RU2172006C1 - Method for electric logging of cased wells - Google Patents
Method for electric logging of cased wells Download PDFInfo
- Publication number
- RU2172006C1 RU2172006C1 RU2000127404/28A RU2000127404A RU2172006C1 RU 2172006 C1 RU2172006 C1 RU 2172006C1 RU 2000127404/28 A RU2000127404/28 A RU 2000127404/28A RU 2000127404 A RU2000127404 A RU 2000127404A RU 2172006 C1 RU2172006 C1 RU 2172006C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- column
- probe
- electrodes
- current
- measuring
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области геофизических исследований скважин и может найти применение при определении электрического сопротивления пластов горных пород, окружающих обсаженную металлической колонной скважину. The invention relates to the field of geophysical research of wells and may find application in determining the electrical resistance of rock formations surrounding a cased metal column well.
Известен способ определения удельного сопротивления пластов в обсаженной скважине (Патент США N 4796186, НКИ 364/422, опублик. 03.01.1989) [1]. Согласно способу проводят два раздельных измерения первых разностей потенциала электрического поля на двух парах измерительных электродов при двух различных возбуждениях поля: первым - двухполюсным зондом малого размера (пятиэлектродный зонд), вторым - однополюсным зондом большого размера (четырехэлектродный зонд). Затем расчетным способом корректируют одно измерение через другое. A known method for determining the resistivity of formations in a cased hole (US Patent N 4796186, NKI 364/422, published. 01/03/1989) [1]. According to the method, two separate measurements of the first differences of the electric field potential are carried out on two pairs of measuring electrodes with two different field excitations: the first is a small bipolar probe (five-electrode probe), the second is a large single-pole probe (four-electrode probe). Then, one measurement is adjusted through another using a calculation method.
Недостатком способа является то, что из-за корректировки измерений исключается возможность применения датчика второй разности потенциалов электрического поля для непосредственного ее измерения, что приводит к погрешностям при определении удельного электрического сопротивления через измеренные две первые разности потенциалов электрического поля, из которых расчетным способом определяют вторую разность. The disadvantage of this method is that due to the adjustment of measurements, the possibility of using a sensor of the second electric field potential difference for its direct measurement is excluded, which leads to errors in determining the specific electrical resistance through the measured two first electric field potential differences, from which the second difference is determined by calculation .
Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ дивергентного каротажа обсаженных скважин, включающий измерение потенциала электрического поля и его второй разности при помощи контактирующего с колонной однополюсного четырехэлектродного зонда, конструктивно выполненного в виде трех эквидистантных измерительных электродов и одного, расположенного выше на заданном расстоянии от них, токового электрода (Альпин Л.М. Дивергентный каротаж. Прикладная геофизика. М. Гостоптехиздат. 1962 г. Вып.32 с. 76-85 - прототип) [2]. Closest to the invention in technical essence is a method for diverging cased hole logging, which includes measuring the potential of the electric field and its second difference using a single-pole four-electrode probe in contact with the column, structurally made in the form of three equidistant measuring electrodes and one located higher at a given distance from them , current electrode (Alpin LM Divergence logging. Applied geophysics. M. Gostoptekhizdat. 1962 Issue 32 pp. 76-85 - prototype) [2].
Способ позволяет определять отношение электрического сопротивления окружающих скважину пород к электрическому сопротивлению колонны через отношение потенциала электрического поля в точке измерения ко второй разности потенциалов в данной точке при возбуждении электрического поля исследуемой среды одним однополюсным источником тока. The method allows to determine the ratio of the electrical resistance of the rocks surrounding the well to the electrical resistance of the string through the ratio of the electric field potential at the measurement point to the second potential difference at this point when the electric field of the medium is excited by one single-pole current source.
Недостатком известного способа является то, что в измеряемом параметре присутствует электрическое сопротивление колонны. Практически способ в реальных обсаженных скважинах малопригоден к применению, так как сопротивление колонны может заметно изменяться (изменения толщины стенки колонны, некачественный контакт в замках колонны и др.). Заметное искажение измеренного сопротивления окружающих колонну пластов горных пород связано с тем, что зонд питается от одного однополюсного источника тока, основная доля которого в пределах измерительных электродов течет вдоль по колонне и в миллионы раз превышает долю тока, текущего в пласт в пределах тех же измерительных электродов. В результате точность определения параметров пласта невысока, а диапазон измерения ограничен. The disadvantage of this method is that in the measured parameter there is an electrical resistance of the column. In practice, the method in real cased wells is not very suitable for use, since the resistance of the column can noticeably change (changes in the wall thickness of the column, poor-quality contact in the locks of the column, etc.). A noticeable distortion of the measured resistance of the rock strata surrounding the column is due to the fact that the probe is powered by one single-pole current source, the main share of which flows along the column within the measuring electrodes and is millions of times greater than the fraction of current flowing into the formation within the same measuring electrodes . As a result, the accuracy of determining the parameters of the reservoir is low, and the measurement range is limited.
