JPH07280947A - 岩盤構造の浸透性を評価および／または測定するための方法および装置 - Google Patents

岩盤構造の浸透性を評価および／または測定するための方法および装置

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JPH07280947A
JPH07280947A JP5789295A JP5789295A JPH07280947A JP H07280947 A JPH07280947 A JP H07280947A JP 5789295 A JP5789295 A JP 5789295A JP 5789295 A JP5789295 A JP 5789295A JP H07280947 A JPH07280947 A JP H07280947A
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Jean-Pierre Pozzi
ポジ ジャン−ピエール
Jean-Pierre Martin
マルタン ジャン−ピエール
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GENERAL DE GEOPHYSIQUE CO
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    • G01N15/082—Investigating permeability by forcing a fluid through a sample
    • G—PHYSICS
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    • G01V3/00—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
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    • G01V3/26—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation specially adapted for well-logging operating with magnetic or electric fields produced or modified either by the surrounding earth formation or by the detecting device
    • G01V3/265—Operating with fields produced by spontaneous potentials, e.g. electrochemicals or produced by telluric currents

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 油井底部の岩石の浸透性を現場で測定するの
に使用する、岩盤構造の浸透性を評価および／または測
定するための方法および装置。 【構成】 岩盤構造中に存在する間隙に所定の間隙流体
で満たし、間隙流体を岩盤構造に対して相対運動させ、
間隙流体が岩盤構造中で相対運動することによって生じ
る磁場を測定し、測定された磁場の関数として岩盤構造
の浸透性を決定する。岩盤構造(100) に対して間隙流体
を相対運動させる手段(1) と、岩盤構造中で間隙流体が
相対運動した時に生じる磁場を測定する手段(2) と、磁
場の測定値の関数で岩盤構造の浸透性を決定する手段
(3) とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、岩盤構造(milieu roch
eux)の浸透性の評価方法および装置に関するものであ
る。本発明は地質構造、例えば油井の周りの地層の浸透
性を現場(in situ) で測定するのに特に有利に適用でき
る。
【０００２】
【従来の技術】石油の油井を掘る油田地帯は種々の土地
および地下構造上に存在するが、油田の質は同じではな
いことは知られている。油田の質は主として石油生産量
で決まるが、回収可能量にも依存する。従って、単なる
埋蔵量だけでなく、石油を閉じ込めている岩盤構造の浸
透性、換言すれば、石油が油井まで流れて来る時の流れ
易さに大きく依存する。従って、石油、天然ガスなどの
流体の鉱床が開発可能な全ての岩盤構造の浸透性を知
り、評価することは重要である。
【０００３】岩盤構造の浸透性を評価する公知方法の一
つは、岩盤構造からコア(carottes)とよばれる試料を採
り、それを後で実験室で分析する方法である。しかし、
この方法には多くの欠点がある。特に、実験室で行った
測定に基づいて実際の岩盤構造の浸透性の値を推定する
ことは極めて困難である。この欠点を無くすために、岩
盤構造の浸透性を現場で測定する方法および装置の開発
