RU2200967C1 - Method of electric logging of cased wells - Google Patents

Method of electric logging of cased wells Download PDF

Info

Publication number
RU2200967C1
RU2200967C1 RU2002114518/28A RU2002114518A RU2200967C1 RU 2200967 C1 RU2200967 C1 RU 2200967C1 RU 2002114518/28 A RU2002114518/28 A RU 2002114518/28A RU 2002114518 A RU2002114518 A RU 2002114518A RU 2200967 C1 RU2200967 C1 RU 2200967C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
current
electrodes
column
probe
electrode
Prior art date
Application number
RU2002114518/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
А.С. Кашик
Н.И. Рыхлинский
Р.И. Кривоносов
Original Assignee
Кашик Алексей Сергеевич
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Кашик Алексей Сергеевич filed Critical Кашик Алексей Сергеевич
Priority to RU2002114518/28A priority Critical patent/RU2200967C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2200967C1 publication Critical patent/RU2200967C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Abstract

FIELD: geophysical examination of wells. SUBSTANCE: method of electric logging can find use in determination of electric resistance of formations of rocks surrounding well cased by metal string. Method employs sonde comprising three measurement electrodes equidistantly arranged along string and two pairs of current electrodes, one pair being placed above and beyond limits of measurement electrodes and the other pair being positioned beneath them. Two current generators located outside of measurement circuits of sonde and meters are used to feed current into string through both pairs of current electrodes. Potential of electric field of string in point of its contact with center measurement electrode is measured during each current feed as well as first and second differences of potentials across section of string between extreme measurement electrodes. Specific electric resistance is established by corresponding formula. EFFECT: increased accuracy of measurement of specific electric resistance of rocks. 5 dwg

Description

Изобретение относится к геофизическим исследованиям скважин и может найти применение при определении электрического сопротивления пластов горных пород, окружающих обсаженную металлической колонной скважину. The invention relates to geophysical research of wells and can find application in determining the electrical resistance of rock formations surrounding a cased metal column well.

Известен способ электрического каротажа обсаженных скважин (патент Российской Федерации 2172006, кл. G 01 V 3/20, опублик. 10.08.2001 г.). Для выполнения способа использован зонд в виде трех эквидистантно расположенных вдоль колонны измерительных электродов и трех токовых электродов. Два токовых электрода расположены симметрично относительно среднего измерительного электрода. Третий электрод расположен в середине на уровне среднего измерительного электрода. В каждый из трех токовых электродов поочередно подают электрический ток от одного и того же полюса источника. При каждой из трех подач тока измеряют потенциал электрического поля среднего измерительного электрода, первую и вторую разность потенциалов электрического поля на участке колонны между двумя крайними измерительными электродами. Удельное электрическое сопротивление определяют по соответствующей формуле. A known method of electric logging cased wells (patent of the Russian Federation 2172006, CL G 01 V 3/20, published. 08/10/2001). To perform the method, a probe was used in the form of three measuring electrodes equidistantly located along the column and three current electrodes. Two current electrodes are located symmetrically with respect to the middle measuring electrode. The third electrode is located in the middle at the level of the middle measuring electrode. Each of the three current electrodes is alternately supplied with electric current from the same source pole. At each of the three current supplies, the electric field potential of the middle measuring electrode is measured, the first and second potential difference of the electric field in the column section between the two extreme measuring electrodes. Electrical resistivity is determined by the corresponding formula.

Недостатком способа является то, что токовые цепи к нижнему и среднему токовым электродам проходят мимо измерительных схем первой и второй разностей потенциалов электрического поля и создают в цепях этих схем емкостные и индукционные наводки, уровни которых могут превышать полезные сигналы. Поэтому при создании устройств по этому способу приходится применять сложные компенсирующие эти наводки схемы, что в целом усложняет создание устройства, его наладку и эксплуатацию. The disadvantage of this method is that the current circuits to the lower and middle current electrodes pass by the measuring circuits of the first and second potential differences of the electric field and create capacitive and induction pickups in the circuits of these circuits, the levels of which can exceed useful signals. Therefore, when creating devices by this method, it is necessary to apply complex circuits that compensate for these interference, which generally complicates the creation of the device, its setup and operation.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является способ электрического каротажа обсаженных скважин (патент Российской Федерации 2176802, кл. G 01 V 3/20, опублик. 10.12.2001 г. - прототип). Для выполнения способа использован зонд в виде трех измерительных электродов, эквидистантно расположенных вдоль колонны, и двух токовых электродов, расположенных за пределами зоны симметрично относительно среднего измерительного электрода. В колонну через каждый из двух токовых электродов поочередно подают от одного и того же полюса источника электрический ток. При каждой из подач тока измеряют потенциал электрического поля колонны в точке контакта с ней среднего измерительного электрода, первую и вторую разности потенциалов на участке колонны между двумя крайними измерительными электродами. Удельное электрическое сопротивление определяют по соответствующей формуле. Closest to the proposed invention by technical essence is a method of electric logging of cased wells (patent of the Russian Federation 2176802, CL G 01 V 3/20, published. 10.12.2001, the prototype). To perform the method, a probe was used in the form of three measuring electrodes equidistantly located along the column and two current electrodes located outside the zone symmetrically with respect to the middle measuring electrode. An electric current is alternately supplied to the column through each of the two current electrodes from the same pole of the source. At each current supply, the potential of the electric field of the column is measured at the point of contact with it of the middle measuring electrode, the first and second potential differences in the section of the column between the two extreme measuring electrodes. Electrical resistivity is determined by the corresponding formula.