В предложенном способе решается задача повышения точности и расширения диапазона измерения параметров пласта, в частности удельного электрического сопротивления пластов горных пород, окружающих обсаженную скважину. The proposed method solves the problem of increasing accuracy and expanding the range of measurement of formation parameters, in particular the electrical resistivity of the rock formations surrounding the cased hole.
Задача решается тем, что в способе электрического каротажа обсаженных скважин, включающем измерение потенциала электрического поля и его второй разности при помощи контактирующего с колонной однополюсного четырехэлектродного зонда, конструктивно выполненного в виде трех эквидистантных измерительных электродов и одного, расположенного выше на заданном расстоянии от них, токового электрода, согласно изобретению, в зонд дополнительно вводят два токовых электрода - один ниже измерительных электродов симметрично верхнему токовому электроду относительно среднего измерительного электрода, а другой - в середину на уровень среднего измерительного электрода, который подключают к колонне в точке, не совмещенной с точкой контакта с колонной среднего измерительного электрода, и в каждый из трех токовых электродов поочередно подают электрический ток от одного и того же полюса источника, и при каждой из трех подач электрического тока измеряют потенциал электрического поля среднего измерительного электрода, первую разность потенциалов между двумя крайними измерительными электродами и вторую разность потенциалов между всеми тремя измерительными электродами, а в качестве параметра электрического каротажа обсаженных скважин используют удельное электрическое сопротивление окружающих колонну пластов горных пород, которое определяют по формуле
где k1 и k2 - коэффициенты, вытекающие из системы двух уравнений
для получения которых принимают, что в пределах зоны измерительных электродов зонда независимо от его конструкции результирующий ток вдоль колонны равен нулю, а результирующий радиальный ток в пределах этой зоны имеет заданную величину при любой величине электрической проводимости колонны, и эти коэффициенты для данной конструкции зонда с тремя измерительными электродами равны
и
где UN(IA1), UN(IA2, UN(IA3) - потенциалы электрического поля колонны в точке контакта с ней центрального измерительного электрода соответственно при подаче токов в верхний, нижний и средний токовые электроды зонда;
ΔUM2M1(IA1), ΔUM2M1(IA2), ΔUM2M1(IA3) - первые разности потенциалов электрического поля на участке колонны между контактами с ней двух крайних измерительных электродов зонда, соответственно, при подаче токов в верхний, нижний и средний токовые электроды зонда;
Δ2U(IA1), Δ2U(IA2), Δ2U(IA3) - вторые разности потенциалов электрического поля на участке колонны между контактами с ней всех трех измерительных электродов зонда, соответственно, при подаче токов в верхний, нижний и средний токовые электроды зонда;
IA1, IA2, IA3 - токи, подаваемые к колонне в точке соприкосновения с ней верхнего, нижнего и среднего токовых электродов зонда,
k - коэффициент зонда.The problem is solved in that in the method of electric logging of cased wells, including measuring the potential of the electric field and its second difference using a single-pole four-electrode probe in contact with the column, structurally made in the form of three equidistant measuring electrodes and one current located at a predetermined distance from them, the current of the electrode according to the invention, two current electrodes are additionally introduced into the probe - one below the measuring electrodes symmetrically to the upper current elec relative to the middle measuring electrode, and the other in the middle to the level of the middle measuring electrode, which is connected to the column at a point that is not aligned with the point of contact with the column of the middle measuring electrode, and each of the three current electrodes is alternately supplied with electric current from the same the source’s poles, and for each of the three electric current supplies, the electric field potential of the middle measuring electrode is measured, the first potential difference between the two extreme measuring ele trodes and a second potential difference between the three measuring electrodes, and as a parameter to electrical logging of cased wells using electrical resistivity of formations surrounding a column of rocks, which is determined by the formula
where k 1 and k 2 are the coefficients resulting from the system of two equations
for which it is assumed that, within the zone of the measuring electrodes of the probe, regardless of its design, the resulting current along the column is zero, and the resulting radial current within this zone has a given value for any value of the electrical conductivity of the column, and these coefficients for this probe design with three measuring electrodes are equal
and
where U N (I A1 ), U N (I A2 , U N (I A3 ) are the potentials of the electric field of the column at the point of contact with it of the central measuring electrode, respectively, when currents are supplied to the upper, lower and middle current electrodes of the probe;
ΔU M2M1 (I A1 ), ΔU M2M1 (I A2 ), ΔU M2M1 (I A3 ) are the first potential differences of the electric field in the column section between the contacts of the two extreme measuring electrodes of the probe, respectively, when currents are supplied to the upper, lower and middle probe current electrodes;
Δ 2 U (I A1 ), Δ 2 U (I A2 ), Δ 2 U (I A3 ) are the second potential differences of the electric field in the column section between the contacts of all three measuring electrodes of the probe with it, respectively, when applying currents to the top, lower and middle current electrodes of the probe;
I A1 , I A2 , I A3 - currents supplied to the column at the point of contact with it of the upper, lower and middle current electrodes of the probe,
k is the coefficient of the probe.
