Способ и устройство для формирования изображений по данным метода сопротивлений в скважинах, заполненных скважинным флюидом с низкой проводимостью



Способ и устройство для формирования изображений по данным метода сопротивлений в скважинах, заполненных скважинным флюидом с низкой проводимостью
Способ и устройство для формирования изображений по данным метода сопротивлений в скважинах, заполненных скважинным флюидом с низкой проводимостью
Способ и устройство для формирования изображений по данным метода сопротивлений в скважинах, заполненных скважинным флюидом с низкой проводимостью
Способ и устройство для формирования изображений по данным метода сопротивлений в скважинах, заполненных скважинным флюидом с низкой проводимостью
Способ и устройство для формирования изображений по данным метода сопротивлений в скважинах, заполненных скважинным флюидом с низкой проводимостью
Способ и устройство для формирования изображений по данным метода сопротивлений в скважинах, заполненных скважинным флюидом с низкой проводимостью
Способ и устройство для формирования изображений по данным метода сопротивлений в скважинах, заполненных скважинным флюидом с низкой проводимостью
Способ и устройство для формирования изображений по данным метода сопротивлений в скважинах, заполненных скважинным флюидом с низкой проводимостью
Способ и устройство для формирования изображений по данным метода сопротивлений в скважинах, заполненных скважинным флюидом с низкой проводимостью
Способ и устройство для формирования изображений по данным метода сопротивлений в скважинах, заполненных скважинным флюидом с низкой проводимостью
Способ и устройство для формирования изображений по данным метода сопротивлений в скважинах, заполненных скважинным флюидом с низкой проводимостью
Способ и устройство для формирования изображений по данным метода сопротивлений в скважинах, заполненных скважинным флюидом с низкой проводимостью
Способ и устройство для формирования изображений по данным метода сопротивлений в скважинах, заполненных скважинным флюидом с низкой проводимостью
Способ и устройство для формирования изображений по данным метода сопротивлений в скважинах, заполненных скважинным флюидом с низкой проводимостью
Способ и устройство для формирования изображений по данным метода сопротивлений в скважинах, заполненных скважинным флюидом с низкой проводимостью

 


Владельцы патента RU 2462735:

БЕЙКЕР ХЬЮЗ ИНКОРПОРЕЙТЕД (US)

Изобретение относится к электрическому каротажу. Сущность: каротажный прибор содержит, по меньшей мере, одну антенну, имеющую вертикальную ось, и, по меньшей мере, два разнесенных в азимутальном направлении электрода. Антенна размещена между двух электродов. Устройство содержит также процессор, способный обеспечивать подачу питания на один из компонентов, включающих, по меньшей мере, одну антенну и, по меньшей мере, два электрода, для генерации электрического тока в породе, и использовать сигнал, чувствительный к электрическому току, генерируемому другим из указанных компонентов, для определения параметра удельного сопротивления породы. Технический результат: измерение горизонтального удельного сопротивления пород. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 13 ил.

 

Предпосылки создания изобретения

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение в целом относится к разведочным работам на нефть и газ, включающим электроразведочные работы в стволе скважины, пробуренной в толще пород. Более точно, настоящее изобретение относится к скважинным исследованиям с высокой степенью локализации, включающим внесение и измерение токов отдельных зондов, которые подают в стенку ствола скважины.

Уровень техники

Электрический каротаж скважины хорошо известен, и описаны различные устройства и методы, которые применяют в этих целях. Вообще говоря, существуют две категории устройств, которые применяют в зондах электрического каротажа. К первой категории относится измерительный электрод (источник или сток тока), который применяют в сочетании с диффузионным обратным питающим электродом (таким как корпус зонда). Измерительный ток по цепи, соединяющей источник тока с измерительным электродом, поступает через толщу пород в обратный питающий электрод и обратно в источник напряжения в зонде. В приборах индукционного каротажа внутри измерительного прибора находится антенна, которая индуцирует прохождение тока через толщу пород. Величину индуцированного тока определяют с использованием той же антенны или отдельной приемной антенны. Настоящее изобретение представляет собой гибрид обеих категорий.

Существует несколько режимов работы известных из уровня техники устройств: в одном из них поддерживают неизменный ток измерительного электрода и измеряют напряжение, а во втором режиме напряжение электрода является неизменным, и измеряют ток, протекающий через электрод. В идеале желательно, чтобы в случае меняющегося тока и неизменного напряжения, измеряемого на контрольном электроде, ток был обратно пропорционален удельному сопротивлению исследуемой толщи пород. Напротив, если поддерживают неизменный ток, желательно, чтобы напряжение, измеряемое на контрольном электроде, было пропорционально удельному сопротивлению. Согласно закону Ома, если меняется как ток, так и напряжение, удельное сопротивление породы пропорционально отношению напряжения к току.

Известны методы исследования толщи пород с использованием группы измерительных электродов. Смотри, например, US 2930969, выданный на имя Baker, CA 685727, выданный на имя Mann и др., US 4468623, выданный на имя Gianzero, US 5502686, выданный на имя Dory и др., и 6714014, выданный на имя Evans и др., в каждом из которых содержится вспомогательная информация, дополняющая настоящее описание.