Из-за присутствия только одной токовой цепи, подводящей ток к нижнему токовому электроду мимо измерительных цепей, электрические наводки на эти цепи меньше. Тем не менее, с ними приходится бороться путем применения сложных компенсирующих схем. Due to the presence of only one current circuit, supplying current to the lower current electrode past the measuring circuits, the electrical interference to these circuits is less. Nevertheless, they have to be fought through the use of complex compensating schemes.

В предложенном способе решается задача полного исключения наводок токовых цепей на измерительные, что создает благоприятные условия при изготовлении устройств по этому способу, их настройке и эксплуатации, и в конечном результате повышает точность измерения удельного электрического сопротивления окружающих колонну пластов горных пород. The proposed method solves the problem of completely eliminating the interference of the current circuits to the measuring ones, which creates favorable conditions for the manufacture of devices by this method, their configuration and operation, and ultimately increases the accuracy of measuring the electrical resistivity of the rock formations surrounding the column.

Задача решается тем, что в способе электрического каротажа обсаженных скважин, включающем подачу электрического тока в токовые электроды зонда второй разности, выполненного в виде трех измерительных электродов, эквидистантно расположенных вдоль колонны, и двух прямых токовых, верхнего и нижнего электродов, расположенных за пределами измерительных электродов симметрично относительно среднего измерительного электрода, измерение при каждой подаче тока в токовые электроды потенциала электрического поля в точке контакта среднего измерительного электрода с колонной и первой и второй разности потенциалов на участке колонны между контактами двух крайних измерительных электродов, и расчет удельного электрического сопротивления окружающих колонну пластов горных пород, согласно изобретению дополнительно в зонде располагают за пределами измерительных электродов и их электрических цепей верхний генератор тока с верхним обратным токовым электродом выше верхнего прямого токового электрода и нижний генератор тока с нижним обратным токовым электродом ниже нижнего прямого токового электрода, через верхний генератор тока питают верхние прямой и обратный токовые электроды, через нижний генератор тока питают нижние прямой и обратный токовые электроды, а удельное электрическое сопротивление окружающих колонну пластов горных пород определяют по формуле

Figure 00000002

где к - коэффициент, полученный из уравнения
Figure 00000003

вытекающего из необходимости условия наличия экстремума потенциала электрического поля вдоль колонны в пределах зоны измерительных электродов зонда;
К - коэффициент пропорциональности, имеющий размерность метры и зависящий от геометрических размеров зонда;
UN(JA1B1), UN(JA2B2) - потенциалы электрического поля в точке контакта с колонной среднего измерительного электрода соответственно при подаче токов в верхнюю и нижнюю пары токовых электродов зонда;
Figure 00000004
- первые разности потенциалов электрического поля на участке колонны между контактами с ней двух крайних измерительных электродов зонда соответственно при подаче токов в верхнюю и нижнюю пары токовых электродов зонда;
Figure 00000005
- вторые разности потенциалов электрического поля на том же участке колонны соответственно при подаче токов в верхнюю и нижнюю пары токовых электродов зонда;
JA1B1, JA2B2 - токи, подаваемые к колонне в точках контакта с ней верхней и нижней пары токовых электродов зонда.The problem is solved in that in the method of electric logging of cased wells, including the supply of electric current to the current electrodes of the second difference probe, made in the form of three measuring electrodes equidistantly located along the column, and two direct current, upper and lower electrodes located outside the measuring electrodes symmetrically with respect to the average measuring electrode, measurement at each current supply to the current electrodes of the electric field potential at the contact point of the average of the electrode with the column and the first and second potential difference on the column section between the contacts of the two extreme measuring electrodes, and the calculation of the electrical resistivity of the rock formations surrounding the column, according to the invention, an upper current generator with an upper current generator is located outside the measuring electrodes and their electric circuits a reverse current electrode above the upper forward current electrode and a lower current generator with a lower reverse current electrode below the lower direct the current electrode, through the upper current generator feed the upper forward and reverse current electrodes, through the lower current generator feed the lower forward and reverse current electrodes, and the electrical resistivity of the surrounding rock strata is determined by the formula
Figure 00000002

where k is the coefficient obtained from the equation
Figure 00000003

the necessary condition for the presence of an extremum of the electric field potential along the column within the zone of the measuring electrodes of the probe;
K is a proportionality coefficient having a dimension of meters and depending on the geometric dimensions of the probe;
U N (J A1 B1 ), U N (J A2 B2 ) are the potentials of the electric field at the point of contact with the column of the middle measuring electrode, respectively, when currents are supplied to the upper and lower pairs of current probe electrodes;
Figure 00000004
- the first potential differences of the electric field in the column section between the contacts with it of the two extreme measuring electrodes of the probe, respectively, when currents are supplied to the upper and lower pairs of current probe electrodes;
Figure 00000005
- the second potential difference of the electric field in the same section of the column, respectively, when applying currents to the upper and lower pairs of current electrodes of the probe;
J A1 B1 , J A2 B2 - currents supplied to the column at the points of contact with it of the upper and lower pairs of current electrodes of the probe.

