RU2733110C1 - Downhole multifrequency introscope for investigation of near-borehole space - Google Patents
Downhole multifrequency introscope for investigation of near-borehole space Download PDFInfo
- Publication number
- RU2733110C1 RU2733110C1 RU2019135951A RU2019135951A RU2733110C1 RU 2733110 C1 RU2733110 C1 RU 2733110C1 RU 2019135951 A RU2019135951 A RU 2019135951A RU 2019135951 A RU2019135951 A RU 2019135951A RU 2733110 C1 RU2733110 C1 RU 2733110C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- downhole
- borehole
- receivers
- values
- introscope
- Prior art date
Links
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
-
- 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
- G01V3/30—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation specially adapted for well-logging operating with electromagnetic waves
-
- 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
- G01V3/34—Transmitting data to recording or processing apparatus; Recording data
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Geology (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Geophysics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
Description
Область техникиTechnology area
Настоящее изобретение относится к средствам геофизических исследований околоскважинного пространства, в частности, к устройству электромагнитного каротажа для определения электрического сопротивления и диэлектрической проницаемости горных пород, расположенных вблизи ствола скважины. Изобретение может быть использовано в нефтяной, газовой и инженерной геологии, гидрогеологии и геокриологии для изучения физических свойств горных пород, выделения пластов-коллекторов и определения характера их насыщения (вода, нефть, газ), а также оценки мерзло-талого состояния грунтов и обнаружения локальных неоднородностей, расположенных в околоскважинном пространстве.The present invention relates to tools for geophysical surveying of the near-wellbore space, in particular, to an electromagnetic logging device for determining the electrical resistance and dielectric constant of rocks located near the wellbore. The invention can be used in oil, gas and engineering geology, hydrogeology and geocryology to study the physical properties of rocks, identify reservoir beds and determine the nature of their saturation (water, oil, gas), as well as assess the frozen-thawed state of soils and detect local heterogeneities located in the near-wellbore space.
Уровень техникиState of the art
Геофизические исследования скважин (ГИС) представляют собой комплекс физических методов, используемых для изучения горных пород в околоскважинном пространстве, а также для контроля технического состояния скважин. Каротаж, также известный как промысловая геофизика, предназначен для изучения свойств пород, непосредственно примыкающих к стволу скважины (радиус исследования до 1,5 м). Исходя из результатов каротажа, выполняются необходимые геологические построения.Well logging (GIS) is a complex of physical methods used to study rocks in the near-wellbore space, as well as to monitor the technical condition of wells. Logging, also known as production geophysics, is designed to study the properties of rocks immediately adjacent to the wellbore (survey radius up to 1.5 m). Based on the logging results, the necessary geological constructions are performed.
Известно также, что электрические свойства пород зависят от степени их пористости и свойств заполняющего поры флюида: пресная или минерализованная вода, нефть, газ, лед. Поэтому электрометрические методы исследования скважин и особенно бесконтактные электромагнитные методы каротажа получили широкое применение во всех отраслях геологии.It is also known that the electrical properties of rocks depend on the degree of their porosity and the properties of the fluid filling the pores: fresh or mineralized water, oil, gas, ice. Therefore, electrometric well survey methods and especially non-contact electromagnetic logging methods are widely used in all branches of geology.
Из уровня техники известны устройства и измерительные комплексы, предназначенные для электромагнитного и, в частности, диэлектрического каротажа скважины. Среди них наиболее близкими к предлагаемому изобретению являются следующие.Devices and measuring systems are known from the prior art for electromagnetic and, in particular, dielectric well logging. Among them, the closest to the proposed invention are the following.
Известно устройство для диэлектрического индуктивного каротажа, раскрытое в описании к АС СССР № 212387 (опубл. 28.05.1969). Известное устройство состоит из генераторной части и приемной части. Генератор представляет собой двухкаскадный передатчик, состоящий из окварцеванного задающего генератора и усилителя мощности. Выход генератора нагружен на генераторную катушку. Приемная часть устройства двухканальная, имеет две разнесенные приемные рамки, резонансные усилители и высокой частоты, смесительные каскады и преобразования частоты, общий гетеродин, усилители и промежуточной частоты, фазоизмерительный блок и регистрирующее устройство.Known device for dielectric inductive logging, disclosed in the description to the USSR AS No. 212387 (publ. 05/28/1969). The known device consists of a generator part and a receiving part. The generator is a two-stage transmitter consisting of a quartzised master oscillator and a power amplifier. The generator output is loaded on the generator coil. The receiving part of the device is two-channel, it has two spaced receiving frames, resonant amplifiers and high-frequency amplifiers, mixing stages and frequency conversions, a common local oscillator, amplifiers and an intermediate frequency, a phase-measuring unit and a recording device.
