專利名稱：一種提高地層電阻率測量精度的方法
一種提高地層電阻率測量精度的方法
涉及領(lǐng)域
本發(fā)明涉及石油開發(fā)過程中油層監(jiān)測技術(shù)，具體是一種利用過套管電測 井提高地層電阻率測量精度的方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的過套管電阻率測井為了實(shí)現(xiàn)測量目的，在每一次點(diǎn)測階段的第一 步由儀器中發(fā)射電極發(fā)射低頻交流電，測量電極與套管緊密接觸，每次測量 使用其中的三個電極，每一對電極中的電壓壓降認(rèn)為是漏失到地層中的電流 造成的電壓降和套管壓降總和，第二步，刻度階段，只需測量由套管的阻抗 所造成的電壓變化。
第一步測量階段，過套管電阻率儀器上端的電流電極發(fā)射電流，發(fā)射 電流通過的路徑與裸眼井的側(cè)向測井一樣。到達(dá)套管后，它有兩種途徑到達(dá) 地面的回路電極；大多數(shù)電流直接通過鋼質(zhì)套管，但有一部分漏失電流在地 層中流動到達(dá)回路電極。儀器上有三組電壓電極C、 D、 E接觸套管，通過測 定每對電極間的壓降以測定漏失的地層電流和套管內(nèi)的阻抗變化關(guān)系。
第二步刻度階段，發(fā)射電流的位置不變，但直接經(jīng)套管到達(dá)置于儀器
最下方的電流電極，泄漏到地層的電流可忽略，因?yàn)殡娏鞑恍枰貙蛹纯赏?成回路。使用與第一步相同的電壓電極測定套管電阻抗。對比兩步測量的測 量值的差異，即可計(jì)算出地層漏失電流。還仍需要知道套管電壓值以計(jì)算地 層電阻率。要實(shí)現(xiàn)這一測量，需使用單獨(dú)的測試步驟以直流電取代交流電， 從過套管電阻率儀器底部電流電極注入電流，經(jīng)過第一步即測量階段相同的 路徑到達(dá)地面參考電極。被測量到的是過套管電阻率儀器下端的電流電極到 位于地面另一參考電極之間的電壓值。此時利用公式(1)計(jì)算地層的電阻率式中L是井底到地面的電壓差；1^是地層電流，k為儀器刻度常數(shù)。 現(xiàn)有的方法，需要刻度過程消除套管電導(dǎo)變化的影響，這樣降低了測井
速度。另外，在套管接箍的地方，測量的地層電阻率畸變嚴(yán)重見附圖2。
隨著油田開發(fā)的深入，大部分油田進(jìn)入開采中后期，目前在套管井中應(yīng)
用的方法主要是核測井。這種方法對于巖層孔隙度小于15%， C/0碳氧比測
井則不能進(jìn)行測量；當(dāng)?shù)貙铀V化度小于20PPK時，中子俘獲截面測井也不 適用。
過套管電阻率測井方法的應(yīng)用，克服了上述問題。但是，目前的套管井 電阻率技術(shù)不能消除由于套管形狀變化、厚度變化和接箍的出現(xiàn)等套管的非 均勻變化，還包括射孔洞、套管鞋等所引起的誤差，有些方法在消除這些誤
差時又導(dǎo)致測井時間過長。套管的非均勻變化包括兩種 一是由于套管接箍 的存在引起的套管厚度的增大，這導(dǎo)致套管局部電導(dǎo)增加；另一是由于套管 的損傷引起的套管變薄，這種厚度的降低引起套管局部電阻增大。對應(yīng)套管 接箍位置，套管電位突然變化緩慢，體現(xiàn)為斜率減小，這是由于套管接箍存 在，套管變厚，套管電導(dǎo)增加，電位下降緩慢，對應(yīng)套管厚度變薄位置，套 管電位突然變化加快，表現(xiàn)為斜率突然增大，這是由于套管厚度變小，套管 阻抗增加，因此電位下降加快。這種電位的突然變化緩慢或加快，導(dǎo)致套管 厚度變化的深度附近的二階電位差出現(xiàn)奇異值甚至是負(fù)值，使計(jì)算得到的視 電阻率曲線出現(xiàn)極值和不易解釋的現(xiàn)象，影響了地層電阻率測量的精度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種消除套管電導(dǎo)非均勻變化，提高地層電阻率測量 精度的方法。
本發(fā)明采用以下技術(shù)方案
1)在測井井下儀器縱向沿軸線上安裝5個推靠臂，每個推靠臂的極板上安裝電極；
步驟1)所述的電極包括測量電極和置電流電極，測量電極之間的電極距 為0. 4—0. 8米，在測量電極的上和下方對稱放置電流電極。
上述測量電極是3個，順序?yàn)镃、 D、 E，測量電極之間的電極距為0.4— 0.8米，測量電極的上和下方對稱各放置l個電流電極，為A， F。
