RU215374U1 - DEVICE FOR MEASURING ELECTRIC MACROANISOTROPY OF ROCKS IN A WELL - Google Patents
DEVICE FOR MEASURING ELECTRIC MACROANISOTROPY OF ROCKS IN A WELL Download PDFInfo
- Publication number
- RU215374U1 RU215374U1 RU2022124770U RU2022124770U RU215374U1 RU 215374 U1 RU215374 U1 RU 215374U1 RU 2022124770 U RU2022124770 U RU 2022124770U RU 2022124770 U RU2022124770 U RU 2022124770U RU 215374 U1 RU215374 U1 RU 215374U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- probe
- macroanisotropy
- electrical
- well
- anisotropy
- Prior art date
Links
- 239000011435 rock Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000000523 sample Substances 0.000 abstract description 41
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 13
- 230000005684 electric field Effects 0.000 abstract description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 8
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 8
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 5
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 3
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 2
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000004078 waterproofing Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Полезная модель относится к области геофизических исследований в нефтегазовых скважинах, а именно к устройствам для изучения анизотропии электрических свойств горных пород, окружающих скважину. Технический результат: устройство для выявления и измерения электрической макроанизотропии горных пород, окружающих скважину. Сущность: на наружной поверхности непроводящего корпуса размещены питающие и приемные электроды. Все электроды лежат в одной, проходящей через ось корпуса секущей плоскости и образуют зонд, т.е. совокупность генераторного и измерительного диполей, разнесенных на расстояние L. Обоснование конструкции и параметров зонда основано на построении математической модели устройства, численном моделировании и анализе связи сигнала зонда с параметрами геоэлектрического разреза. Показано, что совокупность признаков, включающая дипольный характер электрического поля, создаваемого заявляемым устройством, и выбор длины зонда L≥0.8 м обеспечивает получение полезной моделью заявленного технического результата: сигналы зонда однозначно связаны с коэффициентом макроанизотропии среды Λ и практически не зависят от продольной проводимости разреза. В диапазоне L≥0.8 м заявляемое устройство служит датчиком прямого действия, фиксирующим наличие электрической анизотропии при прохождении зонда по разрезу: сигнал зонда связан с параметром макроанизотропии простой функциональной связью и может быть проградуирован в значениях параметра Λ. Это свойство заявляемого устройства позволяет осуществлять калибровку зонда внутри скважины, при прохождении известного интервала изотропных пластов, поскольку в этом случае Λ=1. The utility model relates to the field of geophysical research in oil and gas wells, namely to devices for studying the anisotropy of the electrical properties of rocks surrounding the well. EFFECT: device for detecting and measuring electrical macroanisotropy of rocks surrounding a borehole. Essence: supply and receiving electrodes are placed on the outer surface of the non-conductive body. All electrodes lie in one secant plane passing through the body axis and form a probe, i.e. a set of generator and measuring dipoles separated by a distance L. Justification of the design and parameters of the probe is based on the construction of a mathematical model of the device, numerical modeling and analysis of the connection of the probe signal with the parameters of the geoelectric section. It is shown that a combination of features, including the dipole nature of the electric field created by the claimed device, and the choice of probe length L≥0.8 m ensures that the useful model obtains the claimed technical result: the probe signals are uniquely related to the macroanisotropy coefficient of the medium Λ and practically do not depend on the longitudinal conductivity of the cut. In the range L≥0.8 m, the inventive device serves as a direct action sensor that detects the presence of electrical anisotropy when the probe passes through the section: the probe signal is associated with the macroanisotropy parameter by a simple functional relationship and can be calibrated in the values of the parameter Λ. This property of the proposed device allows the probe to be calibrated inside the well, when passing through a known interval of isotropic formations, since in this case Λ=1.
Description
Полезная модель относится к области геофизических исследований в нефтегазовых скважинах, а именно к устройствам для изучения анизотропии электрических свойств горных пород, окружающих скважину. Электрическая анизотропия пластов коллекторов и сопутствующих им геологических образований (речь идет о средней макроанизотропии среды, создаваемой чередованием параллельных напластований изотропных сред с различной электропроводностью) является устойчивым признаком нефтегазоносности на месторождениях Западной Сибири.The utility model relates to the field of geophysical research in oil and gas wells, namely to devices for studying the anisotropy of the electrical properties of rocks surrounding the well. The electrical anisotropy of reservoir layers and their accompanying geological formations (we are talking about the average macroanisotropy of the medium created by the alternation of parallel layers of isotropic media with different electrical conductivity) is a stable sign of oil and gas potential in the fields of Western Siberia.