Сущность изобретения
При электрическом каротаже обсаженных скважин в цепях электрических схем возникают емкостные и индукционные наводки, уровни которых могут превышать полезные сигналы. Поэтому при создании устройств по этому способу приходится применять сложные компенсирующие эти наводки схемы, что в целом усложняет создание устройства, его наладку и эксплуатацию.
SUMMARY OF THE INVENTION
With electric logging of cased wells, capacitive and induction pickups occur in the circuits of electrical circuits, the levels of which can exceed useful signals. Therefore, when creating devices by this method, it is necessary to apply complex circuits that compensate for these interference, which generally complicates the creation of the device, its commissioning and operation.

В предложенном способе решается задача полного исключения наводок токовых цепей на измерительные. Задача решается за счет применения зонда, выполненного в виде трех измерительных электродов, эквидистантно расположенных вдоль колонны, и двух прямых токовых, верхнего и нижнего электродов, расположенных за пределами измерительных электродов симметрично относительно среднего измерительного электрода. В зонде располагают за пределами измерительных электродов и их электрических цепей верхний генератор тока с верхним обратным токовым электродом выше верхнего прямого токового электрода и нижний генератор тока с нижним обратным токовым электродом ниже нижнего прямого токового электрода. Через верхний генератор тока питают верхние прямой и обратный токовые электроды, через нижний генератор тока питают нижние прямой и обратный токовые электроды. При проведении каротажа обсаженной скважины производят подачу электрического тока в токовые электроды зонда, при каждой подаче тока в токовые электроды ведут измерение потенциала электрического поля в точке контакта среднего измерительного электрода с колонной и первой и второй разности потенциалов на участке колонны между контактами двух крайних измерительных электродов, и расчет удельного электрического сопротивления окружающих колонну пластов горных пород. In the proposed method, the task of completely eliminating the interference of current circuits to the measuring ones is solved. The problem is solved through the use of a probe made in the form of three measuring electrodes equidistantly located along the column, and two direct current, upper and lower electrodes located symmetrically relative to the middle measuring electrode outside the measuring electrodes. Outside the measuring electrodes and their electrical circuits, the probe has an upper current generator with an upper reverse current electrode above the upper forward current electrode and a lower current generator with a lower reverse current electrode below the lower direct current electrode. The upper forward and reverse current electrodes are fed through the upper current generator, and the lower forward and reverse current electrodes are fed through the lower current generator. When cased hole logging is carried out, an electric current is supplied to the probe current electrodes, at each current supply to the current electrodes, the electric field potential is measured at the contact point of the middle measuring electrode with the column and the first and second potential differences in the column section between the contacts of the two extreme measuring electrodes, and calculating the electrical resistivity of the rock formations surrounding the column.

При питании переменным током прямые токовые электроды питают синфазными токами от генераторов тока, при этом токи в прямом и обратном токовых электродах находятся в противофазе. When supplied with alternating current, direct current electrodes are fed by common-mode currents from current generators, while the currents in the forward and reverse current electrodes are in antiphase.

Возбуждение и установление величины тока в нижнем генераторе тока осуществляют при помощи первой разности потенциалов электрического поля, возникающей на участке колонны между крайними измерительными электродами от действия электрического поля верхнего генератора тока, с величиной тока в цепи токовых электродов нижнего генератора тока, обеспечивающей стремление к нулю результирующей первой разности электрических потенциалов и созданием условия появления там экстремума потенциала электрического поля. The excitation and determination of the current value in the lower current generator is carried out using the first potential difference of the electric field arising in the section of the column between the extreme measuring electrodes from the action of the electric field of the upper current generator, with the current value in the current electrode circuit of the lower current generator, ensuring the resultant zero result the first difference in electric potentials and creating the conditions for the appearance of an extremum of the electric field potential there.

