Способ волнового электромагнитного каротажа Советский патент 1983 года по МПК G01V3/18 

Изобретение относится к промысло вой геофизике, а точнее к электромагнитным методам исследования нефтегазовых скважин. Известны способы электромагниту ного каротажа скважин, предусматривающие возбужденне относительно низкочастотного (в диапазоне 10100 кГц) гармонического электромагнитного поля вОдной точке на оси Iскважины и прием наведенного,им сиг нала в одной или нескольких других точках на оси скважины, удаленных от точки возбуждения на расстояние, меньшее длины.волны электромагнитного сигнала, измерение амплитуды принятых сигналов и вычисление удельной электрической проводимости пород с введением поправок за влияние проводимости жидкости в стволе скважины тем или иным способом 1 . Недостатком этих способов явля-. .ется невозможность разделения с их помощью нефтегазонасыщенных пород и пород, насыщенных пресными водами, поскольку проводимость пресных вод мало отличается от проводимости углеводородов. , Наиболее близким к изобретению является способ волнового электромагнитного каротажа, предусматри.ваюадий возбуждение высокочастотного (в диапазоне 1-100МГц) электрс 1агнитного поля в одной точке на оси скважины и прием его в одной или нескольких других точках на оси скважины, удаленных от точки возбуж дения на расстояние, большее длины волны поля, измерение амплитуды и фазы принятых сигналов и вычисление по ним удельной электрической прово димости и диэлектрической проницаемости пород, пересеченных скважиной Для уменьшения влияния скважины и заполняющей ее жидкости производи ся экспериментальный подбор частоты возбуждаемого сигнала и расстояний между точками возбуждения и приема. Поскольку диэлектрическая проницаемость воды мало зависит от ее минерализации и существенно отличается от диэлектрической проницаемости нефти и газа, этот способ в принцип Обеспечивает разделение водб- и неф тегазонасыщенных пород независимо от минерализа цйи пластовой воды 2, . Однако результаты, получаемые при использовании известного способ на практике, весьма неодиозначны, так как измеренные значения диэлектрической проницаемости и удельной электрической проводимости для водо- и нефтегазонасыщенных пород перекрываются настолько значительно особенно в случае тонкослоистых разрезов и изменения диаметра скважинц, что различить водо- и нефтегазонасыщенные породы по этим параметрам невозможно. Целью изобретения является увеличение достоверности и точности измерения эле1 стрических параметров пород. Поставленная цель достигается согласно способу волнового электромагнитного каротажа, включающему возбуждение высокочастотного электромагнитного поля в одной точке на оси скважины и его прием в одной или нескольких других точках на оси скважины, удаленных от точ.ки возбуждения на расстояние, большее .длины волны сигнала, измерение амплитуды и фазы принятых сигналов, и вычисление по ним удельной электрической проводимости и диэлектрической проницаемости пород, пересеченных скважиной, возбуждаемый сиг-г нал модулируют по частоте, вычисляют функции взаимной корреляции принятых и возбужденного сигнала и/или принятых сигналов между .собой выделяют максимальные значения вычис-. ленных функций взаимной корреляций, соответствующие сигналам, распространяющимся по .породе, определяют параметры этих сигналов и используют их для вычисления электрических параметров пород. Причем точки п{жёма удаляют от точки возбуждения так, чтобы время прохождения головной или рефрагированной волн по породе было меньшим времени распространение всех других типов волн между точками возбуждения и приема. . Кроме того, частоту возбузкдаемого электромагнитного поля изменяют по. линейнсниУ закону с периодом повторения циклов, не большим, чем время перемещения точек возбуждения и.приема на интервал, равный минимальной длине волны возбуждаемого поля в среде. : , . . Практически при надлежащем выборе удаления точки приема от точней возбуждения всегда можно обеспечить, что прямая, головная или рефрагированная волна, распространяющаяся по породе, достигнет точки приема раньше волны, распространяющейся с меньшей скоростью по жидкости в стволе скважины (которая всегда характеризуется большей диэлектрической проницаемостью и, следовательно, меньшей скоростью распространения электромагнитных волн, чем породы), и тем более раньше волн, претерпев-ших многократные отражения на границах пластов и стенке скважины.Т.е. предлагаемым способбм осуществляют временную селекцию полезной волны в то время, как в известных способах регистрируется сложный суммарный сигнал, обусловленный всей совокуп-

ностью разнообразных типов волн, достигающих приемника, который может в зависимости от геометрии и электрических свойств разреза и сква жины существенно отличаться от полезного сигнала, наводимого волной,, прошедшей по породе,.

На фиг.1 показана блок-схема aiC| napaTyi fci; позволяющей реализовать предлагаемый способ, вариант)на фиг. 2-7 диаграммы, поясняющие его работу.

Способ осуществляют следующим образом..

В заданной точке на оси скважи1ш возбуждают высокочастотный элекг1 омагнитный сигнал (например, с помощью катушки/ питаемой переменным током) , частоту которого периодически изменяют в некоторых пределах, например в диапазоне от 10-20 до 60-100 МГц за 10-100 мкс. В одной или нескольких других точках на оси скважины, удалённых от точки возбуждения на расстояние, существенно большее длины волны сигнала в среде, .например в точках, удален.т ных на расстояния 0,7 и 1 м от точ- ки возбуждения, принимают возбуж денный сигнал, например, так же с . помощью катушек и усиливают его для удобства дальнейшей обЕ аботки и передачи; Вычисляют с помоыью аналогового или цифрового устройства функции взаимной корреляции каждого из принятых сигналов с возбужденным и/или лру.г с другом. Затем выделяют максимг1Льные значения функций взаимной корреляции, соответствующие . в.олне, распространяющейся по породам (например,, первый максимум, превышающий заданный пороговый уровень) ,

Определяют амплитуду волны, распространяющейся по породе, по йеиормированному значению максимума функции взаимной корреляции,.а её фазовый сдвиг - по величине временного сдвига при;1ятого и возбужденного сигналов, соответствующего MciKсимальному значению функции взаимной корреляции, для каждой точки .. приема. Затухание и относительный фазовый сдвиг волны, распространяющейся по породе, рассчитывают между точками приема и на основании этих значений вычисляют; диэлектрическую проницаемость и удельную электрич ескук) п)роводимость пород, по. KOTOptm судят о характере флюида в поровхам пространстве породы. .