В настоящее время известен ряд устройств - аналогов, применяемых для определения электрической макроанизотропии горных пород и пластов, пересеченных скважиной. Эти устройства конструктивно выполнены в виде индукционных зондов с несколькими различно ориентированными по отношению к оси прибора генераторными и измерительными катушками [1] или представляют собой собранный в едином корпусе аппаратурно-программный комплекс зондов постоянного и переменного тока, реализующий в процессе каротажа несколько геофизических методов. В качестве примера укажем на аппаратурно-методический автономный комплекс для геофизических исследований эксплуатационных скважин СКЛ-А-160 [2], производимый научно-производственным предприятием геофизической аппаратуры «Луч»: http://www.looch.ru.At present, a number of devices are known - analogues used to determine the electrical macroanisotropy of rocks and formations intersected by a well. These devices are structurally made in the form of induction probes with several generator and measuring coils differently oriented with respect to the tool axis [1], or they represent a hardware and software complex of direct and alternating current probes assembled in a single housing, which implements several geophysical methods in the process of logging. As an example, let us point to the instrumental and methodological autonomous complex for geophysical research of production wells SKL-A-160 [2], produced by the research and production enterprise of geophysical equipment "Luch": http://www.looch.ru.
В первом аналоге [1] источником и приемником электромагнитного поля служат совмещенные ортогональные катушки, а измерения выполняются на нескольких расстояниях. Совмещенные трехкомпонентные источник и приемник позволяют измерять ЭДС, соответствующие всем компонентам полного тензора электромагнитного поля. Известно, что основными недостатками определения электрической макроанизотропии с использованием трехкомпонентных индукционных систем являются малые значения сигналов перекрестных компонент, сильное влияние формы скважины, несовместность измерений в силу разных механизмов осреднения удельного электрического сопротивления для разных компонент, а также сильная потеря точности определения вертикального сопротивления при больших значениях коэффициента электрической макроанизотропии [3].In the first analogue [1], combined orthogonal coils serve as the source and receiver of the electromagnetic field, and measurements are performed at several distances. The combined three-component source and receiver make it possible to measure the EMF corresponding to all components of the total electromagnetic field tensor. It is known that the main disadvantages of determining the electrical macroanisotropy using three-component induction systems are the small values of the signals of the cross components, the strong influence of the shape of the well, the inconsistency of measurements due to different mechanisms for averaging the electrical resistivity for different components, as well as a strong loss of accuracy in determining the vertical resistance at large values coefficient of electrical macroanisotropy [3].
Второй аналог [2] (применяемый в Западной Сибири комплекс СКЛ-А-160) реализует 10 геофизических методов исследования скважин, позволяет решать ряд геолого-геофизических задач и, в том числе, ориентирован на определение макроанизотропии электрического сопротивления по совокупности сигналов бокового каротажного зондирования (БКЗ) и данных высокочастотного электромагнитного каротажного зондирования (ВЭМКЗ).The second analogue [2] (the SKL-A-160 complex used in Western Siberia) implements 10 geophysical methods for well research, allows solving a number of geological and geophysical problems and, among other things, is focused on determining the macroanisotropy of electrical resistance from a combination of lateral logging sounding signals ( BKZ) and data of high-frequency electromagnetic logging sounding (VEMKZ).
Аппаратура ВЭМКЗ включает в себя 5 или 9 трехкатушечных зондов длиной от 0.5 до 2 м. Каждый зонд работает на одной частоте в диапазоне от 14 до 0.875 МГц, генераторная и две приемных катушки соосны прибору, измеряется разность фаз и отношение амплитуд э.д.с. Модуль БКЗ в автономной аппаратуре СКЛ-А-160 отличается от кабельных вариантов размещением электродов на жестком корпусе фиксированного диаметра 0.102 м. При определении электрической макроанизотропии разреза к числу недостатков системы измерений с помощью аппаратуры «СКЛ-А-160» относятся: требование высокой чувствительности сигналов БКЗ к коэффициенту электрической анизотропии разреза; необходимость предварительной идентификации анизотропных интервалов разреза [4].The VEMKZ equipment includes 5 or 9 three-coil probes with a length of 0.5 to 2 m. Each probe operates at one frequency in the range from 14 to 0.875 MHz, the generator and two receiving coils are coaxial to the device, the phase difference and the ratio of emf amplitudes are measured . The BKZ module in the stand-alone SKL-A-160 equipment differs from the cable versions by placing electrodes on a rigid case with a fixed diameter of 0.102 m. BKZ to the coefficient of electrical anisotropy of the section; the need for preliminary identification of the anisotropic intervals of the section [4].
В настоящее время установлено, что метод БКЗ, в силу причин физического характера, связанных с совместной симметрией поля и среды, принципиально позволяет получать информацию о поперечном сопротивлении пластов [5, 6]. Однако в процессе зондирования, при увеличении длины зонда, происходит потеря чувствительности измеряемого сигнала к величине поперечного сопротивления, и кажущееся сопротивление стремится к асимптотическому значению, равному продольному сопротивлению (парадокс анизотропии).It has now been established that the BKZ method, due to physical reasons related to the joint symmetry of the field and the medium, fundamentally allows obtaining information on the transverse formation resistance [5, 6]. However, during probing, as the probe length increases, the measured signal becomes less sensitive to the transverse resistance value, and the apparent resistance tends to an asymptotic value equal to the longitudinal resistance (anisotropy paradox).
