RU2525149C1 - Method to measure specific electric conductivity and electric macroanisotropy of rocks - Google Patents
Method to measure specific electric conductivity and electric macroanisotropy of rocks Download PDFInfo
- Publication number
- RU2525149C1 RU2525149C1 RU2013118613/28A RU2013118613A RU2525149C1 RU 2525149 C1 RU2525149 C1 RU 2525149C1 RU 2013118613/28 A RU2013118613/28 A RU 2013118613/28A RU 2013118613 A RU2013118613 A RU 2013118613A RU 2525149 C1 RU2525149 C1 RU 2525149C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- current
- macroanisotropy
- electrical
- coils
- toroidal
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области геофизических исследований в нефтегазовых скважинах, а именно к способам изучения электрических свойств горных пород (коллекторов), окружающих скважину, методом электромагнитного каротажа.The invention relates to the field of geophysical research in oil and gas wells, and in particular to methods for studying the electrical properties of rocks (reservoirs) surrounding a well by electromagnetic logging.
В настоящее время из уровня техники известен ряд способов-аналогов, применяемых для определения электрической макроанизотропии горных пород, в частности способ определения коэффициента электрической макроанизотропии в процессе бурения «PeriScope» (Schlumberger, www.slb.com). Измерения выполняют зондами, включающими коаксиальные и поперечные генераторные катушки и коаксиальные наклонные (45°) приемные катушки. Данный способ используется для определения удельной электропроводности (далее - УЭП) или обратной ей величины удельного электрического сопротивления (далее - УЭС), а также коэффициента электрической макроанизотропии и угла наклона границ пластов относительно скважины. Currently, the prior art knows a number of analogue methods used to determine electrical macroanisotropy of rocks, in particular, a method for determining the coefficient of electrical macroanisotropy during drilling "PeriScope" (Schlumberger, www.slb.com). Measurements are performed with probes, including coaxial and transverse generator coils and coaxial inclined (45 °) receiving coils. This method is used to determine the electrical conductivity (hereinafter - UEP) or its inverse value of the electrical resistivity (hereinafter - resistivity), as well as the coefficient of electrical macroanisotropy and the angle of inclination of the boundaries of the layers relative to the well.
Основными недостатками этого способа определения электрической макроанизотропии горных пород являются малые значения сигналов перекрестных компонент, сильное влияние формы скважины, несовместность измерений в силу разных механизмов осреднения УЭС для разных компонент в тонкослоистых средах, а также резкая потеря точности определения вертикального УЭС при больших значениях коэффициента электрической макроанизотропии.The main disadvantages of this method for determining electrical macroanisotropy of rocks are the small values of the signals of the cross components, the strong influence of the well shape, the incompatibility of the measurements due to different resistivity averaging mechanisms for different components in thin-layered media, as well as a sharp loss in the accuracy of determining the vertical resistivity at high values of the electrical macroanisotropy coefficient .
Наиболее близким к заявляемому техническому решению способом для определения коэффициента электрической макроанизотропии горных пород (прототипом) является изобретение по Патенту US №7227363. Реализуется данный способ следующим образом:Closest to the claimed technical solution, a method for determining the coefficient of electrical macroanisotropy of rocks (prototype) is the invention according to US Patent No. 7227363. This method is implemented as follows:
посредством специального генератора создают «течение» переменного тока вдоль корпуса прибора, часть которого стекает в окружающую среду (т.н. «боковой ток»). Затем измеряют разность сигналов между приемными тороидальными катушками, выделяя реальную и мнимую составляющие бокового тока, после чего по каждой из составляющих определяют кажущуюся УЭП. В дальнейшем вычисляют коэффициент электрической макроанизотропии на основании измеренных обоих значений кажущейся УЭП. by means of a special generator create an “flow” of alternating current along the device’s body, part of which flows into the environment (the so-called “lateral current”). Then, the signal difference between the receiving toroidal coils is measured, highlighting the real and imaginary components of the side current, after which the apparent UEP is determined from each of the components. Subsequently, the electrical macroanisotropy coefficient is calculated based on the measured both values of the apparent UEP.
К числу недостатков прототипа можно отнести: отсутствие возможности высокого пространственного разрешения из-за ограничения количества независимых измерений; отсутствие возможности многочастотных измерений.The disadvantages of the prototype include: the lack of the possibility of high spatial resolution due to the limited number of independent measurements; lack of multi-frequency measurements.