Известна аппаратура электромагнитного каротажа, раскрытая в описании к АС СССР № 374565 (опубл. 20.03.1973). Известная аппаратура содержит генератор, устройство синхронизированной коммутации, содержащее генераторный коммутационный и приемный коммутационный блоки, два излучатели, приемник, устройство для преобразования, каротажный кабель, три регистратора, устройство для обработки информации.Known equipment for electromagnetic logging, disclosed in the description of the USSR AS No. 374565 (publ. 03/20/1973). The known equipment contains a generator, a synchronized switching device containing a generator switching and receiving switching units, two emitters, a receiver, a conversion device, a logging cable, three recorders, a device for information processing.
Известно устройство электромагнитного каротажа, раскрытое в описании к АС СССР № 1469490 (опубл. 30.03.1989). Известное устройство содержит генераторный блок, зонд, приемно-преобразующую часть, измерительно-телеметрическую часть и наземную часть. Генераторный блок включает в себя задающий генератор двух частот и два усилителя мощности. Два трехэлементных зонда состоят из генераторных катушек и двух приемных катушек. Приемно-преобразующая часть содержит генератор-гетеродин, смесители-мультиплексоры, ограничители. В измерительно-телеметрическую часть входят блок управления, формирователь разности фаз и периода, измеритель разности фаз, измеритель периода промежуточной частоты, мультиплексор, передатчик и линия связи. Наземная часть содержит приемник, регистр-указатель измеряемых величин, регистр фазового сдвига, регистр периода измерения, делитель, преобразователь фазового сдвига, цифроаналоговые преобразователи.Known device for electromagnetic logging, disclosed in the description to the USSR AS No. 1469490 (publ. 03/30/1989). The known device contains a generator unit, a probe, a receiving-converting part, a measuring-telemetric part and a ground part. The generator unit includes a master oscillator of two frequencies and two power amplifiers. The two 3-piece probes are composed of transmitter coils and two receiver coils. The receiving-converting part contains an oscillator-local oscillator, mixers-multiplexers, limiters. The measuring and telemetry part includes a control unit, a phase difference and a period shaper, a phase difference meter, an intermediate frequency period meter, a multiplexer, a transmitter and a communication line. The ground part contains a receiver, a register-pointer of the measured values, a phase shift register, a register of a measurement period, a divider, a phase shift converter, and digital-to-analog converters.
Представленные выше технические решения используют зонды, состоящие из генераторных антенн, возбуждающих в окружающих породах высокочастотное гармоническое электромагнитное поле и измерительных антенн, позволяющих регистрировать амплитуду и фазу сигнала, прошедшего через породы. Ограничением существующих устройств является использование в качестве излучающих и приемных устройств антенн рамочного типа – катушек, ось которых совпадает с осью скважины (измерительные установки НzHz). Основными преимуществами таких систем являются их компактность, относительная простота конструкции и слабая зависимость от антенного эффекта каротажного кабеля и проводов, соединяющих приемные и излучающие антенны.The technical solutions presented above use probes consisting of generator antennas that excite a high-frequency harmonic electromagnetic field in the surrounding rocks and measuring antennas that allow recording the amplitude and phase of the signal that has passed through the rocks. A limitation of the existing devices is the use of frame-type antennas - coils whose axis coincides with the axis of the borehole - as emitting and receiving devices (HzHz measuring devices). The main advantages of such systems are their compactness, relative simplicity of design and weak dependence on the antenna effect of the logging cable and wires connecting the receiving and transmitting antennas.
К основным недостаткам таких устройств следует отнести низкую эффективность магнитных антенн, так как при расстояниях излучатель – приемник более 2 м в нормальном разрезе не удается получить уверенный сигнал на высоких частотах (более 20 МГц), на которых, собственно, и начинает проявляться влияние диэлектрической проницаемости. Это обуславливает недостаточную глубинность исследований (расстояние от оси скважины, на котором окружающие породы еще оказывают влияние на регистрируемые параметры), что не позволяет судить о свойствах пород в неизмененной части пласта за пределами зоны проникновения бурового раствора.The main disadvantages of such devices include the low efficiency of magnetic antennas, since at emitter-receiver distances of more than 2 m in a normal section, it is not possible to obtain a reliable signal at high frequencies (more than 20 MHz), at which, in fact, the influence of the dielectric constant begins to appear. ... This causes insufficient depth of research (the distance from the axis of the well, at which the surrounding rocks still affect the recorded parameters), which does not allow judging the properties of rocks in the unchanged part of the formation outside the drilling mud invasion zone.