が試みられた。
【０００４】米国特許第 4,427,944号に記載の岩盤構造
の浸透性を現場（例えば油井の底）で評価する方法は、
浸透性を測定しようと高さの所の油井の側壁に励起源を
接触状態で配置し、励起源を駆動して接触点の周りの岩
盤構造中に一時的界面動電位(potentiel electrocineti
que)を発生させ、この界面動電位の振幅を測定し、岩盤
構造中に生じた界面動電位の応答時間の関数の特性信号
を求め、この特性信号から接触点の周りの岩盤構造の浸
透性を決定する。
【０００５】この方法を実施する装置は、基本的に岩盤
構造中に一時的な界面動電位を生じさせる装置と、この
装置を岩盤構造の浸透性を測定する高さの点で油井の壁
面に接触させて配置する手段と、上記装置を励起して一
時的な界面動電位を発生させる手段と、励起点の両側で
油井の壁面に当接されて界面動電位を測定する少なくと
も２つの電極と、これら電極からの信号を処理して励起
点の高さの浸透性を求める手段とで構成されている。
【０００６】この方法・装置は地層に形成した油井の中
で地層構造の浸透性を現場で測定できる利点があるが、
以下の欠点がある。すなわち、被検出界面動電位は常に
非常に小さく、通常はバックグラウンドノイズ中に埋没
しているため、測定が困難である。また、電極と油井壁
面との間の接触を常に一定にし、極めて良好な接触状態
を維持しなければならないが、その実現はボーリング穴
の形状を考えれば極めて困難であり、さらに油井中に存
在する泥によって電極と壁面との間に寄生インピーダン
スが生じる可能性もある。その結果、界面動電位の測定
は理論的には可能でも、実際の信頼性は低く、電極を介
して得られた信号を処理して得られる試験結果は事実と
は異なっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
欠点の大部分を解決した岩盤構造の浸透性を現場で評価
する方法および装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、岩盤構造中に
存在する間隙に所定の間隙流体で満たし、間隙流体を岩
盤構造に対して相対運動させ、間隙流体が岩盤構造中で
相対運動することによって生じる磁場を測定し、測定さ
れた磁場の関数として岩盤構造の浸透性を決定すること
を特徴とする岩盤構造(100) の浸透性の評価方法を提供
する。
【０００９】本発明は、さらに、岩盤構造に対して間隙
流体を相対運動させる手段と、岩盤構造中で間隙流体が
相対運動した時に生じる磁場を測定する手段と、磁場の
測定値の関数で岩盤構造の浸透性を決定する手段とを有
することを特徴とする岩盤構造の隙間に間隙流体を含む
岩盤の浸透性の評価装置を提供する。
【００１０】本発明の上記以外の特性および利点は、添
付図面を参照した下記の記載から明らかになろう。しか
し、本発明は下記実施例に限定されるものではない。
〔図１〕は岩盤構造の浸透性を現場で評価するための本
発明装置を油井または天然ガス井に応用した場合の実施
例を示す図である。本発明は岩盤構造 100、例えば油井
50等が形成された地層の浸透性の評価方法に関するもの
である。本発明方法では、先ず最初に岩盤構造中に存在
する全ての間隙を所定の流体、例えば水または油井で通
常使用されている他の任意の流体で満たす。天然の状態
で既にそうなっている場合にはこの操作は不要である。
【００１１】岩盤構造の間隙に流体を充填した後、以下
に記載の任意の手段によって間隙の間に入った流体（以
下、間隙流体という）に岩盤構造に対する相対運動を主
としてパルス状に伝える。間隙流体が運動すると電流が
流れ、この電流によって磁場が発生する。本発明方法で
は、試験対象の地層の岩石に対する間隙流体の相対運動
によって岩石構造中に生じた磁場を測定する。この磁場
の測定値は、浸透性の評価を容易にするために、それと
比例関係にある別の値、例えばメモリ、コンピュータ等
の各種手段で処理し易い電気信号強度に変換するのが好
ましい。
【００１２】本発明方法の最終段階では、岩盤構造の浸
透性を磁場の測定値の関数、例えばチャートまたはチャ
ートに基づいてプログラムされたコンピュータを用いて
評価する。このチャートは基本的にデータバンクから作
る。このデータバンクは、公知測定方法によって予め浸
透性が測定されている岩石サンプルに本発明方法を適用
する実験で作られる。すなわち、この実験では測定され
た誘導磁場の値と既に判っている透過性の値とを対応さ
せ、その結果をデータバンク用のメモリに記憶させる。
【００１３】浸透性が未知の岩盤構造を評価する場合に
は、本発明方法で岩盤構造中に誘導した磁場を測定し、
データバンクを検索してデータバンク中に誘導磁場の測
定値に相当する浸透性の値を示す信号を出力するものが
あるか否かを調べればよい。この浸透性の値は記録され
た浸透性データから直接得られるか、推定によって得ら
れる。
【００１４】本発明方法では間隙流体を運動させた点の