Известно, что решение обратных задач и интерпретация БКЗ в анизотропных разрезах является сложной и неоднозначной процедурой. В работе [7] выявлена эквивалентность цилиндрически-слоистых анизотропных сред изотропным образованиям. Однородный анизотропный пласт, пересеченный скважиной, при изучении зондами БКЗ оказывается эквивалентным неоднородному изотропному пласту с уменьшающимся по мере удаления от стенок скважины сопротивлением (КМ-эквивалентность). При интерпретации необходимо задавать значения горизонтальной проводимости анизотропной среды. Указанное обстоятельство делает невозможным прямое выявление анизотропных интервалов в рамках метода БКЗ.It is known that the solution of inverse problems and the interpretation of BKZ in anisotropic sections is a complex and ambiguous procedure. In [7], the equivalence of cylindrically layered anisotropic media to isotropic formations was revealed. A homogeneous anisotropic reservoir intersected by a well, when studied with BKZ probes, turns out to be equivalent to a heterogeneous isotropic reservoir with a decrease in resistance with distance from the borehole walls (KM equivalence). When interpreting, it is necessary to specify the values of the horizontal conductivity of an anisotropic medium. This circumstance makes it impossible to directly identify anisotropic intervals within the framework of the BKZ method.
Наиболее близким к заявляемому устройству для измерения электрической анизотропии горных пород (прототипом) является устройство для лабораторного моделирования, предложенное в [8]. Устройство включает дипольно-экваториальный зонд, генераторный и приемный диполи которого размещены на пластмассовой пластине (каркасе) толщиной 1 мм и шириной 1,2-1,8 см. Моменты диполей ориентированы перпендикулярно оси каркаса. Длина каркаса в процессе эксперимента не превышала 10 см.Closest to the claimed device for measuring the electrical anisotropy of rocks (prototype) is a device for laboratory simulation proposed in [8]. The device includes a dipole-equatorial probe, the generator and receiving dipoles of which are placed on a plastic plate (frame) 1 mm thick and 1.2-1.8 cm wide. The moments of the dipoles are oriented perpendicular to the frame axis. The frame length during the experiment did not exceed 10 cm.
На поверхности каркаса были установлены свинцовые шарообразные электроды, жестко зафиксированные в каркасе для исключения их перемещения. Электроды при помощи проводов были соединены со стандартной электроразведочной аппаратурой Электротест С. Для проведения исследований была сконструирована лабораторная установка, включающая, помимо зонда, модель анизотропной среды. Модель состояла из набора картонных и плексигласовых пластин. В результате модельных экспериментов подтверждена принципиальная возможность определения коэффициента электрической макроанизотропии по результатам измерений, полученных дипольно-экваториальным зондом. К числу основных недостатков прототипа можно отнести необходимость предварительного задания известных значений продольного электрического сопротивления макроанизотропной среды для оценки коэффициента анизотропии по результатам измерений.On the surface of the frame, lead spherical electrodes were installed, rigidly fixed in the frame to prevent their movement. The electrodes were connected with the help of wires to the standard electroprospecting equipment Elektrotest S. For research, a laboratory setup was designed, which, in addition to the probe, included a model of an anisotropic medium. The model consisted of a set of cardboard and plexiglass plates. As a result of model experiments, the fundamental possibility of determining the coefficient of electrical macroanisotropy from the results of measurements obtained by a dipole-equatorial probe was confirmed. The main disadvantages of the prototype include the need to pre-set the known values of the longitudinal electrical resistance of the macroanisotropic medium to estimate the anisotropy coefficient from the measurement results.
Технической проблемой заявляемой полезной модели является устранение вышеуказанных недостатков, а техническим результатом - создание устройства для выявления и измерения электрической макроанизотропии горных пород, окружающих скважину.The technical problem of the claimed utility model is the elimination of the above disadvantages, and the technical result is the creation of a device for detecting and measuring the electrical macroanisotropy of rocks surrounding the well.
Научно-обоснованный подход к получению технического результата был сформулирован в авторском свидетельстве одного из авторов [9]. Предложен способ каротажа, для определения коэффициента анизотропии пластов. Способ лишен таких недостатков БКЗ, как парадокс анизотропии и КМ-эквивалентность. Доказано, что в основе парадокса анизотропии и КМ-эквивалентности лежит осевая симметрия поля, сделан вывод, что в простейших неосесимметричных полях (например, дипольного типа) оба явления отсутствуют.A scientifically based approach to obtaining a technical result was formulated in the copyright certificate of one of the authors [9]. A logging method is proposed to determine the formation anisotropy coefficient. The method is devoid of such disadvantages of BKZ as anisotropy paradox and QM equivalence. It is proved that the paradox of anisotropy and QM equivalence is based on the axial symmetry of the field, and it is concluded that both phenomena are absent in the simplest nonaxisymmetric fields (for example, of the dipole type).