Еще одним недостатком указанных устройств является использование одной, реже двух рабочих частот, что не позволяет определить частотную дисперсию электрических свойств пласта, которая несет важную информацию о текстурно-структурных особенностях флюидовмещающей породы.Another disadvantage of these devices is the use of one, rarely two operating frequencies, which does not allow determining the frequency dispersion of the electrical properties of the formation, which carries important information about the textural and structural features of the host rock fluids.
Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the essence of the invention
Техническая задача, положенная в основу настоящего изобретения заключается в обеспечении возможности получения информативных параметров, характеризующих горные породы, которые залегают в околоскважинно пространстве.The technical problem underlying the present invention is to provide the possibility of obtaining informative parameters characterizing rocks that occur in the near-wellbore space.
Технический результат, достигаемый при осуществлении настоящего изобретения, заключается в повышении точности определения информативных параметров, характеризующих горные породы, залегающие в околоскважинном пространстве.The technical result achieved with the implementation of the present invention is to improve the accuracy of determining the informative parameters characterizing rocks occurring in the near-wellbore space.
В соответствии с настоящим изобретением, технический результат достигается скважинным многочастотным интроскопом для исследования околоскважинного пространства, включает наземную часть, состоящую из вычислительного модуля и связанного с ним ретранслятора, и связанную с ретранслятором посредством каротажного кабеля скважинную часть, состоящую из расположенных по одной оси оптико-электрического преобразователя каротажного кабеля, скважинного излучателя и верхнего и нижнего скважинных приемников, при этом:In accordance with the present invention, the technical result is achieved by a multi-frequency borehole introscope for studying the near-wellbore space, includes a surface part consisting of a computing module and an associated repeater, and a borehole part, which is connected to the repeater by means of a logging cable, consisting of optical-electric a logging cable transducer, a borehole transmitter and upper and lower borehole receivers, while:
скважинный излучатель снабжен электрической антенной, которая выполнена с возможностью излучения в околоскважинное пространство гармонических радиосигналов последовательно на нескольких частотах, выбранных из частотного диапазона от 1 до 50 МГц в соответствии с программой излучения, принимаемой скважинным излучателем от наземной части, и регистрации значений амплитуды тока и комплексного сопротивления на входе своей антенны при каждом излучении радиосигнала и передачи измеренных значений в цифровой форме в наземную часть;the borehole transmitter is equipped with an electric antenna, which is configured to emit harmonic radio signals into the near-borehole space sequentially at several frequencies selected from the frequency range from 1 to 50 MHz in accordance with the radiation program received by the borehole transmitter from the surface part, and recording the values of the current amplitude and complex resistance at the input of its antenna for each radio signal emission and transmission of measured values in digital form to the ground part;
верхний и нижний скважинный приемники удалены от скважинного излучателя на два фиксированных расстояния и снабжены электрическими антеннами, выполненными с возможностью приема радиосигналов, прошедших через горные породы, залегающие в околоскважинном пространстве, при этом упомянутые скважинные приемники выполнены с возможностью регистрации значений амплитуды осевой компоненты электрического поля принятого радиосигнала и разности фаз измеренного поля между антеннами приемников и передачи этих значений в цифровой форме в наземную часть;the upper and lower borehole receivers are removed from the borehole transmitter by two fixed distances and are equipped with electric antennas capable of receiving radio signals that have passed through rocks lying in the near-borehole space, while said borehole receivers are made with the ability to record the amplitude values of the axial component of the electric field received the radio signal and the phase difference of the measured field between the antennas of the receivers and transmitting these values in digital form to the ground part;
вычислительный модуль выполнен с возможностью формирования программы излучения для ее передачи в скважинный излучатель, приема от них значений зарегистрированных величин в цифровой форме через ретранслятор, вычисления на основе этих величин электрического сопротивления и диэлектрической проницаемости пород, залегающих в около скважинном пространстве;the computing module is configured to generate a radiation program for transmitting it to the borehole transmitter, receiving from them the values of the registered values in digital form through a repeater, calculating on the basis of these values the electrical resistance and dielectric constant of rocks lying in the borehole space;
ретранслятор выполнен с возможностью согласования вычислительного модуля с каротажным кабелем.the repeater is configured to match the computing module with the logging cable.
