ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение в целом относится к методикам калибровки для скважинных приборов для проведения каротажа и, более конкретно, к способу калибровки по месту для прибора для проведения каротажа сопротивления.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Среди всех приборов для проведения каротажа, размещаемых в стволе скважины, приборы для проведения каротажа сопротивления обеспечивают наибольшую глубину исследования. Вследствие этого их широко использовали для обнаружения границ слоев пласта в таких применениях, как спуск обсадной колонны или размещение скважины. Кроме того такие приборы для проведения каротажа применяются для получения других различных характеристик геологических пластов, через которые проходит ствол скважины, и данных, относящихся к размеру и конфигурации самого ствола скважины. Сбор информации, относящейся к скважинным условиям, обычно называемый “каротаж”, может осуществляться несколькими способами, включая кабельный каротаж, “каротаж в процессе бурения” (“LWD”) и “скважинные измерения в процессе бурения” (“MWD”).
Глубина исследования, обеспечиваемая прибором для проведения каротажа, прямо пропорциональна расстоянию между передатчиком и приемником. В результате этого большинство считывающих приборов с большой глубиной исследования имеют очень большое расстояние между ними. Например, некоторые считывающие приборы для проведения каротажа сопротивления с большой глубиной исследования могут иметь длину 15,24-30,48 м (50-100 футов), и они работают на частотах менее 8 кГц, чтобы компенсировать растущее в геометрической прогрессии затухание при больших расстояниях между передатчиком и приемником. Напротив, стандартные, приборы с меньшей глубиной исследования имеют длину около 6,096 м (20 футов), и они оптимизированы для скважинного размещения в пластах-коллекторах на расстоянии в пределах около 3,048 м (10 футов) от верхней или нижней границы породы-коллектора.
Требуемые расстояния между передатчиками и приемниками вдоль считывающих приборов с большой глубиной исследования создают проблемы при калибровке, так как большинство традиционных способов калибровки (например, с подвешиванием в воздухе, резервуаром для проведения испытаний или калибровочной печью) требуют наличия некоторого расстояния от любых близлежащих объектов, которые могут являться помехой для калибровочных измерительных сигналов. Вследствие этого непрактично применять эти традиционные методики калибровки к считывающему прибору каротажа сопротивления с большой глубиной исследования, так как чувствительный объем указанного прибора является слишком большим, и, таким образом, не представляется возможным иметь сооружения, которые являлись бы достаточно большими, чтобы полностью вмещать указанные приборы.
Следовательно, в данной области техники существует потребность в практической методике калибровки считывающего прибора каротажа сопротивления с большой глубиной исследования.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
На Фиг.1A изображен прибор для проведения LWD-каротажа, который осуществляет калибровку по месту измерительных сигналов пласта, полученных вдоль нефтегазоносного пласта, в соответствии с конкретными пояснительными вариантами реализации настоящего изобретения.
На Фиг.1B изображен прибор для проведения кабельного каротажа, который осуществляет калибровку по месту измерительных сигналов пласта, полученных вдоль нефтегазоносного пласта, в соответствии с конкретными пояснительными вариантами реализации настоящего изобретения.
На Фиг.2 представлена структура электронной схемы, реализованной внутри прибора для проведения каротажа и необходимой для получения измерительных сигналов пласта, в соответствии с конкретными пояснительными вариантами реализации настоящего изобретения.
На Фиг.3A представлена блок-схема, подробно описывающая способ калибровки по месту в соответствии с конкретными пояснительными способами согласно настоящему изобретению.
На Фиг. 3B-3D изображен приведенный в качестве примера прибор для проведения каротажа согласно настоящему изобретению, размещенный в одной или нескольких зонах калибровки и/или применения вдоль ствола скважины.
На Фиг.4 представлена блок-схема, подробно описывающая способ калибровки по месту, в соответствии с которым полученный измерительный сигнал большой глубины исследования калибруется с использованием смоделированного измерительного сигнала большой глубины исследования, в соответствии с конкретными пояснительными способами согласно настоящему изобретению.
На Фиг.5A представлен график, отображающий смоделированную каротажную диаграмму, сгенерированную с помощью справочных таблиц, в соответствии с конкретными пояснительными способами согласно настоящему изобретению.
На Фиг. 5B-5G представлены графики, отображающие точность калибровки согласно способу, изображенному на Фиг.4, в соответствии с которым калибровка осуществляется на любой глубине.
На Фиг.6A представлена блок-схема, подробно описывающая осуществляемый по месту способ, в соответствии с которым полученный измерительный сигнал большой глубины исследования калибруется с использованием смоделированного низкочастотного измерительного сигнала, в соответствии с конкретными пояснительными способами согласно настоящему изобретению.
На Фиг.6B изображен приведенный в качестве примера прибор для проведения каротажа, размещенный в зоне калибровки, в соответствии с другим вариантом реализации настоящего изобретения.
На Фиг.7 представлен график, отображающий точность способа, показанного на Фиг.6A, использующего три разных эталонных низкочастотных измерительных сигнала.
ОПИСАНИЕ ПОЯСНИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ РЕАЛИЗАЦИИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Пояснительные варианты реализации и связанные способы согласно настоящему изобретению описаны далее как обладающие возможностью применения в способе калибровки по месту для применения со скважинными приборами каротажа сопротивления. Для ясности в данном описании изложены не все признаки фактического варианта реализации изобретения или способа. Разумеется, следует понимать, что при разработке любого подобного фактического варианта реализации изобретения, для достижения конкретных целей разработчика, таких как соответствие связанных с системой, связанных с бизнесом ограничений, которые будут изменяться от одного варианта реализации изобретения к другому, должны быть приняты многочисленные специальные решения в отношении реализации. Кроме того, следует понимать, что попытка разработки может быть сложной и трудоемкой, но, тем не менее будет обычной задачей для специалистов в данной области техники, использующих преимущество данного изобретения. Дополнительные аспекты и преимущества различных вариантов реализации изобретения и связанных способов согласно изобретению станут очевидными из рассмотрения следующего описания и графических материалов.
На Фиг.1A изображен прибор для проведения каротажа сопротивления, используемый в LWD-применениях, который выполняет калибровку по месту измерительных сигналов, принятых вдоль нефтегазоносного пласта, в соответствии с конкретными пояснительными вариантами реализации изобретения. Способы, описанные в данном документе, могут осуществляться с помощью центра управления системой, расположенного в приборе для проведения каротажа или могут осуществляться с помощью блока обработки в удаленном местоположении, например, на поверхности. Тем не менее пояснительные варианты реализации способа калибровки по месту основаны на двух измерительных сигналах пласта, при этом один из них является калиброванным измерительным сигналом, а второй – некалиброванным измерительным сигналом. В первом пояснительном способе за счет преобразования эталонного измерительного сигнала малой глубины исследования в измерительный сигнал большой глубины исследования настоящие способы согласно изобретению нормализуют измерительный сигнал большой глубины исследования самим собой на выбранных глубинах калибровки вдоль ствола скважины. Во втором пояснительном способе для калибровки измерительного сигнала большой глубины исследования используется низкочастотный измерительный сигнал большой глубины исследования. Затем, в любом способе, калиброванный измерительный сигнал большой глубины исследования подвергается инверсии для генерирования требуемых петрофизических характеристик скважины и окружающих геологических пластов (т.е. параметров пластов), относящихся к электрическим или геологическим свойствам пласта, таким как, например, удельные электрические сопротивления пласта, расстояния или направления к границам слоя, двумерная форма границ независимого слоя или трехмерное распределение удельных электрических сопротивлений пласта. Таким образом, операции, связанные со стволом скважины, такие как, например, бурение, размещение скважин, спуск обсадной колонны или операции по геонавигации, могут осуществляться на основании параметров пласта.
На Фиг.1A изображена буровая платформа 2, оборудованная вышкой 4, которая поддерживает подъемник 6, предназначенный для подъема и спуска бурильной колонны 8. На подъемнике 6 подвешен верхний вращатель 10, подходящий для вращения бурильной колонны 8 и спуска ее через устье 12 скважины. К нижнему концу бурильной колонны 8 прикреплено буровое долото 14. При вращении буровое долото 14 создает ствол 16 скважины, который проходит сквозь различные слои пласта 18. Насос 20 обеспечивает циркуляцию буровой жидкости через подающую трубу 22 на верхний вращатель 10, вниз через внутреннее пространство бурильной колонны 8, через отверстия в буровом долоте 14 и обратно на поверхность по затрубному пространству вокруг бурильной колонны 8 и в накопительную емкость 24. Буровая жидкость переносит буровой шлам из забоя в емкость 24 и способствует сохранению целостности ствола скважины 16. Для буровой жидкости могут быть использованы различные материалы, включая, но без ограничения, проводящий буровой раствор на основе минерализованной воды.