На фиг.1 дана блок-схема одного варианта устройства. Здесь 1 - скважина, 2 - обсадная металлическая колонна; 3 - окружающий скважину пласт горных пород; 4 - зонд; 5 - средний измерительный электрод; 6 и 7 - измерительные электроды M1 и М2, симметрично расположенные относительно среднего измерительного электрода, 8 - верхний генератор тока; 9 - прямой токовый электрод A1 верхнего генератора тока; 10 - удаленный к устью скважины обратный токовый электрод B1 верхнего генератора тока; 11 - нижний генератор тока; 12 - прямой токовый электрод А2 нижнего генератора тока; 13 - обратный токовый электрод B2 нижнего генератора тока; 14 - переключатель токовых электродов A1 и А2 верхнего и нижнего генераторов тока; 15 - усилитель первой разности потенциалов ΔUM2M1 между измерительными электродами 6 и 7; 16 - усилитель второй разности потенциалов Δ2UM2NM1 между измерительными электродами 6, 7 и 5; 17 - усилитель потенциала UN между средним измерительным электродом 5 и удаленным измерительным электродом N-18.
На фиг.2 дана блок-схема второго варианта устройства, реализованного по предлагаемому способу, где 19 - обратный токовый электрод B1 верхнего токового генератора тока, удаленный от прямого токового электрода A1 вверх по оси скважины на заданное расстояние.
Figure 1 is a block diagram of one embodiment of the device. Here 1 is a well, 2 is a casing metal string; 3 - a rock formation surrounding a well; 4 - probe; 5 - average measuring electrode; 6 and 7 - measuring electrodes M 1 and M 2 symmetrically located relative to the middle measuring electrode, 8 - upper current generator; 9 - direct current electrode A 1 of the upper current generator; 10 - remote to the wellhead reverse current electrode B 1 of the upper current generator; 11 - lower current generator; 12 - direct current electrode A 2 of the lower current generator; 13 - reverse current electrode B 2 of the lower current generator; 14 - switch current electrodes A 1 and A 2 of the upper and lower current generators; 15 - amplifier of the first potential difference ΔUM 2 M 1 between the measuring electrodes 6 and 7; 16 - amplifier of the second potential difference Δ 2 UM 2 NM 1 between the measuring electrodes 6, 7 and 5; 17 - amplifier potential UN between the middle measuring electrode 5 and the remote measuring electrode N -18.
Figure 2 shows a block diagram of a second embodiment of a device implemented by the proposed method, where 19 is a reverse current electrode B 1 of the upper current generator, remote from the direct current electrode A 1 up the axis of the well at a predetermined distance.

На фиг. 3 дана блок-схема третьего варианта устройства, реализуемого по предлагаемому способу, где 20 - усилитель сигнала ошибки на участке колонны между измерительными электродами M1 и М2 нижнего генератора тока (автокомпенсатора) - 21, обеспечивающего через подачу тока в нижний токовый диполь А2В2 равенство нулю результирующей разности потенциалов (экстремуму потенциала) на участке колонны между измерительными электродами M1 и М2.In FIG. 3 is a block diagram of a third embodiment of a device implemented by the proposed method, where 20 is an error signal amplifier in the column section between the measuring electrodes M 1 and M 2 of the lower current generator (auto-compensator) - 21, which provides current through the lower current dipole A 2 In 2, the resultant potential difference (potential extremum) is equal to zero on the column section between the measuring electrodes M 1 and M 2 .

На фиг.4 проиллюстрировано распределение электрического потенциала вдоль оси скважины от однополюсного бокового электрода или диполя. Figure 4 illustrates the distribution of electric potential along the axis of the well from a unipolar side electrode or dipole.

На фиг.5 проиллюстрировано распределение электрического потенциала вдоль оси скважины между двумя парами токовых электродов (диполями). Figure 5 illustrates the distribution of electric potential along the axis of the well between two pairs of current electrodes (dipoles).

Рассмотрим принцип электрического каротажа обсаженных скважин, электрическое сопротивление обсадной колонны которых непостоянно, на основе непосредственного измерения вторых разностей потенциалов электрического поля. Consider the principle of cased hole electric logging, the casing string electrical resistance is variable, based on the direct measurement of the second potential differences of the electric field.

Поместим в скважину (фиг.4), в точку А источник, от которого в исследуемую среду подводится постоянный электрический ток J (на практике вместо постоянного тока подают низкочастотный переменный ток), и определим распределение электрического потенциала вдоль ее оси. Известно [2], что

Figure 00000006

и только при Ωrz≫1 (необходимо условие, которое в обсаженных скважинах всегда выполняется)
Jr(z) = U(z)/Ωr, (2)
где U(z) - электрический потенциал в скважине в точке наблюдения с координатой z; Jz(z) - электрический ток через поперечное сечение обсаженной скважины с этой же координатой; Jr(z)- ток, стекающий со стенки скважины в окружающую породу на единицу интервала глубин (линейная плотность тока с размерностью [А/м] ); Ωr - электрическое сопротивление [Ом•м], оказываемое средой току J(z); Ωz - электрическое сопротивление отрезка скважины току осевого направления, функционально зависящее от координаты z вследствие непостоянства геометрических и др. параметров обсадной колонны.We place it in the well (Fig. 4), at point A, the source from which direct electric current J is supplied to the test medium (in practice, instead of direct current, low-frequency alternating current is supplied), and determine the distribution of electric potential along its axis. It is known [2] that
Figure 00000006

and only for Ω r / Ω z ≫1 (a condition is necessary that is always satisfied in cased wells)
J r (z) = U (z) / Ω r , (2)
where U (z) is the electric potential in the well at the observation point with z coordinate; J z (z) is the electric current through the cross section of a cased well with the same coordinate; J r (z) is the current flowing from the borehole wall into the surrounding rock per unit of the depth interval (linear current density with dimension [A / m]); Ω r is the electrical resistance [Ohm • m] provided by the medium to the current J (z); Ω z is the electrical resistance of the borehole segment to the axial direction current, which functionally depends on the z coordinate due to the inconstancy of the geometric and other parameters of the casing string.

