который определяет параметр удельного сопротивления толщи пород, по меньшей мере, частично на основании действительной части и мнимой части импеданса, измеренного на каждой из множества частот по меньшей мере одного измерительного электрода. Процессор может определять действительную и мнимую части импеданса с использованием измерительного тока. Процессор может дополнительно определять емкостное сопротивление между измерительным электродом и стенкой ствола скважины и(или) активное сопротивление между измерительным электродом и стенкой ствола скважины. Процессор может дополнительно определять отклонение электрода от стенки ствола скважины. При использовании нескольких измерительных электродов процессор может определять форму ствола скважины. Несколько измерительных электродов могут быть установлены на прижимном башмаке, выдвигаемом от корпуса каротажного прибора. Устройство может иметь несколько прижимных башмаков. Параметром удельного сопротивления может являться изображение стенки ствола скважины по данным метода сопротивлений. Устройство также может включать прибор для измерения удельного сопротивления и/или диэлектрической постоянной флюида в стволе скважины. Измерительный электрод может доставляться в ствол скважины на кабеле, бурильной трубе и/или скользящей муфте. Процессор может определять параметр удельного сопротивления, когда ток смещения в толще пород составляет более примерно 10% тока проводимости в толще пород; если это так, процессор может определять параметр удельного сопротивления путем решения системы нелинейных уравнений.

В другом варианте осуществления изобретения предложен способ оценки толщи пород, в которой пробурена скважина. В ходе осуществления способа используют по меньшей мере один измерительный электрод, соединенный с источником электрического тока, для подачи измерительного тока на множест

- 2 013880 ве частот через толщу пород. По меньшей мере, частично на основании действительной части и мнимой части импеданса, определенного на основании измерительного тока на каждой из множества частот, определяют параметр удельного сопротивления толщи пород. Можно дополнительно определить активное сопротивление и/или емкостное сопротивление между измерительным электродом и стенкой ствола скважины, которое может быть использовано для определения отклонения электрода от стенки ствола скважины. При использовании нескольких измерительных электродов может быть определена форма ствола скважины. Несколько измерительных электродов могут быть установлены на прижимном башмаке, выдвигаемом от корпуса каротажного прибора. Могут осуществляться измерения, являющиеся показателем удельного сопротивления и/или диэлектрической постоянной флюида в стволе скважины. В ходе осуществления способа параметр удельного сопротивления толщи пород может быть определен, даже когда ток смещения в толще пород составляет более примерно 10% тока проводимости в толще пород; это может быть сделано путем решения системы нелинейных уравнений.

В другом варианте осуществления изобретения предложен машиночитаемый носитель для использования с устройством для оценки толщи пород, в которой пробурена скважина. Устройство включает по меньшей мере один измерительный электрод, соединенный с источником электрического тока и подающий измерительный ток на множестве частот через толщу пород. Носитель содержит команды, позволяющие процессору определять параметр удельного сопротивления толщи пород, по меньшей мере, частично на основании действительной части и мнимой части импеданса, измеренного на множестве частот. Носитель может дополнительно содержать команды, позволяющие процессору определять отклонение измерительного электрода. Носителем может являться постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство (СНИЗУ), электрически-стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство (ЭСППЗУ), флэш-память и/или оптический диск.

Краткое описание чертежей

Для лучшего понимания настоящего изобретения оно проиллюстрировано на приложенных чертежах, на которых одинаковые элементы обозначены одинаковыми позициями, где на фиг. 1 (уровень техники) показан стандартный каротажный прибор, подвешенный в стволе скважины; на фиг. 2А (уровень техники) - механическая схема стандартного формирователя изображений; на фиг. 2Б (уровень техники) подробный вид электродного башмака стандартного каротажного прибора; на фиг. 3 - эквивалентная схема прибора каротажа сопротивлений в стволе скважины; на фиг. 4 - результаты моделирования улучшенной чувствительности к удельному сопротивлению толщи пород использованием предложенного в настоящем изобретении способа по сравнению с одночастотными измерениями; на фиг. 5 - результаты моделирования с использованием предложенного в настоящем изобретении способа применительно к модели слоистой среды; на фиг. 6 - эквивалентная схема альтернативного варианта осуществления изобретения, в котором ток смещения является существенным; на фиг. 7 - результаты моделирования применительно к показанной на фиг. 6 схеме.