Заявляется следующая конструкция устройства (зонда). Непроводящий полый цилиндр радиусом d служит корпусом устройства, на наружной поверхности которого размещены питающие (А и В) и приемные (М и N) электроды (Фиг. 1). Все электроды лежат в одной, проходящей через ось цилиндра секущей плоскости и расположены в противоположных точках диаметров АВ и MN. Длиной зонда называется расстояние L между диаметрами АВ и MN. Устройство питается постоянным током I, стекающим с электродов А и В. Под сигналом зонда ΔUMN понимается измеряемая разность потенциалов между электродами М и N.The following design of the device (probe) is claimed. A non-conductive hollow cylinder of radius d serves as the body of the device, on the outer surface of which there are supply (A and B) and receiving (M and N) electrodes (Fig. 1). All electrodes lie in one secant plane passing through the axis of the cylinder and are located at opposite points of diameters AB and MN. The length of the probe is the distance L between the diameters AB and MN. The device is powered by direct current I flowing from electrodes A and B. The probe signal ΔU MN is the measured potential difference between electrodes M and N.
Обоснование заявляемой конструкции, основано на построении математической модели устройства, численном моделировании и анализе связи измеряемого зондом сигнала с параметрами разреза в условиях цилиндрически-слоистой среды.The rationale for the proposed design is based on the construction of a mathematical model of the device, numerical modeling and analysis of the relationship between the signal measured by the probe and the cut parameters in a cylindrically layered medium.
Пусть зонд находится в скважине радиусом обладающей сопротивлением ρc и пересекающей анизотропный пласт бесконечной мощности. Коэффициент анизотропии пласта, его продольное и поперечное сопротивления равны Λ,ρt,ρn соответственно (Фиг. 1).Let the probe be in a well with a radius having resistance ρ c and crossing an anisotropic layer of infinite thickness. The formation anisotropy coefficient, its longitudinal and transverse resistances are equal to Λ,ρ t ,ρ n respectively (Fig. 1).
Изучение связей между характеристиками поля и параметрами геоэлектрических моделей удобно начинать с построения и анализа асимптотических выражений для компонент поля.It is convenient to start studying the relationships between the field characteristics and the parameters of geoelectric models by constructing and analyzing asymptotic expressions for the field components.
Методом, изложенным в [6], можно получить приближенное выражение для сигнала зонда в двухслойной анизотропной среде, справедливое в случае относительно больших длин зондов и предположении бесконечной длине непроводящего корпуса зонда:Using the method described in [6], one can obtain an approximate expression for the probe signal in a two-layer anisotropic medium, valid in the case of relatively large probe lengths and assuming an infinite length of the non-conductive probe body:
Здесь введено следующее обозначение: и из (1) следуют основные свойства асимптотического представления The following notation is introduced here: and from (1) the main properties of the asymptotic representation follow
1. Величина сигнала зонда обратно пропорциональна квадрату коэффициента анизотропии пласта Λ1. The value of the probe signal is inversely proportional to the square of the reservoir anisotropy coefficient Λ
2. Остальные электрические и геометрические свойства среды входят в выражение для сигнала через так называемый коэффициент контрастности kt, содержащий лишь значения продольного электрического сопротивления пласта и сопротивление скважины. Поскольку модуль значения этого коэффициента не превосходит единицы, то условия справедливости асимптотики (1) практически не связаны со значениями коэффициента контрастности.2. The remaining electrical and geometric properties of the medium are included in the expression for the signal through the so-called contrast ratio k t , which contains only the values of the longitudinal electrical formation resistance and well resistance. Since the modulus of the value of this coefficient does not exceed unity, the conditions for the validity of asymptotics (1) are practically not related to the values of the contrast coefficient.
Установлено, что в практически значимом диапазоне значений коэффициента макроанизотропии сигналы длинных зондов равномерно по геоэлектрическим параметрам описываются простым приближенным соотношением (1).It has been established that in a practically significant range of values of the macroanisotropy coefficient long probe signals uniformly in geoelectric parameters are described by a simple approximate relation (1).
Пренебрежем в (1) членами, содержащими коэффициент контрастности, по сравнению с единицей. В итоге получаем простое выражение, однозначно связывающее измеряемый зондом сигнал с коэффициентом анизотропии:Let us neglect in (1) the terms containing the contrast ratio compared to unity. As a result, we obtain a simple expression that uniquely relates the signal measured by the probe to the anisotropy coefficient:
(2) (2)
На основе численного моделирования и анализа электрических сигналов в макроанизотропных средах выполнен анализ измеряемых сигналов в рассматриваемой зондовой системе предлагаемого устройства. Установлена минимальная длина зонда, при которой измеряемый сигнал описывается приближенными выражениями.On the basis of numerical simulation and analysis of electrical signals in macroanisotropic media, an analysis of the measured signals in the considered probe system of the proposed device was performed. The minimum length of the probe is established, at which the measured signal is described by approximate expressions.
Обратимся к данным Фиг. 2, где для ряда значений коэффициента анизотропии пласта (шифр кривых - Λ) представлена зависимость параметра кажущейся анизотропии Λk от длины зонда.Referring to the data of Fig. 2, where for a number of values of the formation anisotropy coefficient (code of curves - Λ) the dependence of the apparent anisotropy parameter Λ k on the length of the probe is presented.