Прибор 26 для проведения каротажа встроен в нижнюю часть бурильной колонны возле долота 14. В этом пояснительном варианте реализации изобретения прибор 26 для проведения каротажа представляет собой LWD-прибор; однако, в других пояснительных вариантах реализации изобретения прибор 26 для проведения каротажа может быть использован при применении кабельного каротажа или каротажа со спуском посредством насосно-компрессорных труб. Прибор 26 для проведения каротажа может представлять собой, например, считывающий прибор для проведения каротажа сопротивления со сверхбольшой глубиной исследования. В альтернативном варианте приборы каротажа сопротивления с несверхбольшой глубиной исследования также могут быть использованы в одной бурильной колонне наряду со считывающим прибором для проведения каротажа с большой глубиной исследования. Специалистам в данной области техники, использующим преимущество данного изобретения, будет понятно, что существует множество приборов для проведения каротажа сопротивления, которые могут быть использованы в рамках настоящего изобретения. Кроме того, в конкретных пояснительных вариантах реализации изобретения прибор 26 для проведения каротажа может быть приспособлен к выполнению каротажных операций как в обсаженных, так и необсаженных скважинах. Также в некоторых вариантах реализации изобретения измерительные сигналы, используемые в процессе калибровки, могут происходить из разных скважин, предпочтительно в одной области геологической среды, в которой существует сильная связь между скважинами.
Все ещё со ссылкой на Фиг.1A видно, как при выполнении буровым долотом 14 ствола 16 скважины в пластах 18, прибор 26 для проведения каротажа считывает измерительные сигналы, относящиеся к различным свойствам пласта, а также ориентированию прибора и другим различным условиям бурения. В некоторых вариантах реализации изобретения прибор 26 для проведения каротажа может иметь форму утяжеленной бурильной трубы, т.е. толстостенной трубы, которая обеспечивает вес и жесткость, способствующие процессу бурения. В то же время, как описано в данном документе, прибор 26 для проведения каротажа представляет собой прибор для проведения каротажа сопротивления или индукционного каротажа, предназначенный для определения геологического строения и удельного электрического сопротивления пластов. Чтобы передавать наземному приемнику 30 снимки и данные/сигналы измерений и принимать команды с поверхности, в конструкции может быть предусмотрен телеметрический подузел 28. В некоторых вариантах реализации изобретения телеметрический подузел 28 не имеет связи с поверхностью, а вместо этого сохраняет данные каротажа для последующего извлечения на поверхности, когда узел для проведения каротажа будет извлечен.
Все ещё со ссылкой на Фиг.1A видно, что прибор 26 для проведения каротажа содержит центр управления системой (“SCC”), вместе с необходимой электронной схемой обработки/хранения/связи, которая связана с возможностью передачи информации с одним или несколькими датчиками (не показаны), применяемыми для получения измерительных сигналов пласта, отражающих параметры пласта. В некоторых вариантах реализации изобретения сразу после получения измерительных сигналов центр управления системой калибрует измерительные сигналы и отправляет данные обратно вверх по стволу скважины и/или в другие компоненты узла через телеметрический подузел 28. В другом варианте реализации изобретения центр управления системой может быть расположен в удаленном от прибора 26 для проведения каротажа местоположении, например на поверхности или в другой скважине, и соответствующим образом выполняет обработку данных. Эти и другие изменения в рамках настоящего изобретения будут очевидны специалистам в данной области техники, использующим преимущество данного изобретения.
Каротажные датчики, используемые вдоль прибора 26 для проведения каротажа, представляют собой датчики для измерения удельного электрического сопротивления, такие как, например, магнитные или электрические датчики, и могут обмениваться информацией в режиме реального времени. Приведенные в качестве примера магнитные датчики могут содержать катушечные обмотки и обмотки элеткромагнита, которые используют явление индукции, чтобы определять удельную проводимость геологических пластов. Приведенные в качестве примера электрические датчики могут содержать электроды, линейные проволочные антенны или тороидальные антенны, которые используют закон Ома, чтобы выполнять указанное измерение. Кроме того, датчики могут представлять собой реализации диполей с азимутальным направлением момента и направленностью, такие как антенны с наклонными катушками. Кроме того, каротажные датчики могут быть приспособлены для выполнения каротажных операций в направлениях вверх или вниз по стволу скважины. Телеметрический подузел 28 обменивается информацией с удаленным местоположением (поверхностью, например), используя, например, акустические способы, способы, применяющие импульсы давления, или электромагнитные способы, что будет понятно специалистам в данной области техники, использующим преимущество данного изобретения.
Как описано выше, прибор 26 для проведения каротажа, в этом примере, представляет собой считывающий прибор для проведения каротажа сопротивления или индукционного каротажа с большой глубиной исследования. Как будет понятно специалистам в данной области техники, использующим преимущество данного изобретения, такие приборы, как правило, содержат одну или несколько передающих и приемных катушек, которые разнесены в осевом направлении вдоль ствола 16 скважины. Передающие катушки генерируют в пласте 18 переменные токи смещения, которые зависят от удельной проводимости. Переменные токи создают напряжение на одной или нескольких приемных катушках. Помимо пути через пласт 18 от передающей катушки (катушек) к приемной катушке(катушкам) также существует прямой путь. В приборах для проведения индукционного каротажа сигнал от этого пути может быть исключен за счет использования компенсационной катушки с противоположной намоткой и осевым смещением. В приборах для проведения каротажа сопротивлений фаза и амплитуда комплексного напряжения могут быть измерены на конкретных рабочих частотах. В этих приборах также предусмотрена возможность измерения разности фаз и отношения амплитуд между комплексными напряжениями на двух разнесенных в осевом направлении приемниках. Кроме того, вместо измерительных сигналов частотной области могут быть использованы измерительные сигналы импульсного возбуждения и измерительные сигналы временной области. Такие измерительные сигналы могут быть преобразованы в измерения частоты посредством применения преобразования Фурье. Способы калибровки, описанные далее, применимы ко всем этим сигналам и не ограничиваются представленными примерами. В общем, применяя больший интервал пары передатчик-приемник, можно достигнуть большей глубины исследования, но может пострадать вертикальное разрешение измерительных сигналов. Таким образом, прибор 26 для проведения каротажа может использовать несколько наборов передатчиков или приемников в различных положениях вдоль ствола 16 скважины, чтобы обеспечить возможность исследования различных глубин без чрезмерной потери в вертикальном разрешении.
На Фиг.1B изображен альтернативный вариант реализации настоящего изобретения, в соответствии с которым посредством прибора для проведения кабельного каротажа осуществляют калибровку измерительных сигналов пласта. В различные моменты во время процесса бурения бурильная колонна 8 может быть извлечена из ствола скважины, как показано на Фиг.1B. После того, как бурильная колонна 8 была извлечена, появляется возможность осуществления каротажных операций с применением зонда 34 для проведения кабельного каротажа, т.е. прибора для скважинных исследований, подвешенного на кабеле 41, содержащем проводники для подачи питания указанному зонду и передачи телеметрических сигналов от указанного зонда на поверхность. Зонд 34 для проведения кабельного каротажа может иметь прижимные башмаки и/или центрирующие пружины для удержания прибора около оси скважины при извлечении его вверх по стволу скважины. Зонд 34 для проведения каротажа может содержать набор датчиков, включая многозондовый прибор бокового каротажа для измерения удельного сопротивления пласта. Каротажная станция 43 регистрирует результаты измерения, полученные от зонда 34 для проведения каротажа, и содержит компьютерную систему 45 для обработки и хранения результатов измерения от датчиков.
На Фиг.2 изображена структура электронной схемы 200, реализованной внутри прибора 26 для проведения каротажа (или других приборов для проведения скважинных исследований, описанных здесь, таких, например, как зонд 34) и необходимой для получения измерительных сигналов пласта, в соответствии с конкретными пояснительными вариантами реализации настоящего изобретения. Прибор 26 для проведения каротажа содержит один или несколько передатчиков T1…TN и приемников R1…RN, и соответствующие антенны, размещенные в пазах вдоль прибора 26 для проведения каротажа, которые могут включать, например, реализации магнитных диполей, таких как катушка, антенна с наклонными катушками, электромагнит и т.п. Во время каротажных операций на передающих антеннах генерируются импульсные или стационарные сигналы, которые взаимодействуют со слоем и границами слоя в непосредственной близости к прибору 26 для проведения каротажа с целью получения электрических сигналов (т.е. измерительных сигналов), которые принимаются приемниками. Используя блок 27 получения данных, центр 25 управления системой впоследствии собирает и калибрует измерительный сигнал пласта с применением способов, описанных в данном документе. Затем центр 25 управления системой записывает данные измерительного сигнала в буфер 29, применяет предварительную обработку данных (с использованием блока 30 обработки данных) с целью уменьшения требования к полосе пропускания, и затем передает данные в удаленное местоположение (например, на поверхность) с использованием блоков 32 связи (например, телеметрического подузла 28). Однако, как было описано выше, неоткалиброванные измерительные сигналы пласта могут быть переданы в удаленное местоположение, где будет проходить калибровка. Калибровка измерительных сигналов пласта может осуществляться дистанционно. Однако, в тех вариантах реализации изобретения, в которых калибровка осуществляется прибором 26 для проведения каротажа, может быть улучшено время отклика, и может быть увеличена полоса пропускания телеметрического канала к другим приборам вдоль колонны скважины.