Измерения проводятся в широком диапазоне частот 1 – 50 МГц, в котором наиболее ярко проявляется дисперсия электрических свойств пород, связанная с граничной поляризацией, обусловленной извилистостью поровых каналов в породе. Изучение дополнительного параметра дисперсии электрических свойств позволяет характеризовать структуру пород и повысить точность определения характера насыщения пластов.The measurements are carried out in a wide frequency range of 1 - 50 MHz, in which the dispersion of the electrical properties of rocks associated with the boundary polarization caused by the tortuosity of pore channels in the rock is most pronounced. The study of an additional parameter of dispersion of electrical properties makes it possible to characterize the structure of rocks and improve the accuracy of determining the nature of saturation of layers.
В интроскопе в соответствии с настоящим изобретением применены специальные конструкции скважинных излучателя и приемников, которые позволяют проводить измерения высокочастотного электрического поля с помощью электрических антенн, свободных от влияния антенного эффекта. Каждое из упомянутых устройств скважинной части размещено в диэлектрическом корпусе, в котором размещаются однотипные двухплечевые излучающие или приемные электрические антенны, причем, каждая из антенн содержит электронную схему, работающую от автономного источника питания и размещенную в теле антенны, а обмен данными и командами между скважинными излучателем, приемниками и наземной частью обеспечен оптическими каналами с оптико-электрическими преобразователями.The introscope in accordance with the present invention employs special designs of borehole emitters and receivers that allow measurements of high-frequency electric fields using electrical antennas that are free from the antenna effect. Each of the above-mentioned devices of the downhole part is located in a dielectric housing, in which the same type of two-arm radiating or receiving electric antennas are placed, and each of the antennas contains an electronic circuit operating from an autonomous power source and located in the antenna body, and the exchange of data and commands between the downhole radiator , receivers and ground part are provided with optical channels with optical-electrical converters.
Отличием от известных устройств диэлектрического каротажа и основными преимуществами заявленного интроскопа являются следующие свойства:The difference from known devices for dielectric logging and the main advantages of the claimed introscope are the following properties:
– использование в излучателе и приемниках поля осевых симметричных изолированных электрических антенн обеспечивает существенное повышение «глубинности» исследований, то есть определения электрических свойств пород на больших расстояниях относительно оси скважины и неизмененных ее влиянием (зона проникновения бурового раствора и т.п.);- the use of axial symmetrical isolated electric antennas in the field emitter and receivers provides a significant increase in the "depth" of research, that is, the determination of the electrical properties of rocks at large distances relative to the borehole axis and unaltered by its influence (zone of drilling mud penetration, etc.);
– проведение измерений последовательно на нескольких частотах из диапазона 1 – 50 МГц позволяет количественно определить коэффициенты частотной дисперсии электрических свойств пород, как сопротивления, так и диэлектрической проницаемости, и использовать эти параметры для более точного вычисления коэффициента водонасыщенности;- carrying out measurements sequentially at several frequencies from the range of 1 - 50 MHz allows to quantify the coefficients of frequency dispersion of electrical properties of rocks, both resistance and dielectric constant, and use these parameters for more accurate calculation of the water saturation coefficient;
– при каждом измерении одновременно с принимаемым сигналом регистрируются напряжение и комплексное сопротивление на входе излучающей антенны, которые позволяют оценивать электрические характеристики среды вблизи излучающей антенны и, тем самым, повышают точность определения электрических характеристик неизмененных пород путем внесения соответствующих поправок.- during each measurement, simultaneously with the received signal, the voltage and complex impedance at the input of the radiating antenna are recorded, which make it possible to evaluate the electrical characteristics of the medium near the radiating antenna and, thereby, increase the accuracy of determining the electrical characteristics of unaltered rocks by making appropriate corrections.
Краткое описание чертежейBrief Description of Drawings
Настоящее изобретение проиллюстрировано чертежами, в соответствии с которыми:The present invention is illustrated by the drawings, in accordance with which:
– на фиг.1 представлена блок-схема скважинного многочастотного интроскопа для исследования околоскважинного пространства;- figure 1 shows a block diagram of a multi-frequency borehole introscope for studying the near-wellbore space;
– на фиг.2 представлена функциональная схема скважинного излучателя;- figure 2 shows a functional diagram of a downhole transmitter;
– на фиг.3 представлена функциональная схема скважинного приемника;- figure 3 shows a functional diagram of a downhole receiver;
– на фиг.4 представлена функциональная схема ретранслятора;- figure 4 shows a functional diagram of the repeater;
– на фиг.5 представлен фрагмент графического пользовательского интерфейса программного обеспечения вычислительного модуля.Fig. 5 shows a fragment of the graphical user interface of the software of the computing module.