Технической целью (задачей) заявляемого изобретения является устранение вышеуказанных недостатков, а его техническим результатом - создание способа для измерения УЭП и электрической макроанизотропии горных пород, обеспечивающего высокое пространственное разрешение и позволяющего проводить измерения УЭП и электрической макроанизотропии горных пород, окружающих скважину.The technical goal (task) of the claimed invention is to eliminate the above disadvantages, and its technical result is to create a method for measuring electric conductivity and electrical macroanisotropy of rocks, providing high spatial resolution and allowing measurements of electric conductivity and electrical macroanisotropy of rocks surrounding the well.
Поставленная задача достигается тем, что в заявляемом техническом решении электромагнитное возбуждение тока осуществляется тороидальной катушкой, ток «течет» вдоль проводящей поверхности корпуса каротажного прибора, при этом измеряется реальная и мнимая составляющие тока, стекающего с различных участков поверхности корпуса каротажного прибора, непосредственно измерение осуществляют при помощи заданного числа соосно расположенных тороидальных катушек, крайние из которых являются генераторными и включены в электрическую цепь синфазно и противофазно, а остальные - приемными, электромагнитное возбуждение тока осуществляют в широком диапазоне частот, при этом на каждой частоте измеряют реальные и мнимые составляющие как соосной каротажному прибору компоненты плотности тока, так и электродвижущей силы несколькими зондами различной длины, затем по данным измерений определяют пространственное распределение вертикальной и горизонтальной УЭП и коэффициент электрической макроанизотропии (жирным выделены существенные признаки изобретения, отличающие его от прототипа). Именно вышеуказанная совокупность признаков обеспечивает получение изобретением заявленного технического результата.The problem is achieved in that in the claimed technical solution, electromagnetic current excitation is carried out by a toroidal coil, the current "flows" along the conductive surface of the logging tool body, while the real and imaginary components of the current flowing from different parts of the surface of the logging tool body are measured, the measurement is carried out directly at using a given number of coaxially arranged toroidal coils, the last of which are generator and are included in the sync electrical circuit aznoe and antiphase, and the rest are receiving, the electromagnetic excitation of the current is carried out in a wide range of frequencies, while at each frequency, the real and imaginary components of both the current density component and the electromotive force coaxial to the logging tool are measured by several probes of different lengths, then, according to the measurement data, spatial distribution of vertical and horizontal UEP and coefficient of electrical macroanisotropy (the essential features of the invention distinguishing it from the prototype are highlighted in bold a). It is the above set of features that provides the invention with the claimed technical result.
Изобретение, в своих частных случаях выполнения, характеризуется признаками, указанными в предыдущем абзаце, в совокупности со следующим:The invention, in its particular cases of execution, is characterized by the features specified in the previous paragraph, in conjunction with the following:
1) Электромагнитное возбуждение тока производят двумя тороидальными генераторными катушками, включенными встречно, при этом в одной из генераторных катушек, являющейся компенсационной, величина тока изменяется так, чтобы измеренные амплитуды электродвижущей силы и поверхностного тока в одной из приемных катушек, расположенных между генераторными катушками, были равны нулю, в этом случае можно измерять реальную и мнимую составляющие тока компенсационной катушки.1) Electromagnetic excitation of current is carried out by two toroidal generator coils that are switched on in the opposite direction, while in one of the compensation coils, the current magnitude changes so that the measured amplitudes of the electromotive force and surface current in one of the receiving coils located between the generator coils are are equal to zero, in this case it is possible to measure the real and imaginary components of the current of the compensation coil.
2) Электромагнитное возбуждение тока предлагается осуществлять генераторными тороидальными катушками в диапазоне частот от 5 до 500 кГц.2) It is proposed to carry out electromagnetic current excitation with generator toroidal coils in the frequency range from 5 to 500 kHz.
3) Измерения предлагается осуществлять зондами в диапазоне длин от 0.2 до 1.0 м.3) Measurements are proposed to be carried out by probes in the range of lengths from 0.2 to 1.0 m.