В известных из уровня техники устройствах ток активно фокусируется в направлении, перпендикулярном стенке ствола скважины. Если стенки ствола скважины являются шероховатыми или буровой раствор (скважинный флюид) обладает очень высокой проводимостью, существует техническая потребность в обеспечении стабильных условий фокусирования во время каротажа. Если условия фокусирования не соблюдены, результаты измерений будут в значительной степени подвержены влиянию свойств бурового раствора. В известных из уровня техники устройствах конкретно не учитываются сложности, связанные с неровностями поверхности стенок ствола скважины. Если стенка ствола скважины является неровной, путь измерительного тока (тока зонда) искажается, в результате чего меняется зависимость между измеренным импедансом и удельным сопротивлением породы.

Краткое изложение сущности изобретения

В настоящем изобретении предложено устройство для оценки толщи пород. Устройство имеет каротажный прибор, доставляемый в ствол скважины и имеющий по меньшей мере одну антенну и по меньшей мере два электрода. Устройство также имеет процессор, способный обеспечивать подачу питания на один из компонентов, включающих антенну и электроды, с целью генерации электрического тока в толще пород, и использовать сигнал, генерируемый другим из компонентов, включающих антенну и электроды, с целью определения параметра удельного сопротивления породы. Процессор может быть способен приводить в действие антенну, генерируемым электрическим током может являться индуцированный ток, а генерируемым сигналом может являться напряжение между по меньшей мере двумя электродами. Процессор может быть рассчитан на то, чтобы ток, генерируемый электродами, поступал в толщу пород, при этом антенна генерирует сигнал, чувствительный к магнитному полю, генерируемому электрическим током. Антенна и(или) электроды могут быть установлены на штоке (хвостовике) скважинной аппаратуры. Антенна и(или) электроды могут быть установлены на прижимном башмаке, выдвигаемом от штока скважинной аппаратуры. По меньшей мере одна антенна может иметь три катушки, оси которых распределены в азимутальном направлении вокруг оси каротажного прибора. По меньшей мере одна из трех катушек может быть способна работать на частоте, отличающейся от частоты другой катушки. Электроды могут быть способны подавать ток в направлении, по существу параллельном продольной оси каротажного прибора или по существу ортогональном продольной оси каротажного прибора. Упомянутые по меньшей мере два электрода могут включать по меньшей мере три пары электродов, каждая из которых расположена в отличающем азимутальном положении на прижимном башмаке. Каротажный прибор может доставляться в ствол скважины на каротажном кабеле, бурильных трубах или скользящей муфте. Процессор может быть способен использовать квадратурную электрическому току составляющую сигнала.

В настоящем изобретении также предложен способ оценки толщи пород. При осуществлении способа в ствол скважины доставляют каротажный прибор, имеющий по меньшей мере одну антенну и по меньшей мере два электрода. На один из компонентов, включающих антенну и электроды, подают питание с целью генерации электрического тока в толще пород, и используют сигнал, генерируемый другим из компонентов, включающих антенну и электроды, для оценки параметра удельного сопротивления породы. Генерируемым электрическим током может являться индуцированный ток, получаемый в результате подачи питания на антенну, а генерируемым сигналом может являться напряжение между по меньшей мере двумя электродами. Генерируемым электрическим током может являться гальванический ток между двумя электродами, а сигнал, генерируемый антенной, чувствителен к магнитному полю, генерируемому электрическим током. При осуществлении способа антенна и(или) электроды могут быть установлены на штоке скважинной аппаратуры. При осуществлении способа антенна и(или) электроды могут быть установлены на прижимном башмаке, выдвигаемом от штока скважинной аппаратуры. Могут использоваться три антенные катушки с распределенными в азимутальном направлении осями. Одна из трех катушек может работать на частоте, отличающейся от частоты другой из трех катушек. Электроды могут быть способны подавать ток в направлении, по существу параллельном продольной оси каротажного прибора или по существу ортогональном продольной оси каротажного прибора. Могут использоваться три пары электродов. Каротажный прибор может доставляться в ствол скважины на каротажном кабеле, бурильных трубах или скользящей муфте.

В другом варианте осуществления изобретения предложен машиночитаемый носитель для использования с устройством для оценки толщи пород. Устройство представляет собой каротажный прибор, доставляемый в ствол скважины и имеющий по меньшей мере одну антенну и по меньшей мере два электрода. Носитель содержит команды, позволяющие процессору подавать питание на один из компонентов, включающих по меньшей мере одну антенну и по меньшей мере два электрода, с целью генерации электрического тока в толще пород и использования сигнала, генерируемого другим из компонентов, включающих по меньшей мере одну антенну и по меньшей мере два электрода, с целью определения параметра удельного сопротивления породы. Машиночитаемым носителем может являться оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство (СППЗУ), электрически-стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство (ЭСППЗУ), флэш-память и(или) оптический диск.