Хотя это и не показано на Фиг.2, но электронная схема 200 содержит по меньшей мере один процессор, включенный в центр 25 управления системой, и постоянное машиночитаемое устройство хранения данных, при этом все они взаимосвязаны через системную шину. Программные команды, исполняемые указанным процессором с целью осуществления пояснительных способов калибровки, описанных в данном документе, могут храниться на локальном устройстве хранения данных или некотором другом машиночитаемом носителе данных. Понятно также то, что программные команды для проведения калибровки также могут быть загружены в устройство хранения данных с CD-ROM или другого подходящего носителя данных проводными или беспроводными способами.
Кроме того, специалистам в данной области техники будет понятно, что различные аспекты настоящего изобретения на практике могут быть осуществлены с помощью конфигураций компьютерных систем, включающих портативные устройства, многопроцессорные системы, микропроцессорные или программируемые потребительские электронные устройства, миникомпьютеры, универсальные компьютеры и т.п. Настоящее изобретение допускает применение любого количество компьютерных систем и компьютерных сетей. На практике указанное изобретение может быть осуществлено в распределенных вычислительных средах, в которых задачи выполняются устройствами дистанционной обработки, которые связаны посредством сети связи. В распределенной вычислительной среде программные модули могут быть расположены как в локальном, так и удаленном компьютерном носителе данных, включающем запоминающие устройства. Таким образом, настоящее изобретение может быть реализовано с применением различного аппаратного обеспечения, программного обеспечения или их комбинаций в компьютерной системе или другой системе обработки данных.
Центр 25 управления системой дополнительно может иметь способность геологического моделирования, чтобы обеспечивать и/или передавать подземные стратиграфические визуальные представления, включающие, например, геолого-физическую расшифровку, моделирование нефтегазоносной системы, геохимический анализ, стратиграфическое формирование сетки, моделирование фаций, эффективного объема пор и петрофизических свойств. Кроме того, такая способность геологического моделирования может отвечать за моделирование траекторий скважин, шага перфорации, а также перекрестный анализ данных о фациях и пористости. Приводимые в качестве примера платформы геологического моделирования включают, например, DecisionSpace®, а также ее функциональное средство PerfWizard®, которое поставляется на рынок компанией Landmark Graphics Corporation, Хьюстон, штат Техас. Однако, специалистам в данной области техники, использующим преимущество данного изобретения, будет понятно, что с настоящим изобретением также может быть использовано множество других платформ геологического моделирования.
На Фиг.3A изображена блок-схема, подробно описывающая способ 300 калибровки по месту в соответствии с конкретными пояснительными способами согласно настоящему изобретению. Для облегчения объяснения способа 300 приводятся фигуры 3B-3D, на которых приведены упрощенные изображения прибора 26 для проведения каротажа (например, LWD-прибора), размещенного вдоль ствола 16 скважины. Как описано более подробно далее, на Фиг.3B изображен прибор 26 для проведения каротажа, размещенный вдоль зоны 40 калибровки, на Фиг.3C изображен прибор 26 для проведения каротажа, размещенный в зоне 42 применения, и на Фиг.3D изображен прибор 26 для проведения каротажа, размещенный в последующей зоне 44. В этом примере прибор 26 для проведения каротажа содержит три антенны, а именно, передатчик T, приемник SR1 для малой глубины исследования, предназначенный для получения измерительных сигналов малой глубины исследования, и приемник DR2 для большой глубины исследования, предназначенный для получения измерительных сигналов большой глубины исследования. Однако, в альтернативных вариантах реализации изобретения может быть использовано большее число антенн. До размещения прибора 26 для проведения каротажа в скважине, SR1 калибруется таким образом, чтобы в скважине можно было получить точные эталонные измерительные сигналы 31 малой глубины исследования с целью способствования калибровке полученных впоследствии измерительных сигналов 33 большой глубины исследования. Несмотря на то, что проиллюстрировано по одному из каждого измерительного сигнала 31, 33, может быть получено множество сигналов.
В некоторых других пояснительных вариантах реализации изобретения, несмотря на то, что зона 40 калибровки показана выше зоны 42 применения и последующей зоны 44, будет понятно, что прибор 26 для проведения каротажа может быть размещен путем поднимания или опускания его вдоль ствола 16 скважины. Таким образом, как описано в данном документе, зона 40 калибровки в действительности может находиться ниже или в горизонтальном направлении рядом с зоной 42 применения или последующими зонами 44 и т.д.
Так как эталонные измерительные сигналы малой глубины исследования, полученные посредством SR1, являются калиброванными, каждый из них представляет собой точный и надежный сигнал, принимая во внимание то, что влияние скважины и проникновения учтены. Таким образом, как описано в данном документе, “эталонным измерительным сигналом” называется действительный и точный измерительный сигнал, полученный прибором 26 для проведения каротажа, который может являться сигналом малой глубины исследования и калиброванным. Такая предшествующая размещению калибровка прибора 26 для проведения каротажа может быть осуществлена различными способами, такими как, например, калибровка на стенде с применением рамочной антенны, определение температурных параметров с помощью тестового нагрева, или путем применения калиброванного сигнала измерения удельного электрического сопротивления с использованием соотношения измерительных сигналов, принятых различными передатчиками и/или приемниками вдоль прибора 26 для проведения каротажа (такого как используется в приборе INSITE ADR™ для проведения каротажа сопротивления от компании Halliburton или в системе LOGIQ ACRt™).
Обратимся к Фиг.3A-3D, где согласно блоку 302, когда необходимо осуществить некоторую каротажную операцию, прибор 26 для проведения каротажа размещают в скважине в первой зоне 40 калибровки вдоль пласта 18. Первая зона 40 калибровки содержит ряд глубин D1, D2, DN ствола скважины. Согласно блоку 304 центр 25 управления системой, используя различные компоненты (датчики, приемники и т.п.) прибора 26 для проведения каротажа, получает один или несколько первых измерительных сигналов пласта 18 вдоль первой зоны 40 калибровки глубин. Как будет описано дальше более подробно, в некоторых способах первый измерительный сигнал представляет собой измерительный сигнал 33 большой глубины исследования, который используется (вместе с калиброванным эталонным измерительным сигналом 31) для калибровки другого измерительного сигнала 33 большой глубины исследования. В других пояснительных вариантах реализации изобретения первый измерительный сигнал представляет собой низкочастотный измерительный сигнал большой глубины исследования, используемый для калибровки другого измерительного сигнала 33 большой глубины исследования.
Согласно блоку 306, центр 25 управления системой, используя параметры пласта 18 вдоль первой зоны 40 калибровки, моделирует (или имитирует) один или несколько вторых измерительных сигналов. Эти параметры могут включать, например, удельные сопротивления слоев, положения слоев, формы границ слоев, трехмерное распределение удельного сопротивления, угол падения, угол набегания, радиус ствола скважины, сопротивление ствола скважины, эксцентриситет или азимут большой оси поперечного сечения ствола. В некоторых вариантах реализации изобретения второй измерительный сигнал получают из смоделированной характеристики той же пары передатчик-приемник, которая использовалась для получения первого измерительного сигнала.
Согласно блоку 308, центр 25 управления системой вычисляет один или несколько коэффициентов калибровки, основанных на сравнении полученного первого измерительного сигнала и смоделированного второго измерительного сигнала. Для достижения этого центр 25 управления системой использует одну из приведенных в качестве примера калибровочных моделей, описанных ниже, для вычисления коэффициентов калибровки вдоль первой зоны 40 калибровки. Как будет дополнительно описано далее, коэффициенты калибровки могут быть использованы вдоль первой зоны 40 калибровки или последующих зон с целью калибровки различных полученных измерительных сигналов.
Затем, согласно блоку 310, используя прибор 26 для проведения каротажа, центр 25 управления системой получает один или несколько третьих измерительных сигналов пласта 18 вдоль первой зоны 40 калибровки с применением той же пары передатчик/приемник, которая применялась для получения первого измерительного сигнала(ов) и смоделированного второго измерительного сигнала(ов). Однако, в альтернативном варианте, третьи измерительные сигналы могут быть получены вдоль зоны 42 применения и последующих зон 44 вдоль ствола 16 скважины или совсем в другом стволе скважины. Тем не менее, затем, согласно блоку 312, центр 25 управления системой, используя коэффициенты калибровки, вычисленные согласно блоку 308, калибрует полученные третьи измерительные сигналы. Затем калиброванные полученные третьи измерительные сигналы подвергают инверсии с целью получения требуемых параметров пласта, которые главным образом относятся к электрическим или геологическим свойствам пласта 18, таким как удельные сопротивления слоев, расстояния, направление к слоям. Применяемые иллюстративные методики инверсии могут включать, например, сопоставление с эталоном, или итерационные способы, использующие справочные таблицы, или численную оптимизацию, основанную на прямом моделировании, что будет понятно специалистам в данной области техники, использующим преимущество данного изобретения. Иллюстративные параметры пласта могут включать, например, удельные сопротивления слоев, положения слоев, формы границ слоев, трехмерное распределение удельного сопротивления, угол падения, угол набегания, радиус ствола скважины, сопротивление ствола скважины, эксцентриситет или азимут большой оси поперечного сечения ствола.