Выделим отрезок столба скважины в точке z с высотой Δz и с центром в точке наблюдения и к замкнутой поверхности этого цилиндрического отрезка применим уравнение непрерывности вектора плотности тока

Figure 00000007
взятое в интегральной форме, т.е.We select a segment of a well column at a point z with a height Δz and centered at the observation point and to the closed surface of this cylindrical segment, we apply the equation of continuity of the current density vector
Figure 00000007
taken in integral form, i.e.

Figure 00000008

Поверхность S состоит из оснований цилиндра Sp и Sq и его боковой поверхности Sb. Следовательно, левая часть уравнения (3) представляет сумму трех потоков
Figure 00000009

Figure 00000010

Figure 00000011

Таким образом, согласно (3), имеем
JZ(z+Δz/2)-JZ(z-Δz/2)+Jr(z)•Δz = 0(Δz), (4)
откуда ΔJZ(z)/Δz = Jr(z)+0(1) и в пределе при Δz-->0:
Figure 00000012

Продифференцируем выражение (1) по z, учитывая, что Ωz/ есть функция электрического сопротивления колонны, изменяющегося в реальной скважине вдоль ее ствола с изменением координаты z, т.е. Ωz(z)≠const
Figure 00000013

Подставив в уравнение (6) равенства (2) и (5), получим уравнение распределения потенциала источника вдоль оси скважины с непостоянным вдоль оси электрическим сопротивлением колонны
Figure 00000014

Анализ уравнения (7) показывает, что измерение электрического потенциала и его второй производной при возбуждении исследуемой среды одним однополюсным источником или одним дипольным источником не определяет искомое отношение Ωzr ввиду присутствия в этом уравнении члена dΩz/dz, сильно зависящего от изменчивости параметров обсадной колонны.
Figure 00000008

The surface S consists of the bases of the cylinder Sp and Sq and its side surface S b . Therefore, the left side of equation (3) represents the sum of three flows
Figure 00000009

Figure 00000010

Figure 00000011

Thus, according to (3), we have
J Z (z + Δz / 2) -J Z (z-Δz / 2) + J r (z) • Δz = 0 (Δz), (4)
whence ΔJ Z (z) / Δz = J r (z) +0 (1) and in the limit as Δz -> 0:
Figure 00000012

We differentiate expression (1) with respect to z, taking into account that Ω z / is a function of the electrical resistance of the string, which varies in a real well along its bore with a change in the z coordinate, i.e. Ω z (z) ≠ const
Figure 00000013

Substituting equalities (2) and (5) into equation (6), we obtain the equation of the distribution of the source potential along the axis of the well with the electrical resistance of the column being constant along the axis
Figure 00000014

An analysis of equation (7) shows that the measurement of the electric potential and its second derivative when the medium under investigation is excited by one single-pole source or one dipole source does not determine the desired ratio Ω z / Ω r due to the presence of the term dΩ z / dz in this equation, which is highly dependent on the variability casing string parameters.

Предлагаемый способ электрического каротажа обсаженных скважин, на результат измерений которого неоднородности ствола обсаженной скважины практически не влияют, отличается тем, что электрическое поле вдоль колонны задают таким, чтобы кривая распределения потенциала вдоль этой колонны имела экстремум в области измерительных электродов (в области координаты z=zN, т.е. dU(zN)/dz= 0). Следовательно, из уравнения (7) исключается член, содержащий неопределенную величину dΩz/dz, и это уравнение в точке z=zn принимает следующий вид

Figure 00000015

или
Figure 00000016

На основании уравнения (9), измерив потенциал и его вторую производную в точке с координатой zN, при наличии там экстремума, можно определить искомое отношение
Figure 00000017

Достижение экстремума потенциала в месте нахождения измерительных электродов осуществляют при помощи двух источников A1B1 и А2В2 (фиг.5), расположенных с обеих сторон от среднего электрода N (точка измерения), и подбора в них токов таких величин, чтобы разность потенциалов между двумя симметричными относительно N электродами M1 и М2 равнялась нулю, т.е.The proposed method for electric logging of cased wells, the measurement result of which the heterogeneity of the cased hole is practically unaffected, differs in that the electric field along the column is set so that the potential distribution curve along this column has an extremum in the region of the measuring electrodes (in the coordinate area z = z N , i.e., dU (z N ) / dz = 0). Therefore, the term containing an indefinite quantity dΩ z / dz is excluded from equation (7), and this equation at the point z = z n takes the following form
Figure 00000015

or
Figure 00000016

Based on equation (9), by measuring the potential and its second derivative at a point with coordinate z N , if there is an extremum, we can determine the desired ratio
Figure 00000017

Achieving the potential extreme at the location of the measuring electrodes is carried out using two sources A 1 B 1 and A 2 B 2 (figure 5) located on both sides of the middle electrode N (measuring point), and selection of currents of such values in them so that the potential difference between two electrodes M 1 and M 2 symmetric with respect to N was zero, i.e.

