Способ электрического каротажа обсаженных скважин

 

СПОСОБ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО КАРОТАЖА ОБСАЛСЕННЫХ СКВАЖИН, включающий возбуждение электромагнитного , поля на участке колонны обсадных труб и измерение продольного тока электромагнитными преобразователями, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, на участке колонны возбуждают один электрический диполь и на разных расстояниях от него одновременно измеряют два значения продольного тока, по отношению которых определяют проводимость среды, окружающей обсадную колонну.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Ai (51)5 С 01 Ч 3/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 3454200/18-25 (22) 17.06.82 (46) 23.07.91. Бюл. Ф 27 (71) Восточно-Сибирский научно-ис»следовательский институт геологии, геофизики и минерального сырья (72) В.П.Ткачук и П.В.Ткачук (53) 550 ° 83 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 56026, кл. G 01 Ч 3/18., 1939.

Патент США Ф 3277363. кл. С 01 V 3/18, опублик, 1972.

Изобретение относится к геофизическим исследованиям скважин и служит для измерения удельной электричес» кой проводимости вскрытых скважиной .горных пород при наличии в ней обсадной колонны.

Известен способ электрического

-каротажа обсаженных скважин, в котором регистрируют радиальную дивергенцию тока по падению напряжения на отрезке колонны, которое из-за высокой электропроводности последней очень мало.

При регистрации разности потен- циалов в различных модификациях этого каротажа возникают электрические поме" хи, являющиеся следствием движения электродов-скребков по колонне, которые существенно ухудшают отношение сигнал/шум и практически не позволя ют получить необходимую информацию.

„„SU„„1-072620

2 (54) (57) СПОСОБ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО

: KAP0TANA ОБСАЖЕННЫХ СКВАЖИН, включающий возбуждение электромагнитного поля на участке колонны обсадных труб и измерение продольного тока электромагнитными преобразователями, .отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, на участкс колонны возбуждают. один электрический диполь и на разных расстояниях от него одновременно измеряют два значения продольного тока, по отношению которых определяют проводимость среды, окружающей обсадную колонну.

Наиболее близким является способ электрического каротажа обсажен:ных скважин, включающий возбуждение, электромагнитного поля на участке, колонны обсадных труб и измерение продольного тока электромагнитными преобразователями.

При этом на участке колонны Bos» буждают два встречно направленных электрических диполя, ток которых, растворяясь по колонне, уходит из центра установки в окружающую среду. !

> Основньи недостатком этого спо соба является сложность метода, обеспечивающего расхождение тока в радиальном направлении, для чего необходимо наличие двух возбудителей поля, а это усложняет скважинную часть устройства.

Изменение зазора за счет окалины, ржавчины, раковин и т.д. в обсад1072620 ной колонне приводит к дестабилизации постоянного магнитного потока и к изменению магнитного сопротивления в зазоре, а это в свою очередь приводит к изменению ЭДС электричес5 кого диполя, наведенного на колонне, . что вносит погрешности в измерении ,тока утечки в изучаемую среду.

Цель изобретения — повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем,,что по способу электрического каротажа обсаженных скважин, включающему 15 возбуждение электромагнитного поля на участке колонны обсадных труб и измерение продольного тока электроматнитными преобразователями, на участке колонны обсадных труб элект- 20 ромагнитным методом возбуждают один электрический диполь и на разных удалениях от него одновременно измеряют два значения продольного тока, те кущего по колонне мимо измерительных ,датчиков, а по отношению значения этих токов определяют производимость ереды, окружающей обсадную колонну труб.

На чертеже изображен разработанный способ.

Способ содержит в разрезе стенку обсадной колонны 1 с участком изучаемой среды (пласт 2 и имеющие его по- 35 ,роды 3 и 4). На колонне 1 электромагнитным вихретоковым преобразовате-, лем — индуктором 5 возбуждают электрический диполь б, условно показанный прямоугольником со знаками + 40 и -, и расположенные на разных расстояниях нище от него два электромагнитных вихретоковых измерительнйх преобразователя 7 и 8. Стрелкой

9 условно показан ток, стекающий с 45 участка колонны, заключенного между измерительными электромагнитными вих„ретоковыми преобразователями 7 и 8. Гок,стекающий с нижнего конца трубы, т.е.с участка колонны, находящегося 50 ниже нижнего измерительного датчика 8, обозначен цифрой 10. Ток, стекающий с участка колонны, расположенного между индуктором 5 и.

R ,верхним измерительным датчиком 7. 55 обозначен цифрой 11. .В колонне обсадных труб (см.чертеж). крепящий скважину, на внешней ее стороне электромагнитным методом с помощью электромагнитного индуктора возбуждают электрический диполь, ток которого, растекаясь по колоние, стекает в окружающую ее проводящую среды и экспоненциально затухает. Сила тока (з.-(г)) через поперечное сечение колонны на расстоянии z от индуктора равна:

1 dv (z) - — — — ->

2 Ys7z Йг (z ) где v — сопротивление единичного отрезка колонны току осевого направления, связанное с удельным сопротивлением колонны (P «" ) и ее толщиной (В-d) следующей зависимостью:

4Ркол

Я (Р2 d2 ) где ч — потенциал в точке наблюдеX ния с координатой z;

dvg йг(г) первая производная потенциала в точке наблюдения с координатой; сила тока, ответвляющаяся из колонны в окружающую ее среду на единичном интервале глубин, равна е

R(z) v я. к() = ук(,) s (ия)- о

1 (l.dS) Х (г» ) dz

5Ь Е г

s (idS) i (г + — ) dz

Sll г. г (idS) i R(pa, е так как поверхность S состоит из торцовых поверхностей участка колонны S> и S и его боковой поверхности Sg, следовательно, левая часть

Ф ъ7 (,1 — сопротивление среды радиальной составляющей тока, т. е. 1щ. . Выделив отрезок колонны высотой

Дг и с центром в точке наблюдения z, (применив к замкнутой поверхности $А этого цилиндра уравнение непрерывнос» ! ,ти вектора тока divi =- О, взятое в интегральной формуле, имеем.