Исходя из формулы (1), Λk вводится следующим образом:Based on formula (1), Λ k is introduced as follows:
(3) (3)
Для асимптотического представления сигнала (2) кажущийся параметр имеет следующий вид:For the asymptotic representation of the signal (2), the apparent parameter has the following form:
Из представленных на Фиг. 2 данных математического моделирования следует, что с увеличением длины зонда параметр кажущейся анизотропии, введенный по формуле (3), монотонно возрастает, с увеличением длины зонда, и при L=0.8-1 м для всех рассмотренных значений параметров модели отличается от истинного значения анизотропии в меньшую сторону, не более чем на 3-5%. При дальнейшем увеличении L параметр Λk стремится к соответствующему значению Λ.Of those shown in Fig. 2 of the mathematical modeling data, it follows that with an increase in the length of the probe, the apparent anisotropy parameter introduced by formula (3) monotonically increases with an increase in the length of the probe, and at L=0.8-1 m for all considered values of the model parameters differs from the true value of the anisotropy in the smaller side, no more than 3-5%. As L increases further, the parameter Λ k tends to the corresponding value Λ.
Совокупность признаков, включающая дипольный характер электрического поля, создаваемого заявляемым устройством, и выбор длины устройства L=0.8-1 м обеспечивает получение полезной моделью заявленного технического результата. Сигналы зонда заявленной длины однозначно связаны с коэффициентом макроанизотропии среды и практически не зависят от ее продольной проводимости.The set of features, including the dipole nature of the electric field generated by the claimed device, and the choice of the length of the device L=0.8-1 m ensures that the utility model obtains the claimed technical result. The probe signals of the declared length are uniquely related to the macroanisotropy coefficient of the medium and practically do not depend on its longitudinal conductivity.
В диапазоне длин зонда L>0.8 м заявляемое устройство может служить датчиком прямого действия, фиксирующим наличие электрической анизотропии при прохождении зонда по разрезу. Действительно, в силу простоты функциональных связей (3), (4) измеренный сигнал не нуждается в решении соответствующей обратной задачи для оценки анизотропии и может быть проградуирован в значениях параметра Λ.In the probe length range L>0.8 m, the proposed device can serve as a direct-acting sensor that detects the presence of electrical anisotropy when the probe passes through the section. Indeed, due to the simplicity of functional relationships (3), (4), the measured signal does not need to solve the corresponding inverse problem to estimate the anisotropy and can be calibrated in terms of the parameter Λ.
Как следует из (4), параметр Λk в случае изотропного пласта практически равен 1, вне зависимости от значений продольного удельного сопротивления среды. Это свойство заявляемого устройства позволяет осуществлять его калибровку внутри скважины, при прохождении интервала изотропных пластов.As follows from (4), the parameter Λ k in the case of an isotropic reservoir is practically equal to 1, regardless of the values of the longitudinal resistivity of the medium. This property of the proposed device allows its calibration inside the well, when passing through the interval of isotropic formations.
Устройство поясняется чертежами, на которых показано:The device is illustrated by drawings, which show:
Фиг. 1 - общий вид конструктивной схемы технического решения (вид по направлению, перпендикулярному секущей плоскости).Fig. 1 is a general view of the structural scheme of the technical solution (view in the direction perpendicular to the secant plane).
Фиг. 2 - зависимость параметра кажущейся анизотропии от длины зонда при различных значениях коэффициента анизотропии. Приемные М, N и токовые А, В кнопочные электроды устройства расположены на бесконечно длинном непроводящем корпусе радиусом d=0.03 м, помещенном в двухслойную цилиндрически-слоистую анизотропную среду с параметрами ρс=2 Ом м, а=0.108 м, ρt=3.2 Ом м. Шифр кривых - истинное значение параметра электрической анизотропии пласта.Fig. 2 - dependence of the apparent anisotropy parameter on the probe length for different values of the anisotropy coefficient. Receiving M, N and current A, B push-button electrodes of the device are located on an infinitely long non-conductive case with a radius of d=0.03 m, placed in a two-layer cylindrical-layered anisotropic medium with parameters ρс=2 Ohm m, a=0.108 m, ρt=3.2 Ohm m Code of curves - the true value of the formation electrical anisotropy parameter.
Фиг. 3 экспериментальные диаграммы макета заявляемого устройства, полученные на физической модели «скважина бак с электролитом воздух»Fig. 3 experimental diagrams of the layout of the proposed device, obtained on the physical model "well tank with electrolyte air"
Пример осуществления полезной моделиAn example implementation of the utility model
Работа с устройством выполняется следующим образом. С помощью генератора сигналов (условно не показан) в цепи электродов АВ пропускают постоянный ток I и, тем самым, создают в окружающей устройство среде электрическое поле. С помощью блока измерительной аппаратуры (условно не показан) измеряют разность потенциалов ΔUMN приемных электродов М и N. Значения I и ΔUMN подают на вход операционного усилителя (условно не показан), который на выходе формирует величину Λk, равную коэффициенту анизотропии среды.The device is operated as follows. Using a signal generator (conditionally not shown), a direct current I is passed in the electrode circuit AB and, thereby, an electric field is created in the environment of the device. Using a block of measuring equipment (conditionally not shown), the potential difference ΔU MN of the receiving electrodes M and N is measured. The values of I and ΔU MN are fed to the input of an operational amplifier (conditionally not shown), which at the output generates a value Λ k equal to the anisotropy coefficient of the medium.
