СПОСОБ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ СКВАЖИНЫ Российский патент 2002 года по МПК E21B47/00 

Настоящее изобретение относится к области геофизических исследований скважин и может быть использовано для определения удельного электрического сопротивления пород.

Известен способ измерения электрического сопротивления градиент-зондами (Дахнов В. Н. "Электрические и магнитные методы исследования скважин", М.: Недра, 1981 г., стр.44-56). Градиент-зонд состоит из трех электродов: с помощью одного электрода скважину возбуждают электрическим током стабильной величины, двумя другими электродами измеряют разность потенциалов между ними, величина которой зависит от сопротивления пород.

Однако по градиент-зондам получают кривые только кажущегося сопротивления, слабо отражающие при неоднородных разрезах характер изменения действительного сопротивления. Они имеют несимметричную форму вследствие нарушения сферически равномерного распределения тока за счет отражения его от высокоомных толщ или втягивания низкоомными слоями. Кроме того, кривые сглажены, измеренные амплитуды не дотянуты до действительных значений сопротивления, особенно при больших значениях отношения ρ_n/ρ_c, где: ρ_n- удельное сопротивление пласта, ρ_c- сопротивление бурового раствора. При таких условиях большая часть тока остается в скважине и лишь незначительная его часть проходит через породы, в результате чего получают заниженные изменения разности потенциалов, связанных с сопротивлением пород.

Известен способ палеточного определения электрического сопротивления по набору градиент-зондов - боковое каротажное зондирование (см. там же), осуществляемый сравнением характерных значений кажущихся сопротивлений с теоретическими палетками бокового каротажного зондирования.

Однако известный способ позволяет получать только усредненные по пластам величины и ступенчатые кривые сопротивления. Ни кажущиеся сопротивления, ни полученные по ним ступенчатые кривые не отражают точно деталей изменения сопротивлений пород, которые необходимы при сопоставлении с другими детальными методами для правильного выделения нефтегазоносных пропластков.

В основу настоящего изобретения положена задача разработать способ электрического исследования скважины, обеспечивающий получение из набора замеров градиент-зондами симметричных высокоразрешенных по вертикали и значениям кривые электрического сопротивления, особенно при высоких отношениях удельного сопротивления пласта и сопротивления бурового раствора.

Поставленная задача решается тем, что в способе электрического исследования скважины, заключающемся в том, что по показаниям градиент-зондов разной длины определяют удельное сопротивление пород в скважине, согласно изобретению используют три градиент-зонда разной длины, из которых длинный и средний градиент-зонды устанавливают так, что их токовые электроды расположены в общей точке, а короткий градиент-зонд располагают относительно длинного градиент-зонда так, что их соответствующие измерительные зонды в нижней точке замера длинного градиент-зонда находятся на одном уровне, измеряют с помощью измерительных электродов всех трех градиент-зондов плотности токов на разных расстояниях от общей точки, значения которых используют в приведенном виде с учетом разницы расстояния между измерительными электродами, при этом на основе значения плотности тока длинного градиент-зонда в приведенном виде определяют величину плотности тока с учетом изменения плотности тока на участке между точками размещения его измерительных электродов, затем по полученным значениям плотности тока в точках измерения длинного и среднего градиент-зондов определяют отношение величины тока утечки в породы между точками измерения длинного и среднего градиент-зондов к величине тока, направленного в скважину ниже размещения длинного градиент-зонда, причем это отношение пропорционально отношению проводимостей соответственно пород и скважины, которое переводят в отношение сопротивлений, по изменению которого при постоянстве сопротивления скважины судят об электрическом сопротивлении пород, которое переводят в удельное сопротивление с учетом коэффициента цилиндрического зонда.

Для определения значений плотностей тока градиент-зондов в приведенном виде значение плотности тока каждого градиент-зонда делят на соотношение расстояний от общей точки до его измерительных электродов и до измерительных зондов короткого градиент-зонда.

Для определения величины плотности тока длинного градиент-зонда с учетом изменения плотности тока на участке между точками размещения его измерительных электродов полученное приведенное значение плотности тока данного градиент-зонда делят на соотношение предельного значения плотности тока токового электрода короткого градиент-зонда и значения плотности тока по показаниям короткого градиент-зонда.

Благодаря контролю распределения тока по замеру в скважине учитывается возможное нарушение равномерного распределения тока, что позволяет получить более точные значения сопротивления пород.

