RU2668650C1 - Способ импульсного индукционного каротажа из обсаженных скважин - Google Patents
Способ импульсного индукционного каротажа из обсаженных скважин Download PDFInfo
- Publication number
- RU2668650C1 RU2668650C1 RU2017140399A RU2017140399A RU2668650C1 RU 2668650 C1 RU2668650 C1 RU 2668650C1 RU 2017140399 A RU2017140399 A RU 2017140399A RU 2017140399 A RU2017140399 A RU 2017140399A RU 2668650 C1 RU2668650 C1 RU 2668650C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- well
- coils
- field
- emf
- wells
- Prior art date
Links
- 230000006698 induction Effects 0.000 title claims abstract description 24
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 22
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 claims abstract description 5
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 claims abstract description 5
- 239000011435 rock Substances 0.000 claims description 14
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 238000011160 research Methods 0.000 abstract description 4
- 238000005065 mining Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 9
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 7
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000001364 causal effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V3/00—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
- G01V3/18—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation specially adapted for well-logging
- G01V3/26—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation specially adapted for well-logging operating with magnetic or electric fields produced or modified either by the surrounding earth formation or by the detecting device
- G01V3/28—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation specially adapted for well-logging operating with magnetic or electric fields produced or modified either by the surrounding earth formation or by the detecting device using induction coils
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Geology (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Geophysics (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
Изобретение относится к каротажу геологоразведочных обсаженных скважин и может быть использовано для определения сопротивления вмещающих пород в заколонном пространстве скважин. Технический результат: повышение точности определения сопротивления среды в заколонном пространстве обсаженных скважин при геофизических исследованиях. Сущность: электромагнитное поле в окружающей среде возбуждается импульсным током одновременно в двух соосных генераторных индуктивных катушках с различными встречными моментами, перемещаемых по исследуемой скважине. По величине ЭДС спада осевой составляющей магнитной индукции, измеряемой с помощью измерительной катушки и расположенной между генераторными катушками, производят определение величины удельного электрического сопротивления вмещающих горных пород. 4 ил.
Description
Предлагаемый способ относится к области геофизических исследований геологоразведочных скважин на переменном токе, возбуждаемом индуктивным способом в условиях обсаженных промысловых скважин и предназначен для определения удельного электрического сопротивления вмещающих горных пород в заколонном пространстве. Область преимущественного применения - изучение геоэлектрических свойств пластов горных пород за обсадной колонной скважины, продуктивных на углеводородное сырье.
Известен способ электрического каротажа за обсадной колонной скважины, предложенный Альпиным Л.М [1] и развитым в работах [2-4] и реализующая этот способ аппаратура, в котором сопротивление вмещающих пород определяют, измеряя падения напряжения от протекающего по железной трубе скважины электрического тока при помощи измерительных электродов, находящихся в непосредственном контакте с внутренней поверхностью трубы.
Способу электрического каротажа присущи существенные недостатки: во-первых, требованием хорошего контакта питающих и приемных электродов с колонной; во-вторых, - возможностью проведения только поточечных измерений, что существенно увеличивает время исследований. При этом не учитываются значения сопротивлений зоны цементации, зоны проникновения и ряда переходных зон на пути тока, протекающего от питающих электродов в скважине к электроду, расположенному на поверхности земли.
Известен способ индукционного каротажа за обсадной колонной скважины [5], в котором сопротивление вмещающих пород определяют по результату вычитания (subtracting) двух измерений осевой составляющей магнитной индукции, создаваемых гармоническим током различной частоты в последовательно (alternatively) включаемых двух соосных генераторных индуктивных катушках, расположенных выше и ниже измерительной катушки на нескольких частотах диапазона от 0,001 Гц и 20 Гц (п. 2).
Существенным недостатком этого способа является малая величина полезной (аномальной) части магнитного поля, содержащаяся в каждом из двух последовательных измерений поля от тока в генераторных катушках и в величине их разности. Определение величины удельного сопротивления пород по этому способу будет приводить к большим погрешностям.