Затем, согласно блоку 314, центр 25 управления системой выдает калиброванный полученный третий измерительный сигнал(ы). Здесь выдача может принимать различные формы, такие как, например, просто передача данных в удаленное местоположение (например, поверхность) или выдача данных в отчет или геологическую модель. Таким образом, полученные третьи измерительные сигналы калибруют по месту (например, во время пребывания прибора 26 для проведения каротажа в стволе 16 скважины).
Затем на основании параметров пласта в стволе скважины могут быть выполнены различные операции. Например, могут быть приняты решения в отношении бурения, такие как решения в отношении спуска обсадной колонны, геонавигации, размещения скважин или геостопинга. В случае спуска обсадной колонны, по мере приближения забойного оборудования, с помощью которого выполняют бурение скважины, сверху к пласту-коллектору, границы пласта-коллектора обнаруживают заранее, таким образом, обеспечивая возможность направления ствола скважины в пласт-коллектор без выхода за установленные пределы. В случае размещения скважин, ствол скважины может удерживаться внутри пласта-коллектора в оптимальном положении, предпочтительно ближе к верхней части пласта-коллектора с целью увеличения добычи. В случае геостопинга, бурение может быть остановлено перед проникновением в предположительно опасную зону.
Кроме того, в некоторых пояснительных способах коэффициенты калибровки вычисляют на участке ствола скважины с малым углом наклона (например, угол наклона < 45 градусов), и затем калибровку применяют к третьим измерительным сигналам, полученным с участка ствола скважины с большим углом наклона (например, угол наклона > 45 градусов).
Вышеизложенный способ 300 заключает в себе общий обзор пояснительных способов согласно настоящему изобретению. Далее будут описаны более подробные альтернативные способы согласно настоящему изобретению. Как описано в данном документе, полученные и смоделированные измерительные сигналы могут принимать различные формы. Например, эталонные или смоделированные измерительные сигналы могут быть получены из другого ствола скважины, который может иметь или не иметь схожие свойства пласта или может быть расположен в том же пласте-коллекторе. Однако, наличие таких общих характеристик может повысить точность калибровки в силу того, что калибровка будет осуществляться в подобных условиях. В других примерах все полученные первые измерительные сигналы, смоделированные вторые измерительные сигналы и полученные третьи измерительные сигналы могут представлять собой измерительные сигналы большой глубины исследования. Такие измерительные сигналы большой глубины исследования могут, например, иметь диапазон в радиальном направлении, равный 7,62 м (25 футам) или более, в то время как сигналы небольшой глубины исследования имеют меньший диапазон (например, 3,048 м (10 футов) или менее).
В еще одном альтернативном способе смоделированный второй измерительный сигнал может, по существу, не зависеть от глубины (т.е. изменение указанного сигнала по отношению к глубине настолько мало, что оно считается неизменным для практических целей). В некоторых вариантах реализации изобретения эталонные измерительные сигналы малой глубины исследования могут быть получены от отдельного передатчика и/или приемника вдоль прибора 26 для проведения каротажа, по сравнению с парой передатчик-приемник, используемой для получения измерительных сигналов большой глубины исследования. В альтернативных вариантах реализации изобретения эталонные измерительные сигналы малой глубины исследования могут быть получены от имеющегося прибора для проведения каротажа сопротивления, встроенного в забойное оборудование, часть которого образована прибором 26 для проведения каротажа. Эти и другие изменения в рамках настоящего изобретения будут понятны специалистам в данной области техники, использующим преимущество данного изобретения.
На Фиг.4 представлена блок-схема, подробно описывающая способ 400 калибровки по месту, в соответствии с которым полученный измерительный сигнал большой глубины исследования (т.е. третий измерительный сигнал) калибруют с использованием смоделированного измерительного сигнала большой глубины исследования (т.е. второго измерительного сигнала) и эталонного измерительного сигнала, в соответствии с одним или несколькими альтернативными пояснительными способами согласно настоящему изобретению. Обратимся к Фиг.3B-4, как описано ранее, согласно блоку 402, прибор 26 для проведения каротажа сначала размещают в стволе 16 скважины в первой зоне 40 калибровки. Согласно блоку 404, центр 25 управления системой получает один или несколько калиброванных эталонных измерительных сигналов 31 вдоль глубины первой зоны 40 калибровки.
Согласно блоку 406, центр 25 управления системой вычисляет профиль распределения удельного электрического сопротивления слоя пласта вдоль первой зоны 40 калибровки, используя полученные эталонные измерительные сигналы 31, которые могут являться сигналами малой глубины исследования, компенсированными сигналами или как сигналами малой глубины исследования, так и компенсированными сигналами. Как будет понятно специалистам в данной области техники, “компенсированный” относится к средневзвешенному значению двух или более измерительных сигналов в логарифмической амплитудной или фазовой области. Калиброванные эталонные измерительные сигналы 31 не обязательно получают от той же пары передатчик-приемник, используемой для получения измерительных сигналов 33 большой глубины исследования. В некоторых вариантах реализации изобретения профиль распределения удельного электрического сопротивления вычисляют на основании преобразования эталонного измерительного сигнала с помощью инверсии, которая может быть применена различными способами (например, с использованием справочной таблицы, с помощью которой преобразуют отношения амплитуд или разности фаз в удельные сопротивления, коэффициента прибора, с помощью которого напряжения преобразуют в удельные проводимости, или алгоритма численной оптимизации, применяя который с учетом эталонных измерительных сигналов, можно вычислить удельные электрические сопротивления слоя). Такие способы инверсии будут легко поняты специалистами в данной области техники, использующими преимущество данного изобретения.
Согласно блоку 408, центр 25 управления системой выбирает набор глубин CD1, CD2, CDN калибровки вдоль первой зоны 40 калибровки. Выбор глубины калибровки является важным для оптимизации точности калибровки для измерительных сигналов большой глубины исследования (т.е. третьих измерительных сигналов). Глубины могут быть выбраны, например, в верхних участках скважины, предпочтительно там, где изменения профиля распределения удельного электрического сопротивления являются сравнительно небольшими. В этом примере сравнительно небольшое изменение может быть определено как изменение, которое меньше по меньшей мере 90% всех доступных глубин измерения. В других условиях, как правило, могут быть использованы пороговые числа в диапазоне от 70% до 95%. С целью оптимизации эффективности калибровки выбирают конкретное число, и оно является функцией изменчивости пласта и шума измерения. Альтернативное пороговое значение может быть основано на абсолютном значении скорости изменения, которое может быть выбрано и оптимизировано эвристически на основании прошлого опыта в отношении разных скважин или участков скважин.
Другими словами, коэффициенты калибровки могут быть вычислены на глубинах, которые удовлетворяют критерию, основанному на скорости изменения полученных измерительных сигналов большой глубины исследования в зависимости от глубины. В конкретных пояснительных вариантах реализации изобретения указанный критерий включает выбор глубин, которым присуща скорость изменения меньше порогового значения, которое достаточно мало, чтобы свести к минимуму погрешность калибровки, но достаточно велико, чтобы обеспечить достаточное количество точек калибровки, необходимых для выполнения вычислений. В качестве примера, пороговое значение может быть выбрано таким, которое представляет точку 90% гистограммы скорости изменения относительно глубины (т.е. скорость изменения, при которой 90% всех значений скорости изменения являются большими, и 10% всех значений скорости изменения являются меньшими). Также могут быть использованы другие пороговые числа, как правило, в диапазоне от 75% до 95%. С целью оптимизации эффективности калибровки выбирают конкретное число, и оно является функцией изменчивости пласта и шума измерения. Альтернативное пороговое значение может быть основано на абсолютном значении скорости изменения. Это значение может быть выбрано и оптимизировано эвристически на основании прошлого опыта в отношении разных скважин или участков скважин. Кроме того, величина, отражающая проникновение фильтрата бурового раствора в пласт, в эталонном измерительном сигнале также является критической, так как глубины предпочтительно выбираются в пластах, в которых не предполагается проникновение фильтрата бурового раствора. Пояснительный способ выбора оптимальной глубины калибровки будет представлен в примере далее.
Согласно блоку 410, задействуя прибор 26 для проведения каротажа, центр 25 управления системой получает один или несколько измерительных сигналов 33 большой глубины исследования (т.е. первые измерительные сигналы) вдоль первой зоны 40 калибровки пласта 18. В некоторых вариантах реализации изобретения выбранные глубины, на которых предполагается получение измерительных сигналов 33 большой глубины исследования, могут быть другими по сравнению с выбранными глубинами CD1, CD2, CDN калибровки. В этих вариантах реализации изобретения может быть выполнена интерполяция или экстраполяция измерительных сигналов 33 большой глубины исследования с целью оценки соответствующих сигналов на глубинах CD1, CD2, CDN, которые затем будут использованы на последующих этапах.
