Способ волнового электромагнитного каротажа

 

1. СПОСОБ ВОЛНОВОГО ЭЛЕКi ТРОМАГНИТНОГО КАРОТАЖА,;включающий возбуждение высокочастотного электромагнитного поля в ОДНОЙ точке наоси скважины и его прием в одной или нескольких других точках на оси скважины, удаленных от точки возбуждения на расстояние, большее длины волны сигнала, измерение амплитуды. и фазы принятых сигналов и вычисле-. ние по ним удельной электрической проводимости и диэлектрической проницаемости пород, пересеченных скважиной , отличаю 14 ии ся тем, что, с целью увеличения достоверности и точности измерений электрических параметров пород, возбуясдаемый сигнал модулируют по частоте, вычисляют функции взаимной корреляции принятых и возбужденного сигналов и/или принятых сигналов между собой, выделяют максимальные значения вычисленных функций взаимной корреляции , соответствующие сигналам, распространяющимся по породе, опре:-деляют параметры этих сигналов и Используют их для вычисления электрических параметров пород. 2,Способ по П.1, от л н ч а ющ и и с я тем, что точки приема удаляют от точки возбуждения так,чтобы время прохождения головной и,ли рефрагированной волн по породе было меньшим времени распространения t всех других типов волн между точка (Л ми возбуждения и приема. 3.Способ по П.1, отличающ и и с я тем, что частоту возбуждаемого электромагнитного поля изменяют по линейному закону с. периодом повтбре НИН циклов, не большим, чем время перемещения точек возбуждения и приема на интервал, равный минимальной длине волн возбуждаемого ел поля в среде. t:o о 4 4

COOS СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

0Е 01> ЗСМ) 01 Ч 3/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНЯТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3475400/18-25 (22) 28. 07. 82 (46) 07. 11. 83. Бюл. 9 41 (72) С.К. Балуев (53) 550.832 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 646297, кл. G .01 V 3/18, 1977.

2. Патент:США 9 4209747,. кл. 324=338, опублик. 1977 (прототип). (54) (57) 1 . СПОСОБ ВОЛНОВОГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО КАРОТАЖА, вкюпочающий возбуждение высокочастотного электромагнитного поля в одной точке на. оси скважины и его прием .в одной или нескольких других точках на оси скважины, удаленных от точки возбуждения иа расстояние, большее длины волны сигнала, измерение амплитуды " и фазы принятых сигналов и вычисле-. ние по ним удельной электрической проводимости и диэлектрической проницаемости пород, пересеченных скважиной, отличающийся тем, что, с целью увеличения достоверности и точности измерений электрических параметров пород, возбуждаемый .сигнал модулируют по частоте, вычисляют функции взаимной корреляции принятых и возбужденного .сигналов и/или принятых сигналов между собой, выделяют максимальные значения вычисленных функций взаимной корреляции, соответствующие сигналам, распространяющимся по породе, опре.деляют параметры этих сигналов и используют их для вычисления электрических параметров пород.

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что точки приема удаляют от точки возбуждения так,чтобы время прохождения головной или рефрагированной волн по породе было меньшим времени распространения Pg всех других типов волн между точками возбуждения и приема, 3. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что частоту возбуждаемого электромагнитного поля изменяют по линейному закону с. перно- Я дом повторення цикдов, не боЛьшим, чем время перемещения точек возбуждения и приема на интервал, равный минимальной длине волн возбуждаемого поля в среде.

1053044

Изобретение относится к промысловой геофизике, а.точнее к электромагнитным методам исследования нефтегазовых скважин.

Известны способы, электромагнит. ного каротажа скважин, предусматривающие вОЗбуждение относительно низкочастотного (в диапазоне 10100 кГц) гармонического электромагнитного поля в одной точке на оси ! скважины и прием наведенного,им сигнала в одной или нескольких других точках на оси скважины, удаленных от точки возбуждения на расстояние, меньшее длины волны электромагнит- ного сигнала, измерение амплитуды принятых сигналов и вычисление удельной электрической проводимости . пород с введением поправок за влияние проводимости жидкости в стволе скважины тем или иным способом (1) .

Недостатком этих способов явля-,! ется невозможность разделения с их . помощью нефтегазонасыщениых пород и пород, насыщенных пресными водами, поскольку проводимость пресных вод мало отличается от проводимости углеводородов.