1072б2О

i2 Ьg, еа

3. 11 выражения (4) представляет сумму трех потоков. Таким образом, получим .

i (z+ : )"i (z - - — ) +

bz.. Ьг

Е z z z

+ i<1 )йг О или — — — i (z)

6iz г) г

Вводя обозначения i (г+ dz ) г

hz

i (г---«---) e1- i Дz i

Й. г г(г) выражение 8 можно записать i1- i + + i g О. Переписав выражение 10 в виде i i + is и разделив его ,на i<, получим:

Отсюда следует: если среда, прилегающая к контролируемому участку колонны — изолятор и утечки тока в нее нет, т.е. ig О, в этом слу-. чае ig i1, а и /i< 1.

В случае, когда среда, окружающая обсадную колонну, проводящая, то ф 11 а 1 g O О и lg/11 на ве личину i, выраженную в долях i

Если sa счет дестабилизирующйх факторов изменяется мощность 8 питающем диполе или же изменяется величина тока, стекающая с участка колоккы, заключенного между питающим диполем и верхним измерительньм электромагнит- 35 ным преобразователей, то синхронно., в тех же пропорциях, будет изменяться как i<, так и i< а их отношение

i< i будет выдерживаться с высокой ,точностью и изменяться только в том 40 случае, если будет изменяться сопротивление слоя горной породы, примыкающего к обсадной колонне с внешней

° стороны и заключенного между электромагнитными преобразователями 7 и 8.

Проводимость пород пропорциональна величине радиапьного тока ig. я определения этой величины прово.т измерение тока осевого направле- 50 .ния i и i1 в двух различных участ-!

,ках колонны на разных удалениях от питающего электрического .диполя. При чем для устранения влияния дестабилизирующих факторов на измеряемую веки у чину и тем самьи повышения точности измерения одним из измерительных электромагкитных преобразователей, например 8, контролируют, значение тока i<, протекающего через поперечное сечение колонны мимо него и управляют мощностью электромагнитного, индуктора, возбуждающего на колонне электрический диполь так, чтобы независимо от сопротивления заземления части колонны, расположенной ниже контрольного электромагнитного преобразователя 8, ток оставался на эаданном уровне, т.е. i< const Тогда значение тока i, зафиксированное измерительньм электромагнктньм преоб-. разователем 7, будет больше контрольного тока i на величину, т.е. на величину тока 9, ответвляющего в проводящую среду, окружающую участок колонны, заключенный между электромагнитными преобразователями 8 и 7.

Поскольку ЭДС питающего диполя, а следовательно, и его ток дестабилизируется различными факторами: измене

;нием магнитного зазора между колонной и магнитопроводом электромагнитного преобразователя за счет окалины, ржавчины, каверн, за счет нестабильности тока питания обмоток переменного тока — возбудителя поля, влияния вмещающих пород. Эти факторы практически учесть невозможно, поэтому измеряют не разницу токов, а их отношение, выраженное в процентах контрольного тока, в результате чего автоматически исключаются ошибки, вносимые в измерения.

Таким образом, мерой несовершенства изоляции колонны окружающей ее средой служит отношение токов осевого направления, одновременно замеренных в двух участках колонны на раэличкых расстояниях от питающего электри- . ,ческого диполя.

Иначе проводимость среды, окружаю-. щей участок колонны, заключенный меж ду двумя электромагнитными преобразователями (контролькьи и измерительныл), выражается в единицах величины тока, стекающего с участка колонны, расположенного киже нижнего контролируеМого электромагнитного преобраэователя.

Измерение отношения токов от одного источника позволяет значительно повысить точность оценки проводимостй среды за счет автоматического исклю-. чения ошибок, вносимых нестабиль-. ностью тока питания обмотки индуктора, искажающего измерения влияния вмещаю, щих пласт пород при большой их конт-;

1072620

Редактор И.Ленина Техред А. Кравчук

Корректор Ы.Ревская

Заказ 3127 Тираж 339 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР . 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород ул. Гагарина, 101 растности за .счет изменения зазора между датчиками и колонной и т.д.

Способ электрического каротажа обсаженных скважин позволит проиэво5 дить измерения в скважинах, защищенных стапьной эксплуатационной или технической колонной, что в свою очередь . позволит точнее отбивать ВНК и ГЖК при оценке запасов месторождения, при его эксплуатации с законтурным и внутриконтурньи заводнением, сократить объем бурения за счет уменьше. ния количества наблюдательных и контрольных скважин, уменьшить затраты на закачку технической воды и диэмульсацню добываемой нефти,т.е. более эффективно и с меньшими экономическими затратами эксплуатировать месторождения, увеличить добычу нефти за счет сокращения обводнения добываемой нефти, производить ревизию старого фонда скважин.