2) 以相同的電流和不同的頻率同時測量； 步驟2)所述的相同的工作電流為4-7安培。
步驟2)所述的工作頻率是上電流電極為lHz，下電流電極工為5Hz。
3) 進(jìn)行上電極供電時的測量和下電極供電時的測量，記錄在各測量電極 不同頻率的二階電位差，上、下電流電極分別在測量電極C、 E之間產(chǎn)生的電 位差，上、下電流電極在D電極上的參考電位以及上、下電流電極的工作電 流；
4) 采用以下公式消除套管電導(dǎo)變化對地層電阻率測量的影響，Ra為地層 的視電阻率
。L /f (2) x{_/A["。("+"。(々)]_}
其中
厶和ip為供電電極頻率分別為lHz、 5Hz的大小相同的電流；
"(厶)和〃。(7p)為分別由力和7"p產(chǎn)生的記錄深度點(diǎn)D附近的套管電位；
&￡ U)、 ^(/》為一階電位差；
和為二階電位差； K為電極系數(shù)，由所使用的儀器確定。
本發(fā)明采用對稱分布于測量電極兩側(cè)的電流電極同時發(fā)射不同頻率相同 大小電流消除了套管電導(dǎo)變化的影響，提高了測井精度和速度。

圖1過套管電阻率儀器測量電極排列圖。
圖2為使用傳統(tǒng)的過套管電阻率公式計(jì)算出套管接箍處地層電阻率的響
應(yīng)；
圖3為本發(fā)明得到的套管接箍處地層電阻率的響應(yīng)。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖作進(jìn)一步詳細(xì)的說明本發(fā)明。
本發(fā)明采用對稱補(bǔ)償法電極排列消除套管變化的影響。因此，在上供電 電極和下供電電極在不同的頻率下同時工作不用刻度模式，而只保留測量模 式，即通過不同頻率的測量模式完成過套管電阻率的測量。見圖1測量模式 示意圖。
本發(fā)明具體實(shí)施步驟如下
1) 井下儀器縱向沿軸線上安裝有五個推靠臂，每個推靠臂的極板上有電
極；
步驟1)所述的電t及包括測量電極和置電流電極，測量電極之間的電極距
為0.4—0.8米，測量電極的上、下對稱的放置電流電極。
步驟l)所述的電極有其中三個測量電極為C， D， E，測量電極之間的電 極距為0.4—0.8米，測量電極的上、下對稱的放置電流電極A， F。
2) 測量時以相同的電流和不同的頻率同時測量； 步驟2)所述的相同的工作電流為4-7安培。
步驟2)所述的工作頻率用上電流電極工作頻率為1赫茲，下電流電極工 作頻率為5赫茲。
3) 進(jìn)行上電極供電時的測量和下電極供電時的測量，記錄在各測量電極 記錄不同頻率的二階電位差，上、下電流電極分別在測量電極C、 E之間產(chǎn)生 的電位差，上、下電流電極在測量電極D電極上的參考電位以及上、下電流電極的工作電流；
4)采用以下公式得到消除套管電導(dǎo)變化對地層電阻率測量的影響；Ra為 地層的視電阻率，計(jì)算如下式(2)
。乙/f (2) x{_/A["。(" + "。(；)]_ }
、^ + /》[/A促("+ /^c朋(/J + (/F - +
式(2)中需要記錄的數(shù)據(jù)包括兩個供電電極的頻率分別為lHz、 5Hz 的大小相同的厶和iF電流；測量得到記錄深度點(diǎn)D附近的套管電位分別由厶 和iF產(chǎn)生的 〃。(厶)禾卩"(/f); —階電位差^ U)、 ^(/》和二階電位差r，(/力 和^^(/》；K為電極系數(shù)，與儀器結(jié)構(gòu)有關(guān)，可以實(shí)驗(yàn)方法或數(shù)值模擬方法得到。
從過套管電阻率測井的實(shí)用測量公式(2)可以看出，本發(fā)明涉及到一階 電位差(rC￡)和二階電位差(Fo)》的測量，同時，與供電電流大小有關(guān)， 不需要刻度模式。式(2)中右端第一項(xiàng)為儀器系數(shù)《，而第二項(xiàng)就是與套管 有關(guān)的系數(shù)。
本發(fā)明通過測量模式即可完成過套管電阻率測量，可以提高測量速度。 對具體儀器，通過調(diào)節(jié)/A和/p大小，滿足C電極和D電極的電位相等。對兩 個供電電極A和F，可采用頻分方式完成A和F供電條件下的測量，即電極 A和F同時工作，電流的頻率上電流電極采用lHz，下電流電極采用5Hz不 同頻率，利用頻率區(qū)分信號。圖2為使用傳統(tǒng)的過套管電阻率公式計(jì)算出套 管接箍處地層電阻率的響應(yīng)，套管接箍電導(dǎo)變化引起的地層電阻率的突變， 套管變薄部分的位置0.0 2.0m，厚度0.005m。圖3是本發(fā)明得到的套管接 箍處地層電阻率的響應(yīng)，套管接箍位置0.0 2. 0m，套管接箍部分的厚度 0.02m。
