Способ индукционного каротажа скважин

 

О П И С А Н И Е (и) 572736

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Соаэ Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 19.04.76 (21) 2355167/25 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 15,09.77. Бюллетень № 34

Дата опу.бликования описания 04.10.77 (51) М. Кл. - G 01V 3/18

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 650.837:622.241 (088.8) (72) Автор изобретения

1О. H. Антонов (71) Заявитель Институт геологии и геофизики Сибирского отделения АН СССР 6( (54) СПОСОБ ИНДУКЦИОННОГО КАРОТАЖА СКВАЖИН==-. "" - Ж ;, — --

Изобретение относится к электрическим способам геофизического излучения разрсзов скважин, преимущественно для изучения радиальной неоднородности в распределении удельного электрического сопротивления в пластах-коллекторах и может быть использовано в варианте обычного каротажа при вертикальной диаграфии разреза.

Известны методы с использованием, например, комплекс-зондов (1), (2), (3), характеризующихся различной глубинностью исследования, с помощью которых можно установить присутствие зоны проникновения в пласте, оценить удельное сопротивление пласта и зоны проникновения, определить диаметр цилиндрической зоны проникновения.

При этом данные получают из предложения о существовании четких границ ме кду элсктропроводностями пласта и зоны проникновения (модель с цилиндрическими границами разчсла). Однако полученные такими методами данные дают упрощенное представление о действительных параметрах неоднородной среды. В частности, пласты-коллекторы с разным соотношением флюидов и газовых вкл очений, а также различными коллекторскими свойствами отличаются большим разнообразием в изменении удельного сопротивления в радиальном направлении.

Так, например, в случае, когда поровое пространство пласта заполнено нефтью с заметными признаками остаточной пластовой воды, при проникновении фильтрата бурового раствора в пласт, перед его фронтом, об5 разуется кольцевая зона с повышенной электропроводностью, так называемая «окаймляющая зона». Наличие такой зоны характерно, по-видимому, только для нефтеносных пластов, и ее обнаружение и оценка по электри10 ческим параметрам, несомненно, имеет большой практический интерес.

Известен способ индукционного каротажа для изучения радиальной пеоднородности пластов с помощью двух геометрически иден15 тичпых двухкатушечпых зондов с фиксированными расстояниями между возбуждающими и измерительными катушками, разнесенными одна относительно другой на некоторое расстояние. Возбуждающие катушки зондов

20 питают токами различных синхронно качающихся частот, девиация которых соответствует заданным пределам измерения радиуса исследования; при этом отношение коэффициентов усиления изменяют обратно пропорцио25 нально квадрату отношения качающихся частот, а регистрацию сигнала производят в функции времени девиации частот, пропорциональ: о радиусу слоя.

Указанный способ индукционного карота30 жа относится к методам, обладающим значи3 тельной глубинностью исследования. Вместе с тем, практическое использование этого метода для изучения радиальной неоднородности в распределении удельного электрического сопротивления в настоящее время встречает методические и технические трудности.

Так, например, методически не удается исследовать весь радиальный интервал. Как правило, рабочий интервал радиального исследования находится на значительном удалении от скважины и ближний участок исследования выходит за пределы зоны проникновения.

Технические трудности связаны с необходимостью регистрации малых величин разностных сигналов, значение которых составляет

10 — — 10 " от величины прямого поля. Обеспечить регистрацию и измерение столь малых величин (на один-два порядка меньше, чем в методах индукционного каротажа при регистрации активных компонент поля) трудно в условиях повышенных температур, давлений и механических перегрузок, воздействующих на скважинный прибор. В связи с этим способ не находит применения в практике промыслово-геофизических исследований.