Осуществление изобретенияImplementation of the invention
Интроскоп в соответствии с настоящим изобретением может быть использован при работе в разведочных и эксплуатационных не обсаженных металлом скважинах. Такие скважины могут быть пробурены на нефть, газ, твердые полезные ископаемые, а также для обеспечения различных инженерно-геологических работ. Скважины могут иметь стеклопластиковую или полиэтиленовую обсадку. Конструктивное выполнение интроскопа позволяет обеспечить его использование в скважинах, заполненных буровым раствором на водной или нефтяной основе, а также в сухих скважинах.The introscope in accordance with the present invention can be used in exploration and production uncased wells. Such wells can be drilled for oil, gas, solid minerals, as well as for various engineering and geological works. Wells can be cased with fiberglass or polyethylene. The structural design of the introscope allows its use in wells filled with water or oil-based drilling mud, as well as in dry wells.
Интроскоп предназначен для измерения в скважине амплитуды и фазы осевой компоненты электрического поля, возбуждаемого в диапазоне гармонических частот 1-50 МГц. Основными параметрами, получаемыми на выходе вычислительного модуля интроскопа, являются эффективное электрическое сопротивление (ρэфф) и эффективная диэлектрическая проницаемость (ɛэфф) горных пород, вычисляемые на конкретной частоте излучаемого скважинным излучателем электромагнитного поля.The introscope is designed to measure in a borehole the amplitude and phase of the axial component of the electric field excited in the harmonic frequency range of 1-50 MHz. The main parameters obtained at the output of the computational module of the introscope are the effective electrical resistance (ρ eff ) and the effective dielectric constant (ɛ eff ) of rocks, calculated at a specific frequency of the electromagnetic field emitted by the borehole emitter.
В соответствии с фиг.1, заявленный интроскоп конструктивно состоит из двух частей – скважинной и наземной. Более детально скважинная часть состоит из расположенных по одной оси оптико-электрического преобразователя 101 каротажного кабеля 108, скважинного излучателя 102, верхнего скважинного приемника 103 и нижнего скважинного приемника 104, которые последовательно связаны по оптическому каналу оптоволоконными линиями связи 109, 110 и 111. Оптоволоконная линия связи 109 связывает оптико-электрический преобразователь 101, оптоволоконная линия связи 110 связывает скважинный излучатель 102 и верхний скважинный приемник 103, оптоволоконная линия связи 111 связывает верхний скважинный приемник 103 и нижний скважинный приемник 104. In accordance with figure 1, the declared introscope structurally consists of two parts - downhole and ground. In more detail, the downhole part consists of a coaxial optical-
Скважинная часть выполнена с возможностью ее перемещения вдоль ствола скважины, что обеспечивается каротажным подъемником 105. В одном частном случае, скважинная часть может быть выполнена с возможностью перемещения вдоль ствола скважины с заданным шагом для того, чтобы получать измерения параметров излучаемого в околоскважинное пространство электрического поля в нескольких точках измерения внутри скважины. В другом частном случае, скважинная часть может быть выполнена с возможностью перемещения вдоль ствола скважины непрерывно с заданной скоростью, достаточной для того, чтобы получать измерения параметров излучаемого в околоскважинное пространство электрического поля в непрерывном режиме в необходимом для последующего интерпретирования количестве. The downhole part is configured to move along the wellbore, which is provided by the
Наземная часть связана со скважинной частью через каротажный кабель 108 и состоит из связанных ретранслятора 106 и вычислительного модуля 107. The surface portion is connected to the downhole portion via a
Скважинный излучатель 102, в соответствии с фиг.2, состоит из последовательно связанных антенны 201, блока измерения параметров излучения 202, усилителя мощности 203, синтезатора частоты 204 и процессора 205. При этом процессор 205 дополнительно связан с усилителем мощности 203, с блоком измерения параметров излучения 202, через аналогово-цифровой преобразователь (АЦП) 206, а также с блоком управления питанием и оптико-электрических преобразователей 207, к которому подключены оптоволоконные линии связи 109 и 110.The