近くの岩盤構造の浸透性を評価することができる。岩盤
構造全体の浸透性、例えば岩盤構造に形成した油井に沿
った浸透性を評価する場合には、本発明方法を油井に沿
って複数回実施する。この場合には油井に沿った各点で
誘導磁場を測定する毎にデータバンクを検索する必要は
なく、１つの点での浸透性の値が判ればよい。すなわ
ち、岩盤構造の浸透性の値は誘導磁場の測定値に比例す
るということが本発明者の経験で判っているので、油井
に沿った他の点では誘導磁場の値を測定するだけでよ
い。同様に、油井の近くの岩盤構造の浸透性の変動を知
るだけでよい場合には、油井に沿って測定される誘導磁
場の変化を測定するだけでよい。
【００１５】また、地層の浸透性を決定しようとする場
所に、間隙流体の相対移動によって生じる誘導磁場に対
して寄生(parasite)と考えられる第２の磁場が存在する
こともある。この場合には、間隙流体を励起する際に測
定位置で誘導磁場値と寄生磁場値との合計値を測定し、
後で、この合計磁場値から寄生磁場値を差し引いて誘導
磁場値を求める。
【００１６】本発明は上記方法を実施するための装置も
提供する。〔図１〕は岩盤構造 100の浸透性の測定に用
いられる装置の具体例を示している。説明を簡単にする
ために、岩盤構造の間隙は本発明方法の間隙流体で既に
充満されているものと仮定する。本発明装置は間隙流体
を岩盤構造100 に対して相対運動させる手段１と、間隙
流体の相対運動によって生じる電流が岩盤構造中を流れ
ることによって生じる磁場を測定する手段２と、誘導磁
場の測定値の関数として岩盤構造の浸透性を決定する手
段３とを有している。
【００１７】間隙流体を岩盤構造 100に対して相対運動
させる手段１としては種々のものがある。好ましくは、
岩盤構造の励起点11の所、特に油井50の壁面56の所で岩
盤構造に向かって所定の方向12、特に壁面56に対してほ
ぼ垂直に励起を起こさせる手段10で構成することができ
る。
【００１８】間隙流体を励起させる手段10は水等の加圧
された補助流体を射出する射出手段13で構成することが
できる。この射出手段はポンプ15を有し、このポンプ15
は例えば比較的低い所定周波数で周期的に駆動されて、
補助流体のパルスを励起点11の所で開口した管路16中へ
送り、それを岩盤構造中へ射出して間隙流体に相対運動
を生じさせる。
【００１９】別の実施例では、間隙流体を励起させる手
段10が励起点11の近くで油井50の壁面56から柔軟な弾性
メンブレン（膜）18によって分離された圧力チャンバ17
と、例えば上記と同じポンプ15（この場合には圧力チャ
ンバ17に加圧された補助流体のパルスを送る）とを有す
る圧縮波発生用手段14で構成することができる。この場
合には、メンブレン18の所に圧力が生じ、このメンブレ
ン18を介してパルスが伝達される。この実施例では補助
流体を間隙流体から分離することができ、測定を動的に
行うことができるという利点がある。
【００２０】間隙流体を岩盤構造に対して相対運動させ
る手段１の構造とは無関係に、岩盤構造中の間隙流体の
相対運動で生じる誘導磁場を測定する手段２は少なくと
も１つの磁力計で構成するのが好ましい。〔図１〕に示
す例では、この手段２は２つの磁気コイル21、22で示し
た２つの磁力計で構成される。２つの磁気コイル21、22
は励起点11を通り且つ壁面56に対してほぼ直角な方向12
へ延びた面に対して対称に配置されている。磁場の測定
をできるだけ正確にするためには、２つのコイルの巻き
23、24を共通基準に対して同じ方向に巻くのが好まし
い。しかし、本発明の誘導磁場を測定する手段２は図示
した磁気コイルに限定されるものではない。
【００２１】特に、直径ｄの油井のボーリング穴50が通
っている岩盤構造100 の浸透性を現場で測定する場合に
は、２つの磁気コイル21、22を励起点11から所定距離ｈ
の所に維持する伸縮自在アームまたはその類似手段53、
54からなる制御可能な手段51を有している。この制御可
能な手段51は２つの磁気コイル21、22を油井のボーリン
グ穴50の壁面56から一定の距離に維持して、各磁気コイ
ルが壁面と全く接触しないようにする役目も持ってい
る。
【００２２】ここで、本発明者が発見した事実を述べて
おく。すなわち、「ｈ」を「ｄ」の約10分の９にし（ｈ
≒0.9 ×ｄ）且つ２つの磁気コイル21、22の軸線25、26
を互いに略平行且つ上記の所定方向12に対して直角にし
た場合に、磁気コイルの発する信号の振幅は最大にな
る。
【００２３】本発明の好ましい装置では、誘導磁場の測
定値の関数として岩盤構造の浸透性を決定する手段３は
少なくとも２つの信号入力部31、32を有するプログラム
可能なプロセッサ30と、２つの磁気コイル21、22の出力
信号35、36をプロセッサ30の２つの信号入力部31、32へ
送る手段（第１手段33、第２手段34）、例えば差動増幅
器とで構成される。