Предлагаемое устройство практически реализуемо, поскольку, как следует из (2), в рассмотренной модели величина сигнала гальванического зонда длиной 1 м оценивается приемлемым, с точки зрения метрологии, значением ~ 0.001 В при токе I=1 А.The proposed device is practically feasible, since, as follows from (2), in the considered model, the signal value of a galvanic probe 1 m long is estimated to be acceptable, from the point of view of metrology, ~ 0.001 V at a current I=1 A.
Было выполнено физическое моделирование работы устройства. Физическая модель находится в помещении и устроена следующим образом (Фиг. 3). В центральной части бака объемом 3.75×3.75×2.53 куб. м. пробурена сквозная скважина диаметром 0.13 м и глубиной 4 м. Дно и стенки бака покрыты слоем бетона толщиной 0.2 м. Поверх бетона нанесен слой гидроизоляции, выполненный из гудрона. На дне бака у устья скважины выложена бетонная воронка. Скважина и бак заполнены электролитом. Толщина слоя электролита в баке - 1.94 м.A physical simulation of the operation of the device was performed. The physical model is located in the room and is arranged as follows (Fig. 3). In the central part of the tank with a volume of 3.75 × 3.75 × 2.53 cu. m. a through well with a diameter of 0.13 m and a depth of 4 m was drilled. The bottom and walls of the tank are covered with a layer of concrete 0.2 m thick. A waterproofing layer made of tar is applied over the concrete. A concrete funnel is laid out at the bottom of the tank at the wellhead. The well and tank are filled with electrolyte. The thickness of the electrolyte layer in the tank is 1.94 m.
Перед каждым экспериментом весь объем жидкости в течение 1 часа тщательно перемешивался с помощью погружного насоса. В процессе эксперимента удельное сопротивление электролита выдерживалось равным 1 Ом⋅м, погрешностью менее 1.5%.Before each experiment, the entire volume of liquid was thoroughly mixed for 1 hour using a submersible pump. During the experiment, the specific resistance of the electrolyte was kept equal to 1 Ω⋅m, with an error of less than 1.5%.
При создании макета зонда в качестве непроводящего корпуса использовался отрезок трубы из стеклопластика диаметром 0.077 м и длиной 2 м. На расстоянии 0.6 м от края трубы размещались кнопочные токовые электроды диаметром 0.01 м. На расстояниях 0.1, 0.2, 0.4 м от генераторного устройства были смонтированы пары измерительных электродов. Длины зондов и размер корпуса зонда были выбраны, исходя из условий применимости модели бесконечно длинной непроводящей основы зонда.When creating a prototype probe, a piece of fiberglass pipe with a diameter of 0.077 m and a length of 2 m was used as a non-conductive case. Button current electrodes with a diameter of 0.01 m were placed at a distance of 0.6 m from the edge of the pipe. Pairs of measuring electrodes. The lengths of the probes and the size of the probe body were chosen based on the conditions of applicability of the model of an infinitely long non-conductive probe base.
Для измерения сигнала датчика использовался поверенный комплект электроразведочной аппаратуры АНЧ - 3 (рабочая частота 4.88 Гц). Паспортная погрешность измерения составляет 3-5%. Перед началом измерений зонд устанавливался на дно скважины. При помощи лебедки конструкция перемещалась вверх на расстояние 0.1 м. После паузы в 10 секунд производились измерения. Измеренные сигналы нормированы на теоретические сигналы зонда в однородной среде с сопротивлением 1 Ом⋅м. Результаты представлены на Фиг. 3 в виде диаграмм нормированных сигналов зондов различной длины в зависимости от координаты z приемника датчика (сплошные линии).To measure the sensor signal, a verified set of electrical prospecting equipment ANCh-3 (operating frequency 4.88 Hz) was used. Passport measurement error is 3-5%. Before the start of measurements, the probe was installed on the bottom of the well. With the help of a winch, the structure was moved up to a distance of 0.1 m. After a pause of 10 seconds, measurements were taken. The measured signals are normalized to the theoretical signals of the probe in a homogeneous medium with a resistance of 1 Ω⋅m. The results are presented in Fig. 3 as diagrams of normalized probe signals of various lengths depending on the z-coordinate of the sensor receiver (solid lines).
На участке диаграмм z<0.4 м нормированный сигнал существенно отличается от единицы, что объясняется влиянием границы «электролит воздух». При z=0.9 м нормированный сигнал стремится к теоретическому пределу, равному единице и для зондов длиной 0.1, 0.2, 0.4 м равен 1.01, 1.05, 1.07 соответственно. Этот результат экспериментально подтверждает выводы, полученные в результате численного анализа, правильность выбора модельной базы и всех конструктивных решений. При дальнейшем продвижении зонда диаграммы отражают наличие бетонной стенки и воронки и далее выходят на значения, соответствующие модели «скважина - песчанистый суглинок».In the section of the diagrams z<0.4 m, the normalized signal differs significantly from unity, which is explained by the influence of the “electrolyte-air” boundary. At z=0.9 m, the normalized signal tends to the theoretical limit equal to unity and for probes 0.1, 0.2, 0.4 m long is 1.01, 1.05, 1.07, respectively. This result experimentally confirms the conclusions obtained as a result of numerical analysis, the correctness of the choice of the model base and all design solutions. With further advancement of the probe, the diagrams reflect the presence of a concrete wall and a funnel and then reach the values corresponding to the "well - sandy loam" model.
