Способ индукционного каротажа Советский патент 1993 года по МПК G01V3/18 

Изобретение относится к области промысловой геофизики, в частности, к измерительной аппаратуре для геофизических исследований скважин на нефть и газ.

Известен способ индукционного каротажа для определения удельной электрической проводимости среды, состоящей в возбуждении электромагнитного поля в среде катушками генераторной цепи зонда, питаемыми переменным током заданной частоты, измерении сигнала измерительной цепи и определении на основании измеренного сигнала с учетом чувствительности аппарэтуры и скинэффекта проводимости пласта. Известен также способ определения электрических параметров пласта на постоянном токе с созданием дифференциальных систем наблюдения, позволяющий измерять высшие производные электрического поля.

Недостатком этих способов является низкая разрешающая способность исследований по вертикали.

. Известен также способ индукционного каротажа скважин, основанный на возбуждении в среде электромагнитного поля,

ю ел

OJ

о

где д (Z-L/2) - д - функция Дирака.

Аналогичным образом рассматривая случай радиально-неоднородной среды и используя явный вид интегральной радиальной характеристики Q0(L,r) установки, измеряющей напряженность магнитного поля:

Q0(L,r) 1-р{Е(рЖ Ј) Е(рНШ.

L/r

V4 + ( L/r )2

(15)

и свойства полных эллиптических интегралов первого К(р) и второго Е(р) рода, находим выражения для интегральных

Использование соотношений (19), (20) и явных выражений для g0, gi, 92, Qo. Qi. Q2 ((12) - (17)) позволяет подбирать коэффициенты «1 , «2 в целях повышения фокусирующих свойств метода индукционного

радиальных характеристик установок, реализующих измерение производных На и Q каротажа как в радиальном, так и в верти- На :. кальном направлениях.

При измерении напряженности магнитного поля На и ее первой производной На с последующим весовым сложением:

Qi(L,r)1-P()2{1+8({)2P2}k(p)+

Отсюда находим выражения для пространственных характеристик установки, измеряющей взвешенную сумму туз:

(LZ)

go(LZ)-gigi(L.Z)+2aag2(L.Z) 1 - ai + 2 02

(19) (Lr)

Qo ( L r ) - at Qi( L . r )+ 2 02 Q2 ( L . r )

-------1 -щ + 2 «2------

(20)

Использование соотношений (19), (20) и явных выражений для g0, gi, 92, Qo. Qi. Q2 ((12) - (17)) позволяет подбирать коэффициенты «1 , «2 в целях повышения фокусирующих свойств метода индукционного

каротажа как в радиальном, так и в верти- кальном направлениях.

Использование: в промысловой геофизике, в частности в измерительной аппаратуре для геофизических исследований скважин на нефть и газ. Сущность изобретения: способ индукционного каротажа включает возбуждение электромагнитного поля по оси скважины и измерении напряженности магнитного поля и его первой и/или второй производных, а о величине удельной электрической проводимости судят из соотношений: при измерении первой производной «1 LH -1/2 щ 1/2, при измерении второй производной а L Н,-1/6 «2 0, при измерении первой и второй производных т/з Н + а LH + аЛ.2и ,- 1/6+ 1/3 0, где К, Н1, Н - напряженность магнитного поля, ее первая и вторая производные, L- расстояние между точкой возбуждения электромагнитного поля и точкой измерения.

+ p{({)W-3M}E(p);(16) Q2(L,r)1+(f)2p{1+4({)2p3(4+p2)}k(P)+

,„2сГЧ2,

,5/Г ,.2,

p{-1-5((}E(p).(17)

При сложении измеряемых величин На. На и На с весовыми множителями, с учетом соотношений (4), (9), (10) получаем:

45

1 H3+aiLHa

(21)

Условие отсутствия отрицательного захода на дифференциальной вертикальной харак- 50 теристике:

55

071(L.2)

j.-Ј. L +SL.,Z,

82

8Z°

(22)

приводит к следующим ограничениям на

«1 Ј

(23)

Интегральная радиальная характеристика согласно (20) определяется выражением:

Cbp(Lr)-fetL:r)- Q 0- rV)

При измерении напряженности магнитного поля На и ее второй производной На с последующим весовым сложением

Ј Ha+a2L2HE

(25)

Условие отсутствия отрицательного захода на дифференциальной вертикальной характеристике:

)-VTT Ј 2--L/2 +

+

(26)

приводит к ограничениям на значения коэффициента

.

(27)

Интегральная радиальная характеристика Qrp. представима в виде:

о.г)°°а 0+ЛУ(иг)

(28).

При измерении всех трех величин На, На и На с последующим весовым сложением

ip На + cciLH3 + о:212На (29) пространственные характеристики (L,Z) и Qrp (L,г) определяются соотношениями (19), (20). Используя выражения (12) - (14) получаем: .

1 +«1-Ь ;

JyfaЈ43«LЈ. 8 Т- 8 Z 16 Z

(30) 55

Полагая (L,Z) 0 и анализируя выражение (30), получаем ограничения на параметры «1 , «2:

-1+1 б+3

а I «2 0 (31)

Характерной особенностью пространственных характеристик в предложенном способе индукционного картажа является

наличие скачка и (или) 6- функции на дифференциальной вертикальной характеристике в точке измерения первой и (или) второй производных напряженности магнитного поля, что следует из выражения (22), (26),

(30).

Использование предлагаемого способа индукционного каротажа позволит по сравнению с существующим повысить достовер- ность определения электрических параметров тонких пластов, а также пластов .- коллекторов с глубокой зоной проникновения. Наиболее эффективным представляется использование предлагаемого способа в вертикально-неоднородных разрезах. В разрезах, характеризующихся наличием тонких пропластков Н 1 м и пачек пластов Н 0,3 - 0,5 м, целесообразно измерять вторую производную поля и определять параметры пластов из соотношения Н + + (ъ L Н . варьируя при этом параметр ai

j в пределах (-с ,0), что позволяет менять

радиус исследования от L до 1,3 L. Для более мощных пластов - коллекторов целесообразно измерять первую производную поля и определять проводимость неизменной части пласта из соотношения

/1 Н +aiLH (-4 оп 1),

что позволяет увеличить радиус исследования до 1,6 L. В случае тонких пластов кол- лекторов целесообразно измерять обе производные поля и определять проводимость пласта из соотношения

ft H +ai LH +02L2H,

варьируя коэффициенты а- , аг в допустимых пределах с целью получения требуемых радиуса исследования и вертикального расчленения.

Формула изобретения Способ индукционного каротажа, в котором возбуждают электромагнитное поле магнитным диполем, расположенным на оси скважины, измеряют напряженность Н магнитного поля на оси скважины в точке, отстоящей от магнитного диполя на расстояние L, и по полученным результатам судят об удельной электрической проводимости пластов, вскрытых скважиной, отличающийся тем, что, с целью повышения разрешающей способности исследований по вертикали и увеличения глубинности способа в радиальном направлении, дополнительно измеряют в той же точке первую производную Н и/или вторую производную Н напряженности магнитного поля по

направлению оси скважины, а о величине удельной электрической проводимости т/ пластов судят, исходя из соотношений:

t - Н + aiLH - при измерении первой производной;

rji - Н + O5L2H - при измерений второй производной:

т}з ш Н + aiLH + asL2H - при измерении первой и второй производных напряженности магнитного поля, причем коэффициен- тывы а wcti выбирают, исходя из условий

l«i I Ј3аа+.

ел 02 0 .