【００２４】励起点11に第２の磁場、例えば地球磁場お
よび／または岩石の残留磁場が存在している場合には、
その磁場は間隙流体の相対運動で生じる磁場に対する寄
生磁場として考える。この場合には、磁場の値を測定す
る上記定義の手段２は第２の磁場の値を測定する手段
と、間隙流体を励起した時の励起点11の磁場の合計値を
測定する手段と、合計磁場の値から第２の磁場の値を差
し引く手段とで構成される。
【００２５】第２の磁場の値を測定する手段は、磁場の
種類に応じて任意の形式のものにすることができ、それ
らは上記の手段３と共動して、それらが発信する値が手
段２から発信される値から自動的に差し引かれるように
することができる。第２の磁場の値が判っている場合に
は、その値をプロセッサ30に記憶させておいて、測定手
段２の出力値からそれを直接差し引くこともできる。プ
ロセッサ30は出力37から測定された浸透性を示す値を出
すことができる例えばマイクロコンピュータまたはプロ
グラム式アナログコンピュータ等で構成するのが好まし
い。このプロセッサ30のプログラムは例えば実験で求め
たチャートを基にして作ることができる。
【００２６】〔図１〕に示すボーリング穴の周りの岩盤
構造の浸透性を測定するための本発明の好ましい装置は
好ましくは絶縁材料で作られたケーシング71を有する装
置70で構成されている。この装置70は油井の地表に設置
された巻上機等に連結されたケーブル72等の任意の手段
によって油井中を降下される。ケーシング71は油井の壁
面56に対してほぼ直角に所定方向12に励起点11を励起す
るのに必要な全ての下記手段を収容している： 1) ケーシング71の壁面に形成された窓74を介してケー
シング71の側面に開口した管路16の端部またはメンブレ
ン（膜）18を備えたチャンバ17 2) 磁場を測定するための手段２、特に２つの磁気コイ
ル21、22 3) 制御可能な手段51、例えば２つの磁気コイル21、22
を励起点11から所定の距離「ｈ」の所に保持するための
制御可能な伸縮式アーム53、54。
【００２７】ケーシング71は、さらに、制御可能な手段
51を制御する手段52と、間隙流体を最適状態で励起する
ためにケーシング71を壁面56へ押圧する手段73とを収容
している。本発明の好ましい実施例では、ケーシング71
の窓74を壁面56に押圧した状態でケーシング71を油井中
に配置する手段73は、開口78を通ってケーシング71の壁
面を貫通した伸縮アーム77と、その端部76に取付けられ
たパッド75とで構成されている。伸縮アーム77の他端79
は例えばケーシング71に固定された制御可能なギアボッ
クス80に取付けられている。伸縮アーム77は上記の励起
方向12とほぼ同じ方向に沿って延び、開口78は励起点11
を取り囲む窓74のほぼ反対側にある。
【００２８】使用時にはケーシング71が浸透性の測定を
行う励起点付近まで油井内を所定位置へ降下され、ギア
ボックス80が例えば電子モータによって駆動されて伸縮
アーム77が伸び、パッド75が励起点11を規定する壁面と
は反対側の油井の壁面57と接触する。壁面57に当接した
パッドによって反対向きの力が生じ、この力によって窓
74は励起点11の周囲で壁面56に強く押圧される。すなわ
ち、装置70は完全に位置決めされた状態で浸透性が測定
される。
【００２９】ケーシング71を油井中に配置する手段73は
ギアボックス80の所で制御可能な手段51を制御する手段
52と組み合わされているのが好ましい。すなわち、ギア
ボックスは例えばラック・ピニオン式の各伸縮アーム5
3、54、77用の３つの出口を有している。油井のボーリ
ング穴の周りの岩盤構造の浸透性を測定する用途では、
第１の所定値「△ｄ」だけ伸縮アーム77が伸びた時に２
本の伸縮アーム53、54が「0.9 ×△ｄ」分だけ伸びるよ
うにギアボックスが構成されて、励起点11での油井の直
径に合わせて、２つの磁気コイル21、22と励起点11との
間の距離が自動的に決まるようになっている。
【００３０】伸縮アーム53、54、77とギアボックス80と
で構成される上記手段の具体例は単なる例示であって、
当業者は他の具体例を容易に見出すことができる。本発
明者は、上記方法および装置で行った測定は従来の方法
および装置を用いて得られた測定よりもはるかに正確に
岩石の浸透性を表しており、従って、はるかに信頼性が
高いということを見出した。
【図面の簡単な説明】
【図１】 岩盤構造の浸透性を現場で評価するための本
発明装置を油井または天然ガス井に応用した場合の実施
例を示す概念図。
【符号の説明】
１ 間隙流体に運動を伝える手段 ２ 磁場
を測定する手段 ３ 浸透性を決定する手段 10 励起
手段 11 励起点 12 励起
方向 13 射出手段 14 圧縮
波発生装置 15 ポンプ 16 管路 17 圧力チャンバ 18 膜 21、22 磁気コイル 30 プロ
セッサ 33、34 差動増幅器 50 油井