Перечень графических чертежей, поясняющих сущность заявляемого изобретения:The list of graphic drawings explaining the essence of the claimed invention:
Фиг.1 - зависимости амплитуд плотности тока и эдс от УЭС однородной среды для двухкатушечного зонда (длина 0.6 м, частоты 5-500 кГц);Figure 1 - dependence of the amplitudes of the current density and emf on the resistivity of a homogeneous medium for a two-coil probe (length 0.6 m, frequency 5-500 kHz);
Фиг.2 - зависимости амплитуд плотности тока и эдс от УЭС однородной среды для двухкатушечного зонда (длины 0.2-1.2 м, частота 50 кГц);Figure 2 - dependence of the amplitudes of the current density and emf on the resistivity of a homogeneous medium for a two-coil probe (length 0.2-1.2 m, frequency 50 kHz);
Фиг.3 - зависимости амплитуд плотности тока и эдс от горизонтального УЭС однородной среды (коэффициент электрической анизотропии 1-4) для двухкатушечного зонда (длина 0.6 м, частота 50 кГц);Figure 3 - dependence of the amplitudes of the current density and emf on the horizontal electrical resistivity of a homogeneous medium (electrical anisotropy coefficient 1-4) for a two-coil probe (length 0.6 m, frequency 50 kHz);
Фиг.4 - зависимости амплитуд плотности тока и эдс от коэффициента электрической анизотропии однородной среды для двухкатушечного зонда (длина 0.6 м, частота 50 кГц).Figure 4 - dependence of the amplitudes of the current density and emf on the coefficient of electrical anisotropy of a homogeneous medium for a two-coil probe (length 0.6 m, frequency 50 kHz).
Заявляемое изобретение реализуется следующим образом: на обмотку генераторных тороидальных катушек подается переменный электрический ток, посредством чего в окружающей среде возбуждается переменное электрическое поле, проникающее на достаточную для исследования глубину и имеющее как горизонтальную, так и вертикальную компоненты. Затем последовательно измеряет электрический ток на выводах приемных тороидальных катушек, реальную и мнимую составляющие электродвижущей силы, реальную и мнимую составляющие параллельной корпусу компоненты плотности вихревого тока. После этого по данным измерений определяют пространственное распределение горизонтальной и вертикальной УЭП среды и коэффициент электрической макроанизотропии. В дальнейшем, сопоставляют данные об электрической макроанизотропии, полученные из значений электродвижущей силы в тороидальных приемных катушках и поверхностного тока, с данными о детальной структуре тонкослоистого коллектора в разрезе, полученными из значений компенсационных токов, что позволяет достоверно устанавливать тип флюидонасыщения и эффективную мощность изучаемого коллектора.The claimed invention is implemented as follows: an alternating electric current is supplied to the winding of the generator toroidal coils, whereby an alternating electric field is excited in the environment, penetrating to a depth sufficient for the study and having both horizontal and vertical components. Then it successively measures the electric current at the terminals of the receiving toroidal coils, the real and imaginary components of the electromotive force, the real and imaginary components of the eddy current density component parallel to the housing. After that, the spatial distribution of the horizontal and vertical UEP of the medium and the coefficient of electrical macroanisotropy are determined from the measurement data. Further, data on electrical macroanisotropy obtained from the values of electromotive force in toroidal receiving coils and surface current are compared with data on the detailed structure of a thin-layered collector in a section obtained from the values of compensation currents, which allows one to reliably establish the type of fluid saturation and the effective power of the studied collector.
Техническое решение позволяет реализовать два режима измерения. Первый, суммарный режим: электромагнитное возбуждение тока осуществляется двумя генераторными тороидальными катушками, включенными встречно, при этом в одной из генераторных катушек, являющейся компенсационной, изменяют величину электрического тока так, чтобы измеренные амплитуды эдс и поверхностного тока в одной из приемных катушек были равны нулю. Смысл второго, дифференциального режима состоит в том, что при стабильном электрическом токе в нижней генераторной тороидальной катушке - в верхней генераторной катушке задается компенсирующий ток. Его величина устанавливается таким образом, чтобы в каждой из приемных катушек, измеренная амплитуда эдс и поверхностного вихревого тока были равны нулю.The technical solution allows for two measurement modes. The first, summary mode: electromagnetic excitation of current is carried out by two generator toroidal coils, switched on in the opposite direction, while in one of the generator coils, which is compensation, the electric current is changed so that the measured amplitudes of the emf and surface current in one of the receiving coils are equal to zero. The meaning of the second differential mode is that with a stable electric current in the lower generator toroidal coil - in the upper generator coil a compensating current is set. Its value is set so that in each of the receiving coils, the measured amplitude of the emf and the surface eddy current are equal to zero.