Согласно блоку 412, центр 25 управления системой моделирует один или несколько измерительных сигналов большой глубины исследования (т.е. вторых измерительных сигналов), используя профиль распределения удельного электрического сопротивления слоев пласта на выбранных глубинах CD1, CD2, CDN калибровки, на которых используется одна и та же пара (T-DR2) передатчик-приемник, применяемая для получения измерительных сигналов 33 большой глубины исследования (т.е. первых измерительных сигналов) согласно блоку 410. В одном пояснительном способе это моделирование может быть осуществлено путем решения уравнений Максвелла или другого уравнения, полученного из уравнений Максвелла, посредством которых можно вычислить сигналы на приемниках с учетом переданного сигнала и электрических параметров слоя (наиболее важным из которых является удельное электрическое сопротивление пласта). С целью увеличения скорости вычислений, иногда для пласта могут быть использованы упрощенные модели. Эти модели могут включать, например, нульмерные (0D) модели, где профиль распределения удельного электрического сопротивления пласта является постоянным во всех трех измерениях, одномерные (1D) модели, где профиль распределения удельного электрического сопротивления пласта является постоянным в двух измерениях, двумерные (2D) модели, где профиль распределения удельного электрического сопротивления пласта является постоянным в одном измерении, и трехмерные (3D) модели, где профиль распределения удельного электрического сопротивления пласта изменяется во всех трех направлениях. Кроме того, решение уравнений Максвелла может быть получено с помощью аналитических или полуаналитических выражений, конечно-разностного, конечно-элементного, интегрального уравнения или алгоритмов на основе методов моментов, что будет понятно специалистам в данной области техники, использующим преимущество данного изобретения. Для представления этого может быть использована следующая аналитическая функция:
где Vcm– компенсированное моделированное (глубокое) измерение, zi – осевое направление относительно ствола 16 скважины, R – удельное электрическое сопротивление слоев пласта и MODEL – электромагнитная модель, описанная выше в отношении блока 412. Применяя этот пояснительный вариант реализации изобретения, во время моделирования должны быть учтены все возможные воздействия на измерительный сигнал(ы) большой глубины исследования, полученный согласно блоку 410, такие как воздействия, обусловленные, например, присутствием корпуса прибора, скважинным флюидом, оболочками антенн, частотной дисперсионной характеристикой удельного электрического сопротивления и т.п. Такие воздействия являются важными, так как любое несоответствие между смоделированными/имитированными и действительными (полученными) измерительными сигналами приведет к неточным коэффициентам калибровки и/или неточной калибровке.
Согласно блоку 414, затем центр 25 управления системой выбирает/интерполирует/экстраполирует измерительный сигнал(ы) 33 большой глубины исследования, полученный(е) согласно блоку 410 на выбранных глубинах CD1, CD2, CDN калибровки. Согласно блоку 416, затем, используя измерительный сигнал(ы) 33 большой глубины исследования (т.е. первые измерительные сигналы), полученный(ые) согласно блоку 410 , и моделированный измерительный сигнал(ы) большой глубины исследования (т.е. вторые измерительные сигналы), центр 25 управления системой вычисляет коэффициенты калибровки.
Для достижения этого, центр 25 управления системой выполняет сравнение измерительного сигнала(ов) 33 большой глубины исследования (т.е. первых измерительных сигналов), полученных согласно блоку 410, и смоделированного измерительного сигнала(ов) большой глубины исследования (т.е. вторых измерительных сигналов), чтобы определить коэффициенты калибровки, используя следующие уравнения:
Например, Vcm(zi) = A x Vd(zi) + B, где F – калибровочная модель, Vd – измерительный сигнал большой глубины исследования, полученный согласно блоку 410, A – коэффициент передачи, и B – сдвиг, который представляет собой один или несколько коэффициентов калибровки, связанных с калибровочной моделью. Калибровочная модель F может представлять собой полиномиальную или другую аналитическую функцию.
Согласно блоку 418, прибор 26 для проведения каротажа получает дополнительный измерительный сигнал(ы) большой глубины исследования (т.е. третьи измерительные сигналы). Эти измерительные сигналы большой глубины исследования (т.е. третьи измерительные сигналы) могут быть получены вдоль зоны 40 калибровки или в последующих зонах вдоль пласта 18 и откалиброваны с использованием коэффициентов калибровки, определенных вдоль первой зоны 40 калибровки. Такие измерительные сигналы большой глубины исследования также могут быть представлены позицией 33, хотя они и не показаны такими образом в целях упрощения. Согласно блоку 420, центр 25 управления системой калибрует полученный измерительный сигнал(ы) большой глубины исследования (т.е. третьи измерительные сигналы), используя коэффициенты калибровки в соответствии со следующим уравнением:
где Vdc(z) – калиброванный полученный измерительный сигнал(ы) большой глубины исследования (т.е. третьи измерительные сигналы). Как было упомянуто ранее, измерительные сигналы большой глубины исследования, полученные согласно блоку 418, могут быть измерены вдоль первой зоны 40 калибровки или последующей зоны и откалиброваны так, как было описано ранее. В последнем подходе, как показано на Фиг. 3C-3D, прибор 26 для проведения каротажа может быть перемещен (например, поднят или опущен) в зону 42 применения, расположенную вдоль диапазона глубин ствола скважины, отличных от глубин первой зоны 40 калибровки. По мере перемещения прибора 26 для проведения каротажа вдоль зоны 42 применения, получают один или несколько измерительных сигналов большой глубины исследования (т.е. третьи измерительные сигналы) и калибруют их с использованием коэффициентов калибровки, вычисленными вдоль первой зоны 40 калибровки. Как бы то ни было, в любом варианте реализации изобретения, согласно блоку 422, затем центр 25 управления системой выводит калиброванный полученный измерительный сигнал(ы) большой глубины исследования, как описано выше. Кроме того, затем прибор 26 для проведения каротажа может быть размещен далее в последующей зоне 44, в результате чего будут получены и откалиброваны с использованием коэффициентов калибровки следующие измерительные сигналы большой глубины исследования.
Для дальнейшей демонстрации пояснительного способа калибровки, рассмотрим пример, обратившись к Фиг.5А и 5В. На Фиг.5A изображена смоделированная каротажная диаграмма, полученная в результате нульмерной инверсии с применением пояснительного способа, описанного в данной заявке. Указанная диаграмма отображает зависимость удельного электрического сопротивления пласта от глубины ствола скважины в футах. Элементы приведенного в качестве примера прибора 26 для проведения каротажа также показаны во вставке на Фиг.5A. Для получения компенсированных эталонных измерительных сигналов малой глубины исследования над прибором 26 для проведения каротажа используются четыре верхние антенны A1-A4, где антенны A1-A4 представляют собой передатчики в виде расположенных вдоль оси катушек, а A2 и A3 – приемники в виде наклонных катушек. Антенна A5 для большой глубины исследования, которая является самой нижней антенной, размещена так низко, насколько это возможно, в забойном оборудовании, которое на практике находится рядом с долотом с целью максимального увеличения глубины обнаружения. В этом пояснительном варианте реализации изобретения антенна A5 расположена на 14,4272 м (568 дюймов) ниже антенны A4, антенна A4 расположена на 0,3048 м (12 дюймов) ниже антенны A3, антенна A3 расположена на 0,2032 м (8 дюймов ниже) антенны A2, и антенна A2 расположена на 0,3048 м (12 дюймов) ниже антенны A1.
В этом примере антенна A5 для большой глубины исследования представляет собой приемник, который используется во взаимодействии с антенной A1 (передатчиком), но на другой частоте, если сравнивать с сигналом меньшей глубины исследования. Использовали две частоты работы: 500 кГц для калиброванного измерительного сигнала малой глубины исследования (диапазон 0,6096 м (2 фута)), который излучается антеннами A1/A4 и принимается антеннами A2/A3 соответственно; и 5 кГц для измерительного сигнала большой глубины исследования (диапазон 15,24 м (50 футов)), который излучается антенной A1 и принимается антенной A5. Здесь отмечено, что четыре измерительных сигнала, полученные от комбинаций передатчиков A1, A4 и приемников A2, A3, обрабатываются с целью получения одного компенсированного сигнала, как это понимается в области техники индукционного каротажа скважин с применением приборов, таких как INSITE ADR™ или LOGIQ ACRt™ от компании Halliburton. В данном примере, для измерительного сигнала большой глубины исследования не предполагается погрешность калибровки, поэтому показанный измерительный сигнал большой глубины исследования представляет собой идеальную характеристику, которую невозможно получить на практике. В этом примере относительный угол падения пластов, θdip, принимается равным нулю градусов без ограничения применимости способа. Из искусственной каротажной диаграммы можно увидеть, что калиброванные измерительные сигналы малой глубины исследования определяют положения границ пласта, тогда как измерительный сигнал большой глубины исследования усредняет сразу несколько слоев. Измерительный сигнал малой глубины исследования на Фиг.5A будет введен в различные способы, описанные в данном документе. Измерительный сигнал большой глубины исследования показан исключительно в качестве эталонного. В этом примере применяется способ 400 и одномерная модель пласта с профилем распределения удельного электрического сопротивления, заданного кривой каротажа сопротивления малой глубины исследования, изображенной на Фиг.5A.