В дальнейшем предлагаемое изобретение поясняется конкретным примером его выполнения и чертежами, на которых:
фиг. 1 изображает схему расположения зондов для исследования распределения тока в скважине;
фиг.2 - диаграммы для сравнения результатов, полученных по предлагаемому способу и по способу с известными замерами бокового каротажа;
фиг.3 - диаграммы для выявления подвижной нефти.

В предлагаемом способе электрического исследования скважины осуществляют анализ распределения измерительного тока между породами и скважиной с последующей аналитической увязкой его с сопротивлением окружающих пород. По градиент-зондам определяют плотности токов на разных расстояниях от токового электрода Ad (фиг.1) длинного градиент-зонда. Для этого предварительно выполняют соответствующие согласования измерений разными зондами: позиционно (по глубине) и по размерности показаний. Средний по длине градиент-зонд смещают по глубине так, чтобы его токовый электрод As был расположен в общей точке А с токовым электродом Ad длинного градиент-зонда. Короткий градиент-зонд Ak располагают так, что его измерительный зонд Nk находится на уровне измерительного зонда Nd длинного градиент-зонда.

Показания всех градиент-зондов, масштабированные в единицах сопротивления - Ом•м, используют в приведенном виде с учетом разницы расстояния между измерительными электродами. Для этого показания каждого из градиент-зондов делят на соотношения расстояний от точки А размещения токовых электродов Ad, As, Ak до измерительных электродов Md, Ms, Mk и Nd, Ns, Nk соответствующих градиент-зондов и короткого градиент-зонда и получают значения плотностей тока:


(1)
где KCd, KCs, KCk - кажущиеся сопротивления по замерам соответственно длинного, среднего и короткого градиент-зондов, плотности токов.

Однако при этом по замеру длинным градиент-зондом получают несколько завышенное значение плотности тока по отношению к действительному ее значению в средней точке измерения из-за большой величины расстояния между измерительными электродами Md и Nd длинного градиент-зонда и значительного изменения плотности тока на участке между указанными измерительными электродами. Исправленную плотность Jdc тока получают делением на поправочный коэффициент по формуле:

где J∞- предельная плотность тока токового электрода Ak короткого градиент-зонда;
J∞|Jk- показывает изменения плотности тока в пределах сферы короткого градиент-зонда, соответствующие изменениям плотности тока на участке между измерительными электродами Мd и Nd длинного градиент-зонда.

Таким образом, по приведенным показаниям градиент-зондов получают значения плотностей тока на разных расстояниях от общей точки А: Js - на расстоянии, соответствующем длине среднего градиентзонда; Jdc - на расстоянии, соответствующем длине длинного градиент-зонда. По разности плотностей Js-Jdc определяют величину тока утечки в породы на участке между точками измерения среднего и длинного градиент-зондов, а по значению Jdc определяют величину тока, направленного в скважину ниже точки размещения длинного градиент-зонда. По этим данным вычисляют соотношение величины тока утечки в породы на участке между точками измерений среднего и длинного градиент-зондов, направленного в скважину ниже размещения длинного градиент-зонда, которое пропорционально отношению проводимостей пород и скважины:

Это отношение переводят в отношение сопротивлений Rn и Rck породы и скважины соответственно:

При постоянстве сопротивления Rck скважины по изменению отношения (4) судят об электрическом сопротивлении пород.

Величину Rn/Rck переводят в удельное сопротивление ρn умножением на коэффициент цилиндрического зонда (Дахнов В.Н. "Электрические и магнитные методы исследования скважин", М.: Недра, 1981 г., стр.44-56) длиной ΔL, диаметром, равным диаметру dck скважины, и на сопротивление ρc бурового раствора:

Вычисления осуществляют на компьютере для каждой точки и в результате получают непрерывную высокоразрешенную кривую В (фиг.2) сопротивления, по детальности близкую к боковому каротажу (кривая Е).

Выбором различных сочетаний градиент-зондов можно получить кривые с разной глубинностью исследования.

Ниже приведен пример оптимального сочетания градиент-зондов для практического применения.

Исходные градиент-зонды:
1) A4M0,5N + A2M0,1N + A0,5M0,1N
2) A2M0,5N + A1M0,1N + A0,5M0,1N
3) A1M0,1N + A0,5M0,1N + A0,5M0,1N
4) A8M1N + A4M0,5N + A1М0,1N
По замерам указанных градиент-зондов получают следующие кривые:
Rd - большая глубинность исследования;
Rs - средняя глубинность исследования;
Rм - малая глубинность исследования;
Rmах - предельная глубинность исследования.