Экспериментальные данные, соответствующих диапазону z=3.2-3.6 м, были инвертированы в рамках модели цилиндрически-слоистой модели «скважина - изотропный пласт». Наилучшее совпадение экспериментальных и теоретических данных для всех длин датчиков было достигнуто при значении сопротивления изотропного пласта ~106 Ом⋅м. Расчетные сигналы для этого случая представлены на Фиг 3 прерывистой линией.The experimental data corresponding to the range z=3.2-3.6 m were inverted within the framework of the cylindrical-layered model "well - isotropic reservoir". The best agreement between the experimental and theoretical data for all sensor lengths was achieved at a resistivity value of the isotropic formation of ~106 Ohm⋅m. The calculated signals for this case are shown in Fig. 3 by a broken line.
Описанная выше лабораторная физическая модель используется для контроля измеряемых параметров комплектов аппаратуры ВИКИЗ, производимой научно-производственным предприятием геофизической аппаратуры «Луч»: http://www.looch.ru. Фазовый сдвиг, регистрируемый зондами ВИКИЗ на интервале грунта, составляет ~2 градуса, что соответствует сопротивлению песчанистого суглинка - 100 Ом⋅м.The laboratory physical model described above is used to control the measured parameters of the VIKIZ equipment sets produced by the research and production enterprise of geophysical equipment "Luch": http://www.looch.ru. The phase shift recorded by the VIKIZ probes in the soil interval is ~2 degrees, which corresponds to the resistance of sandy loam - 100 Ohm⋅m.
Литература:Literature:
1. Андерсон Б., Барбер Т., Леверидж Р. и др. Трехмерный индукционный каротаж: старые измерения под новым углом. Нефтегазовое обозрение, том 19, номер 2, Schlumberger, 2008.1. Anderson B., Barber T., Leverage R. et al. 3D induction logging: old measurements from a new angle. Oil and Gas Review, Volume 19,
2. Эпов М.И., Каюров К.Н., Ельцов И.Н., Сухорукова К.В., Петров А.Н., Соболев А.Ю., Власов А.А. [2010] Новый аппаратурный комплекс геофизического каротажа СКЛ и программно-методические средства интерпретации EMF Pro. Бурение и нефть, 2, 16 19.2. Epov M.I., Kayurov K.N., Eltsov I.N., Sukhorukova K.V., Petrov A.N., Sobolev A.Yu., Vlasov A.A. [2010] New hardware complex for geophysical logging of SCR and software and methodological tools for interpretation EMF Pro. Drilling and oil, 2, 16 19.
3. Эпов М.И., Еремин В.Н., Манштейн А.К., Петров А.Н., Глинских В.Н. Устройство для измерения удельной электропроводности и электрической макроанизотропии горных пород: Патент РФ. 2014. №2528276.3. Epov M.I., Eremin V.N., Manshtein A.K., Petrov A.N., Glinskikh V.N. Device for measuring the specific electrical conductivity and electrical macroanisotropy of rocks: Patent of the Russian Federation. 2014. No. 2528276.
4. Сухорукова К.В. Определение электрофизических параметров терригенных отложений на основе совместной численной инверсии данных электрического и электромагнитного каротажа в вертикальных и наклонных скважинах. Диссертация, представленная на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 25.00.10 - геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых. Новосибирск, 2017.4. Sukhorukova K.V. Determination of electrophysical parameters of terrigenous deposits based on joint numerical inversion of electrical and electromagnetic logging data in vertical and deviated wells. The dissertation submitted for the degree of Doctor of Technical Sciences in the specialty 25.00.10 - geophysics, geophysical methods of prospecting for minerals. Novosibirsk, 2017.
5. Вержбицкий В.В. Зонды БКЗ в трехосной анизотропной среде // Геология и геофизика. 1993. №4. С.145-147.5. Verzhbitsky V.V. BKZ probes in a triaxial anisotropic medium // Geology and Geophysics. 1993. No. 4. pp.145-147.
6. Дашевский Ю.А. Изучение электрической анизотропии горных пород в скважинах методами стационарной геоэлектрики: Учеб. пособие / Новосибирский гос. ун-т. Новосибирск, 2008. 102 с. ISBN 978-5-94356-625-7.6. Dashevsky Yu.A. The study of electrical anisotropy of rocks in wells using stationary geoelectrics: Proc. allowance / Novosibirsk state. un-t. Novosibirsk, 2008. 102 p. ISBN 978-5-94356-625-7.
7. Kunz К. S., Moran J. Н. Some effects of formation anisotropy on resistivity measurements in boreholes // Geophysics. - 1958. - Vol. 23, №4. - P. 770-794.7. Kunz K. S., Moran J. H. Some effects of formation anisotropy on resistivity measurements in boreholes // Geophysics. - 1958. - Vol. 23, no. 4. - P. 770-794.