Блок управления питанием и оптико-электрических преобразователей 207 по команде, полученной от вычислительного модуля 107 через оптоволоконную линию связи 109 может переводить скважинный излучатель 102 в «спящий» режим с микропотреблением и обратно в «рабочий» режим. В рабочем режиме блок управления питанием и оптико-электрических преобразователей 207 передает команды, получаемые для данного прибора от оптоволоконной линии связи 109 в процессор 205, остальные команды ретранслирует на оптоволоконную линию связи 110. По команде, полученной процессором 205 от вычислительного модуля 107 синтезатор частоты 204 начинает последовательно генерировать гармонические колебания на частотах из диапазона 1 – 50 МГц в соответствии с заданной программой. Этот сигнал усиливается усилителем мощности 203, через блок измерения параметров излучения 202 поступает на антенну 201 и излучается в околоскважинное пространство. На блоке измерения параметров излучения 202 регистрируется напряжение на антенне 201 и ее комплексное сопротивление. Эти данные поступают через АЦП 206, в процессор 205 и через блок управления питанием и оптико-электрических преобразователей 207 и оптоволокно 1 в вычислительный модуль 107. The power control unit and optical-
Верхний скважинный приемник 103, в соответствии с фиг.3, состоит из последовательно связанных антенны 301, усилителя радиочастоты 302, смесителя 303, усилителя промежуточной частоты 304, аналогово-цифрового преобразователя (АЦП) 305, процессора 306. При этом процессор 306 дополнительно связан с синтезатором частоты 307, который связан со смесителем 303. Процессор 306 так же связан с блоком управления питанием и оптико-электрических преобразователей 308, к которому подключены оптоволоконные линии связи 110 и 111.The
Блок управления питанием и оптико-электрических преобразователей 308 работает аналогично блоку управления питанием и оптико-электрических преобразователей 207 скважинного излучателя 102. Электромагнитное поле, прошедшее от скважинного излучателя 101 через породы, преобразуется в антенне 301 в электрический сигнал. Этот сигнал, через усилитель радиочастоты 302, поступает на смеситель 303. Сюда же поступает сигнал от синтезатора частот 307. Частоту сигнала определяет процессор обработки данных 306. Смешиваясь, сигналы преобразуются в сигнал промежуточной частоты, амплитуда которого пропорциональна величине сигнала, поступающего с антенны 301. Этот сигнал поступает на усилитель промежуточной частоты 304 и далее на АЦП 305. Оцифрованный сигнал передается в процессор 306. Процессор 306 формирует набор данных для передачи в вычислительный модуль 107 через блок управления питанием и оптико-электрические преобразователи 308.The power control unit and optical-
Нижний скважинный приемник 104 аналогичен верхнему скважинному приемнику 103, за исключением того, что вместо оптоволоконной лини связи 110 к нему подключена оптоволоконная линия связи 111.The
Ретранслятор 106, в соответствии с фиг.4, состоит из последовательно связанных блока согласования 402, процессора 403 и цифрового интерфейса 404, при этом процессор 403 дополнительно связан с генератором тока 405. Блок согласования 402 и генератор тока 405 связан с коллектором 401 каротажного подъемника 105. Цифровой интерфейс 404 может быть представлен USB или Wi-Fi и предназначен для обеспечения обмена данными между ретранслятором 106 и вычислительным модулем 107.The
Процессор 403 через блок согласования 402 обеспечивает прием или передачу данных, переданных по цифровому интерфейсу 404 из вычислительного модуля 107, на коллектор 401 каротажного подъемника 105 и далее через каротажный кабель 108 на оптико-электрический преобразователь 101. Также процессор обеспечивает работу генератора тока 405, необходимого для питания оптико-электрического преобразователя 101 в соответствии с электрическими характеристиками каротажного кабеля 108. Питание ретранслятора 106 осуществляется от сети 220В через блок питания 406.The