權(quán)利要求
1、一種提高地層電阻率測量精度的方法，其特征采用以下步驟1)在測井井下儀器縱向沿軸線上安裝5個推靠臂，每個推靠臂的極板上安裝電極；2)以相同的電流和不同的頻率同時測量；3)進(jìn)行上電極供電時的測量和下電極供電時的測量，記錄在各測量電極不同頻率的二階電位差，上、下電流電極(A、F)分別在測量電極(C、E)之間產(chǎn)生的電位差，上、下電流電極在測量電極(D)電極上的參考電位以及上、下電流電極的工作電流；4)采用以下公式消除套管電導(dǎo)變化對地層電阻率測量的影響，Ra為地層的視電阻率<maths id="math0001" num="0001" ><math><![CDATA[ <mrow><msub> <mi>R</mi> <mi>a</mi></msub><mo>=</mo><mi>K</mi><mo>&times;</mo><mo>[</mo><mfrac> <mrow><msub> <mi>V</mi> <mi>CDE</mi></msub><mrow> <mo>(</mo> <msub><mi>I</mi><mi>A</mi> </msub> <mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><msub> <mi>V</mi> <mi>CE</mi></msub><mrow> <mo>(</mo> <msub><mi>I</mi><mi>A</mi> </msub> <mo>)</mo></mrow> </mrow> <msub><mi>I</mi><mi>A</mi> </msub></mfrac><mo>+</mo><mfrac> <mrow><msub> <mi>V</mi> <mi>CDE</mi></msub><mrow> <mo>(</mo> <msub><mi>I</mi><mi>F</mi> </msub> <mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><msub> <mi>V</mi> <mi>CE</mi></msub><mrow> <mo>(</mo> <msub><mi>I</mi><mi>F</mi> </msub> <mo>)</mo></mrow> </mrow> <msub><mi>I</mi><mi>F</mi> </msub></mfrac><mo>]</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow> <mo>(</mo> <mn>2</mn> <mo>)</mo></mrow> </mrow>]]></math></maths><maths id="math0002" num="0002" ><math><![CDATA[ <mrow><mo>&times;</mo><mo>{</mo><mfrac> <mrow><msub> <mi>I</mi> <mi>A</mi></msub><msub> <mi>I</mi> <mi>F</mi></msub><mo>[</mo><msub> <mi>U</mi> <mn>0</mn></msub><mrow> <mo>(</mo> <msub><mi>I</mi><mi>A</mi> </msub> <mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><msub> <mi>U</mi> <mn>0</mn></msub><mrow> <mo>(</mo> <msub><mi>I</mi><mi>F</mi> </msub> <mo>)</mo></mrow><mo>]</mo> </mrow> <mrow><mrow> <mo>(</mo> <msub><mi>I</mi><mi>A</mi> </msub> <mo>+</mo> <msub><mi>I</mi><mi>F</mi> </msub> <mo>)</mo></mrow><mo>[</mo><msub> <mi>I</mi> <mi>A</mi></msub><msub> <mi>V</mi> <mi>CDE</mi></msub><mrow> <mo>(</mo> <msub><mi>I</mi><