Figure 00000018

Достижение экстремума в точке измерения z=zNозначает исключение осевой составляющей тока Jz(zN), которая в обсаженной скважине при возбуждении исследуемой среды одним однополюсным источником многократно больше (в миллионы раз) радиальной составляющей Jr(zN). На практике для измерения Ωrz вместо второй производной потенциала (уравнение (9)) используют пропорциональную ей вторую конечную разность потенциалов
Figure 00000019

Реализация предлагаемого способа электрического каротажа обсаженных скважин заключается в исключении из измеряемого параметра искажающих влияния электрического сопротивления колонны, его изменения, внешних случайных электрических помех и электрических наводок токовых цепей на измерители первой и второй разностей электрических потенциалов через формулу
Figure 00000020

где к - коэффициент, полученный из уравнения
Figure 00000021

вытекающего из необходимости условия наличия экстремума потенциала электрического поля вдоль колонны в пределах зоны измерительных электродов зонда с целью обнуления там осевого тока.
Figure 00000018

The achievement of an extremum at the measurement point z = z N means the exclusion of the axial component of the current J z (z N ), which in a cased hole when the medium under study is excited by one unipolar source is many times (millions of times) the radial component J r (z N ). In practice, to measure Ω r / Ω z, instead of the second derivative of the potential (equation (9)), a second finite potential difference proportional to it is used
Figure 00000019

The implementation of the proposed method for cased hole electric logging consists in eliminating from the measured parameter the distorting effects of the electric resistance of the column, its changes, external random electrical noise and electrical pickups of current circuits on the meters of the first and second differences of electric potentials through the formula
Figure 00000020

where k is the coefficient obtained from the equation
Figure 00000021

arising from the necessary conditions for the presence of an extremum of the electric field potential along the column within the zone of the measuring electrodes of the probe in order to zero the axial current there.

Для исключения искажающего влияния самого сопротивления колонны служит множитель перед второй скобкой в формуле (11). To eliminate the distorting effect of the resistance of the column itself, the factor in front of the second bracket in formula (11) is used.

Пример конкретного выполнения. An example of a specific implementation.

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, которую окружает пласт 3. Зонд 4 находится в скважине и примыкает к участку пласта 3, удельное электрическое сопротивление которого измеряют. В зонде находится два генератора тока. Верхний генератор 8 служит для питания верхнего прямого токового электрода зонда 9 и верхнего обратного токового электрода 10, который может быть отнесен на устье скважины (фиг.1) или размещен в скважине на заданном расстоянии от верхнего прямого токового электрода, как это показано на фиг.2, где он обозначен под номером 19. Нижний генератор 11 служит для питания нижнего прямого электрода 12 и нижнего обратного электрода 13. 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 metal casing 2, which is surrounded by the formation 3. The probe 4 is located in the well and adjacent to the section of the formation 3, the electrical resistivity of which is measured. There are two current generators in the probe. The upper generator 8 is used to power the upper forward current electrode of the probe 9 and the upper reverse current electrode 10, which can be assigned to the wellhead (Fig. 1) or placed in the well at a predetermined distance from the upper direct current electrode, as shown in Fig. 1. 2, where it is indicated by the number 19. The lower generator 11 is used to power the lower forward electrode 12 and the lower return electrode 13.

В зонде между верхним и нижним генераторами тока размещены измерительные устройства 15, 16 и 17 для измерения первой (между электродами 6 и 7 зонда) и второй (между электродами 6, 7 и 5) разностей потенциалов, а также для измерения потенциала колонны в точке соприкосновения с ней измерительного электрода 5 зонда. Measuring devices 15, 16 and 17 are placed in the probe between the upper and lower current generators for measuring the first (between the electrodes 6 and 7 of the probe) and the second (between electrodes 6, 7 and 5) potential differences, as well as for measuring the potential of the column at the point of contact with it a measuring electrode 5 probe.

Удельное электрическое сопротивление ρn в данном примере конкретного выполнения получено из формулы (11). Как уже отмечалось выше, эта формула выведена из предпосылки, что результирующая осевая составляющая тока, текущего вдоль колонны между измерительными электродами 6 и 7, равна нулю. Благодаря этому, в частности, искажающее влияние электрического сопротивления колонны на получаемое предлагаемым способом удельное электрическое сопротивление окружающих колонну пластов горных пород отсутствует.The electrical resistivity ρ n in this particular embodiment is obtained from formula (11). As already noted above, this formula is derived from the assumption that the resulting axial component of the current flowing along the column between the measuring electrodes 6 and 7 is zero. Due to this, in particular, there is no distorting effect of the electrical resistance of the column on the specific electrical resistance obtained by the proposed method for the rock formations surrounding the column.