Для разделения потенциалов электрического поля, их первых и вторых разностей, возникающих от возбуждения электрического поля токами IA1, IA2, IA3, последние посылают в каждый из токовых электродов зонда поочередно.To separate the potentials of the electric field, their first and second differences arising from the excitation of the electric field by currents I A1 , I A2 , I A3 , the latter are sent alternately to each of the current electrodes of the probe.
Сущность изобретения
На фиг. 1 дана блок-схема устройства, реализованного по предлагаемому способу. Здесь 1 - скважина; 2 - обсадная металлическая колонна; 3 - окружающий скважину пласт горных пород; 4 - цементный стакан, закрепляющий колонну с окружающими ее породами; 5 - скважинный прибор; 6 - средний измерительный электрод N; 7 и 8- симметрично расположенные относительно среднего измерительные электроды М1 и M2; 9, 10 и 11 - токовые электроды, сооответственно, A1, A2 и A3; 12 - электронный переключатель тока в цепи токовых электродов A1, A2 и A3; 13 - генератор тока; 14 - линия связи первого полюса генератора 13 с электронным переключателем 12; 15 - обратный токовый электрод B, подключенный ко второму полюсу генератора 13; 16- усилитель первой разности потенциалов 
In FIG. 1 is a block diagram of a device implemented by the proposed method. Here 1 is a well; 2 - casing metal string; 3 - a rock formation surrounding a well; 4 - cement cup, fixing the column with the rocks surrounding it; 5 - downhole tool; 6 - average measuring electrode N; 7 and 8 - measuring electrodes M 1 and M 2 symmetrically located relative to the middle; 9, 10 and 11 - current electrodes, respectively, A 1 , A 2 and A 3 ; 12 - electronic current switch in the circuit of the current electrodes A 1 , A 2 and A 3 ; 13 - current generator; 14 - communication line of the first pole of the generator 13 with the electronic switch 12; 15 - reverse current electrode B connected to the second pole of the generator 13; 16- amplifier of the first potential difference
На фиг. 2 даны результаты математического моделирования для четырех вариантов моделей исследуемой среды предложенным способом. На фиг. 3 даны результаты математического моделирования для других двух вариантов усложненных моделей геоэлектрического разреза. In FIG. 2 shows the results of mathematical modeling for four variants of the models of the studied medium by the proposed method. In FIG. Figure 3 shows the results of mathematical modeling for the other two variants of complicated models of the geoelectric section.
На обеих фиг. 2 и 3 по горизонтальной оси отложена координата Z, определяющая в метрах глубину залегания пластов и неоднородностей колонны, а по вертикальной оси измеряемый предложенным способом параметр ρп- удельное электрическое сопротивление окружающих обсадную колонну пород в Ом • м. Сплошной линией обозначены результаты моделирования при однородном сопротивлении обсадной колонны, пунктирной линией - при неоднородном сопротивлении обсадной колонны.In both FIGS. 2 and 3, the Z coordinate is plotted on the horizontal axis, which determines the depth of the strata and heterogeneity of the column in meters, and the parameter ρ p measured by the proposed method is the electrical resistivity of the rocks surrounding the casing in Ohm • m. The solid line indicates the simulation results for a uniform casing string resistance, dashed line - with heterogeneous casing string resistance.