Наиболее близким техническим решением является способ индукционного каротажа [6, 7], взятый нами в качестве способа - прототипа. В способе-прототипе сопротивление вмещающих пород за обсадной колонной скважины определяют по результату измерений мнимой квадратуры осевой составляющей магнитной индукции, создаваемой гармоническими токами в двух соосных генераторных индуктивных катушках с различными встречными моментами, расположенных на разном расстоянии от измерительной катушки на нескольких частотах диапазона от 0.1 до 10 кГц. Величины моментов генераторных катушек и их различные расстояния от измерительной катушки подобраны так, что измеряемая мнимая квадратура осевой составляющей магнитной индукции в обсадной колонне, находящейся в непроводящей среде (воздухе), была равна нулю. Существенной особенностью этого способа является проведение измерений поля в условиях скомпенсированного влияния проводящей обсадной колонны скважины.
Недостатком способа-прототипа является сложность технической реализации создания гармонического поля в широком спектре частот с детальной дискретизацией частот для определения величин экстремальных значений измеряемого магнитного поля.
Новизна предлагаемого способа усматривается в том, что измерения ЭДС спада поля, создаваемого импульсным током внешнего источника, осуществляют в условиях, когда влияние проводящей обсадной колонны скомпенсировано (близко к нулю) с детальными измерениями во времени ЭДС спада.
Цель предполагаемого технического решения - повышение точности определения удельного сопротивления вмещающих пород в заколонном пространстве обсаженных скважин с компенсацией влияния проводящей обсадной колонны.
Поставленная цель достигается тем, что в способе индукционного каротажа возбуждают электромагнитное поле в окружающей среде импульсным током в двух соосных генераторных индуктивных катушках с различными встречными моментами, перемещаемыми по исследуемой скважине, а по величине ЭДС спада осевой составляющей магнитной индукции, измеряемой с помощью измерительной катушки и расположенной между генераторными катушками, производят определение величины удельного электрического сопротивления вмещающих горных пород.
На фиг. 1 изображена структурная схема устройства, с помощью которого реализуется предлагаемый способ.
Устройство содержит генераторное устройство 1, два излучателя - возбуждающая катушка 2 с моментом MZ1 и возбуждающая катушка 3 с моментом MZ2, размещенные соосно и соединенные встречно-последовательно к генераторному устройству, осевая измерительная катушка ЭДС магнитной индукции 4, усилитель сигнала 5, аналого-цифровой преобразователь 6 и регистрирующее устройство 7. Моменты катушек 3 Мz1 и 4 Mz2 встречные и направлены параллельно оси скважины. Момент измерительной катушки ЭДС магнитной индукции 4 направлен по оси скважины.
Предлагаемый способ реализуется следующим образом. Электромагнитное поле в окружающем пространстве создают импульсным током силой J, протекающем в возбуждающих катушках 2 и 3 с встречными моментами, параллельными оси скважины Z, с помощью генераторного устройства 1. Выходное напряжение ЭДС с измерительной катушки 4 поступает через усилитель сигнала 5 в аналого-цифровой преобразователь 6, в котором осуществляется определение величины ЭДС магнитной индукции и далее в регистрирующее устройство 7.
Расстояния L1 и L2 генераторных катушек 2 и 3 от измерительной катушки 4, величины их встречных моментов Мz1 и Mz2 подобраны таким образом, чтобы измеряемая катушкой 4 величина ЭДС спада магнитной индукции устройства, помещенного в обсадную проводящую колонну в непроводящей среде, была скомпенсирована (близка к нулю).
Компенсацию влияния проводящей обсадной колонны проводят при предварительной калибровке устройства, помещенного внутрь обсадной колонны, находящейся в воздухе, либо в интервал обсаженной скважины с высокоомными породами (с удельным сопротивлением пород ρ>100 Ом*м). При помещении установки в исследуемую скважину с обсадной колонной, за счет индукции и возникновения вихревых токов во вмещающей проводящей среде измеряемая величина ЭДС будет отличаться от нуля.