Краткое описание чертежей

Для лучшего понимания настоящего изобретения оно проиллюстрировано на приложенных чертежах, на которых одинаковые элементы обозначены одинаковыми позициями и на которых:

на фиг.1 показан стандартный каротажный прибор, подвешенный в стволе скважины,

на фиг.2 - механическая схема стандартного формирователя изображений,

на фиг.3а - схема трех катушек прибора согласно настоящему изобретению,

на фиг.3б - один из вариантов осуществления настоящего изобретения с использованием одной катушки на штоке и установленных на прижимном башмаке электродов,

на фиг.3в - эквивалентная схема формирователя изображений по данным метода сопротивлений,

на фиг.4 и 5 - стандартные модели, используемые для оценки конфигурации прибора, показанной на фиг.3б,

на фиг.6 - характеристика показанной на фиг.4 модели при различных азимутах и в отсутствие шероховатости стенок,

на фиг.7 - K-фактор для показанных на фиг.6 кривых с азимутами 10° и 20°,

на фиг.8 - результаты применения K-фактора к кривым с азимутами 10° и 20°,

на фиг.9 - характеристика показанной на фиг.4 модели при различных отклонениях прибора,

на фиг.10 - влияние шероховатости на результаты измерений, осуществляемых стандартным прибором согласно настоящему изобретению,

на фиг.11 - один из вариантов осуществления изобретения с использованием индуктивного датчика на прижимном башмаке,

на фиг.12 - один из вариантов осуществления изобретения с использованием индуктивного датчика и источника тока на прижимном башмаке и

на фиг.13 - один из вариантов осуществления изобретения, обеспечивающий азимутальную чувствительность с использованием индуктивного датчика и источника тока на прижимном башмаке.

Подробное описание изобретения

На фиг.1 показан стандартный прибор 10 для формирования изображения (формирователь изображения), подвешенный в стволе 12 скважины, пробуренной в толщах пород 13, на соответствующем кабеле 14, который проходит через шкив 16, установленный на буровой вышке 18. Кабель 14 включает несущий элемент и семь проводников для передачи команд прибору и приема данных, поступающих от прибора, а также для питания прибора. Прибор 10 поднимают и спускают на буровой лебедке 20. Находящийся на поверхности 23 электронный модуль 22 передает необходимые команды и в ответ принимает данные, которые могут быть сохранены в архивном запоминающем устройстве любого желаемого типа для одновременной или последующей обработки. Данные могут передаваться в аналоговой или цифровой форме. Для анализа данных в полевых условиях в режиме реального времени могут быть использоваться процессоры данных, такие как соответствующий компьютер 24, или зарегистрированные данные могут передаваться в центр обработки для их последующей обработки.

На фиг.2а схематически показан вид снаружи формирователя изображения боковой стенки скважины. Прибор 10, представляющий собой формирователь изображения, включает установки 26 метода сопротивлений. Формирователь изображения может необязательно включать другие датчики, такие как датчик 30 массы бурового раствора или периферийную акустическую телевизионную камеру 32. Электронные модули 28 и 38 могут быть расположены в соответствующих, необязательно указанных положениях. Компоненты могут быть установлены на штоке (хвостовике) 34 зонда хорошо известным обычным способом. Прибор в сборе имеет наружный диаметр около 5 дюймов и длину около 15 дюймов. Над узлами 26 и 32 формирования изображения может быть установлен модуль 36 ориентации, включающий магнитометр и акселерометр, или инерциальная система наведения. На верхнем участке 38 прибора 10 находится модуль телеметрии для выборки, оцифровывания и передачи выборок данных, поступающих от различных компонентов, наземному электронному оборудованию 22 обычным способом. В случае сбора акустических данных их предпочтительно оцифровывают, хотя в альтернативной конструкции данные могут быть сохранены в аналоговой форме для передачи на поверхность, где их затем оцифровывает наземное электронное оборудование 22. На фиг.2а также показаны три установки 26 метода сопротивлений (четвертая установка скрыта на этом виде).

Рассмотрим фиг.3а, на которой проиллюстрирована упрощенная стандартная схема из трех вертикальных катушек 101, 103, 105 согласно настоящему изобретению, размещаемых на штоке (не показан). На фиг.3б показана одна из катушек 103, установленная внутри или на поверхности штока 121. Рычаги, схематические обозначенные позициями 131, 137, выдвигают прижимной башмак в радиальном направлении от штока, чтобы он соприкасался со стенкой скважины (не показана). На прижимном башмаке 133 установлены электроды, схематически обозначенные позициями 135a, 135b. На стороне катушки 103, противоположной прижимному башмаку 133, может быть расположен другой прижимной башмак (не показан). В одном из альтернативных вариантов осуществления изобретения на штоке может быть установлена одна катушка, ось которой проходить вдоль оси прибора.