Высокое пространственное разрешение электромагнитного зонда с тороидальными катушками обусловлено использованием набора частот и катушек (частотно-геометрическое зондирование), применением двух режимов измерений (суммарный и дифференциальный), а также высоким уровнем полезного сигнала.The high spatial resolution of the electromagnetic probe with toroidal coils is due to the use of a set of frequencies and coils (frequency-geometric sounding), the use of two measurement modes (total and differential), as well as a high level of the useful signal.
На основе численного моделирования и анализа электромагнитных сигналов в однородных, слоисто-однородных изотропных и макроанизотропных средах выполнен полномасштабный анализ измеряемых сигналов в заданной конфигурации каротажного прибора. Проведенный анализ источников измеряемых сигналов показал, что при возбуждении тороидальной катушкой на металлическом корпусе в среде возникает вихревое переменное электрическое поле, имеющее как горизонтальную, так и вертикальную компоненты. Это определяет зависимость измеряемых электромагнитных сигналов от горизонтальной и вертикальной УЭП пласта.Based on the numerical simulation and analysis of electromagnetic signals in homogeneous, layered-homogeneous isotropic and macroanisotropic media, a full-scale analysis of the measured signals in a given configuration of a logging tool is performed. An analysis of the sources of the measured signals showed that when a toroidal coil is excited on a metal casing, a vortex alternating electric field appears in the medium, having both horizontal and vertical components. This determines the dependence of the measured electromagnetic signals on the horizontal and vertical UEP of the formation.
На Фиг.1 и 2 показаны зависимости амплитуд плотности тока и эдс от УЭС однородной среды для двухкатушечного зонда (фиг.1 - длина 0.6 м, частота 5-500 кГц; фиг.2 - длины 0.2-1.2 м, частота 50 кГц). Figures 1 and 2 show the dependences of the amplitudes of the current density and emf on the resistivity of a homogeneous medium for a two-coil probe (Fig. 1 — length 0.6 m,
Генераторная тороидальная катушка расположена на металлическом корпусе радиусом 0.051 м с УЭС 0.57·10-9 Ом·м. Численное моделирование измеряемых сигналов выполнено при условии, что произведение моментов генераторной катушки и измерительного датчика равно единице. Приведены зависимости амплитуд плотности тока на корпусе прибора и эдс в приемной тороидальной катушке от УЭС однородной среды (1-200 Ом·м). Измеряемые амплитуды плотности тока и эдс характеризуются высоким уровнем и имеют большой динамический диапазон. Измеряемые сигналы значительно зависят от частоты, что указывает на преобладание частотного зондирования. При этом с повышением частоты зависимость сигналов от длины зонда увеличивается.The generator toroidal coil is located on a metal case with a radius of 0.051 m with a resistivity of 0.57 · 10 -9 Ohm · m Numerical simulation of the measured signals is performed provided that the product of the moments of the generator coil and the measuring sensor is equal to unity. The dependences of the amplitudes of the current density on the instrument body and the emf in the receiving toroidal coil on the resistivity of a homogeneous medium (1-200 Ohm · m) are given. The measured amplitudes of the current density and emf are characterized by a high level and have a large dynamic range. The measured signals are significantly dependent on the frequency, which indicates the predominance of frequency sounding. Moreover, with increasing frequency, the dependence of the signals on the length of the probe increases.