Подробное описание изобретения

На фиг. 1 показан стандартный прибор 10 для формирования изображения (формирователь изображения), подвешенный в стволе 12 скважины, пробуренной в толщах пород, таких как 13, на соответствующем кабеле 14, который проходит через шкив 16, установленный на буровой вышке 18. Согласно отраслевому стандарту кабель 14 включает несущий элемент и семь проводников для передачи команд прибору и приема данных, поступающих от прибора, а также для питания прибора. Прибор 10 поднимают и спускают на буровой лебедке 20. Находящийся на поверхности 23 электронный модуль (ЭМ) 22 передает необходимые команды и в ответ принимает данные, которые могут быть сохранены в архивном запоминающем устройстве любого желаемого типа для одновременной или последующей обработки. Данные могут передаваться в аналоговой или цифровой форме. Для анализа данных в полевых условиях в режиме реального времени могут использоваться процессоры данных, такие как соответствующий компьютер (СК) 24, или зарегистрированные данные могут передаваться в центр обработки для их последующей обработки.

На фиг. 2а схематически показан вид снаружи формирователя изображения боковой стенки скважины. Прибор 10, представляющий собой формирователь изображения, включает установки 26 метода сопротивлений и необязательно датчик 30 массы бурового раствора и периферийную акустическую телевизионную камеру 32. Электронные модули 28 и 38 могут быть расположены в соответствующих, необязательно указанных положениях. Компоненты могут быть установлены на штоке 34 зонда хорошо известным обычным способом. Узел имеет наружный диаметр около 5 дюймов и длину около 15 дюймов. Над узлами 26 и 32 формирования изображения может быть установлен модуль 36 ориентации, включающий магнитометр и акселерометр, или инерциальная система наведения. На верхнем участке 38 прибора 10 находится модуль телеметрии для выборки, оцифровывания и передачи выборок данных, поступающих от различных компонентов, наземному электронному оборудованию 22 обычным способом. В случае сбора акустических данных их предпочтительно оцифровывают, хотя в альтернативной конструкции данные могут быть сохранены в аналоговой форме для передачи на поверхность, где их затем оцифровывает наземное электронное оборудование 22.

- 3 013880

На фиг. 2А также показаны три установки 26 метода сопротивлений (четвертая установка скрыта на этом виде). Как показано на фиг. 2А и 2Б, каждая установка включает измерительные электроды 41а, 41Ь, ..., 41п для ввода электрического тока в толщу пород, фокусирующие электроды 43а, 43Ь для горизонтального фокусирования электрического тока измерительных электродов и фокусирующие электроды 45а, 45Ь для вертикального фокусирования электрического тока измерительных электродов. Условно считается, что вертикальный означает направление вдоль оси ствола скважины, а горизонтальный означает плоскость, перпендикулярную вертикальной плоскости.

На фиг. 3 представлена приблизительная принципиальная схема. На ней показано, что измеренный действительный импеданс Ζ„ зависит от внутреннего импеданса прибора, импеданса Ζ₆ вследствие зазора между приемником и толщей пород и удельного сопротивления Кг толщи пород. Импедансом между обратным питающим электродом и толщей пород прибора пренебрегают, поскольку он невелик. Это допущение оправданно с учетом большой площади обратного питающего электрода. Если принять и за приложенное напряжение, а I за измеренный ток, то импеданс Ζ„ равен

Ζ_ε = Ζ_Γ + Ζ_σ + 7?^. = -у- (1).

Когда в проводящей толще пород (с удельным сопротивлением менее 10 Ом-м) используют буровой раствор на углеводородной основе, влияние толщи пород на действительный импеданс является небольшим /?, «< 7._т + Ζ_σ

В результате, снижается чувствительность измеренного импеданса к удельному сопротивлению толщи пород. Импеданс Ζ₆ вследствие зазора между приемником и толщей пород, который зависит от свойств бурового раствора и отклонения приемника, становится основным фактором, влияющим на действительный импеданс.