Этот прибор можно назвать прибором "комбинированного режима" в том смысле, что используется источник индуктивного тока, а электроды детектируют (регистрируют) гальванические токи. В частности, используют множество длинных поперечных прямоугольных катушек, магнитный момент которых перпендикулярен оси ствола скважины. Каждый генераторный контур расположен по центру ствола скважины, а пары электродов расположены на прижимном башмаке, примыкающем к стенке ствола скважины. Эта конструкция является общей, и далее приведены ее дополнительные варианты. На практике каждая генераторная катушка обслуживает два прижимных башмака, на каждом из которых расположено несколько пар электродов. Каждая генераторная катушка может иметь собственную рабочую частоту во избежание взаимных помех с соседними индукционными катушками. С помощью индукционного передатчика электрический ток может вводиться в толщу пород. На низкой частоте и относительно небольшом расстоянии от индукционного контура электрическое поле не зависит от удельной проводимости толщи пород и может быть увеличено просто путем повышения рабочей частоты ω. Если вводят гальванический ток, а буровой раствор является непроводящим, вводимый ток должен преодолеть достаточно высокое емкостное сопротивление. Это легче понять из показанной на фиг.3в упрощенной схемы, на которой емкость Cm отображает емкостное сопротивление между возбуждающими электродами и толщей пород, a Rf соответствует удельному сопротивлению толщи пород. Ток If, вводимый в толщу пород, можно выразить в виде следующего уравнения:

в котором S означает площадь электрода, Uab означает приложенную разность потенциалов между возбуждающими электродами a и b. Поскольку Cm обратно пропорциональна расстоянию d между токовым электродом и толщей пород, величина тока, вводимого в толщу пород, будет уменьшаться с увеличением отклонения от стенки ствола скважины. Длинный индукционный передатчик не обладает такой высокой чувствительностью к величине отклонения и хорошо подходит для непроводящей среды.

В случае измерений только электрического поля результаты измерений будут в высокой степени чувствительны к относительному изменению удельного сопротивления в соседней толще пород. Чтобы вывести абсолютное удельное сопротивление толщи пород, полезными являются некоторые дополнительные измерения индукционного тока и их сочетание с результатами измерений контактным методом.

Характеристика прибора показанной на фиг.3б конструкции была проверена на нескольких различных моделях. Одна из них проиллюстрирована на фиг.4. На ней показан ствол 151 скважины диаметром 8,5 дюймов (21,6 см). Позицией 121 обозначен шток, позицией 132 - прижимной башмак и позицией 131 - рычаг, на который опирается прижимной башмак. Прибор имеет переменное отклонение 133 от стенки ствола скважины. Толща пород состоит из пластов толщиной 0,5 дюйма, 1 дюйм, 2 дюйма, 3 дюйма и 4 дюйма (1,27 см, 2,54 см, 5,08 см, 7,62 см и 10,16 см соответственно). Удельное сопротивление ρ и относительная диэлектрическая постоянная ε пластов составляет (10 Ом·м, 10) и (1 Ом·м, 20) соответственно.

Согласно второй модели, показанной на фиг.5, толща пород имеет равномерные величины ρ=1 Ом·м, ε=20. Величина отклонения зафиксирована на уровне 1/8 дюйма (3,18 мм). Вместе с тем, стенки ствола скважины являются шероховатыми, при этом степень шероховатости составляет от ¼ дюйма до ¾ дюйма (от 6,35 мм до 19,1 мм). Также были имитированы характеристики на примере других моделей, в которых были объединены особенности моделей, показанных на фиг.4 и 5.

В процесс моделирования использовали передатчик длиной 0,914 м и шириной 0,1524 м. Рабочая частота составляла 100 кГц. В случае более низких или высоких частот (вплоть до нескольких МГц) характеристика может быть приблизительно выведена путем простого изменения линейного масштаба сигнала, соответствующего частоте 100 кГц. Генераторный контур помещают в непроводящую среду ствола скважины с радиусом 10,795 см. Для измерения падения напряжения Uz в вертикальном направлении параллельно оси ствола скважины использовали разнос электродов в 0,25 дюйма или 0,5 дюйма (0,63 см и 1,27 см).

На фиг.6 показана типичная характеристика электрического сигнала в зависимости от модели. Три показанные кривые 201, 203 и 205 соответствуют азимутам 0°, 10° и 20° пар электродов приемника. По оси абсцисс отложена глубина исследования в дюймах, а по оси абсцисс - сигнал (разность напряжений между компактными дисковыми электродами). Кривые, соответствующие азимутам 10° и 20°, можно сместить в положение кривой 0° путем применения К-фактора, который составляет около 1,07 для кривой 10° и 1,27 для кривой 20°. На фиг.7 в виде кривых 221 и 223 представлен результат деления кривых 10° и 20° на кривую 0°, а на фиг.8 представлен результат применения К-фактора к исходным кривым, показанным на фиг.7. Позицией 241 обозначена исходная характеристика по азимуту 0° для модели, показанной на фиг.7. Позицией 243 обозначена скорректированная характеристика по азимуту 10° для модели, а позицией 245 обозначена скорректированная характеристика по азимуту 20°. Как показано на фиг.8, за счет дополнительных колонн электродов на показанном на фиг.3б прижимном башмаке можно охватить диапазон изменения азимута в 40° (от -20° до +20°).

Динамический диапазон, который представляет собой соотношение между максимальным и минимальным показаниями по глубине исследования, находится в пределах от 5 до 6, принимая во внимание пласты толщиной в 1 дюйм и более. Нормализованный динамический диапазон (НДД) определяется как отношение динамического диапазона сигнала к скачку удельного сопротивления соответствующих сред. В показанной на фиг.5 модели скачок удельного сопротивления соседних пластов составляет 10, в результате чего НДД для системы комбинированного режима составляет приблизительно 0,55.