Для исключения влияния непостоянства электрической проводимости обсадной колонны вдоль осевой координаты, искажающего результаты измерений, необходимо ввести дополнительно симметрично верхнему токовому электроду A1 нижний токовый электрод A2 и в середину зонда в зону измерения второй разности потенциалов - средний токовый электрод A3; и токи, текущие через эти электроды, подобрать такими, чтобы в пределах зоны измерительных электродов зонда, независимо от его конструкции, результирующий ток, текущий вдоль по колонне, равнялся бы нулю, а результирующий радиальный ток в пределах этой зоны имел бы всегда заведомо заданную величину при любой величине электрической проводимости обсадной колонны. Эти два условия выполняются через измеряемые первые и вторые разности потенциалов в единственном случае, когда результирующие первая и вторая разности потенциалов электрического поля всех трех источников A1, A2 и A3 на измерительной базе зонда равняются нулю. При этом нет необходимости в подборе токов в токовых электродах зонда, а всего лишь достаточно измерить эти разности в функции произвольно заданных токов каждого из трех источников A1, A2 и A3 и решить следующую систему уравнений:
при помощи которой находят величины коэффициентов k1 и k2, которые определяют амплитуды токов источников A1 и A2 по отношению к амплитуде тока источника A3 для выполнения двух вышеуказанных условий.To eliminate the influence of inconstancy of the electrical conductivity of the casing along the axial coordinate, distorting the measurement results, it is necessary to introduce an additional lower electrode A 2 symmetrically to the upper current electrode A 1 and into the middle of the probe the second potential difference - the average current electrode A 3 ; and select the currents flowing through these electrodes so that within the zone of the measuring electrodes of the probe, regardless of its design, the resulting current flowing along the column would be zero, and the resulting radial current within this zone would always have a predetermined value at any value of the electrical conductivity of the casing string. These two conditions are satisfied through the measured first and second potential differences in the only case when the resulting first and second potential differences of the electric field of all three sources A 1 , A 2 and A 3 on the measuring base of the probe are equal to zero. In this case, there is no need to select the currents in the current electrodes of the probe, but just enough to measure these differences in the function of arbitrarily given currents of each of the three sources A 1 , A 2 and A 3 and solve the following system of equations:
with the help of which the values of the coefficients k 1 and k 2 are found , which determine the amplitudes of the currents of the sources A 1 and A 2 with respect to the amplitude of the current of the source A 3 to fulfill the two above conditions.
Могут быть другие способы выравнивания потенциалов крайних измерительных электродов: создание групп токовых электродов, групп измерительных электродов и пр. Могут модифицироваться группы измерительных электродов, например, вместо трех - четыре. Можно вводить разнополярные источники с целью изменения глубины проникновения радиального тока и определения радиальной изменчивости пород. Можно менять размер зонда. Однако независимо от любой модификации зонда, основой предлагаемого способа является равенство нулю результирующих первых и вторых разностей потенциалов электрического поля на базе их измерения, что позволяет исключить влияние погонного электрического сопротивления обсадной колонны и получить измеряемый результат в виде кривой удельного электрического сопротивления окружающих колонну пластов горных пород в Ом • м. There may be other ways to equalize the potentials of the extreme measuring electrodes: creating groups of current electrodes, groups of measuring electrodes, etc. Groups of measuring electrodes can be modified, for example, instead of three, four. Bipolar sources can be introduced in order to change the penetration depth of the radial current and determine the radial variability of the rocks. You can change the size of the probe. However, regardless of any modification of the probe, the basis of the proposed method is the equality of the resulting first and second potential differences of the electric field to zero on the basis of their measurement, which eliminates the influence of linear electrical resistance of the casing and obtain a measurable result in the form of a curve of the electrical resistivity of the rock formations surrounding the column in Ohm • m.
Для предложенного способа с шестиэлектродным зондом это сопротивление выражается формулой
где UN(IA1), UN(IA2), UN(IA3) - потенциалы электрического поля колонны в точке контакта с ней центрального измерительного электрода соответственно при подаче токов в верхний, нижний и средний токовые электроды зонда, вольты;
ΔUM2M1(IA1),ΔUM2M1(IA2),ΔUM2M1(IA3) - первые разности потенциалов электрического поля на участке колонны между контактами с ней двух крайних измерительных электродов зонда соответственно при подаче токов в верхний, нижний и средний токовые электроды зонда, вольты;
Δ2U(IA1),Δ2U(IA2),Δ2U(IA3) - вторые разности потенциалов электрического поля на участке колонны между контактами с ней всех трех измерительных электродов зонда соответственно при подаче токов в верхний, нижний и средний токовые электроды зонда, вольты;
IA1, IA2, IA3 - токи, подаваемые к колонне в точке соприкосновения с ней верхнего, нижнего и среднего токовых электродов зонда, амперы;
k - коэффициент зонда.For the proposed method with a six-electrode probe, this resistance is expressed by the formula
where U N (I A1 ), U N (I A2 ), U N (I A3 ) are the potentials of the electric field of the column at the point of contact with it of the central measuring electrode, respectively, when currents are supplied to the upper, lower and middle current electrodes of the probe, volts;
ΔU M2M1 (I A1 ), ΔU M2M1 (I A2 ), ΔU M2M1 (I A3 ) are the first potential differences of the electric field in the column section between the contacts of the two extreme measuring electrodes of the probe, respectively, when currents are supplied to the upper, lower and middle current electrodes probe, volts;
Δ 2 U (I A1 ), Δ 2 U (I A2 ), Δ 2 U (I A3 ) are the second potential differences of the electric field in the column section between the contacts with it of all three measuring electrodes of the probe, respectively, when currents are supplied to the upper, lower, and middle current electrodes of the probe, volts;
I A1 , I A2 , I A3 - currents supplied to the column at the point of contact of the upper, lower and middle current electrodes of the probe, amperes;
k is the coefficient of the probe.