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジャン−ピエール マルタン フランス国 92250 ラ ガレンヌ コロ ンブ リュ サルトリ 87

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 岩盤構造中に存在する間隙に所定の間隙
    流体で満たし、間隙流体を岩盤構造に対して相対運動さ
    せ、間隙流体が岩盤構造中で相対運動することによって
    生じる磁場を測定し、測定された磁場の関数として岩盤
    構造の浸透性を決定することを特徴とする岩盤構造(10
    0) の浸透性の評価方法。
  2. 【請求項２】 岩盤構造中に第２の磁場が存在する場合
    に、第２の磁場の値を測定し、間隙流体を岩盤構造に対
    して相対運動させて全体の磁場の値を測定し、この全体
    の磁場の値から第２の磁場の値を差し引く請求項１に記
    載の方法。
  3. 【請求項３】 岩盤構造(100) の隙間に間隙流体を含む
    岩盤の浸透性の評価装置において、岩盤構造(100) に対
    して間隙流体を相対運動させる手段(1) と、岩盤構造中
    で間隙流体が相対運動した時に生じる磁場を測定する手
    段(2) と、磁場の測定値の関数で岩盤構造の浸透性を決
    定する手段(3) とを有することを特徴とする装置。
  4. 【請求項４】 間隙流体を岩盤構造(100) に対して相対
    運動させる手段(1) が励起点(11)で岩盤構造を所定方向
    (12)へ励起する手段(10)で構成され、間隙流体が岩盤構
    造中で相対運動した時に生じる磁場を測定する手段(2)
    が少なくとも１つの磁気コイル(21, 22)で構成される請
    求項３に記載の装置。
  5. 【請求項５】 少なくとも２つの磁気コイル(21, 22)を
    有し、これら磁気コイル(21, 22)が上記の励起点(11)を
    通り且つ上記の所定方向(12)へ延びた平面に対してほぼ
    対称に配置され、これら２つの磁気コイルの巻き線(23,
    24)が共通基準に対して同じ方向に巻かれている請求項
    ４に記載の装置。
  6. 【請求項６】 所定の直径(d) を有する油井のボーリン
    グ穴(50)中で岩盤構造(100) の浸透性を測定する際に、
    ２つの磁気コイル(21, 22)を上記の励起点(11)から所定
    距離(h) の所に維持する制御可能な手段(51)を有し、所
    定距離(h) は油井のボーリング穴(50)の径(d) の関数で
    ある請求項５に記載の装置。
  7. 【請求項７】 各磁気コイル(21, 22)と励起点(11)との
    間の距離(h) が油井のボーリング穴(50)の径(d) の10分
    の９にほぼ等しくなるように２つの磁気コイル(21, 22)
    を維持する制御可能な手段(51)を制御する手段(52)を有
    する請求項６に記載の装置。
  8. 【請求項８】 磁気コイル(21, 22)の軸(25, 26)が互い
    に略平行であり、上記の所定方向(12)に対してほぼ直角
    である請求項５〜７のいずれか一項に記載の装置。
  9. 【請求項９】 励起点(11)で岩盤構造を所定方向(12)へ
    励起する手段(10)が加圧された補助流体を射出する手段
    (13)で構成される請求項４〜８のいずれか一項に記載の
    装置。
  10. 【請求項１０】 励起点(11)で岩盤構造を所定方向(12)
    へ励起する手段(10)が圧縮波を発生する手段(14)で構成
    される請求項４〜８のいずれか一項に記載の装置。
  11. 【請求項１１】 磁場の測定値の関数で岩盤構造 (100)
    の浸透性を決定する手段(3) が少なくとも１つの信号入
    力部(31, 32)を有するプログラム可能なプロセッサ(30)
    と、磁気コイル(21, 22)の出力信号(35, 36)をプロセッ
    サ(30)の信号入力部(31, 32)に与える手段(33, 34)とで
    構成される請求項３〜10のいずれか一項に記載の装置。
  12. 【請求項１２】 岩盤構造中で間隙流体が相対運動した
    時に生じる磁場を測定する手段(2) が磁力計または磁気
    コイルで構成される請求項３に記載の装置。
  13. 【請求項１３】 岩盤構造中に第２の磁場が存在する場
    合に岩盤構造中で間隙流体が相対運動した時に生じる磁
    場を測定する手段(2) が、第２の磁場の値を測定する手
    段と、合計磁場を測定する手段と、合計磁場の値から第
    ２の磁場の値を差し引く手段とで有する請求項３〜12の
    いずれか一項に記載の装置。
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