Вычислительный модуль 107 выполнен с возможностью передачи команд на скважинный излучатель 102, приемники 103 и 104, приема от них параметров, характеризующих распространение электрического поля высокой частоты в околоскважинном пространстве, вычисления на основе таких параметров эффективных значений электросопротивления и диэлектрической проницаемости горных пород в около скважинном пространстве для конкретной частоты излучаемого скважинным излучателем 102 электромагнитного поля.The
Исследование околоскважинного пространства с использованием заявленного интроскопа осуществляется следующим образом. Скважинную часть перемещают вдоль интервала исследования ствола скважины. При этом каждой глубине соответствует набор измерений фазы и амплитуды сигнала, пропорционального напряженности электромагнитного полю, возбужденному скважинным излучателем и прошедшего через породы в околоскважинном пространстве, а также ток на входе антенны излучателя и комплексное сопротивление антенны на этой частоте. Измерения проводят на нескольких частотах в наиболее информативном диапазоне от 1,25 до 50 МГц. Конкретные частоты в количестве от 2 до 50 задаются при подготовке прибора к измерениям. Вся установка перемещается в скважине с заданным шагом с помощью каротажного кабеля 108.The study of the near-wellbore space using the claimed introscope is carried out as follows. The downhole part is moved along the wellbore survey interval. In this case, each depth corresponds to a set of measurements of the phase and amplitude of the signal proportional to the strength of the electromagnetic field excited by the borehole transmitter and passed through the rocks in the near-wellbore space, as well as the current at the input of the transmitter antenna and the complex resistance of the antenna at this frequency. Measurements are carried out at several frequencies in the most informative range from 1.25 to 50 MHz. Specific frequencies from 2 to 50 are set when preparing the device for measurements. The entire rig is moved in the borehole at a predetermined pitch using the
Интерпретация проводится итерационно методом подбора путем сравнения измеренного поля с расчетным. Подбор осуществляется на всех измеренных частотах одновременно путем минимизации функционала.The interpretation is carried out iteratively by the fitting method by comparing the measured field with the calculated one. The selection is carried out at all measured frequencies simultaneously by minimizing the functionality.
Совокупность измерений на выходе каждого из скважинных приемников 103 и 104 может быть визуализирована в виде диаграмм «частотных спектров» (501), как это представлено на фиг.5. По вертикальной оси отложена глубина, по горизонтальной – рабочие частоты, а цветом дана интенсивность измеренного параметра поля. The collection of measurements at the output of each of the
Оценку влияния зоны проникновения проводится путем сопоставления значений ρэфф и ɛэфф, вычисленных по измерениям на малом и большом разносах установки.Evaluation of the influence of the invasion zone is carried out by comparing the values of ρ eff and ɛ eff , calculated from measurements at small and large separations of the installation.
На фиг.5 представлен графический пользовательский интерфейс программного обеспечения вычислительного модуля 107. В левой части представлен частотный спектр поля In(Ez) 501. В окне 502 представлена визуализация выведенной экспериментальной частотной зависимости поля на конкретной глубине. Поля 503 и 504 соответствуют выводу интерпретационных параметров: расчетные значения эффективной диэлектрической проницаемости ɛэфф, эффективного электрического сопротивления пород ρэфф и коэффициентов частотной дисперсии 505 и 506, соответствующие подобранной теоретической кривой.Figure 5 shows the graphical user interface of the software of the
По коэффициентам дисперсии на каждой глубине напротив коллектора определяется показатель степени в уравнении Арчи – Дахнова (коэффициент MN), который, в свою очередь, используется для вычисления коэффициента водонасыщения Кв (или нефтенасыщения (Кн=1-Кв). The dispersion coefficients at each depth opposite the reservoir are used to determine the exponent in the Archie-Dakhnov equation (MN coefficient), which, in turn, is used to calculate the water saturation coefficient Kw (or oil saturation (Kn = 1-Kw).