Пример конкретного выполнения
На фиг. 1 представлена блок-схема аппаратуры, выполненной по предложенному способу. На блок-схеме показана скважина 1 в поперечном разрезе с обсадной металлической колонной 2, между которой и пластом 3 находится слой цемента 4. Скважинный прибор 5 находится в скважине и примыкает к участку пласта 3, удельное сопротивление которого измеряют. В скважинном приборе 5 находится зонд, состоящий из среднего измерительного электрода N, обозначенного на фиг. 1 номером 6, двух дополнительных измерительных электродов M1 - 7 и M2 - 8 и трех токовых электродов верхнего A1 - 9, нижнего A2 - 10 и среднего A3 - 11. Все шесть электродов прижаты к стенке колонны и имеют с ней электрический контакт. Причем токовый электрод A3 - 11 и средний электрод N-6 расположены в одной плоскости, перпендикулярной к стенке колонны, но примыкают к колонне в различных точках окружности, образующейся в результате пересечения указанной плоскости и колонны.Concrete example
In FIG. 1 shows a block diagram of equipment made by the proposed method. The block diagram shows a well 1 in cross section with a
В скважинном приборе 5 находится электронный переключатель 12 для последовательной подачи тока в токовые электроды 9, 10 и 11. Электронный переключатель 12 соединен с первым полюсом находящегося на дневной поверхности генератора 13 переменного тока инфранизкой частоты линией связи 14. Второй полюс генератора 13 заземлен на дневной поверхности через обратный токовый электрод B, обозначенный цифрой 15. В скважинном приборе 5 находятся также усилитель разности потенциалов ΔUM2M1 - 16 между электродами 8 и 7 и усилитель второй разности потенциалов Δ2UM2NM2 - 17. Усилитель потенциала UN - 18 может находиться в скважинном приборе или на поверхности. Потенциал UN центрального измерительного электрода 6 измеряется относительно удаленного электрода N∞ - 19, который может располагаться как на дневной поверхности, так и в скважине на достаточно большом удалении от скважинного прибора и зонда. Компьютер, обрабатывающий сигналы U, ΔU,Δ2U и I по формуле (1), и регистратор кривой сопротивления ρп на фиг. 1 не показаны. Удельное электрическое сопротивление ρп в данном примере конкретного выполнения получено из формулы (1). Эта формула выведена из предпосылки, что результирующая осевая составляющая тока, текущего вдоль колонны между измерительными электродами 7-6-8, равна нулю, а результирующая составляющая радиального тока между измерительными электродами 7 - 8 имеет заданную величину. Благодаря этому искажающее влияние электрического сопротивления колонны на результаты измерения отсутствует, и регистратор после обработки сигналов по формуле (1) регистрирует истинное сопротивление пласта ρп, что подтверждено моделированием на математических моделях, проиллюстрированным на фиг. 2 и 3.In the downhole tool 5, there is an electronic switch 12 for sequentially supplying current to the
На фиг. 2 представлены вычисления параметра ρп предложенным способом для четырех математических моделей среды.In FIG. 2 presents the calculation of the parameter ρ p by the proposed method for four mathematical models of the medium.
Первая модель среды - пласт неограниченной мощности по координате Z от -∞ до +∞ с удельным электрическим сопротивлением, равным 5 Ом • м, который пронизан скважиной и однородной по вертикали обсадной колонной. The first model of the medium is a reservoir of unlimited power in the Z coordinate from -∞ to + ∞ with a specific electrical resistance equal to 5 Ohm • m, which is pierced by a borehole and a casing that is vertically uniform.
Вторая модель - тот же пласт неограниченной мощности с сопротивлением 5 Ом • м пронизан неоднородной по электрическому сопротивлению колонной. В интервале от -3,5 м до +1,5 м сопротивление колонны увеличено в 5 раз по сравнению с остальными ее участками. Результаты моделирования для этой модели представлены на нижней пунктирной кривой. Отметим также, что расстояние между крайними измерительными электродами для всех моделей по фиг. 2 и 3 выбрано 1 м, поэтому разрешающая способность по вертикали Z также будет для всех рассматриваемых случаев равняться одному метру. The second model is the same layer of unlimited power with a resistance of 5 Ohm • m permeated by a column non-uniform in electrical resistance. In the range from -3.5 m to +1.5 m, the resistance of the column is increased 5 times in comparison with the rest of its sections. The simulation results for this model are shown in the lower dashed curve. We also note that the distance between the extreme measuring electrodes for all models of FIG. 2 and 3, 1 m was chosen, therefore, the vertical resolution Z will also be equal to one meter for all cases considered.