Далее будут рассмотрены примеры, иллюстрирующие влияние расстояния между приемными электродами и стенкой ствола скважины. На фиг.9 представлены результаты математического моделирования для той же исходной модели, которая показана на фиг.5. Разнос электродов составляет 0,25 дюйма (6,35 мм). При отклонении 263 в 1/8 дюйма (3,18 мм) НДД снижается до 0,3 в пласте толщиной в 1 дюйм (2,54 см) и до 0,2 и 0,13 при отклонении 265 в ¼ дюйма (6,35 мм) и отклонении 267 в ½ дюйма (1,27 см) соответственно. Для пласта толщиной в 2 дюйма (5,08 см) НДД вдвое выше, чем для пластов толщиной в 1 дюйм (2,54 см). Искажения вследствие отклонения более заметны в проводящих пластах, а в пластах высокого сопротивления толще 2 дюймов (5,08 см) искажения сигнала отсутствуют.

На фиг.10 показана чувствительность измеряемого электрического поля для показанной на фиг.6 модели в зависимости от шероховатости стенок ствола скважины. Кривые 281, 283 и 285 соответствуют шероховатости в ¼ дюйма (6,3 мм), ½ дюйма (1,27 см) и ¾ дюйма (1,91 см) соответственно. В этой модели отсутствуют скачки удельного сопротивления, но сигнал, поступающий от шероховатой стенки, содержит все признаки структуры - границы и скачки удельного сопротивления. Разумеется, что эти ложные признаки сильнее выражены при шероховатости в ½ дюйма (1,27 см) и ¾ дюйма (1,91 см), чем при шероховатости в ¼ дюйма (6,3 мм). На основании результатов подробного моделирования (не показаны) был сделан вывод о том, что в случае шероховатости глубиной 0,25 дюйма обеспечивается высокоразрешающее изображение всех пластов толщиной в 1 дюйм (НДД>0,2), а наличие шероховатости в некоторых пластах не искажает результаты измерений в присутствии соседних пластов. Ситуация ухудшается с увеличением шероховатости до 0,5 и 0,75 дюйма.

В рассмотренных выше вариантах осуществления используются компактные дисковые электроды для измерения разности напряжений вследствие токов, индуцированных антенной в толще пород. На антенну подают питание, чтобы генерировать индуцированный ток в толще пород, и используют сигнал напряжения между электродами, чтобы определить параметр удельного сопротивления. В других вариантах осуществления с целью изменения рассмотренных выше конструкций использует принцип взаимности. В этих других вариантах осуществления в толщу пород доставляют ток с помощью (возбуждения) пары электродов, доставляющих (гальванический) ток в толщу пород, и используют антенну для измерения магнитного поля, создаваемого прохождением тока через толщу пород. Это магнитное поле связано с удельной проводимостью толщи пород.

На фиг.11 проиллюстрирован один из примеров. Показан прижимной башмак, обозначенный позицией 26. Позицией 42 обозначены листовые пружины. Для доставки тока в толщу пород используют электроды (не показаны) в соответствующей точке на штоке. Как известно специалистам в данной области техники, эти электроды должны быть достаточно большими, чтобы путем усреднения исключать колебания величины отклонения. При расположении одного электрода выше и одного электрода ниже прижимного башмака 26 прохождение тока через толщу пород является по существу вертикальным. Такое вертикальное прохождение тока создает магнитное поле, которое зависит от удельной проводимости толщи пород. Для измерения магнитного поля может использоваться по меньшей мере одна антенна (катушка) с поперечной осью, такая как 301.

На фиг.12 проиллюстрирован другой вариант осуществления. Показан прижимной башмак, обозначенный позицией 26. Позицией 42 обозначены листовые пружины. Для доставки тока в толщу пород используют электроды 311a, 311b на прижимном башмаке. Эти электроды обеспечивают вертикальное прохождение тока через толщу пород. Магнитное поле, создаваемое током, зависит от удельной проводимости толщи пород. Для измерения магнитного поля может использоваться по меньшей мере одна антенна (катушка) с поперечной осью, такая как 312.

Еще один вариант осуществления проиллюстрирован на фиг.13. Для доставки тока в горизонтальном направлении в толщу пород используют электроды 331a, 331b. Для генерации сигнала, отображающего удельную проводимость толщи пород, используют антенную катушку 341 с вертикальной осью.

Следует отметить, что в вариантах осуществления, проиллюстрированных на фиг.11-13, для осуществления измерений с целью построения изображений по данным метода сопротивлений может использоваться несколько катушек. Следует также отметить, что при измерениях во время бурения необязательно осуществляют групповые измерения, поскольку вращение прибора и поступательное движение головки бура можно использовать для измерений с целью построения изображений по данным метода сопротивлений с помощью антенны с одной катушкой.