Claims (12)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019135951A RU2733110C1 (en) | 2019-11-08 | 2019-11-08 | Downhole multifrequency introscope for investigation of near-borehole space |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019135951A RU2733110C1 (en) | 2019-11-08 | 2019-11-08 | Downhole multifrequency introscope for investigation of near-borehole space |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2733110C1 true RU2733110C1 (en) | 2020-09-29 |
Family
ID=72926967
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019135951A RU2733110C1 (en) | 2019-11-08 | 2019-11-08 | Downhole multifrequency introscope for investigation of near-borehole space |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2733110C1 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU374565A1 (en) * | 1971-01-15 | 1973-03-20 | Опытно конструкторское бюро геофизического приборостроени треста Бурмашремонт | YOUR UNIONash-o-gsh ^ Egn ^ |
SU744415A1 (en) * | 1972-10-17 | 1980-06-30 | Трест "Татнефтегеофизика" | Apparatus for electromagnetic well logging |
SU1469490A1 (en) * | 1987-02-02 | 1989-03-30 | Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт геофизических исследований геологоразведочных скважин | Electromagnetic logging device |
WO2012107107A1 (en) * | 2011-02-11 | 2012-08-16 | Statoil Petroleum As | Improved electro-magnetic antenna for wireless communication and inter-well electro-magnetic characterization in hydrocarbon production wells |
WO2013074411A2 (en) * | 2011-11-15 | 2013-05-23 | Halliburton Energy Services, Inc. | Enhanced resistivity measurement apparatus, methods, and systems |
WO2014105084A1 (en) * | 2012-12-31 | 2014-07-03 | Halliburton Energy Services, Inc. | Deep azimuthal system with multi-pole sensors |
-
2019
- 2019-11-08 RU RU2019135951A patent/RU2733110C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU374565A1 (en) * | 1971-01-15 | 1973-03-20 | Опытно конструкторское бюро геофизического приборостроени треста Бурмашремонт | YOUR UNIONash-o-gsh ^ Egn ^ |
SU744415A1 (en) * | 1972-10-17 | 1980-06-30 | Трест "Татнефтегеофизика" | Apparatus for electromagnetic well logging |
SU1469490A1 (en) * | 1987-02-02 | 1989-03-30 | Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт геофизических исследований геологоразведочных скважин | Electromagnetic logging device |
WO2012107107A1 (en) * | 2011-02-11 | 2012-08-16 | Statoil Petroleum As | Improved electro-magnetic antenna for wireless communication and inter-well electro-magnetic characterization in hydrocarbon production wells |
WO2013074411A2 (en) * | 2011-11-15 | 2013-05-23 | Halliburton Energy Services, Inc. | Enhanced resistivity measurement apparatus, methods, and systems |
WO2014105084A1 (en) * | 2012-12-31 | 2014-07-03 | Halliburton Energy Services, Inc. | Deep azimuthal system with multi-pole sensors |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6294917B1 (en) | Electromagnetic induction method and apparatus for the measurement of the electrical resistivity of geologic formations surrounding boreholes cased with a conductive liner | |
US4451789A (en) | Logging tool and method for measuring resistivity of different radial zones at a common depth of measurement | |
US9638028B2 (en) | Electromagnetic telemetry for measurement and logging while drilling and magnetic ranging between wellbores | |
US6646441B2 (en) | Well logging system for determining resistivity using multiple transmitter-receiver groups operating at three frequencies | |
US5402068A (en) | Method and apparatus for logging-while-drilling with improved performance through cancellation of systemic errors through combination of signals, utilization of dedicated transmitter drivers, and utilization of selected reference signals | |
US4107597A (en) | Electromagnetic wave propagation well logging utilizing multiple phase shift measurement | |
US9035657B2 (en) | Electromagnetic logging between a cased borehole and surface | |
RU2577418C2 (en) | Compensated cross-well tomography methods and systems | |
US6788066B2 (en) | Method and apparatus for measuring resistivity and dielectric in a well core in a measurement while drilling tool | |
EP0314573A2 (en) | Well logging apparatus and method | |
CA1040708A (en) | Combination radio frequency dielectric and conventional induction logging system | |
US3993944A (en) | Movable oil measurement combining dual radio frequency induction and dual induction laterolog measurements | |
US8050865B2 (en) | System and method for measuring resistivity parameters of an earth formation | |
CA1053755A (en) | Dielectric induction logging system for obtaining water and residual oil saturation of earth formations | |
US2455941A (en) | Geophysical prospecting in boreholes by microwaves | |
US9933538B2 (en) | Adaptive optimization of output power, waveform and mode for improving acoustic tools performance | |
US6377050B1 (en) | LWD resistivity device with inner transmitters and outer receivers, and azimuthal sensitivity | |
EP3134612A1 (en) | Characterizing a downhole environment using stiffness coefficients | |
US11740380B2 (en) | Minimal electronic sensor collars | |
US10754055B2 (en) | Apparatus and method for obtaining petrophysical images using electrical imager and multi-frequency dispersion measurements | |
CN108594313A (en) | Hand propelled time domain electromagnetic well logging apparatus and method in a kind of coal mine down-hole drilling | |
US10227868B2 (en) | Electromagnetic telemetry using capacitive surface electrodes | |
CN103917732A (en) | Drill bit for performing electromagnetic measurements in a subterranean formation | |
CN108442926A (en) | A kind of nearly drill bit electromagnetic resistivity adds gamma ray logger | |
RU2733110C1 (en) | Downhole multifrequency introscope for investigation of near-borehole space |