В настоящем изобретении определяют удельное сопротивление толщи пород с использованием измерений на множестве частот. В случае измерений на двух частотах Г₁ и Г₂ получаем уравнение ⁼ + /^ + -:ΰ : 77 г + ιω£ и

^ζ*^^ι+κ'⁺7^ &

В уравнении (2) ω=2πΓ означает угловую частоту. Уравнение (2) может быть записано в виде сле дующего уравнения:

2_е1 -А_}+ 1В₁, — А-2 + 1В_г (3)

в котором А₁, А₂, В| и В₂ означают действительную и мнимую части импедансов Ζ₆₁ и Ζ_ε2. Из уравнений (1) и (2) получаем следующий результат г’²+(«,С)^; г-^г +(ю_?С)²

Д _с{ 11 Ί б»! 0, [д· ²+(й>,С)² г²+(м-,С)²)(4)·

Из чего получаем последующий результат

Из уравнения (5) и первой части уравнения (4) получаем удельное сопротивление г вследствие зазор^а

При подстановке уравнения (6) в уравнение (5) получаем емкостное сопротивление между измерительным электродом и толщей пород в виде следующего уравнения

при этом удельное сопротивление К_г толщи пород задано следующим уравнением

- 4 013880

Следует отметить, что полученные выше результаты предусматривают определение как действительной, так и мнимой части комплексного импеданса. В этом состоит отличие от способа двухчастотного (и многочастотного) фокусирования, описанного в патенте ТаЬагоукку. Измеренный импеданс согласно патенту ТаЬагоукку задан уравнением (13) и воспроизведен здесь с использованием системы обозначений, принятой в настоящем описании η . 4 ~ 4 ⁷ (9).

Данное выражение значительно проще, чем результаты, получаемые в настоящем изобретении, и в нем не используется мнимая часть измеренного импеданса. Упрощение является результатом принятого в патенте ТаЬагоу^ку допущения, согласно которому

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения исходят из допущения, согласно которому влияние диэлектрических свойств толщи пород является небольшим (второе неравенство), что обычно справедливо на частотах ниже около 10 МГц. Как отмечено выше, в настоящем изобретении можно определять удельное сопротивление вследствие зазора между электродом и стенкой ствола скважины, которое, как предполагается в патенте ТаЬагоукку, является бесконечным.

Рассмотрим фиг. 4, на которой представлены результаты моделирования с использованием описанного выше изобретения. Проиллюстрированный пример соответствует случаю, когда прибор находится в стволе скважины диаметром 8,5 дюймов (21,59 см), который заполнен проводящим буровым раствором с удельным сопротивлением 10⁴ Ом-м. Для моделирования толщи пород используют цилиндрический слой с удельным сопротивлением, меняющимся в пределах от 1 до 100 Ом-м. Поступающие от прибора данные моделирует проводящий цилиндр длиной 10 м. Ток вводят в толщу пород через 1,6-см цилиндрический электрод с отклонением в 1 мм от толщи пород. Передатчик подает выходное напряжение в 1 В на частоте 1 и 2 МГц. По оси абсцисс отложено удельное сопротивление толщи пород, а по оси ординат измеренное прибором удельное сопротивление. Кривая 201 отображает измеренное удельное сопротивление на частоте 1 МГц, кривая 203 - измеренное удельное сопротивление на частоте 2 МГц, а кривая 205 отображает результаты применения описанного двухчастотного способа. Видно, что кривая 205 обладает более высокой чувствительностью к удельному сопротивлению толщи пород по сравнению с од ночастотными измерениями импеданса.

Преимущество двухчастотного измерения импеданса также проявляется в случае слоистой модели среды. На фиг. 4 представлены результаты математического моделирования толщи пород, включающей последовательность высокоомных (10 Ом-м) и проводящих (1 Ом-м) слоев. Толщина слоев меняется слева направо от 0,5 дюймов (1,27 см) до 4 дюймов (10,16 см). Кривая 251, которая отображает измеренный импеданс на частоте 1 МГц, почти совершенно нечувствительна ко всем слоям, кроме самого толстого. Кривая 253, которая отображает измеренный импеданс на частоте 2 МГц, имеет улучшенную характеристику по сравнению с характеристикой на частоте 1 МГц. Результаты 255, получаемые согласно предложенному в настоящем изобретении двухчастотному способу, значительно превышают результаты одночастотных измерений.