Третья модель - пласт неограниченной мощности с удельным электрическим сопротивлением 100 Ом • м пронизан скважиной с однородной по вертикали колонной. Четвертая модель - тот же пласт с сопротивлением 100 Ом • м и неоднородной колонной с теми же параметрами, что и во второй модели. The third model is a reservoir of unlimited power with a specific electric resistance of 100 Ohm • m permeated by a well with a vertically uniform column. The fourth model is the same formation with a resistance of 100 Ohm • m and a heterogeneous column with the same parameters as in the second model.
Как видно из фиг. 2, нижняя и верхняя сплошные линии, вычисленные предложенным способом, отражают истинные сопротивления ρп, соответственно 5 Ом • м и 100 Ом • м для пластов неограниченной мощности с сопротивлениями 5 Ом • м и 100 Ом • м, пронизанных однородной по сопротивлению колонной. Участок колонны с повышенным сопротивлением в 5 раз не вносит изменения сопротивления пунктирных кривых, вычисленных предложенным способом. Наблюдаются лишь небольшие выбросы на границах изменения сопротивления колонны, которые составляют всего лишь несколько процентов от вычисленного истинного сопротивления пластов.As can be seen from FIG. 2, the lower and upper solid lines calculated by the proposed method reflect the true resistances ρ p , respectively 5 Ohm • m and 100 Ohm • m for formations of unlimited power with resistances of 5 Ohm • m and 100 Ohm • m, pierced by a uniform resistance column. The section of the column with increased resistance by 5 times does not introduce changes in the resistance of the dashed curves calculated by the proposed method. Only small outliers are observed at the boundaries of the change in column resistance, which are only a few percent of the calculated true formation resistance.
На фиг. 3 представлены вычисления параметра ρп для двух математических моделей среды, для которых также выполнено моделирование предложенным способом.In FIG. 3 presents the calculation of the parameter ρ p for two mathematical models of the environment, for which the simulation is also performed by the proposed method.
Первая модель среды - первый пласт с удельным сопротивлением 1 Ом • м, простирающийся по глубине Z от -∞ до -5 м; второй пласт с сопротивлением 5 Ом • м, простирающийся по глубине от -5 м до -3 м; третий пласт с сопротивлением 10 Ом • м, простирающийся по глубине от -3 м до -2 м; четвертый пласт с сопротивлением 5 Ом • м, простирающийся по глубине от -2 м до 0 м; пятый пласт с сопротивлением 100 Ом • м, простирающийся по глубине от 0 м до 3 м; шестой пласт с сопротивлением 10 Ом • м, простирающийся по глубине от 3 м до +∞. . Вся пачка пластов пронизана скважиной и колонной, однородной по сопротивлению. The first medium model is the first layer with a resistivity of 1 Ohm • m, extending in depth Z from -∞ to -5 m; the second layer with a resistance of 5 Ohm • m, extending in depth from -5 m to -3 m; the third layer with a resistance of 10 Ohm • m, extending in depth from -3 m to -2 m; the fourth layer with a resistance of 5 Ohm • m, extending in depth from -2 m to 0 m; the fifth layer with a resistance of 100 Ohm • m, extending in depth from 0 m to 3 m; the sixth layer with a resistance of 10 Ohm • m, extending in depth from 3 m to + ∞. . The entire pack of layers is penetrated by a borehole and a string, uniform in resistance.
Вторая модель среды - та же пачка пластов, что и в первой модели, но пронизанная неоднородной по сопротивлению колонной. В интервале глубин от -3,5 м до 1,5 м сопротивление колонны увеличено в 5 раз по сравнению с ее остальными участками. Результаты моделирования для этой модели представлены пунктирной кривой. Как видно из этой фигуры, и сплошная кривая (модель с однородной колонной) и пунктирная кривая (модель с неоднородной колонной) отражают истинное сопротивление ρп всех пластов, окружающих обсаженную скважину.The second model of the medium is the same pack of formations as in the first model, but penetrated by a column non-uniform in resistance. In the depth range from -3.5 m to 1.5 m, the resistance of the column is increased 5 times compared to its other sections. The simulation results for this model are represented by a dashed curve. As can be seen from this figure, both the solid curve (model with a uniform column) and the dashed curve (model with a heterogeneous column) reflect the true resistance ρ p of all formations surrounding the cased hole.