На фиг. 2 в колонке 1 представлены две исходные кривые В и С кажущихся сопротивлений, полученные градиент-зондами A4M0,5N и А1M0,1N. Во 2-й колонке показана расчетная кривая D удельного сопротивления Rzn 4-1-0,5, полученная по замерам трех градиент-зондов A4M0,5N, А1М0,5N, А0,5М0,1N, производимым по предлагаемому способу. Для сравнения здесь же показана высокоразрешенная кривая Е бокового каротажа RBK, полученная современным фокусированным методом сопротивления.

Как видно из сравнений, расчетная кривая D сопротивления хорошо совпадает по детальности и значениям с фокусированной кривой Е сопротивления бокового каротажа и с кривой F, полученной другим известным методом - НГК, тогда как исходные кривые В и С сглажены, на них отсутствуют детали изменения сопротивлений, искажены показания у границ пластов и т.п.

Сравнением расчетных кривых G и Н (фиг.3), полученных при различных глубинностях исследований, выявляют наличие подвижной нефти в породах - по признаку понижения сопротивления на кривой Н (малая глубинность) сопротивления (R-1+0,5) за счет оттеснения нефти из прискважинной зоны.

Изобретение относится к геофизическим исследованиям скважин. Техническим эффектом изобретения является получение более точных значений сопротивления пород за счет учета возможного нарушения равномерного распределения тока. Для этого используют три градиент-зонда разной длины. Длинный и средний градиент-зонды устанавливают так, что их токовые электроды расположены в общей точке. Короткий градиент-зонд располагают относительно длинного градиент-зонда так, что их соответствующие измерительные зонды в нижней точке замера длинного градиент-зонда находятся на одном уровне. С помощью измерительных электродов всех трех градиент-зондов измеряют плотности токов на разных расстояниях от общей точки. Эти значения используют в приведенном виде с учетом разницы расстояния между измерительными электродами. Кроме того, на основе значения плотности тока длинного градиент-зонда в приведенном виде определяют величину плотности тока с учетом изменения плотности тока на участке между точками размещения его измерительных электродов. Затем по полученным значениям плотности тока в точках измерения длинного и среднего градиент-зондов определяют отношение величины тока утечки в породы между точками измерения длинного и среднего градиент-зондов к величине тока, направленного в скважину ниже размещения длинного градиент-зонда. Это отношение пропорционально отношению проводимостей соответственно пород и скважины, которое переводят в отношение сопротивлений. По изменению отношения сопротивлений при постоянстве сопротивления скважины судят об электрическом сопротивлении пород, которое переводят в удельное сопротивление с учетом коэффициента цилиндрического зонда. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ электрического исследования скважины, заключающийся в том, что по показаниям градиент-зондов разной длины определяют удельное сопротивление пород в скважине, отличающийся тем, что используют три градиент-зонда разной длины, из которых длинный и средний градиент-зонды устанавливают так, что их токовые электроды расположены в общей точке, а короткий градиент-зонд располагают относительно длинного градиент-зонда так, что их соответствующие измерительные зонды в нижней точке замера длинного градиент-зонда находятся на одном уровне, измеряют с помощью измерительных электродов всех трех градиент-зондов плотности токов на разных расстояниях от общей точки, значения которых используют в приведенном виде с учетом разницы расстояния между измерительными электродами, при этом на основе значения плотности тока длинного градиент-зонда в приведенном виде определяют величину плотности тока с учетом изменения плотности тока на участке между точками размещения его измерительных электродов, затем по полученным значениям плотности тока в точках измерения длинного и среднего градиент-зондов определяют отношение величины тока утечки в породы между точками измерения длинного и среднего градиент-зондов к величине тока, направленного в скважину ниже размещения длинного градиент-зонда, причем это отношение пропорционально отношению проводимостей соответственно пород и скважины, которое переводят в отношение сопротивлений, по изменению которого при постоянстве сопротивления скважины судят об электрическом сопротивлении пород, которое переводят в удельное сопротивление с учетом коэффициента цилиндрического зонда. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для определения значений плотностей тока градиент-зондов в приведенном виде значение плотности тока каждого градиент-зонда делят на соотношение расстояний от общей точки до его измерительных электродов и до измерительных зондов короткого градиент-зонда. 3. Способ по одному из пп. 1 и 2, отличающийся тем, что для определения величины плотности тока длинного градиент-зонда с учетом изменения плотности тока на участке между точками размещения его измерительных электродов полученное приведенное значение плотности тока данного градиент-зонда делят на соотношение предельного значения плотности тока токового электрода короткого градиент-зонда и значения плотности тока по показаниям короткого градиент-зонда.