На Фиг.3 и 4 приведены зависимости амплитуд плотности тока и эдс от горизонтального УЭС однородной среды (Фиг.3) и коэффициента электрической макроанизотропии однородной среды (Фиг.4). Проведено моделирование измеряемых сигналов для однородной макроанизотропной среды с горизонтальным УЭС 1-200 Ом·м и коэффициентом электрической макроанизотропии 1-4 для двухкатушечного зонда (длина 0.6 м, частота 50 кГц). Представленные зависимости указывают на однозначную связь измеряемых характеристик с коэффициентом электрической макроанизотропии. Указанные зависимости позволяют создать соответствующие трансформанты измеряемых характеристик для оценки коэффициента электрической макроанизотропии.Figure 3 and 4 shows the dependences of the amplitudes of the current density and emf on the horizontal resistivity of a homogeneous medium (Figure 3) and the coefficient of electrical macroanisotropy of a homogeneous medium (Figure 4). The measured signals were simulated for a homogeneous macroanisotropic medium with a horizontal resistivity of 1-200 Ohm · m and an electrical macroanisotropy coefficient of 1-4 for a two-coil probe (length 0.6 m, frequency 50 kHz). The presented dependences indicate an unambiguous relationship between the measured characteristics and the coefficient of electrical macroanisotropy. The indicated dependences make it possible to create appropriate transformants of the measured characteristics to estimate the coefficient of electrical macroanisotropy.
Проведенное численное моделирование и сравнительный анализ электромагнитных характеристик показывают, что измерения являются линейно-независимыми и они однозначно связаны с УЭС пласта и коэффициентом электрической макроанизотропии.The numerical simulation and comparative analysis of the electromagnetic characteristics show that the measurements are linearly independent and they are uniquely related to the resistivity of the formation and the coefficient of electrical macroanisotropy.
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013118613/28A RU2525149C1 (en) | 2013-04-23 | 2013-04-23 | Method to measure specific electric conductivity and electric macroanisotropy of rocks |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013118613/28A RU2525149C1 (en) | 2013-04-23 | 2013-04-23 | Method to measure specific electric conductivity and electric macroanisotropy of rocks |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2525149C1 true RU2525149C1 (en) | 2014-08-10 |
Family
ID=51355242
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013118613/28A RU2525149C1 (en) | 2013-04-23 | 2013-04-23 | Method to measure specific electric conductivity and electric macroanisotropy of rocks |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2525149C1 (en) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
-
2013
- 2013-04-23 RU RU2013118613/28A patent/RU2525149C1/en active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2514915A1 (en) | Downhole time-domain pulsed electromagnetic method for detecting resistivity of stratum outside metal cased pipe | |
| RU2338878C2 (en) | Method for measuring magnetic field in area of well's drive pipe and method for decreasing magnetic field's attenuation (versions) | |
| CA2137577C (en) | Microdevice for measuring the electromagnetic characteristics of a medium and use of said microdevice | |
| JPH04233491A (en) | Electric conductivity measuring apparatus for boring hole | |
| RU2284555C1 (en) | Method of naval geological survey based onto focusing of electric current (versions) | |
| US8928324B2 (en) | In-line and broadside marine electromagnetic surveying | |
| CN111538093A (en) | Method for shallow surface detection and transient electromagnetic instrument | |
| US7952358B2 (en) | Methods and apparatus for determination of a formation resistivity property using eccentered measurements | |
| US20080157773A1 (en) | Method and Apparatus for Use of the Real Component of a Magnetic Field of Multicomponent Resistivity Measurements | |
| CN111122977B (en) | Over-drill resistivity measurement while drilling method and device | |
| US7336080B2 (en) | Method and apparatus for use of the real component of a magnetic field of multicomponent resistivity measurements | |
| RU2528276C1 (en) | Apparatus for measuring specific conductivity and electrical macroanisotropy of rocks | |
| Sogade et al. | Electromagnetic cave-to-surface mapping system | |
| CN110273675B (en) | Transient electromagnetic differential logging method and system | |
| RU2525149C1 (en) | Method to measure specific electric conductivity and electric macroanisotropy of rocks | |
| CN110687338B (en) | Detection method for alternating current and direct current stray current of buried pipeline | |
| EA006537B1 (en) | Method of marine geoelectro surveying (variants) | |
| RU2526520C2 (en) | Method and device for measurement of apparent electric resistance of rocks in cased well | |
| CN206071580U (en) | LWD resistivity log device and its azimuthal resistivity instrument | |
| RU2466430C2 (en) | Method of electrical exploration using cylindrical probe | |
| RU2152058C1 (en) | Method for induction frequency sounding | |
| RU2614853C2 (en) | Method of inductive logging from cased wells and device for its implementation | |
| RU2365946C1 (en) | Electromagnetic isoparametric logging method | |
| Ramos et al. | Determination of linear defect depths from eddy currents disturbances | |
| RU2421759C1 (en) | Procedure for lateral logging and device for its implementation |