На фиг. 2-4 представлены материалы, поясняющие принцип реализации предлагаемого технического решения.
Для определения удельного электрического сопротивления пород в заколонном пространстве обсаженной скважины используется несимметричная установка из двух соосных генераторных катушек с различными моментами встречного направления Мz1≠-Mz2. В точке измерений N, расположенной на этой же оси на различном расстоянии L1≠L2 между генераторными катушками измеряется ЭДС спада осевой составляющей магнитной индукции (фиг. 1). Моменты Мz1 и Mz2, а также расстояния L1 и L2 подобраны так, чтобы измеряемая величина ЭДС спада электромагнитного поля квадрупольной установки, помещенной внутрь обсадной колонны в воздухе, была скомпенсирована (равна нулю).
Параметры расчетов: сила тока J=1 А, радиусы катушек 3 и 4=0,05 м, разносы L1=0.1 м и L2=0.5 м., обсадная колонна: наружный диаметр D=0.15 м, удельное электрическое сопротивление ρ=5⋅10-6 Ом⋅м, толщина h=0.01 м. (продольная проводимость S=h/ρ≈2⋅103 См); величины удельных электрических сопротивлений вмещающих горных пород ρ от 5 до 50 Ом⋅м (шифр кривых), пространство скважины, где расположен скважинный прибор, является диэлектриком ρ=∞ Ом⋅м, диапазон времен спада t=10-7÷10-3 с.
На фиг. 2 приведены кривые спада ЭДС от квадрупольной установки с разносами L1=1.0 м L2=1.5 м на оси скважины в зависимости от различного удельного электрического сопротивления вмещающей среды при α=0.075 м, S=2⋅103 См.
Различия амплитуд кривых ЭДС спада обусловлены различным удельным электрическим сопротивлением вмещающей среды в заколонном пространстве. Времена, соответствующие экстремальным величинам ЭДС определяются только характеристиками обсадной колонны: радиусом а и продольной проводимостью S (толщиной h и удельной электропроводностью колонны).
Величина амплитуды ЭДС и разрешение по удельному электрическому сопротивлению ρ вмещающей среды в заколонном пространстве увеличивается по мере уменьшения размера несимметричной компенсационной установки. Однако при этом требуется более точная компенсация поля квадрупольной установки в точке измерений.
Как видно из фиг. 2 предлагаемый способ с использованием несимметричной квадрупольной установки позволяет определять удельное электрическое сопротивление вмещающих горных пород за обсадной колонной скважины по экстремальным значениям величины спада ЭДС.
Графики определения величины ρ среды в зависимости от амплитуды спада ЭДС поля квадрупольной установки с разносами L1=1.0 м L2=1.5 м приведены на фиг. 3 при а=0.075 м, S=2⋅103 См.
Квадрупольная установка с двумя диполями встречных моментов, находящихся на различном расстоянии от измерительной катушки, компенсирует вклад в измеряемую ЭДС спада от встречных индукционных токов, наводящиеся в проводящей обсадной колонне. При этом индукционные токи, наводимые во вмещающей проводящей среде за обсадной колонной, не скомпенсированы, поскольку моменты генераторных катушек и их расстояния до измерительной катушки различные.
На фиг. 4 приведены графики напряженности электрического поля Eϕ на расстоянии R за обсадной колонной на трех временах спада t с удалением от оси скважины.
Как видно из приведенных графиков фиг. 4, на каждом из приведенных трех времен спада t с удалением от обсадной колонны скважины электрическое поле является не скомпенсированным, а его экстремальная величина наблюдается на расстоянии R, сравнимом с размером максимального разноса установки L=1.5 м.