Следует дополнительно отметить, что в случае анизотропной среды показанная на фиг.11, 12 конфигурация служит для измерения вертикального удельного сопротивления, а конфигурация, показанная на фиг.13, для измерения горизонтального удельного сопротивления толщи пород.

Обработанные результаты измерений удельного сопротивления могут регистрироваться на соответствующем носителе. Кроме того, результаты измерений удельного сопротивления могут использоваться при оценке свойств и запасов коллектора. Изображения по данным метода сопротивлений, полученные с помощью спускаемых на кабеле приборов, полезны для определения углов падения пласта, контуров пласта и направлений сбросов. Все эти параметры обеспечивают полезные знания при определении извлекаемых запасов и продуктивности пластов. В их число входит анализ операций заканчивания, спуска обсадной колонны до забоя, операций гидроразрыва и т.п. Кроме того, измерения во время бурения полезны при продвижении по пласту, когда направленным бурением можно управлять, исходя из изображения по данным метода сопротивлений.

При обработке данных может использоваться компьютерная программа, реализованная на соответствующем машиночитаемом носителе, позволяющем процессору осуществлять управление и обработку. Подразумевается, что термин "процессор", используемый в настоящем описании, имеет традиционно широкое значение и включает такие устройства, как одноядерные компьютеры, многоядерные компьютеры, распределенные вычислительные системы, программируемые пользователем вентильные матрицы (FPGA, от английского - field programmable gate array) и т.п. Машиночитаемым носителем, упоминаемым в настоящем описании, является любой носитель, который может считываться машиной, при этом он может включать магнитные носители, ОЗУ, ПЗУ, СППЗУ, ЭППЗУ, флэш-память и оптические диски. Обработка может осуществляться в скважине или на поверхности. В одном из альтернативных вариантов осуществления часть обработки может осуществляться в скважине, а остальная часть - на поверхности.

Изобретение описано применительно к каротажным приборам, которые доставляют на кабеле. Рассмотренные выше принципы также применимы при измерениях во время бурения (MWD, от английского - measurement-while-drilling), когда каротажный прибор входит в компоновку низа бурильной колонны (КНБК), доставляемую на бурильных трубах. Способ также применим с каротажным прибором, доставляемым на скользящей муфте. С точки зрения настоящего описания термин "скважинная аппаратура" может использоваться применительно к КНБК, а также конфигурациям, в которых каротажный прибор входит в аппаратуру, доставляемую на каротажном кабеле или скользящей муфте.

Следующие определения могут быть полезны для понимания настоящего изобретения:

катушка: один или несколько витков, возможно, круглых или цилиндрических, токонесущего проводника, способного генерировать магнитное поле;

ЭСППЗУ: электрически-стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство;

СППЗУ: стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство;

флэш-память: энергонезависимая перезаписываемая память;

индукция: основана на зависимости между меняющимся магнитным полем и электрическим полем, создаваемым изменением;

машиночитаемый носитель: нечто, на чем может храниться информация в форме, понятной компьютеру или процессору;

шток: стержень, вал или шпиндель, вокруг которого размещены или скомпонованы другие компоненты. Применительно к нефтяным и газовым скважинам этот термин означает специальные трубчатые компоненты, являющиеся важными деталями узла или системы;

несоосность: состояние смещения или неправильной регулировки;

оптический диск: носитель в форме диска, в котором для хранения и извлечения информации используют оптические методы;

устанавливать в положение/положение: действие установки или размещения; точка или область, занимаемая физическим объектом;

ПЗУ: постоянное запоминающее устройство;

удельное сопротивление: электрическое сопротивление проводника с единичной площадью поперечного сечения и единичной длиной. Определение удельного сопротивления эквивалентно определению его обратной величины (удельной проводимости);

шероховатость: качественная характеристика неровности стенки ствола скважины. В качестве альтернативы, термин относится к стволу скважины, диаметр которой быстро меняется в зависимости от глубины.

Несмотря на то, что в описании раскрыты предпочтительные варианты осуществления изобретения, для специалиста в данной области техники будут очевидны различные усовершенствования. Предполагается, что раскрытие охватывает все изменения, входящие в сущность и объем приложенной формулы изобретения.

1. Устройство для оценки толщи пород, включающее:
каротажный прибор, доставляемый в ствол скважины и включающий по меньшей мере одну антенну, имеющую вертикальную ось, и по меньшей мере два разнесенных в азимутальном направлении электрода, причем эта по меньшей мере одна антенна размещена между первым и вторым из указанных по меньшей мере двух электродов; и
процессор, способный обеспечивать подачу питания на один из компонентов, включающих по меньшей мере одну антенну и по меньшей мере два электрода, для генерации электрического тока в породе, и использовать сигнал, чувствительный к электрическому току, генерируемому другим из указанных компонентов, включающих по меньшей мере одну антенну и по меньшей мере два разнесенных в азимутальном направлении электрода, для определения параметра удельного сопротивления породы.

2. Устройство по п.1, в котором процессор способен приводить в действие по меньшей мере одну антенну, генерируемым электрическим током является индуцированный ток, и генерируемым сигналом является напряжение между по меньшей мере двумя разнесенными в азимутальном направлении электродами.