Наиболее близким к изобретению является способ волнового электро- магнитного каротажа, предусматри,вающий возбуждение высокочастотного (в диапазоне 1-100 МГц) электромагнитного поля в одной точке на оси скважины и прием его в одной или нескольких других точках на оси скважины, удаленных от точки возбуждения на расстояние, большее длины волны поля,. измерение амплитуды и фазы принятых сигналов и вычисление по ним удельной электрической проводимости и диэлектрической проницаемости пород, пересеченных скважиной.

Для уменьшения влияния скважины и заполняющей ее жидкости производит ся экспериментальный подбор частоты возбуждаемого сигнала и расстояний между точками возбуждения и приема.

Поскольку диэлектрическая проницаемость воды мало зависит от ее минерализФции и существенно отличается от диэлектрической проницаемости нефти и газа, этот способ в принципе обеспечивает разделение водо- и нефтегазонасыщенных пород независимо от минерализадии пластовой воды (2)Ä

Однако результаты, получаемые. при использовании известного способа на практике, весьма неоднозначны, так как измеренные значения диэлектрической проницаемости и удельной электрической проводимости для водо-. и нефтегазонасыщенных пород перекрываются настолько значительно, особенно s случае тонкослоистых разрезов и изменения диаметра скважины, что различить водо- и нефтегазонасыщенные породы по этим параметрам невозможно.

Целью изобретения является увеличение достоверности и точности измерения электрических параметров

5 .пород.

Поставленная цель достигается согласно способу волнового электромагнитного каротажа, включающему возбуждение высокочастотного элек10 тромагнитного поля. в одной точке на оси скважины и его прием в одной или нескольких других точках, на оси скважины, удаленных от точ,ки возбуждения на расстояние, боль15 шее длины волны сигнала, измерение амплитуды и фазы принятых сигналов и.вычисление по ним удельной элек трической проводимости и диэлектри..ческой проницаемости пород, пересеченных скважиной, возбуждаемый сиг-. нал модулируют.по частоте, вычисляют функции взаимной корреляции принятых и возбужденного сигнала и/или принятых сигналов между .собой, выделяют максимальные значения вычис-, ленных функций взаимной корреляции, соответствующие сигналам, распространяющимся по,породе, определяют параметры этих сигналов н используют их для вычисления электрических па30 раметров пород.

Причем точки приема удаляЮт от точки возбуждения так, чтобы время прохождения головной или рефрагированной волн по породе было меньшим

З5 времени распространения всех других типов волн между точками возбуждения и приема.

Кроме того, частоту возбуждаеМого электромагнитного поля изменяют по.

40 линейному закону с периодом повторе" ния циклов, не большим, чем время перемещения точек возбуждения и.приема на интервал, равный минимальной длине волны возбуждаемого поля в сре45

Практически при надлежащем выборе удаления точки приема от точки возбуждения всегда можно обеспечить, ..что прямая, головная или рефрагированная волна, .распространяющаяся по породе, достигнет точки приема раньше волны, распространяющейся с меньшей скоростью по жидкости в стволе скважины (которая всегда .ха- рактеризуется большей диэлектричес55 кой проницаемостью и, следовательно, меньшей скоростью распространения электромагнитных волн, чем породы), и тем более раньше волн, претерпевших многократные отражения на грани60 цах пластов и стейке скважины. T.å. предлагаемым способбм осуществляют временную селекцию полезной волны в то spews как в известных способах регистрируется сложный суммарный

65 сигнал, обусловленный всей совокуп=

1053044 ностью разнообразных типов волн, достигающих приемника, который может в зависимости от геометрии и электрических свойств разреза и сква" жины существенно отличаться от по.лезного сигнала, наводимого волной, прошедшей по породе, На фиг.1 показана блок-схема ап- . паратурй; позволяющей реализовать предлагаемый способ, вариант на фиг. 2-7 .— диаграммы, поясняющие его работу.

Способ осуществляют следующим образом.

Ф

В заданной точке на оси скважины .возбуждают высокочастотный электро. магнитный сигнал (например, с помоi щью катушки питаемой переменным током), частоту которого периодически изменяют в некоторьщ пределах, например в диапазоне от 10-20 до

60-100 МГц за 10-100 мкс. В одной или нескольких других .точкаМ на оси . скважины, удаленных от точки возбуждения на расстояние, существеН-: но большее длины волны сигнала в среде,.например в точках, удален;, ных на расстояния 9,7 и 1 м от точки возбуждения, принимают возбуж.денный сигнал, например, так же с помощью катушек и усиливают его:для удобства дальнейшей обработки и передачи. Вычисляют с помощью аналого-вого или цифрового устройства функции взаимной .корреляции каждого из принятых сигналов с возбужденным .и/или друг с другом. Затем выделяют максимальные значения функций взаимной корреляции, соответствующие . волне, распространяющейся по поро-: ,дам (например, первый максимум, превышающий заданный пороговый уро.вень).