Сущность заявляемого изобретения выражается в совокупности существенных признаков, достаточных для достижения технического результата, который выражается в повышении точности определения сопротивления вмещающих пород в заколонном пространстве обсаженных скважин.
Заявленная совокупность существенных признаков находится в прямой причинно-следственной связи с достигаемым результатом. Анализ современного уровня техники показал, что предлагаемое техническое решение соответствует критериям "новизна" и "изобретательский уровень" и может быть промышленно реализовано при использовании существующих технических средств.
Источники информации
1. Альпин Л.М. Способ электрического кароттажа обсаженных скважин. АС СССР №56026, 30.11.1939 г.
2. Kaufman A.A.: The Electrical Field in a Borehole with a Casing. Geophysics 55, №1 (1990): P. 29-38.
3. Kaufman A.A. and Wightman W.E.: A Transmission-Line Model for Electrical Logging Through Casing. Geophysics. №. 12, 1993. P. 1739-1747.
4. Электрический каротаж через обсадную колонну. Опыт внедрения. Феофилов Д.Т., Булатов А.В., Шкварок И.Р. // Нефтегаз, Вып. 1, 2008.
http://www.neftepixel.ru/node/193
5. Vail, III; William B. Methods and Apparatus For Induction Logging in Cased Boreholes. U.S. Patent No. 4748415. May 31, 1988.
6. Ратушняк A.H., Теплухин B.K., Наянзин A.H. Способ индукционного каротажа из обсаженных скважин и устройство для его осуществления. Патент РФ №2614853. 29.03.2017 Бюл. №10.
7. Ратушняк А.Н. Теплухин В.К. Теоретические и экспериментальные основы индукционных методов исследований скважин. - Екатеринбург: УрО РАН, 2017. 127 с. ISBN 978-5-7691-2479-2.
Claims (1)
- Способ импульсного индукционного каротажа в условиях обсаженных скважин, заключающийся в создании электромагнитного поля током в двух соосных генераторных индуктивных катушках с различными встречными моментами, перемещаемых по исследуемой скважине, отличающийся тем, что возбуждение поля производят при одновременном включении импульса тока в генераторных катушках, а по величине ЭДС спада осевой составляющей магнитной индукции, измеряемой на оси скважины между генераторными катушками, производят определение величины удельного электрического сопротивления вмещающих горных пород.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017140399A RU2668650C1 (ru) | 2017-11-20 | 2017-11-20 | Способ импульсного индукционного каротажа из обсаженных скважин |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017140399A RU2668650C1 (ru) | 2017-11-20 | 2017-11-20 | Способ импульсного индукционного каротажа из обсаженных скважин |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2668650C1 true RU2668650C1 (ru) | 2018-10-02 |
Family
ID=63798506
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017140399A RU2668650C1 (ru) | 2017-11-20 | 2017-11-20 | Способ импульсного индукционного каротажа из обсаженных скважин |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2668650C1 (ru) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU281670A1 (ru) * | Б. И. Вильге, И. Плюснин , Л. И. Воскобсад | Аппаратура для индукционного каротажа | ||
| US4748415A (en) * | 1986-04-29 | 1988-05-31 | Paramagnetic Logging, Inc. | Methods and apparatus for induction logging in cased boreholes |
| US5426367A (en) * | 1991-04-04 | 1995-06-20 | Martin; Philip W. | Logging of cased well by induction logging to plot an induction log of the well |
| US5955884A (en) * | 1994-08-15 | 1999-09-21 | Western Atlas International, Inc. | Method and apparatus for measuring transient electromagnetic and electrical energy components propagated in an earth formation |
| RU2526520C2 (ru) * | 2012-05-31 | 2014-08-20 | Общество с ограниченной ответственностью "ПетроТул" | Способ и устройство для измерения кажущегося электрического сопротивления пород в условиях обсаженных скважин |
| RU2614853C2 (ru) * | 2015-03-05 | 2017-03-29 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт геофизики им. Ю.П. Булашевича Уральского отделения Российской академии наук | Способ индукционного каротажа из обсаженных скважин и устройство для его осуществления |