3. Устройство по п.1, в котором процессор выполнен с возможностью обеспечения подачи по меньшей мере двумя разнесенными в азимутальном направлении электродами генерируемого электрического тока в толщу пород, а по меньшей мере одна антенна способна генерировать сигнал, чувствительный к магнитному полю, генерируемому электрическим током.

4. Устройство по п.1, в котором по меньшей мере один из компонентов, включающих по меньшей мере одну антенну и по меньшей мере два разнесенных в азимутальном направлении электрода, установлен на штоке скважинной аппаратуры.

5. Устройство по п.1, в котором по меньшей мере один из компонентов, включающих по меньшей мере одну антенну и по меньшей мере два разнесенных в азимутальном направлении электрода, установлен на прижимном башмаке, выдвигаемом от штока скважинной аппаратуры.

6. Устройство по п.1, в котором по меньшей мере одна антенна имеет по меньшей мере три катушки.

7. Устройство по п.6, в котором по меньшей мере одна из упомянутых по меньшей мере трех катушек приспособлена для работы на частоте, отличающейся от частоты другой из по меньшей мере трех катушек.

8. Устройство по п.1, в котором каротажный прибор имеет по меньшей мере три пары разнесенных в азимутальном направлении электродов, каждая из которых расположена в отличающемся азимутальном положении на прижимном башмаке.

9. Устройство по п.1, в котором каротажный прибор рассчитан на доставку в ствол скважины с использованием одного из средств, включающих каротажный кабель, бурильные трубы и скользящую муфту.

10. Устройство по п.3, в котором процессор способен использовать квадратурную электрическому току составляющую сигнала.

11. Способ оценки толщи пород, в котором:
доставляют в ствол скважины каротажный прибор, имеющий по меньшей мере одну антенну и по меньшей мере два разнесенных в азимутальном направлении электрода;
подают питание по меньшей мере на один из компонентов, включающих по меньшей мере одну антенну и по меньшей мере два электрода, и генерируют электрический ток в породе, причем эта по меньшей мере одна антенна размещена между первым и вторым из указанных по меньшей мере двух электродов; и
используют сигнал, чувствительный к электрическому току, генерируемому другим из указанных компонентов, включающих по меньшей мере одну антенну и по меньшей мере два электрода, для осуществления оценки параметра удельного сопротивления.

12. Способ по п.11, в котором генерируемым электрическим током является индуцированный ток, получаемый в результате приведения в действие по меньшей мере одной антенны, а генерируемым сигналом является напряжение между по меньшей мере двумя разнесенными в азимутальным направлении электродами.

13. Способ по п.11, в котором генерируемым электрическим током является гальванический ток между по меньшей мере двумя разнесенными в азимутальном направлении электродами, а сигнал, генерируемый по меньшей мере одной антенной, обладает чувствительностью к магнитному полю, генерируемому электрическим током.

14. Способ по п.11, в котором по меньшей мере один из компонентов, включающих по меньшей мере одну антенну и по меньшей мере два электрода, устанавливают на штоке скважинной аппаратуры.

15. Способ по п.11, в котором по меньшей мере один из компонентов, включающих по меньшей мере одну антенну и по меньшей мере два электрода, устанавливают на прижимном башмаке, выдвигаемом от штока скважинной аппаратуры.

16. Способ по п.11, в котором по меньшей мере в одной антенне используют по меньшей мере три планарные катушки, оси которых распределены в азимутальном направлении вокруг оси каротажного прибора.

17. Способ по п.16, в котором по меньшей мере одна из по меньшей мере трех катушек работает на частоте, отличающейся от частоты другой из по меньшей мере трех катушек.

18. Способ по п.11, в котором используют по меньшей мере три пары электродов, каждая из которых расположена в отличающемся азимутальном положении.

19. Способ по п.11, в котором доставляют каротажный прибор в ствол скважины с использованием одного из средств, включающих каротажный кабель, бурильные трубы и скользящую муфту.

20. Способ по п.12, в котором используют квадратурную электрическому току составляющую сигнала.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при электрокаротаже подземных формаций. .

Изобретение относится к электромагнитному зонду для измерения электромагнитных свойств геологической формации в ограниченной зоне, окружающей ствол скважины. .

Изобретение относится к беспроводной телеметрии в скважине и предназначено для приема и/или передачи информации между первым местоположением и вторым местоположением в скважине, при этом скважина содержит обсадную колонну, связанную с геологической формацией.

Изобретение относится к области геофизических исследований в скважинах малого диаметра и геонавигации в процессе бурения. .

Изобретение относится к скважинной разведочной геофизике, в частности для изучения межскважинного пространства при поисках и разведке месторождений полезных ископаемых, в том числе кимберлитовых трубок при малом углублении поисковых скважин во вмещающие породы.

Изобретение относится к области геоэлектрической разведки. .

Изобретение относится к буровой технике и предназначено для контроля положения ствола горизонтальной скважины между кровлей и подошвой пласта - коллектора. .

Изобретение относится к области геофизических исследований горных пород за скважиной, обсаженной металлической колонной. .