Определяют амплитуду волны, распространяющейся по породе, по *енормированному значению максимума функции взаимной корреляции,,а ее .. фазовый сдвиг — по величине времен ного Сдвига принятого и возбужденного сигналов, соответствующего-максимальному значению функции взаимной корреляции, для каждой точки приема. Затухание и относительный: фазовый сдвиг волны, распространяю.щейся по породе, рассчитывают мезщу точками приема и на основании этих. значений вычисляют диэлектрическую проницаемость и удельную электрическую проводимость пород, по которым судят о характере флюида в поровом пространстве породи.

Для осуществления способа можиб использовать обычную аппаратуру волнового диэлектрического каротажа, подвергнутую некоторой модификации- схему возбуждения излучающей катуш ки выполняют управляемой по.частоте а приемные каналы (катушки и .Усилители) - относительно широкополосными, в состав обрабатывающих схем вводят блоки вычисления функций взаимной корреляции и выделения ее мак-.

° симумов, соответствующих волне, распространяющейся преимущественно по породе.

Такая аппаратура включает (фиг.1)

10 прочный диэлектрический корпус 1, излучающую катушку 2, ее возбудитель (генератор) 3, блок 4 Управле, ния частотой, широкополосные приемные катушки 5 и 6, усилители 7 и 8, 15 схему телеметрии 9, обеспечивающую передачу сигналов с выходов усилителей 7 и 8 и опорного сигнала с выхода возбудителя 3 на поверхность по высокочастотной коаксиальной или.

2О световодной линии связи 10, приемную схему телеметрии 11, обеспечивающую разделение переданных сигналов, блоки

12 и 13 вычисления функций взаимной корреляции, блоки выделения макси25 мумов Функций взаимной корреляции, .соответствующих головной или рефрагированной волне, распространяющей- . ся по породе, и определения их параметров — амплитуды и фазы 14 и 15, блоки 16 и 17 вычисления отношения амплитуд (затухания) и относительно фазового сдвига соответственно и блок 18 вычисления диэлектрической проницаемости и удельной электрической проводимости пород.

Возбуждаемый излучающей катушкой

3 сигнал .(Фиг.4), модулированный по частоте сигналом блока 4 (Фиг.3), распространяется несколькими различ4Q ными путями (пунктирные линии на фиг.1); соответствующими различным типам воли (головные или рефрагированные по породе, многократно отраженные от стенок скважины и корпуса прибора и т.It,), и принимается ка ушками 5 и 6. в виде несколько задержанных и сильно искаженных сигналов, показанных на фиг,4 и 5. После усиления их усилителями 7 и 8 и пе5О Редачи на поверхность эти сигналы подвергаются. взаимной корреляции в блоках 12 и 13 с.возбужденным сигналом, результатом чего являются сигналы, соответствующие функциям: взаимной корреляции, которые показа55. ны на фиг.. 6 и 7, по которым опреде;ляются параметры (амплитуда ненормированного значения и временной сдвиг) максимумов, соответствующих волне, распространяющейся по породе (максимумы Ag и А1 на фиг. 6 и 7), По этим параметрам в блоках 16 и 17 определяется затухание и относительный.фазовый сдвиг сигналов между прием-. ныии катушками 5 и 6, а в блоке 18 5 выполняется вычисление по известным

1053044 формулам удельной электрической ггроводимости и диэлектрической проницаемости пород.

При умеренных требованиях к термостойкости аппаратуры целесообразно разместить болыаую часть схем в скважинной части аппаратуры, что позволяет осуществлять передачу информации по обычным каротажным кабелям. При наличии быстродействующих преобразователей аналог — код всю обработку можна выполнять на ЭВМ.

Использование предлагаемого способа волнового электромагнитного каротажа позволяет резко повысить достоверность и точность измерения электрических свойств пород и на этой основе надежность определения характера насыщения коллекторов особенно, в условиях их обводнения пресными водами, что играет весьма важ ную роль при исследовании скважин, 10 бурящихся на месторождениях, эксплуатируемых с использованием различных систем заводнения.

1053044

Фиа Ф вЂ” ю- 1 ур» Д фиг. 7

Составитель Л. Воскобойников

Редактор Н. Джуган Техред С.ЛегЕза Корректор Ю. Макаренко

,У

Тираж 710 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35., Раушская наб., д. 4/5

Заказ 8866/44

Филиал ППП "Патент", г. ужгород, ул. Проектная,4