-
2017
- 2017-11-20 RU RU2017140399A patent/RU2668650C1/ru active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU281670A1 (ru) * | Б. И. Вильге, И. Плюснин , Л. И. Воскобсад | Аппаратура для индукционного каротажа | ||
| US4748415A (en) * | 1986-04-29 | 1988-05-31 | Paramagnetic Logging, Inc. | Methods and apparatus for induction logging in cased boreholes |
| US5426367A (en) * | 1991-04-04 | 1995-06-20 | Martin; Philip W. | Logging of cased well by induction logging to plot an induction log of the well |
| US5955884A (en) * | 1994-08-15 | 1999-09-21 | Western Atlas International, Inc. | Method and apparatus for measuring transient electromagnetic and electrical energy components propagated in an earth formation |
| RU2526520C2 (ru) * | 2012-05-31 | 2014-08-20 | Общество с ограниченной ответственностью "ПетроТул" | Способ и устройство для измерения кажущегося электрического сопротивления пород в условиях обсаженных скважин |
| RU2614853C2 (ru) * | 2015-03-05 | 2017-03-29 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт геофизики им. Ю.П. Булашевича Уральского отделения Российской академии наук | Способ индукционного каротажа из обсаженных скважин и устройство для его осуществления |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7202671B2 (en) | Method and apparatus for measuring formation conductivities from within cased wellbores by combined measurement of casing current leakage and electromagnetic response | |
| US4845434A (en) | Magnetometer circuitry for use in bore hole detection of AC magnetic fields | |
| US4748415A (en) | Methods and apparatus for induction logging in cased boreholes | |
| US9611736B2 (en) | Borehole electric field survey with improved discrimination of subsurface features | |
| RU2104566C1 (ru) | Устройство для каротажа буровой скважины | |
| US6975121B2 (en) | System for measuring earth formation resistivity through and electrically conductive wellbore casing | |
| US7388382B2 (en) | System for measuring Earth formation resistivity through an electrically conductive wellbore casing | |
| CA2788228C (en) | Borehole resistivity imager using discrete energy pulsing | |
| EA001862B1 (ru) | Электрокаротаж слоистого грунтового образования | |
| 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 | |
| NO344652B1 (no) | Anordning og fremgangsmåte for borehullslogging for å bestemme undergrunnens elektriske resistivitetsegenskaper | |
| WO2015051129A1 (en) | Tools for use in observation wells | |
| US5043669A (en) | Methods and apparatus for measurement of the resistivity of geological formations from within cased wells in presence of acoustic and magnetic energy sources | |
| US10082019B2 (en) | Methods and systems to boost surface detected electromagnetic telemetry signal strength | |
| RU2668650C1 (ru) | Способ импульсного индукционного каротажа из обсаженных скважин | |
| RU2229735C1 (ru) | Способ электрического каротажа обсаженных скважин | |
| RU2528276C1 (ru) | Устройство для измерения удельной электропроводности и электрической макроанизотропии горных пород | |
| RU2526520C2 (ru) | Способ и устройство для измерения кажущегося электрического сопротивления пород в условиях обсаженных скважин | |
| RU2673823C1 (ru) | Способ определения расстояния до границы сред с различными удельными электрическими сопротивлениями для геонавигации ствола горизонтальных скважин | |
| US20210072420A1 (en) | Low frequency complex resistivity measurement in a formation | |
| US2249108A (en) | Means for analyzing and determining geologic strata | |
| RU2614853C2 (ru) | Способ индукционного каротажа из обсаженных скважин и устройство для его осуществления | |
| RU2466430C2 (ru) | Способ электроразведки | |
| RU2395823C2 (ru) | Способ геонавигации горизонтальных скважин и устройство для его реализации | |
| RU2737476C1 (ru) | Способ геонавигации горизонтальных и наклонно-направленных скважин в пластах малой мощности |