Целью данного изобретения является изучение радиальной неоднородности пластовколлекторов, Цель достигается тем, что передвижение зонда в скважине приостанавливают, а возбуждающую катушку приводят в движение относительно неподвижных измерительных катушек по направлению оси зонда в заданном интервале длины, при этом регистрируют по меньшей мере одну относительную характеристику поля как функцию движения возбуждающей катушки. В движение можно приводить одну измерительную катушку относительно неподвижных возбуждающей и второй измерительной катушек. Можно одну измерительную катушку приводить в движение одновременно с возбуждающей. Движение катушек осуществляют дискретно через заданные интервалы длины.

На фиг. 1 представлен график реальной и мнимой частей поля в однородной среде в зависимости от параметра; на фиг. 2 — кривые, показывающие изменение разности фаз в зависимости от размеров зоны проникновения.

Сущность предлагаемого способа заключается в том, что измеряется по крайней мере одна относительная характеристика вторичного магнитного поля на оси возбуждающей катушки (разность фаз или отношение амплитуд) с помощью двух измерительных катушек с фиксированным расстоянием относительно друг друга.

Перед измерениями радиальной неоднородности возбуждающая катушка находится на минимальном допустимом расстоянии от измерительных. Процесс измерения и регистрации выполняют во время перемещения возбуждающей катушки с равномерной скоростью в заданном интервале длины, например, 572736 удаляя от измерительных катушек. Начальное минимальное расстояние между возбуждающей и измерительными катушками соответствует минимальному радиусу исследова5 ния. Постепенное удаление возбуждающей катушки увеличивает радиальную глубинность исследования, и ее максимальное удаление соответствует наибольшему радиусу исследования. В процессе движения задающей

10 катушки измеряемый параметр синхронно регистрируют как функцию изиенения длины зонда и по ней судят о радиальной неоднородности в распределении удельного электрического сопротивления в пласте. При этом

15 вся зондовая система находится в статическом положении в скважине против исследуемого, пласта.

После одного цикла измерений радиального распределения удельного сопротивления

20 возбуждающую катушку возвращают в исходное положение и цикл измерений при необходимости повторяют.

По виду радиального изменения удельного сопротивления судят о характере насыщения:

25 водоносный или,нефтеносный.

Магнитное поле на оси магнитного диполя в проводящей поляризующейся среде имеет вид

Н, .= е (1 — ikz), 2Л4 г 4Kz3

k = (а + ib) = — ;ра — о яи, 1 Н,= е >((1+р)sinр — рcospJ. {3)

4л з

Модуль магнитной компаненты равен

IH,I = e — >P(1+р )+p z, (4)

4zz фаза

55 .р = р — arctg

Р

1+р

Относительные характеристики магнитного поля при измерении зондами различной длины имеют следующий вид:

60 а) для разности фаз между модулями из (5) имеем соотношение:

Ь =, —,=р,— р,— arctg X у Р2 Р1

65 (1 + Рф) (1 + Р ) + Р Р (5) (6) где р, — волновое, число среды, z — длина зонда, М вЂ” момент возбуждающего диполя.

В задачах индукционного каротажа токи проводимости преобладают над токами смещения, т. е. у)) ом, и

1 г 2

40 а = b = —., =- (/ и p = с 2

Для реальной и мнимой частей поля из (1) имеем выражения

45 R,Í, = е — ((1+p) cosp+psinpJ. (2)

4люз

572736

15

20 б) отношение модулей (H„ t i р,р (1+ Р,) + PI

= —,е ° (7) e "4221 (1 + Я2) + ЯЯ

Поведение реальной и мнимой частей поля в однородной среде в зависимости от параметра P представлено на фиг. 1. В соответствии с (4) и фиг. 1 возможна оптимизация интервала на параметр Р, при которых интенсивность модуля максимальна.