На Фиг. 5B-5G представлены графики, отображающие точность калибровки согласно способу 400, где коэффициенты калибровки вычисляются по участку малой глубины исследования и применяются к участку большой глубины исследования на каждой глубине. На Фиг. 5B-5E в качестве выходных данных способа 400 изображен калиброванный измерительный сигнал большой глубины исследования, а также идеальный измерительный сигнал большой глубины исследования, взятый с Фиг.5A. Как показано, калиброванные и идеальные амплитуда (5B), фаза (5C), удельное электрическое сопротивление (5D) по амплитуде, и удельное электрическое сопротивление по сдвигу фаз (5E) графически нанесены на график в зависимости от глубины. Близость двух кривых демонстрирует насколько хорошо работает способ 400. В этих примерах для коррекции F(Vd) = KVd применяется мультипликативная модель, где K – коэффициент калибровки, вычисленный и примененный к данным, измеренным на одинаковой глубине. На последних двух подфигурах можно увидеть, что погрешность калибровки составляет около 0,5% и максимально 1 градус. Однако, как было упомянуто ранее, выбор глубины важен, чтобы оптимизировать точность калибровки для измерительного сигнала большой глубины исследования, тем самым улучшая точность. На Фиг.5F (графически изображает относительную погрешность по амплитуде) и 5G (графически изображает погрешность по фазе) видно, что точность является максимальной в минимальном и максимальном пике каротажной диаграммы (т.е. когда производная кривых удельного электрического сопротивления, амплитуды или фазы близка к нулю).
Таким образом, в некоторых пояснительных вариантах реализации изобретения калибровка должна применяться только на глубинах CD1, CD2, CDN, которые соответствуют пикам или нулевым наклонам ZS (Фиг. 5B-5E), кривых каротажа сопротивлений каротажной диаграммы. После каждого пика результирующие коэффициенты калибровки могут быть использованы в следующих глубинных точках (т.е. последующих зонах), как описано выше. Таким образом, с помощью применения этого альтернативного способа может быть значительно улучшена точность способов калибровки, описанных в данном документе.
В целом, калибровка, выполненная на каждой глубине, является достоверной в непосредственной близости от этой глубины, так как температурные характеристики значительно не изменяются. Однако, если прибор 26 для проведения каротажа перемещается в места, в которых температуры существенно отличаются, то, как правило, происходит дрейф его характеристик и, таким образом, калибровку необходимо повторить. В силу того, что обнаружить дрейф характеристик прибора не просто, калибровка должна выполняться периодически, например, на глубинах CD1, CD2, CDN калибровки, которые соответствуют каждому пику кривых каротажа сопротивлений в данной зоне калибровки, или в заданные периоды времени. Поэтому в некоторых пояснительных вариантах реализации настоящего изобретения также может выполняться периодическое повторное вычисление коэффициентов калибровки (т.е. перекалибровка) прибора 26 для проведения каротажа с применением любых способов, описанных в данном документе. В этих вариантах реализации изобретения, например, как показано на Фиг. 3B-3D, прибор 26 для проведения каротажа может размещаться в первой зоне 40 калибровки, где определяются коэффициенты калибровки, и затем перемещаться ниже в зону 42 применения, где происходит получение измерительных сигналов большой глубины исследования и их калибровка с использованием коэффициентов калибровки. Одновременно прибор 26 для проведения каротажа может повторять функции, необходимые для вычисления новых коэффициентов калибровки с использованием измерительных сигналов, полученных и смоделированных вдоль зоны 42 применения (что по существу делает зону 42 применения второй зоной калибровки). Новые коэффициенты калибровки затем могут быть использованы для калибровки измерительных сигналов большой глубины исследования (т.е. четвертых измерительных сигналов), полученных во второй зоне калибровки или последующей третьей зоне 44 калибровки. Также следует отметить то, что возможно перекрытие между глубинами калибровки/применения. Вместе с тем, в конечном счете, при необходимости этот процесс может быть повторен. Так как измерительный сигнал малой глубины исследования, как правило, не доступен в непосредственной близости к эффективной глубине измерительного сигнала большой глубины исследования сразу поле того, как его получили, может быть выполнена экстраполяция коэффициентов калибровки с целью оценки коэффициентов калибровки, которые соответствуют эффективной глубине измерительного сигнала большой глубины исследования.
На Фиг.6A изображена блок-схема, подробно описывающая осуществляемый по месту способ 600, в соответствии с которым полученный измерительный сигнал большой глубины исследования (т.е. третьи измерительные сигналы) калибруют с использованием одного или нескольких смоделированных низкочастотных измерительных сигналов (т.е. второй измерительный сигнал) и низкочастотного измерительного сигнала(ов) (т.е. первый измерительный сигнал). Низкочастотный измерительный сигнал(ы) обладает частотой, достаточно низкой, чтобы из-за изменений вдоль пласта 18 на указанный сигнал не было воздействия. Другими словами, частота должна быть достаточно низкой, так чтобы полученный низкочастотный измерительный сигнал по существу не зависел от фактического диапазона удельной проводимости пласта. Таким образом, нет необходимости в профиле распределения удельного электрического сопротивления, поскольку низкочастотный измерительный сигнал не чувствителен к нему. Это может быть, например, 500 Гц для 15,24 м (50-футового) прибора для проведения каротажа, при этом частота обратно пропорциональна расстоянию в квадрате ~K/(d2)), где K – постоянный коэффициент, а d – расстояние. В другом примере, в котором применяется 30,48 м (100-футовый) прибор, частота может составлять 125 Гц для аналогичной погрешности. Как будет понятно специалистам в данной области техники, описанной в данном документе, при необходимости требуемые частоты могут быть определены и скорректированы.
На Фиг.6B изображен приведенный в качестве примера прибор для проведения каротажа согласно настоящему изобретению, размещенный в зоне калибровки вдоль бурильной колонны 8. Однако в других пояснительных вариантах реализации изобретения прибор для проведения каротажа может быть размещен с помощью кабеля или других способов размещения, как описано ранее. При этом, как показано на Фиг.6B, прибор 26 для проведения каротажа подобен приборам, описанным ранее, за тем исключением, что, как показано на Фиг.6B, прибор 26 для проведения каротажа содержит только две антенны T и DR2. Как показано на Фиг.6B, согласно блоку 602, в соответствии с описанным ранее, прибор 26 для проведения каротажа размещен в скважине в первой зоне 40 калибровки. Согласно блоку 604 центр 25 управления системой моделирует низкочастотный измерительный сигнал VIm большой глубины исследования (т.е. второй измерительный сигнал) вдоль первой зоны 40 калибровки пласта 18, используя ту же пару (T-DR2) передатчик-приемник, которая использовалась для получения измерительных сигналов большой глубины исследования. Согласно блоку 606, центр 25 управления системой, используя прибор 26 для проведения каротажа, получает один или несколько низкочастотных измерительных сигналов 33 большой глубины исследования, VI(z) (т.е. первые измерительные сигналы). После применения низкочастотных измерительных сигналов 33 к пласту 18, принятые сигналы записываются центром 25 управления системой. Так как свойства пласта не оказывают влияния на низкочастотные измерительные сигналы 33, их можно сравнить с постоянными (например, предварительно вычисленными) эталонными сигналами, полученными в результате моделирования, и затем, как описано ниже, вычисляется калибровочная функция. Например, постоянный эталонный сигнал может быть сгенерирован путем выполнения моделирования с фиксированным (и, например, большим, чем 1000 Ом) удельным электрическим сопротивлением пласта. Как было описано в предыдущих способах, коэффициенты калибровки, сгенерированные с применением калибровочной функции, применяются к измерительным сигналам большой глубины исследования (т.е. третьим измерительным сигналам), которые были получены, или которые будут получены на последующих глубинах.
Согласно блоку 608, центр 25 управления системой вычисляет коэффициенты калибровки, используя смоделированный низкочастотный измерительный сигнал(ы) большой глубины исследования (т.е. вторые измерительные сигналы) и полученные низкочастотные измерительные сигналы 33 большой глубины исследования (т.е. первые измерительные сигналы). В этом месте, чтобы определить коэффициенты калибровки, центр управления системой 24 выполняет сравнение смоделированного низкочастотного измерительного сигнала(ов) (т.е. вторых измерительных сигналов) и полученного низкочастотного измерительного сигнала(ов) 33 (т.е. первых измерительных сигналов). Может быть использовано следующее уравнение:
где VIm – смоделированный сигнал большой глубины исследования, и VI(z) – измеренный сигнал 33 большой глубины исследования, например, C(z) = VIm/ VI(z). Хотя это и не показано, согласно блоку 610, как описано на Фиг. 3B-3D, центр 25 управления системой получает один или несколько измерительных сигналов большой глубины исследования, Vd(z), (т.е. третьих измерительных сигналов) вдоль первой зоны 40 калибровки или последующих зон. Согласно блоку 612, центр 25 управления системой калибрует полученный измерительный сигнал(ы) большой глубины исследования (т.е. третьи измерительные сигналы) с применением коэффициентов калибровки, используя, например:
Согласно блоку 614, затем центр 25 управления системой выдает калиброванный полученный измерительный сигнал(ы) большой глубины исследования (т.е. третьи измерительные сигналы), как описано выше. Таким образом, для калибровки по месту полученного измерительного сигнала большой глубины исследования может быть использован низкочастотный измерительный сигнал большой глубины исследования.