Существует вариант, когда нижний генератор включен в режиме автокомпенсатора 21 (фиг. 3). В этом варианте первые разности потенциалов от действия поля верхнего генератора и от действия поля нижнего генератора (автокомпенсатора) на участке колонны между измерительными электродами 6 и 7 равны между собой и противоположны по знаку, так что результирующая разность потенциалов на этом участке от суммарного поля двух источников равна нулю. При этом коэффициент К в формуле (11) в силу равенства первых разностей потенциалов от каждого источника в отдельности равен единице, что приводит к упрощению формулы (11) для определения удельного электрического сопротивления окружающих колонну пластов горных пород. There is an option when the lower generator is turned on in the auto-compensator 21 mode (Fig. 3). In this embodiment, the first potential differences from the action of the field of the upper generator and from the action of the field of the lower generator (auto-compensator) in the column section between the measuring electrodes 6 and 7 are equal and opposite in sign, so that the resulting potential difference in this section from the total field of two sources equal to zero. Moreover, the coefficient K in formula (11), due to the equality of the first potential differences from each source separately, is equal to unity, which leads to a simplification of formula (11) for determining the electrical resistivity of rock formations surrounding the column.

Предложенный способ в вариантах блок-схем по фиг.1 и 2 реализован в виде аппаратурного макета и испытан в скважине. Следует отметить, что в данном макете точки J А1В1 и J А2В2 стабилизировались и равнялись значению 5 ампер. При этом в данном макете потенциалы UN от возбуждения каждым из двух источников в зависимости от изменения электрического сопротивления окружающих колонну пластов составляли значения от 0,5 mV до 1,0 mV, первые разности потенциалов - от 2,0 mкV до 15 mкV, вторые разности потенциалов - от 0 до 0,5 mкV.The proposed method in the variants of the flowcharts of FIGS. 1 and 2 is implemented as a hardware model and tested in the well. It should be noted that in this layout, the points J A1B1 and J A2B2 stabilized and were equal to 5 amperes. Moreover, in this layout, the potentials U N from the excitation by each of the two sources, depending on the change in the electrical resistance of the strata surrounding the column, were from 0.5 mV to 1.0 mV, the first potential differences from 2.0 μV to 15 μV, the second potential differences - from 0 to 0.5 mkV.

Отметим, что по сравнению с прототипом предлагаемый способ позволяет повысить точность измерения удельного сопротивления пластов горных пород за счет исключения наводок токовых цепей на измерительные схемы. Note that, in comparison with the prototype, the proposed method allows to increase the accuracy of measuring the resistivity of rock formations by eliminating the interference of current circuits on the measuring circuit.

Внедрение предлагаемого способа в практику геофизических исследований скважин даст значительный экономический эффект, так как позволит надежно контролировать в эксплуатируемых нефтяных скважинах уровень водонефтяного контакта. The implementation of the proposed method in the practice of geophysical research of wells will give a significant economic effect, as it will reliably control the level of water-oil contact in operating oil wells.

Claims (1)

Способ электрического каротажа обсаженных скважин, включающий подачу электрического тока в токовые электроды зонда второй разности, выполненного в виде трех измерительных электродов, эквидистантно расположенных вдоль колонны, и двух прямых токовых, верхнего и нижнего, электродов, расположенных за пределами измерительных электродов симметрично относительно среднего измерительного электрода, измерение при каждой подаче тока в токовые электроды потенциала электрического поля в точке контакта среднего измерительного электрода с колонной и первой и второй разности потенциалов на участке колонны между контактами двух крайних измерительных электродов, и расчет удельного электрического сопротивления окружающих колонну пластов горных пород, отличающийся тем, что дополнительно в зонде располагают за пределами измерительных электродов и их электрических цепей верхний генератор тока с верхним обратным токовым электродом выше верхнего прямого токового электрода и нижний генератор тока с нижним обратным токовым электродом ниже нижнего прямого токового электрода, через верхний генератор тока питают верхние прямой и обратный токовые электроды, через нижний генератор тока питают нижние прямой и обратный токовые электроды, а удельное электрическое сопротивление окружающих колонну пластов горных пород определяют по формуле
Figure 00000022

где к - коэффициент, полученный из уравнения
Figure 00000023

вытекающего из необходимости условия наличия экстремума потенциала электрического поля вдоль колонны в пределах зоны измерительных электродов зонда;
К - коэффициент пропорциональности, имеющий размерность метры и зависящий от геометрических размеров зонда;
Figure 00000024
- потенциалы электрического поля в точке контакта с колонной среднего измерительного электрода, соответственно, при подаче токов в верхнюю и нижнюю пары токовых электродов зонда;
Figure 00000025
- первые разности потенциалов электрического поля на участке колонны между контактами с ней двух крайних измерительных электродов зонда, соответственно, при подаче токов в верхнюю и нижнюю пары токовых электродов зонда;
Figure 00000026
- вторые разности потенциалов электрического поля на том же участке колонны, соответственно, при подаче токов в верхнюю и нижнюю пары токовых электродов зонда;
Figure 00000027
- токи, подаваемые к колонне в точках контакта с ней верхней и нижней пары токовых электродов зонда.
A method for electric cased hole logging, comprising applying an electric current to the current electrodes of a second difference probe made in the form of three measuring electrodes equidistantly located along the column and two direct current, upper and lower electrodes located symmetrically relative to the middle measuring electrode outside the measuring electrodes , measurement at each current supply to the current electrodes of the electric field potential at the point of contact of the middle measuring electrode with the of the first and second potential differences in the section of the column between the contacts of the two extreme measuring electrodes, and the calculation of the electrical resistivity of the rock formations surrounding the column, characterized in that an upper current generator with an upper reverse is located outside the measuring electrodes and their electric circuits the current electrode above the upper forward current electrode and the lower current generator with the lower reverse current electrode below the lower direct current electrode, through the upper current generator feed the upper forward and reverse current electrodes, the lower direct and reverse current electrodes are fed through the lower current generator, and the electrical resistivity of the rock formations surrounding the column is determined by the formula
Figure 00000022