Как отмечено выше, многочастотные измерения позволяют определять емкостное сопротивление и активное сопротивление вследствие зазора между измерительным электродом и толщей пород (смотри уравнения (6) и (7)). Исходя из измеренного емкостного сопротивления и активного сопротивления вследствие зазора, можно легко определить отклонение электрода. Поскольку емкостное сопротивление С и активное сопротивление г зависят исключительно от зазора б, это можно записать в виде следующих уравнений:

(Ю) (11), в которых 8 означает площадь электрода, ρ означает удельное сопротивление бурового раствора, а ε означает его диэлектрическую постоянную.

Из уравнений (10) и (11) можно вывести два избыточных выражения для зазора б

и б = (13).

Р

Рассмотренная выше двухчастотная коррекция, которая задана уравнениями (4)-(8), основана на приблизительной принципиальной схеме, представленной на фиг. 3. Согласно этой схеме пренебрегают влиянием диэлектрических свойств толщи пород, которое отображено только активным сопротивлением

- 5 013880

Κ_£. Это упрощение возможно, когда токи смещения в толще пород значительно слабее тока проводимости, т.е. когда параметр ρ^ε^ο (в котором р_£ означает удельное сопротивление толщи пород, а ε_£ - ее диэлектрическую постоянную) значительно меньше 1. Данное условие не может быть выполнено в высокоомных толщах пород и/или при высоких рабочих частотах, например, если р_г = 100 Ом-м, ε_Γ = 20, а частота равна 10 МГц, то ρ_Γε_Γ ω®1.

В другом варианте осуществления изобретения применяется двухчастотная коррекция, при которой не используют допущение, согласно которому ρ_Γε_Γω<<1. На практике данный способ применим, когда ток смещения составляет более примерно 10% тока проводимости. На фиг. 6 представлена эквивалентная схема, отличающаяся от эквивалентной схемы, показанной на фиг. 3, тем, что в нее дополнительно введена емкость С_£, отображающая диэлектрические свойства толщи пород, и удалено активное сопротивление Ζ_£ прибора (которое принято за пренебрежимо малое). Таким образом, вместо уравнения (2) получаем

Эту нелинейную систему из четырех уравнений решают следующим образом. Сначала, используем систему обозначений

Затем заменяем активные проводимости С,С_£ в уравнении (14) соответственно на а_т/г,а_£/К._£, после чего исключаем активные сопротивления г, Κ_£. В результат получаем следующую систему из двух уравнений + (га₂В₂ — т,В, )(<ζ_ιη +«,) = Л₂ — Л, (а>₂В₂ +(4, -ЛгХ⁰¹· + л_г) = В₂/®₂ которая является линейной по отношению к неизвестным величинам а_та_£, а_т+а_£, и, таким образом, может быть легко решена. После этого вычисляют сами коэффициенты а_та_£ на основании их произведения и суммы согласно следующим формулам:

__(«т + «Г ) + 7(“п,+«г)² -⁴¾¾ “нм ~ 2 ’ (¾ + «Г ) - 1/(¾ ⁺ «Г )² В данном случае мы исходим из допущения, согласно которому а_т>а_£, т.е. что буровой раствор обладает гораздо более высоким удельным сопротивлением, чем толща пород. Затем вычисляют активное сопротивление Κ_£ толщи пород согласно следующему уравнению (^4 + 5,/^)(1 + ^²) к =-------------“п ^а1 (18).

На фиг. 7 представлены результаты применения двухчастотной коррекции с учетом диэлектрической постоянной толщи пород. Модель аналогична модели, показанной на фиг. 5, но показатели удельного сопротивления толщи пород в 100 выше, то есть удельное сопротивление слов составляет 100 Ом-м и 1000 Ом-м, диэлектрическая постоянная - 20 и 10, соответственно. Видно, что скорректированная каротажная диаграмма 305 (изображение) имеет значительно лучший динамический диапазон, чем у любой из каротажных диаграмм 301, 303.