mi>F</mi> </msub> <mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><msub> <mi>I</mi> <mi>F</mi></msub><msub> <mi>V</mi> <mi>CDE</mi></msub><mrow> <mo>(</mo> <msub><mi>I</mi><mi>A</mi> </msub> <mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><mrow> <mo>(</mo> <msub><mi>I</mi><mi>F</mi> </msub> <mo>-</mo> <msub><mi>I</mi><mi>A</mi> </msub> <mo>)</mo></mrow><mo>[</mo><msub> <mi>I</mi> <mi>A</mi></msub><msub> <mi>V</mi> <mi>CE</mi></msub><mrow> <mo>(</mo> <msub><mi>I</mi><mi>F</mi> </msub> <mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><msub> <mi>I</mi> <mi>F</mi></msub><msub> <mi>V</mi> <mi>CE</mi></msub><mrow> <mo>(</mo> <msub><mi>I</mi><mi>A</mi> </msub> <mo>)</mo></mrow><mo>]</mo> </mrow></mfrac><mo>}</mo> </mrow>]]></math></maths>其中IA和IF為供電電極頻率分別為1Hz、5Hz的大小相同的電流；U0(IA)和U0(IF)為分別由IA和IF產(chǎn)生的記錄深度點(diǎn)D附近的套管電位；VCE(IA)、VCF(IF)為一階電位差；VCDE(IA)和VCDE(IF)為二階電位差；K為電極系數(shù)，由所使用的儀器確定。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的提高地層電阻率測量精度的方法，其特征是所述的電極包括測量電極和置電流電極。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的提高地層電阻率測量精度的方法，其特征 是上述測量電極是3個，順序?yàn)镃、 D、 E，測量電極之間的電極距為0.4—0.8米。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的提高地層電阻率測量精度的方法，其特征 是在測量電極的上和下方對稱各放置l個電流電極(A、 F)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的提高地層電阻率測量精度的方法，其特征是步 驟2)所述的相同的工作電流為4-7安培。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的提高地層電阻率測量精度的方法，其特征是步 驟2)所述的工作頻率是上電流電極為lHz，下電流電極工為5Hz。
全文摘要
本發(fā)明涉及石油開發(fā)過程中油層監(jiān)測技術(shù)，是利用過套管電測井提高地層電阻率測量精度的方法，在測井井下儀器縱向沿軸線上安裝電極，以相同的電流和不同的頻率同時測量，進(jìn)行上電極供電時的測量和下電極供電時的測量，記錄在各測量電極不同頻率的二階電位差，上、下電流電極分別在測量電極之間產(chǎn)生的電位差，上、下電流電極在測量電極電極上的參考電位以及上、下電流電極的工作電流，計(jì)算消除套管電導(dǎo)變化對地層電阻率測量的影響。本發(fā)明采用對稱分布于測量電極兩側(cè)的電流電極同時發(fā)射不同頻率相同大小電流消除了套管電導(dǎo)變化的影響，提高了測井精度和速度。
文檔編號E21B49/00GK101649739SQ20081011816
公開日2010年2月17日 申請日期2008年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月13日
發(fā)明者包德洲, 希 程, 杰 高 申請人:中國石油天然氣集團(tuán)公司;中國石油集團(tuán)測井有限公司