Предложенный способ реализован в виде аппаратурного макета и испытан в скважине. Результаты испытаний макета в обсаженной скважине подтвердили совпадение с результатами стандартного каротажа сопротивлений, полученными до обсадки скважины. Следует отметить, что в данном макете токи IA1, IA2, IA3 стабилизировались и равнялись значению 5A, но стабилизация токов питания в предлагаемом способе необязательна, так как он постоянно измеряется, и если он меняет свое значение, то компьютер вводит поправку в измеренные потенциалы и их разности пропорционально изменению тока питания. При этом в данном макете потенциалы UN от возбуждения каждым из трех источников составляли в среднем 8-12 мВ, первые разности потенциалов - в среднем 40-60 мкВ и вторые разности - от 0 до I мкВ.The proposed method is implemented in the form of a hardware model and tested in the well. The test results of the model in the cased hole confirmed the coincidence with the results of the standard resistance logs obtained before the well casing. It should be noted that in this layout, the currents I A1 , I A2 , I A3 stabilized and were equal to 5A, but stabilization of the supply currents in the proposed method is not necessary, since it is constantly measured, and if it changes its value, the computer enters the correction into the measured potentials and their differences in proportion to the change in the supply current. Moreover, in this model, the potentials U N from the excitation by each of the three sources were on average 8-12 mV, the first potential differences - on average 40-60 μV and the second differences - from 0 to I μV.
Отметим, что по сравнению с прототипом [2], предлагаемый способ позволяет повысить точность и расширить диапазон измерения удельного сопротивления пластов горных пород. По предложенному способу точность измерения составляет ± 5%, а по прототипу - до ± 100%. Диапазон измерения удельного электрического сопротивления по предложенному способу составляет не менее 1000, а по прототипу - не более 100. Note that compared with the prototype [2], the proposed method allows to increase the accuracy and expand the range of measurement of resistivity of rock formations. According to the proposed method, the measurement accuracy is ± 5%, and according to the prototype up to ± 100%. The range of measurement of electrical resistivity by the proposed method is not less than 1000, and by the prototype - not more than 100.
Внедрение предлагаемого способа в практику геофизических исследований скважины даст значительный экономический эффект, так как позволит контролировать в эксплуатируемых нефтяных скважинах уровень водонефтяного контакта там, где это невозможно по той или иной причине методами радиоактивного каротажа, например, при низкой пористости пластов-коллекторов или если вода, подпирающая нефтяной пласт, опреснена. The introduction of the proposed method into the practice of geophysical exploration of the well will give a significant economic effect, as it will allow to control the level of oil-water contact in operating oil wells where this is not possible for one reason or another by radioactive logging methods, for example, at low porosity of reservoirs or if water supporting oil reservoir, desalinated.
Claims (1)
где k1 и k2 - коэффициенты, вытекающие из системы двух уравнений
которые для данной конструкции зонда с тремя измерительными электродами равны:
и
где UN(IA1), UN(IA2), UN(IA3) - потенциалы электрического поля колонны в точке контакта с ней среднего измерительного электрода, соответственно, при подаче токов в верхней, нижний и средний токовые электроды зонда;
ΔUM2M1(IA1), ΔUM2M1(IA2), ΔUM2M1(IA3) - первые разности потенциалов электрического поля на участке колонны между контактами с ней двух крайних измерительных электродов зонда, соответственно, при подаче токов в верхний, нижний и средний токовые электроды зонда;
Δ2U(IA1), Δ2U(IA2), Δ2U(IA3) - вторые разности потенциалов электрического поля, соответственно, при подаче токов в верхний, нижний и средний токовые электроды зонда;
IA1, IA2, IA3 - токи, подаваемые к колонне в точках соприкосновения с ней верхнего, нижнего и среднего токовых электродов зонда;
k - коэффициент зонда.A method for cased hole electric logging, comprising applying an electric current, measuring the electric field potential and its second difference using a probe in contact with the casing, containing three equidistant measuring electrodes, the first and second current electrodes located respectively above and below the measuring electrodes symmetrically with respect to the average measuring electrode, characterized in that the probe contains a third current electrode located at the level of the average measuring the electrode and connected to the column at a point that is not aligned with the point of contact with the column of the middle measuring electrode, the electric current from one and the same pole of the source is alternately supplied to each of the three current electrodes, and at each of the three electric current supplies, the electric field potential is measured at the contact of the middle measuring electrode with the column, the first potential difference in the column section between the two extreme measuring electrodes and the second potential difference in the same column section, and in stve parameter electrical logging of cased wells using electrical resistivity of formations surrounding a column of rocks, which is determined by the formula