Определение удельного сопротивления бурового раствора может осуществляться в стволе скважины с помощью способа и устройства, которые описаны в патенте И8 6803039, выданном на имя РаЬгк и др., правопреемником которого является правопреемник настоящего изобретения и содержание которого полностью включено в настоящее описание в порядке ссылки. Для определения диэлектрической постоянной может использоваться способ и устройство, описанные в патенте и8 5677631, выданном на имя Ксййидег и др., правопреемником которого является правопреемник настоящего изобретения и содержание которого полностью включено в настоящее описание в порядке ссылки. В качестве альтернативы, измерения удельного сопротивления бурового раствора и диэлектрической постоянной могут осуществляться на поверхности с применением соответствующих температурных поправок. Поскольку каждый из измерительных электродов обеспечивает независимый показатель отклонения, в который вносят поправ ку на удельное сопротивление толщи пород, тем самым возможно определять азимутальное изменение отклонения и, следовательно, форму ствола скважины с использованием измерений, осуществляемых множеством измерительных электродов.

Изобретение описано применительно к каротажным приборам, которые доставляют на кабеле. Вместе с тем предложенный в настоящем изобретении способ также применим в зондах для измерений во время бурения (М\ЧЭ. от английского - теа8игетеп(-теЫ1е-бгШ1пд) или зондах для каротажа во время бурения (Τ^Ό, от английского - 1одщпд \г1и1е бпШпд), доставляемых на бурильной колонне или гибких

- 6 013880 трубах малого диаметра. Пример формирователя изображения по данным метода сопротивлений для применения в зонде ΜΨΌ описан в патенте И8 6600321, выданном на имя Еуаик, правопреемником которого является правопреемник настоящего изобретения и содержание которого полностью включено в настоящее описание в порядке ссылки.

Подразумевается, что при обработке данных используют компьютерную программу, реализованную на соответствующем машиночитаемом носителе, позволяющем процессору осуществлять управление и обработку. Подразумевается, что термин процессор, используемый в настоящем описании, включает такие устройства, как программируемые пользователем вентильные матрицы (ЕРСА, от английского Пс1б ргодгаштаЫе да!е аггау). Машиночитаемый носитель может включать ПЗУ, СНИЗУ. ЭННЗУ, флэш-память и оптические диски. Как отмечено выше, обработка может осуществляться в скважине или на поверхности.

Несмотря на то что в описании раскрыты предпочтительные варианты осуществления изобретения, для специалиста в данной области техники будут очевидны различные усовершенствования. Предполагается, что раскрытие охватывает все изменения, входящие в сущность и объем формулы изобретения.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ определения удельного сопротивления породы, в которой пробурена скважина, в ходе осуществления которого в толщу пород подают на множестве частот измерительный ток посредством по меньшей мере одного измерительного электрода, имеющего потенциал и соединенного с источником электрического тока, определяют как действительную часть, так и мнимую часть импеданса, исходя из измерительного тока на каждой из множества частот, и определяют параметр удельного сопротивления породы, используя указанные полученную действительную часть импеданса и полученную мнимую часть импеданса.
2. Способ по п.1, в котором определяют по меньшей мере один из параметров, включающих емкостное сопротивление между по меньшей мере одним измерительным электродом и стенкой ствола скважины и активное сопротивление между измерительным электродом и стенкой ствола скважины.
3. Способ по п.2, в котором дополнительно определяют отклонение электрода от стенки ствола скважины.
4. Способ по п.2, в котором используют множество измерительных электродов, при этом в ходе осуществления способа дополнительно определяют форму ствола скважины.
5. Способ по п.1, в котором размещают множество измерительных электродов на прижимном башмаке, выдвигаемом от корпуса каротажного прибора, доставляемого в ствол скважины.
6. Способ по п.1, в котором параметр удельного сопротивления включает изображение ствола скважины по данным метода сопротивлений.
7. Способ по п.1, в котором осуществляют по меньшей мере одно дополнительное измерение, отражающее свойство флюида в стволе скважины, выбранное из группы, включающей удельное сопротивление и диэлектрическую постоянную.
8. Способ по п.1, в котором ток смещения в толще пород составляет более примерно 10% тока проводимости в толще пород.
9. Способ по п.8, в котором при определении удельного сопротивления дополнительно решают систему нелинейных уравнений.