8. Кауркин М.Д. Лабораторное моделирование дипольных зондов каротажа сопротивлений и зондов электромагнитного каротажа с тороидальными антеннами. Диссертация, представленная на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 25.00.10 геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых. Москва, 2015.8. Kaurkin M.D. Laboratory modeling of dipole resistivity probes and electromagnetic probes with toroidal antennas. The dissertation submitted for the degree of candidate of technical sciences in the specialty 25.00.10 geophysics, geophysical methods of mineral prospecting. Moscow, 2015.
9. Табаровский Л.А., Дашевский Ю.А. Способ электрического каротажа. Авторское свидетельство СССР №693314, 1979.9. Tabarovsky L.A., Dashevsky Yu.A. The method of electrical logging. Author's certificate of the USSR No. 693314, 1979.
Claims (2)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU215374U1 true RU215374U1 (en) | 2022-12-12 |
Family
ID=
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU693314A1 (en) * | 1977-05-12 | 1979-10-25 | Институт геологии и геофизики СО АН СССР | Electric well-logging method |
SU1492336A1 (en) * | 1988-07-27 | 1989-07-07 | МВТУ им.Н.Э.Баумана | Device for measuring electric field intensity vector in conductive media |
US7227363B2 (en) * | 2001-06-03 | 2007-06-05 | Gianzero Stanley C | Determining formation anisotropy based in part on lateral current flow measurements |
RU2528276C1 (en) * | 2013-04-23 | 2014-09-10 | Открытое акционерное общество "Нефтяная компания "Роснефть" | Apparatus for measuring specific conductivity and electrical macroanisotropy of rocks |
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU693314A1 (en) * | 1977-05-12 | 1979-10-25 | Институт геологии и геофизики СО АН СССР | Electric well-logging method |
SU1492336A1 (en) * | 1988-07-27 | 1989-07-07 | МВТУ им.Н.Э.Баумана | Device for measuring electric field intensity vector in conductive media |
US7227363B2 (en) * | 2001-06-03 | 2007-06-05 | Gianzero Stanley C | Determining formation anisotropy based in part on lateral current flow measurements |
RU2528276C1 (en) * | 2013-04-23 | 2014-09-10 | Открытое акционерное общество "Нефтяная компания "Роснефть" | Apparatus for measuring specific conductivity and electrical macroanisotropy of rocks |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2368922C2 (en) | Definition method of vertical and horizontal specific resistance, and also angles of relative inclination in anisotropic geological materials | |
CN101520517B (en) | Method for accurately evaluating targets containing oil gas in clastic rock basin | |
EP3039460B1 (en) | Mapping resistivity distribution within the earth | |
US6950749B2 (en) | Method for resistivity anisotropy determination in near vertical wells | |
US9606257B2 (en) | Real-time fracture detection and fracture orientation estimation using tri-axial induction measurements | |
RU2638598C1 (en) | Ranging by means of current profiling | |
US9927551B2 (en) | Multifrequency processing to determine formation properties | |
Thiesson et al. | Calibration of frequency‐domain electromagnetic devices used in near‐surface surveying | |
WO2009018331A1 (en) | Correction of multi-component measurements for tool eccentricity in deviated wells | |
BRPI0718380B1 (en) | “TOOL FOR PERFORMING ELECTROMAGNETIC MEASUREMENTS IN WELL HOLE, METHOD FOR DETERMINING TRAINING PROPERTIES AND COMPUTER-READY MEANING” | |
Taillet et al. | Non-destructive evaluation of cracks in massive concrete using normal dc resistivity logging | |
US9625604B2 (en) | Analyzing subterranean formation with current source vectors | |
WO2017165480A2 (en) | Estimating parameters of archie's law and formation texture information | |
WO2007117660A2 (en) | Processing of multi-component induction data in the presence of borehole abnormalities | |
EP1718999A1 (en) | Method and apparatus for gradient electromagnetic induction well logging | |
US7952358B2 (en) | Methods and apparatus for determination of a formation resistivity property using eccentered measurements | |
Dai et al. | Analysis of electromagnetic induction for hydraulic fracture diagnostics in open and cased boreholes | |
US7737697B2 (en) | Method and apparatus for use of the real component of a magnetic field of multicomponent resistivity measurements | |
Schmutz et al. | Cable arrangement to reduce electromagnetic coupling effects in spectral-induced polarization studies | |
Epov et al. | Electromagnetic tool for high-resolution logging: theoretical and experimental studies | |
US20050122116A1 (en) | Method and apparatus for use of the real component of a magnetic field of multicomponent resistivity measurements | |
RU215374U1 (en) | DEVICE FOR MEASURING ELECTRIC MACROANISOTROPY OF ROCKS IN A WELL | |
Demuth et al. | Evaluation of direct push probes: sensor interface analysis of DC resistivity probes | |
RU2466430C2 (en) | Method of electrical exploration using cylindrical probe | |
CN113756791A (en) | Device and method for measuring resistivity while drilling |