where k 1 and k 2 are the coefficients resulting from the system of two equations
which are equal for a given probe design with three measuring electrodes:
and
where U N (I A1 ), U N (I A2 ), U N (I A3 ) are the potentials of the electric field of the column at the point of contact with it of the middle measuring electrode, respectively, when applying currents to the upper, lower and middle current electrodes of the probe;
ΔU M2M1 (I A1 ), ΔU M2M1 (I A2 ), ΔU M2M1 (I A3 ) are the first potential differences of the electric field in the column section between the contacts of the two extreme measuring electrodes of the probe, respectively, when currents are supplied to the upper, lower and middle probe current electrodes;
Δ 2 U (I A1 ), Δ 2 U (I A2 ), Δ 2 U (I A3 ) are the second potential differences of the electric field, respectively, when applying currents to the upper, lower and middle current electrodes of the probe;
I A1 , I A2 , I A3 - currents supplied to the column at the points of contact with it of the upper, lower and middle current electrodes of the probe;
k is the coefficient of the probe.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000127404/28A RU2172006C1 (en) | 2000-11-01 | 2000-11-01 | Method for electric logging of cased wells |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000127404/28A RU2172006C1 (en) | 2000-11-01 | 2000-11-01 | Method for electric logging of cased wells |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2172006C1 true RU2172006C1 (en) | 2001-08-10 |
Family
ID=36712816
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2000127404/28A RU2172006C1 (en) | 2000-11-01 | 2000-11-01 | Method for electric logging of cased wells |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2172006C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2467358C2 (en) * | 2011-02-04 | 2012-11-20 | Андрей Степанович Степанов | Electrical cased well logging method |
| RU2630335C2 (en) * | 2011-11-18 | 2017-09-07 | Цой Валентин | Method of logging wells, cased with metal column |
| RU2630991C1 (en) * | 2011-12-27 | 2017-09-15 | Цой Валентин | Device for logging wells cased with metal string |
| RU2796148C1 (en) * | 2022-12-22 | 2023-05-17 | Сергей Николаевич Чердынцев | Method for determining interval and quality of casing perforation in a well |
-
2000
- 2000-11-01 RU RU2000127404/28A patent/RU2172006C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2467358C2 (en) * | 2011-02-04 | 2012-11-20 | Андрей Степанович Степанов | Electrical cased well logging method |
| RU2630335C2 (en) * | 2011-11-18 | 2017-09-07 | Цой Валентин | Method of logging wells, cased with metal column |
| RU2630991C1 (en) * | 2011-12-27 | 2017-09-15 | Цой Валентин | Device for logging wells cased with metal string |
| RU2796148C1 (en) * | 2022-12-22 | 2023-05-17 | Сергей Николаевич Чердынцев | Method for determining interval and quality of casing perforation in a well |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4820989A (en) | Methods and apparatus for measurement of the resistivity of geological formations from within cased boreholes | |
| EP0759563B1 (en) | Apparatus and method for measuring the resistivity of underground formations | |
| US7272503B2 (en) | Method and apparatus for measuring formation conductivities from within cased wellbores by combined measurement of casing current leakage and electromagnetic response | |
| CA1161901A (en) | Induced polarization logging | |
| CA2405079C (en) | A logging sonde for electrically exploring geological formations through which a borehole passes | |
| CN101258424A (en) | High resolution resistivity earth imager | |
| CN101268385A (en) | High resolution resistivity earth imager | |
| CN101263404A (en) | High resolution resistivity earth imager | |
| WO2000004405A1 (en) | Method and apparatus for imaging earth formation | |
| RU2408039C1 (en) | Method of electrical logging of cased wells | |
| CN109753755A (en) | A kind of method of determining reservoir water saturation | |
| RU2382385C1 (en) | Method for electrical logging cased wells | |
| US5187440A (en) | Measuring resistivity changes from within a first cased well to monitor fluids injected into oil bearing geological formations from a second cased well while passing electrical current between the two cased wells | |
| US5914603A (en) | Electrical resistance tomography using steel cased boreholes as electrodes | |
| WO2006130043A1 (en) | Focused current marine geoelectric prospecting method | |
| CN100451680C (en) | High resolution ratio static natural potential well logging instrument and its measuring method | |
| RU2172006C1 (en) | Method for electric logging of cased wells | |
| RU2229735C1 (en) | Process of electric logging of cased well | |
| US4281289A (en) | Method of determining interwell oil field fluid saturation distribution | |
| EA006537B1 (en) | Method of marine geoelectro surveying (variants) | |
| RU2176802C1 (en) | Method for resistivity logging of cased wells | |
| EP2317344A1 (en) | Method and system to monitor a hydrocarbon reservoir | |
| RU2466430C2 (en) | Method of electrical exploration using cylindrical probe | |
| RU2235347C1 (en) | Method for geoelectrosurveying (variants) | |
| Rekapalli et al. | Resolution enhancement for geoelectrical layer interpretation of electrical resistivity model from composite dataset |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QZ4A | Changes in the licence of a patent |
Effective date: 20040331 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20131102 |