В качестве примера на фиг. 2 приведены кривые, показывающие поведение разности фаз в зависимости от размеров зоны проникновения с повышающим и понижающим проникновением в неоднородной среде с плавным распределением в изменении удельного сопротивления по направлению в глубь пласта. Асимтотические значения слева соответствуют удельному сопротивлению пласта, справа — зоне проникновения. При фиксированном значении диаметра зоны проникновения вертикальный отрезок прямой линии, заключенный между кривыми, соответствует диапазону изменения разности фаз .в зависимости от перемещения возбуждающей катушки. Чем меньше диаметр зоны или, наоборот, ее размеры больше, чем максимальная глубинность исследования наибольшего по длине зонда, расхождения в показаниях обеих зондов минимальны, При средних диаметрах зоны проникновения интервал изменений максимален.

При наличии аномалий в распределении удельного сопротивления в зоне проникновения типа «окаймляющей зоны» в показаниях регистрируемых параметров наблюдаются характерные особенности, отличные от показаний, соответствующих зонам с плавным распределением удельного сопротивления.

Благодаря измерению относительных ха-. рактеристик магнитного поля результаты измерений не зависят от параметров скважины, если минимальная длина зонда в 2- — 3 раза превышает диаметр скважины.

Возможности предлагаемого способа могут быть расширены, например, для обнаружения вертикальных неоднородностей в интервале исследования радиальной неоднородности путем перемещения катушки относительно неподвижных возбуждающих и второй измерительной. В этом случае относительные характеристики также не зависят от параметров скважины, если отсутствуют неоднородно=тн в геометрии стенок скважины. Возможча иная модификация способа, когда одну из двух измерительных катушек приводят в движение одновременно с возбуждающей, сохраняя расстояние между двигающимися катушками постоянным.

Предлагаемый способ может быть усовершенствован, если разрез изобилует разнообразными электрическими параметрами. С

60 целью расширения диапазона измеряемых удель11ых сопротивлений совмещенные или разнесенные возбуждающие катушки питают токами различных частот. При этом низшая частота используется для измерения более низкоомных разрезов и, наоборот, высшая частота — для высокоомных.

При изучении радиальной неоднородности водонасыщенных пластов, зона проникновения которых имеет плавное изменение удельного сопротивления, схема перемещения возбуждающей катушки и синхронная регистрация могут осуществляться через определенныс заданныс расстояния, т. е. дискретно. Однако в этом случае разрешающая способность радиального способа несколько уменьшается.

Формула изобретения

1. Способ индукционного каротажа скважин, заключающийся в измерении относительных характеристик магнитного поля магнитного диполя с помощью зонда, содержащего возбуждающую и измерительные катушки, разнесенные относительно друг друга на некоторое расстояние, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью изучения радиальной неоднородности пластов-коллекторов, передвижение зонда B скважине прекращают, а одну пз катушек зонда приводят в движение относительно неподвижных катушек по направлению оси зонда в заданном интер вале длины, прн этом регистрируют по меньшей мсрс одну относительную характеристику поля как фу неци10 движения нату шки, 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что одну измерительную катушку приводят в движение относительно неподвижных возбуждающей и второй измерительной катушек.

3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что одну из двух измерительных катушек приводят в движение одновременно с возбуждающей, при этом расстояние между движущимися катушками сохраняют неизменным.

4. Способ по пп. 1 — 3, отлич а ющийся тем, что возбуждающую катушку приводят в движение относительно неподвижных измерительных катушек.

5. Способ по пп. 1 — 4, о тл и ч а ю шийся тем, что движение катушек осуществляют дискретно через данные интервалы длины.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент СШЛ № 9259836, кл. 324 — 6, 1966.

2. Патент США № 3259837 кл. 324 — б, 1966.

3. Патент СШЛ № 3259838 кл. 324 — 6, 1966.

4. Авторское свидетельство СССР № 439216, кл. G OIV 3/18, 1974, 572736 е Ну, 7т Нл п лп Уз 77

- 7з. и, Фиг. 2

Составитель Э. Терехова

Техред М. Семенов

Редактор Н. Белявская

Корректор Л. Орлова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 2208/13 Изд. № 777 Тираж 725 Подписное

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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