Изобретение относится к геофизике. Сущность: устройство содержит каротажный инструмент, перемещаемый по стволу скважины, электромагнитный зонд 1, включающий в себя башмак 2 каротажного зонда, установленный на каротажном инструменте, выполненный с возможностью сцепления со стволом скважины, сцепляющейся со стенкой поверхностью башмака, по меньшей мере, одну пару передающих антенн TxA, TxB, установленных в сцепляющейся со стенкой поверхностью башмака, и множество разнесенных принимающих антенн RxA, RxB, установленных в сцепляющейся со стенкой поверхностью башмака, расположенных на расстоянии от пары передающих антенн TxA, TxB. Все антенны TxA, TxB, RxA, RxB являются антенной с разомкнутым концом, образующей по существу чистый электрический диполь, нормальный к поверхности башмака каротажного зонда. Технический результат: повышение точности измерения свойств пластов в условиях наличия пленки бурового раствора на стенке ствола скважины. 11 з.п. ф-лы, 12 ил.

Изобретение относится к области электромагнитной геофизической разведки и может быть использовано для проведения электромагнитного каротажа скважин. Сущность: устройство содержит корпус (1), выполненный в виде цельнометаллического цилиндра. В корпусе (1) установлено не менее двух приемных (2) и двух передающих (3) антенных узлов, соединенных с блоком электроники (4). Внутри корпуса (1) высверлены два продольных отверстия (5,6), одно из которых (5) выполнено сквозным для пропуска бурового раствора, а в другом (6) размещен блок электроники (4). Технический результат: повышение износоустойчивости прибора, увеличение его срока службы. 4 ил.

Изобретение относится к геофизическим измерениям в скважине. Сущность: способ включает в себя создание модели для прогнозирования измерений, которые получают приемниками благодаря передачам с помощью источников, на основании оцененных положений приемников относительно источников. Оцененные положения имеют по меньшей мере два измерения. По меньшей мере некоторые из приемников и источников располагают в скважине. На компьютере оцененные положения автоматически уточняют на основании сравнения прогнозированных измерений и фактических измерений, которые получают с помощью приемников. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 15 ил.

Изобретение относится к области геофизики, геологической разведки и может быть использовано при пробном, поисковом и эксплуатационном бурении скважин. Предложен способ зондирования, каротажа пород и позиционирования снаряда в буровой скважине, включающий генерацию электромагнитного и магнитного полей с помощью излучающей антенны и индуктора в виде постоянного магнита или электромагнита, дистанционные измерения параметров этих полей с помощью приемных антенн, трехосных магнитометров и градиентомеров, установленных в контрольных точках наблюдений (КТН) на поверхности Земли, и последующие вычисления на основе полученной при измерениях многомерной информации по соответствующим алгоритмам параметров идентифицируемых пород и параметров пространственного положения снаряда в буровой скважине. При этом излучающая антенна и индуктор размещены на снаряде в буровой скважине и изолированных от буровых труб с помощью немагнитной вставки. Предложенный способ обеспечивает упрощение технологии получения многомерной информации и ее обработки. 2 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, представляет собой способ каротажа и может быть использовано для определения удельного электрического сопротивления вмещающей среды. При реализации способа во вмещающих горных породах при помощи системы двух генераторных катушек с равными моментами, ориентированными ортогонально друг другу и оси скважины, и перемещаемых по исследуемой скважине посредством гармонических токов, равных по амплитуде и находящихся в противофазе, возбуждают индукционные токи. По значениям квадратур Re, Jm и фаз горизонтальных составляющих магнитной индукции Bx и By, измеряемых на различных разносах Lx и Ly, определяют величины удельного электрического сопротивления вмещающих горных пород. Техническим результатом является увеличение диапазона определения удельного сопротивления горных пород и увеличение дальности зоны исследований при проведении геофизических исследований в геологоразведочных скважинах. 6 ил.

Изобретение относится к направленному бурению скважин, в частности к средствам каротажа удельного сопротивления пород в реальном времени. Техническим результатом является повышение точности и информативности о наборе слоев перед буровым долотом по мере перемещения компоновки низа бурильной колонны, что обеспечивает более точное управление направленным бурением. Предложены способ и система для получения опережающих измерений профиля, при этом способ включает в себя расположение излучателя энергии, такого как излучающая антенна, вблизи инструмента компоновки низа бурильной колонны. При этом один или несколько приемников энергии, таких как приемные антенны, располагают по длине компоновки низа бурильной колонны. Затем излучают энергию для выполнения опережающих сканирований относительно инструмента компоновки низа бурильной колонны. Образуют данные графика опережающего просмотра с осью x, являющейся функцией времени относительно положения инструмента компоновки низа бурильной колонны. Строят график опережающего просмотра и отображают его на дисплейном устройстве. На основании моделей геологической среды по графику опережающего просмотра можно прослеживать оцененные пластовые значения. Оцененные пластовые значения отображают ниже линии изменения во времени положения инструмента, которая является частью графика опережающего просмотра. Причем оцененные пластовые значения на графике опережающего просмотра могут быть основаны на инверсиях данных об удельном сопротивлении из опережающих сканирований. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 12 ил.
Наверх