Для осуществления способа можнЬ использовать обычную,аппаратуру волнового диэлектрического каротаАа, подвергнутую некоторой модификаций возбуждения излучающей Kaxjaa ,

ки выполняют управляемой по частоте а приемные каналы (катушки и усили тели) - относительно широкополосными; в состав обрабатывающих схем вводят блоки вычисления функций взаимной корреляции и выделения ее мак симумрв, соответствующих волне, распространяющейся преимущественно по породе.

Такая аппаратура включает (фиг.1)

0 прочный диэлектрический корпус 1, излучающую катушку 2, ее возбудитель (генератор) 3j блок 4 управле1ния частотой, широкополосные приемные катушки 5 и 6, усилители 7 и 8,

5 схему телеметрии 9, обеспечивающую передачу сигналой с выходов усилителей 7 и 8 и опорного сигнала с выхода возбудителя 3 на поверхность по высокочастотной коаксиальной или

0 световодной лннии связи 10, приемную схему телеме.трий 11, обеспечивающую разделение переданных сигналов,блоки 12 и 13 вычисления функций взаимной корреляции, блоки выделения макси5 . функций взаимной корреляции, соответствующих головн.ой или рефрагированной волне, распространяющейся по породе, и определения их параметров - амплитуды и фазы 14 и 15,

0 блоки 16 и 17 вычисления отношения амплитуд (затухания) и относительно фазового сдвига соответственно и блок 18 вычисления диэлектрической проницаемости и удельной электричес кой проводимости пород.

Возбуждаемый излучающей катушкой 3 сигнсш .(фиг.4), модулированный по частоте сигналом блока 4 (фиг.З), распространяется несколькими различ0 ными путями (пунктирные линии на фиг.1), соответствующими различным типам волн (головные или рефрагированные по породе, многократно отраженные от стенок скважины и корj пуса прибора и т.п.), и принимается катушкамн 5 н б в виде несколько задержанных и сильно, искаженных сигналов, показанных на фнг«4 и 5. После усиления их усилителями 7 и 8 и передачи на поверхность эти сигнгиш

0 подвергаются взаимной корреляции в блоках 12 и 13 с возбужденным сигНалом, результате чего являются сигналы, соответствукхцне функциям взаимной корреляции, которые показа ны на фиг. б и 7, по которым опреде.ляются парамет1 л (амплитуда ненормированного значения и временной сдвиг) максимумов, соответствующих волне, распространяющейся по породе (мак0 симумы А|| и А2 на фиг. б и 7). По этим параметрам в блоках 16 н 17 определяется затухание и относительный фазовый сдвиг сигналов между приемными катушками 5 и б, а в блоке 18

5 выполняется вычисление по известным

формулам удельной электрической проводимости и диэлектрической проницаемости пород.

При умеренных требованиях к термостойкости аппаратуры целесообразно разместить большую часть схем в скаажинной части аппаратуры, что позволяет осуществлять передачу информации по обычным каротажным кабелям. При наличии быстродействующих преобразователей аналог - код всю обработку можна выполнять наЭВМ.

Использование предлагаемого способа волнового электромагнитного каротажа позволяет резко повысить достоверность и точность измерения электрических свойств пород и на этой основе надежность определения характера насыщения коллекторов особенно, в условиях их обводнения пресными водами, что играет весьма важную роль при исследовании скважин, бурящихся на месторождениях, эксплуатируемых с использованием различных систем заводнения.

И.

Фиг. 2

Фш.

Фu. 4

оЛААлЛ лЛ/ / / л

Фиг.б

1. СПОСОБ ВОЛНОВОГО ЭЛЕКi ТРОМАГНИТНОГО КАРОТАЖА,;включающий возбуждение высокочастотного электромагнитного поля в ОДНОЙ точке наоси скважины и его прием в одной или нескольких других точках на оси скважины, удаленных от точки возбуждения на расстояние, большее длины волны сигнала, измерение амплитуды. и фазы принятых сигналов и вычисле-. ние по ним удельной электрической проводимости и диэлектрической проницаемости пород, пересеченных скважиной, отличаю 14 ии ся тем, что, с целью увеличения достоверности и точности измерений электрических параметров пород, возбуясдаемый сигнал модулируют по частоте, вычисляют функции взаимной корреляции принятых и возбужденного сигналов и/или принятых сигналов между собой, выделяют максимальные значения вычисленных функций взаимной корреляции, соответствующие сигналам, распространяющимся по породе, опре:-деляют параметры этих сигналов и Используют их для вычисления электрических параметров пород. 2,Способ по П.1, от л н ч а ющ и и с я тем, что точки приема удаляют от точки возбуждения так,чтобы время прохождения головной и,ли рефрагированной волн по породе было меньшим времени распространения t всех других типов волн между точка(Л ми возбуждения и приема. 3.Способ по П.1, отличающ и и с я тем, что частоту возбуждаемого электромагнитного поля изменяют по линейному закону с. периодом повтбре НИН циклов, не большим, чем время перемещения точек возбуждения и приема на интервал, равный минимальной длине волн возбуждаемого ел поля в среде. t:o о 4 4