На Фиг.7 представлен график, демонстрирующий точность способа 600, использующего три разных низкочастотных измерительных сигнала. На Фиг.7 графически показана зависимость удельного электрического сопротивления по сдвигу фаз от глубины ствола скважины для эталонных частот 100 Гц, 250 Гц, 500 Гц и теоретически идеальный калиброванный сигнал. Элементы приведенного в качестве примера прибора 26 для проведения каротажа также показаны во вставке на Фиг.7. Для получения низкочастотных измерительных сигналов применяются две антенны A1 и A2, расположенные на расстоянии 15,24 м (600 дюймов) друг от друга. Антенна A2 для большой глубины исследования размещена под углом 45° в нижней части прибора 26 для проведения каротажа, который на практике располагается рядом с долотом, чтобы максимально увеличить глубину исследования. Без ограничения общности относительный угол падения пласта, θdip, в этом примере принимается равным нулю.
Как можно видеть, сигналы с более низкими частотами являются более хорошими эталонными сигналами, и сигнал с частотой 100 Гц уменьшает погрешность до незначительного значения. По этой причине в этом примере калибровка, которая проводится на этой частоте, должна быть достаточно точной, чтобы обеспечивать возможность расшифровки калиброванных данных. Следует отметить, что низкие частоты приводят к более низким уровням сигнала, так как для стабилизированного источника тока сигналы от катушек пропорциональны частотам. Однако, это можно устранить путем использования большего числа витков для катушек, что увеличивает размер датчика. В одном пояснительном варианте реализации прибора 26 для проведения каротажа возможно применить низкочастотный измерительный сигнал одновременно с измерительным сигналом большой глубины исследования, чтобы гарантировать, что эти два измерения выполнены при одинаковых электрических/механических условиях. Это может уменьшить погрешности калибровки. Наконец, частота низкочастотного измерительного сигнала, используемого в качестве эталонного, может быть настроена на основании ожидаемого или измеренного удельного электрического сопротивления пластов, что оптимизирует уровни сигналов, а также точность измерения.
Варианты реализации настоящего изобретения, описанные в данном документе, дополнительно относятся к любому одному или нескольким из следующих пунктов:
1. Способ калибровки прибора для проведения каротажа по месту, размещенного вдоль ствола скважины, включающий получение первого измерительного сигнала пласта с применением прибора для проведения каротажа; моделирование второго измерительного сигнала пласта; вычисление коэффициента калибровки, основанного на сравнении полученного первого измерительного сигнала и смоделированного второго измерительного сигнала; получение третьего измерительного сигнала пласта с применением прибора для проведения каротажа, при этом первый, второй и третий измерительные сигналы соответствуют одной и той же паре передатчик-приемник прибора для проведения каротажа; и калибровку полученного третьего измерительного сигнала с применением коэффициента калибровки.
2. Способ по пункту 1, отличающийся тем, что полученный первый измерительный сигнал, смоделированный второй измерительный сигнал и полученный третий измерительный сигнал представляют собой измерительные сигналы большой глубины исследования.
3. Способ по любому из пунктов 1-2, отличающийся тем, что моделирование второго измерительного сигнала дополнительно включает получение эталонного измерительного сигнала пласта с применением прибора для проведения каротажа; вычисление данных об удельном электрическом сопротивлении слоя пласта с применением полученного эталонного измерительного сигнала; выбор набора глубин калибровки вдоль ствола скважины; и моделирование второго измерительного сигнала на выбранных глубинах калибровки с применением данных удельного электрического сопротивления слоя.
4. Способ по любому из пунктов 1-3, отличающийся тем, что эталонный измерительный сигнал представляет собой измерительный сигнал малой глубины исследования.
5. Способ по любому из пунктов 1-4, отличающийся тем, что первый измерительный сигнал получают на глубине, которая соответствует по меньшей мере одной из выбранного набора глубин калибровки.
6. Способ по любому из пунктов 1-5, отличающийся тем, что эталонный измерительный сигнал получают внутри первой зоны калибровки пласта, при этом первая зона калибровки представляет собой первый диапазон глубин ствола скважины; первый измерительный сигнал получен внутри первой зоны калибровки; второй измерительный сигнал смоделирован внутри первой зоны калибровки; и третий измерительный сигнал получен внутри зоны применения, расположенной вдоль второго диапазона глубин ствола скважины, отличного от первой зоны калибровки.
7. Способ по любому из пунктов 1-6, отличающийся тем, что выбор набора глубин калибровки дополнительно включает генерирование значений на каротажной диаграмме из множества полученных первых измерительных сигналов; и выбор тех глубин калибровки, которые соответствуют нулевым наклонам вдоль каротажной диаграммы.
8. Способ по любому из пунктов 1-7, отличающийся тем, что полученный первый измерительный сигнал представляет собой низкочастотный сигнал с частотой, достаточно низкой для того, чтобы изменения в пласте не оказывали влияние на полученный первый измерительный сигнал.
9. Способ по любому из пунктов 1-8, отличающийся тем, что полученные первый и третий измерительные сигналы представляют собой измерительные сигналы большой глубины исследования.
10. Способ по любому из пунктов 1-9, отличающийся тем, что смоделированный второй измерительный сигнал по существу не зависит от глубины.
11. Способ по любому из пунктов 1-10, отличающийся тем, что первый измерительный сигнал получен внутри первой зоны калибровки пласта, при этом первая зона калибровки представляет собой первый диапазон глубин ствола скважины; второй измерительный сигнал смоделирован внутри первой зоны калибровки; и третий измерительный сигнал получен внутри зоны применения, расположенной вдоль второго диапазона глубин ствола скважины, отличного от первой зоны калибровки.
12. Способ по любому из пунктов 1-11, дополнительно включающий получение четвертого измерительного сигнала внутри второй зоны калибровки пласта, при этом вторая зона калибровки представляет собой третий диапазон глубин ствола скважины, отличный от первой зоны калибровки; и калибровку полученного четвертого измерительного сигнала.
13. Способ по любому из пунктов 1-12, отличающийся тем, что вычисление коэффициента калибровки дополнительно включает применение калибровочной модели для вычисления множества коэффициентов калибровки вдоль зоны калибровки пласта, причем указанная зона калибровки представляет собой первый диапазон глубин ствола скважины, при этом третий измерительный сигнал получен и откалиброван внутри зоны применения, расположенной вдоль второго диапазона глубин ствола скважины, отличного от зоны калибровки.
14. Способ по любому из пунктов 1-13, отличающийся тем, что вычисление коэффициента калибровки дополнительно включает применение калибровочной модели для вычисления множества коэффициентов калибровки вдоль зоны калибровки пласта, причем указанная зона калибровки представляет собой первый диапазон глубин ствола скважины, при этом третий измерительный сигнал получен и откалиброван внутри зоны калибровки.
15. Способ по любому из пунктов 1-14, отличающийся тем, что калибровочная модель представляет собой полиномиальную функцию.
16. Способ по любому из пунктов 1-15, отличающийся тем, что калибровочная модель выражается уравнением F(X) = AX, где A – коэффициент калибровки.
17. Способ по любому из пунктов 1-16, отличающийся тем, что калибровочная модель выражается уравнением F(X) = AX + B, где A и B – коэффициенты калибровки.
18. Способ по любому из пунктов 1-17, отличающийся тем, что коэффициенты калибровки вычислены на глубинах, которые удовлетворяют критерию, основанному на скорости изменения третьего измерительного сигнала как функции глубины.
19. Способ по любому из пунктов 1-18, отличающийся тем, что указанный критерий включает выбор глубин, которые имеют скорость изменения ниже порогового значения.
20. Способ по любому из пунктов 1-19, отличающийся тем, что смоделированный второй измерительный сигнал смоделирован с использованием параметров пласта, в котором размещен прибор для проведения каротажа; параметров другого пласта, в котором прибор для проведения каротажа не размещен; или постоянной величины удельного электрического сопротивления пласта.
21. Способ по любому из пунктов 1-20, отличающийся тем, что первый измерительный сигнал соответствует паре передатчик-приемник второго и третьего измерительных сигналов.
22. Способ по любому из пунктов 1-21, отличающийся тем, что прибор для проведения каротажа образует часть узла для проведения каротажа в процессе бурения или кабельного каротажа.