where k is the coefficient obtained from the equation
Figure 00000023

the necessary condition for the presence of an extremum of the electric field potential along the column within the zone of the measuring electrodes of the probe;
K is a proportionality coefficient having a dimension of meters and depending on the geometric dimensions of the probe;
Figure 00000024
- potentials of the electric field at the point of contact with the column of the middle measuring electrode, respectively, when applying currents to the upper and lower pairs of current electrodes of the probe;
Figure 00000025
- the first potential difference of the electric field in the column section between the contacts with it of the two extreme measuring electrodes of the probe, respectively, when applying currents to the upper and lower pairs of current probe electrodes;
Figure 00000026
- second potential differences of the electric field in the same section of the column, respectively, when applying currents to the upper and lower pairs of current electrodes of the probe;
Figure 00000027
- currents supplied to the column at the points of contact with it of the upper and lower pairs of current electrodes of the probe.
RU2002114518/28A 2002-06-04 2002-06-04 Method of electric logging of cased wells RU2200967C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002114518/28A RU2200967C1 (en) 2002-06-04 2002-06-04 Method of electric logging of cased wells

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002114518/28A RU2200967C1 (en) 2002-06-04 2002-06-04 Method of electric logging of cased wells

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2200967C1 true RU2200967C1 (en) 2003-03-20

Family

ID=20255764

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002114518/28A RU2200967C1 (en) 2002-06-04 2002-06-04 Method of electric logging of cased wells

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2200967C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007058563A1 (en) * 2005-11-21 2007-05-24 Krivonosov Rostislav Ivanovitc Method and device for electrically logging cased wells
WO2007120072A1 (en) * 2006-04-18 2007-10-25 Limited Liability Company 'interlog' Electrical cased well-logging method

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007058563A1 (en) * 2005-11-21 2007-05-24 Krivonosov Rostislav Ivanovitc Method and device for electrically logging cased wells
RU2536732C2 (en) * 2005-11-21 2014-12-27 Ростислав Иванович Кривоносов Method and apparatus for electrical cased well logging
WO2007120072A1 (en) * 2006-04-18 2007-10-25 Limited Liability Company 'interlog' Electrical cased well-logging method
EA011150B1 (en) * 2006-04-18 2009-02-27 Общество С Ограниченной Ответственностью "Интерлог" Electrical cased well-logging method
US7984755B2 (en) 2006-04-18 2011-07-26 Limited Liability Company “Interlog” Electrical cased well-logging method
CN101460871B (en) * 2006-04-18 2012-04-25 因特洛格股份公司 Electrical cased well-logging method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5510712A (en) Method and apparatus for measuring formation resistivity in cased holes
CA2405079C (en) A logging sonde for electrically exploring geological formations through which a borehole passes
CA2405077C (en) Method and apparatus for investigating the wall of a borehole
CA1260537A (en) Conductivity determination in a formation having a cased well
US2459196A (en) Electrical logging method and apparatus
US7984755B2 (en) Electrical cased well-logging method
RU2408039C1 (en) Method of electrical logging of cased wells
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
Béguin et al. Recent progress on formation resistivity measurement through casing
EP0039959A2 (en) Hydrocarbon prospecting method and apparatus for the indirect detection of hydrocarbon reservoirs
EA003656B1 (en) Method and apparatus for determining the resistivity of a formation through which a cased well passes
RU2229735C1 (en) Process of electric logging of cased well
RU2200967C1 (en) Method of electric logging of cased wells
RU2176802C1 (en) Method for resistivity logging of cased wells
US20010026156A1 (en) Method of determining the resistivity of a formation around a cased well
US6353322B1 (en) Method for automatically calibrating resistivity well logs for effects of change in wellbore diameter and circuit drift
EP2317344A1 (en) Method and system to monitor a hydrocarbon reservoir
RU2361246C1 (en) Method of electrical logging cased wells
US2872637A (en) Electrical resistivity well logging methods and apparatus
RU2172006C1 (en) Method for electric logging of cased wells
RU2466430C2 (en) Method of electrical exploration using cylindrical probe
RU2384867C1 (en) Electrical cased well logging method
Qian Borehole resistivity tomography for mineral exploration
RU2592716C2 (en) Method of lateral electric probing

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: 20150605

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20171012

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190605