23. Способ по любому из пунктов 1-22, отличающийся тем, что вычисление коэффициента калибровки дополнительно включает вычисление коэффициента калибровки на участке ствола скважины с малым углом наклона, при этом третий измерительный сигнал получен с участка ствола скважины с большим углом наклона.
Кроме того, вышеописанные пункты и другие способы, описанные в данном документе, могут быть реализованы в системе, содержащей электронную схему обработки данных, с целью осуществления любого из способов, или в компьютерном программном продукте, включающем команды, исполнение которых по меньшей мере одним процессором приводит к выполнению указанным процессором любого из способов, описанных в данном документе.
Несмотря на то, что были показаны и описаны различные варианты реализации изобретения и способы, изобретение не ограничивается этими вариантами реализации изобретения и способами и должно пониматься как включающее все модификации и изменения, которые будут очевидны специалисту в данной области техники. Таким образом, следует понимать, что изобретение не предназначено быть ограниченным конкретными раскрытыми формами. Наоборот, изобретение должно охватывать все модификации, эквиваленты и альтернативные варианты, попадающие в рамки сущности и объема изобретения, как определено в прилагаемой формуле изобретения.
Изобретение в целом относится к методикам калибровки для скважинных приборов для проведения каротажа и, более конкретно, к способу калибровки по месту для прибора для проведения каротажа сопротивления. Способ калибровки прибора для проведения каротажа по месту, размещенного вдоль ствола скважины, включает получение первого измерительного сигнала пласта с применением прибора для проведения каротажа, моделирование второго измерительного сигнала пласта, вычисление коэффициента калибровки, основанного на сравнении полученного первого измерительного сигнала и смоделированного второго измерительного сигнала. Затем получают третий измерительный сигнал пласта с применением прибора для проведения каротажа, при этом первый, второй и третий измерительные сигналы соответствуют одной и той же паре передатчик-приемник прибора для проведения каротажа, и производят калибровку полученного третьего измерительного сигнала с применением коэффициента калибровки. Техническим результатом заявленного изобретения является получение точных измерительных сигналов большой глубины исследования. 3 н. и 22 з.п. ф-лы, 7 ил.
1. Способ калибровки прибора для проведения каротажа по месту, размещенного вдоль ствола скважины, включающий:
получение первого измерительного сигнала пласта с применением прибора для проведения каротажа;
моделирование второго измерительного сигнала пласта;
вычисление коэффициента калибровки, основанного на сравнении полученного первого измерительного сигнала и смоделированного второго измерительного сигнала;
получение третьего измерительного сигнала пласта с применением прибора для проведения каротажа, при этом первый, второй и третий измерительные сигналы соответствуют одной и той же паре передатчик-приемник прибора для проведения каротажа; и
калибровку полученного третьего измерительного сигнала с применением коэффициента калибровки.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что полученный первый измерительный сигнал, смоделированный второй измерительный сигнал и полученный третий измерительный сигнал представляют собой измерительные сигналы большой глубины исследования.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что моделирование второго измерительного сигнала дополнительно включает:
получение эталонного измерительного сигнала пласта с применением прибора для проведения каротажа;
вычисление данных об удельном электрическом сопротивлении слоя пласта с применением полученного эталонного измерительного сигнала;
выбор набора глубин калибровки вдоль ствола скважины и
моделирование второго измерительного сигнала на выбранных глубинах калибровки с применением данных удельного электрического сопротивления слоя.
4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что эталонный измерительный сигнал представляет собой измерительный сигнал малой глубины исследования.
5. Способ по п. 3, отличающийся тем, что первый измерительный сигнал получают на глубине, которая соответствует по меньшей мере одной из выбранного набора глубин калибровки.
6. Способ по п. 3, отличающийся тем, что:
эталонный измерительный сигнал получают внутри первой зоны калибровки пласта, при этом первая зона калибровки представляет собой первый диапазон глубин ствола скважины;
первый измерительный сигнал получен внутри первой зоны калибровки; второй измерительный сигнал смоделирован внутри первой зоны калибровки и
третий измерительный сигнал получен внутри зоны применения, расположенной вдоль второго диапазона глубин ствола скважины, отличного от первой зоны калибровки.
7. Способ по п. 3, отличающийся тем, что выбор набора глубин калибровки дополнительно включает:
генерирование значений на каротажной диаграмме из множества полученных первых измерительных сигналов и
выбор тех глубин калибровки, которые соответствуют нулевым наклонам вдоль каротажной диаграммы.
8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что полученный первый измерительный сигнал представляет собой низкочастотный сигнал с частотой, достаточно низкой для того, чтобы изменения в пласте не оказывали влияния на полученный первый измерительный сигнал.
9. Способ по п. 8, отличающийся тем, что полученные первый и третий измерительные сигналы представляют собой измерительные сигналы большой глубины исследования.
10. Способ по п. 8, отличающийся тем, что смоделированный второй измерительный сигнал, по существу, не зависит от глубины.
11. Способ по п. 8, отличающийся тем, что:
первый измерительный сигнал получен внутри первой зоны калибровки пласта, при этом первая зона калибровки представляет собой первый диапазон глубин ствола скважины;
второй измерительный сигнал смоделирован внутри первой зоны калибровки и
третий измерительный сигнал получен внутри зоны применения, расположенной вдоль второго диапазона глубин ствола скважины, отличного от первой зоны калибровки.
12. Способ по п. 6 или 11, дополнительно включающий:
получение четвертого измерительного сигнала внутри второй зоны калибровки пласта, при этом вторая зона калибровки представляет собой третий диапазон глубин ствола скважины, отличный от первой зоны калибровки; и
калибровку полученного четвертого измерительного сигнала.
13. Способ по п. 1, отличающийся тем, что вычисление коэффициента калибровки дополнительно включает применение калибровочной модели для вычисления множества коэффициентов калибровки вдоль зоны калибровки пласта, причем указанная зона калибровки представляет собой первый диапазон глубин ствола скважины, при этом третий измерительный сигнал получен и откалиброван внутри зоны применения, расположенной вдоль второго диапазона глубин ствола скважины, отличного от зоны калибровки.
14. Способ по п. 1, отличающийся тем, что вычисление коэффициента калибровки дополнительно включает применение калибровочной модели для вычисления множества коэффициентов калибровки вдоль зоны калибровки пласта, причем указанная зона калибровки представляет собой первый диапазон глубин ствола скважины, при этом третий измерительный сигнал получен и откалиброван внутри зоны калибровки.
15. Способ по п. 13 или 14, отличающийся тем, что калибровочная модель представляет собой полиномиальную функцию.
16. Способ по п. 15, отличающийся тем, что калибровочная модель выражается уравнением F(X) = AX, где A – коэффициент калибровки.
17. Способ по п. 15, отличающийся тем, что калибровочная модель выражается уравнением F(X) = AX + B, где A и B – коэффициенты калибровки.
18. Способ по п. 13 или 14, отличающийся тем, что коэффициенты калибровки вычислены на глубинах, которые удовлетворяют критерию, основанному на скорости изменения третьего измерительного сигнала как функции глубины.
19. Способ по п. 18, отличающийся тем, что указанный критерий включает выбор глубин, которые имеют скорость изменения ниже порогового значения.
20. Способ по п. 1, отличающийся тем, что смоделированный второй измерительный сигнал смоделирован с применением:
параметров пласта, в котором размещен прибор для проведения каротажа;
параметров другого пласта, в котором прибор для проведения каротажа не размещен; или
постоянной величины удельного электрического сопротивления пласта.
21. Способ по п. 1, отличающийся тем, что первый измерительный сигнал соответствует паре передатчик-приемник второго и третьего измерительных сигналов.
22. Способ по п. 1, отличающийся тем, что прибор для проведения каротажа образует часть узла для проведения каротажа в процессе бурения или кабельного каротажа.
23. Способ по п. 1, отличающийся тем, что вычисление коэффициента калибровки дополнительно включает вычисление коэффициента калибровки на участке ствола скважины с малым углом наклона, при этом третий измерительный сигнал получен с участка ствола скважины с большим углом наклона.
24. Система для калибровки прибора для проведения каротажа по месту, размещенного вдоль ствола скважины, содержащая электронную схему обработки данных для осуществления способа по любому из пп. 1-23.
25. Компьютерно-читаемый носитель данных, содержащий команды, исполнение которых по меньшей мере одним процессором приводит к выполнению указанным процессором способа по любому из пп. 1-23.
| US 5001675 A, 19.03.1991 | |||
| US 7598741 B2, 06.10.2009 | |||
| US 20080197851 A, 21.08.2008 | |||
| US 7171310 B2, 30.01.2007 | |||
| СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОШИБКИ ЗОНДА ДЛЯ ПРИБОРА НА ОСНОВЕ ИНДУКЦИИ ИЛИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ С ПОПЕРЕЧНЫМИ ИЛИ ТРЕХОСНЫМИ МАССИВАМИ | 2004 |
|
RU2401442C2 |
