專利名稱：套管井電測井方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對井的地球物理檢查，并可用于確定在套于金屬柱
(metal string)內(nèi)的井周圍的巖床(formation bed )的電阻率。
背景技術(shù)：
與本發(fā)明在技術(shù)思想上最接近的現(xiàn)有技術(shù)方法是一種對套管井 進(jìn)行電測井的方法，包括施加電流，使用以三個(gè)等距測量電極以及至 少兩個(gè)電流電極形式制成的多電極探頭(sonde)來測量電場電勢， 其中所述至少兩個(gè)電流電極遠(yuǎn)離測量電極區(qū)域且相對于中央測量電 極對稱放置(參見優(yōu)先權(quán)日為2001年2月20日
公開日為2001年 12月10日的俄羅斯專利2，176，802， IPC G01V3/20 )。向每個(gè)電流電 極交替供給來自相同源極的電流。每次施加電流時(shí)，測量中央測量電 極和柱之間的接觸點(diǎn)處的電場電勢；測量在兩個(gè)外部測量電極之間的 柱長度兩端的第一電勢差，以及在相同柱長度兩端的第二電勢差。將 從恰當(dāng)公式算出的柱周圍巖床的比電阻率(specific electrical resistivity)用作對套管井進(jìn)行電測井的參數(shù)?，F(xiàn)有技術(shù)的方法適于通 過消除套管柱(casing string)的電阻率對測量結(jié)果的影響來測量套 管井周圍巖床的比電阻率。
另一方面，套管柱是由聯(lián)結(jié)扣環(huán)(coupling collar)接合的各獨(dú) 立管組成的。而各扣環(huán)的電阻率則可取決于材料屬性、使用壽命和侵 蝕深度而變化。
最接近的現(xiàn)有技術(shù)方法的缺點(diǎn)在于當(dāng)在各探頭電極之間的間隔 內(nèi)存在線性電阻率與套管柱的電阻率不相同的聯(lián)結(jié)扣環(huán)時(shí)，柱周圍的 巖床的電阻率測量結(jié)果會(huì)有明顯失真。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)在于開發(fā)一種通過消除其線性電阻率與套管柱的 電阻率不相同的套管柱的聯(lián)結(jié)扣環(huán)對測量結(jié)果的影響來實(shí)現(xiàn)改善測
量結(jié)果精確性和可靠性的方法。
由此，本發(fā)明的任務(wù)通過這樣一種套管井電測井方法實(shí)現(xiàn)，該方
法包括使用以放置在至少三個(gè)測量電極相對側(cè)的兩個(gè)電流電極形式 設(shè)計(jì)的探頭；交替施加電流；在每次電流施加時(shí)，由測量裝置測量施 加的電流、中央測量電極兩端的電勢、以及外部測量電極和中央測量 電極之間的電勢差；使用柱周圍巖床的比電阻作為套管井電測井參 數(shù)；根據(jù)井周圍巖床的各層以及帶有套管柱扣環(huán)的套管柱各段的電阻 模型構(gòu)成測量電路，測量電極被隔開而無須考慮等距要求，電流電極 適于用作測量電極，而且額外的測量裝置用于測量在這一連接上未施 加電流的電流電極與測量電極之間的電場電勢，比電阻率從以下公式 得出
=尺.「_^_]x
^床 一 探頭LM (C/63 + △仍13) + /65' (t/o3 + At/a53 )」X
「fe .扁23 - W3 . A^ 23)如3 AW" - 763 . A""")]，
1 (A"a43. AC/623 - △ .A"O —
其中，p床是比電阻率，
K探頭是探頭的幾何系數(shù)，m;
Iat和Ib5分別是在第一連接上施加至上部電流電極的電流以及 在第二連接上施加至下部電流電極的電流，A;
Ua3和Ub3分別是在第 一連接和第二連接上的中央測量電極兩端 相對于地的電場電勢，V;
AUa23、 AUa43、 AUb23和AUb43分別是在第一連接和第二連接上 的上部測量電極和中央測量電極之間、以及下部測量電極和中央測量 電極之間的電場電勢差，V;以及
AUa53和AUb13分別是在此第一連接上未施加電流的下部電流電 極和中央測量電極之間、以及在此第二連接上未施加電流的上部電流 電極和中央測量電極之間的電場電勢差，V。所要求保護(hù)的方法的技術(shù)效果包括通過顧及各柱管和聯(lián)結(jié)扣環(huán) 的可變電阻，經(jīng)由鋼制柱高精度地確定巖床的比電阻率。
另外，本方法在無需滿足測量電極的等距要求的情況下仍可執(zhí) 行，這有助于顯著簡化使用的設(shè)備和方法本身。因?yàn)椴淮嬖诘染嗷蚪Y(jié) 構(gòu)對稱的要求，因此使用具有六個(gè)或更多電極的探頭設(shè)計(jì)變?yōu)榭赡堋?br>

圖1示出了例示所要求保護(hù)的方法的框圖，其中；l是上部電流 電極；2是上部測量電極；3是中央測量電極；4是下部測量電極；5 是下部電流電極；6是測量探頭；7是金屬套管柱；8是套管柱的扣環(huán)； 9是待測量的井；IO是井周圍的巖床；11和12是用于測量電流強(qiáng)度 的測量裝置；13和14是用于相繼施加電流的電子開關(guān)；15、 16、 17、 18和19是用于測量電勢差的測量裝置；20是交流發(fā)電機(jī)；21和22 是獨(dú)立連接線；以及23是遠(yuǎn)程接地電極。
圖2示出了流出井軸的電流流路，其中9是待測量的井；20是 交流發(fā)電機(jī)；21是獨(dú)立連接線；23是遠(yuǎn)程接地電極；24是遠(yuǎn)程接地 井；25、 26、 27、 28和29是井周圍巖床的各層；30、 31、 32、 33和 34是探頭電極區(qū)；以及35是巖床中的電流流動(dòng)方向。
圖3示出了井周圍巖床的各層和套管柱各段的電阻模型的等效 電阻電路。
圖4示出了對環(huán)境1中的模型使用所要求保護(hù)的方法的建模曲線。
圖5示出了對環(huán)境2中的模型使用現(xiàn)有技術(shù)方法的建模曲線，其 中1、 2、 3和4是扣環(huán)的比電阻相對于套管柱的比電阻之比分別等于 1、 10、 100和1000的建才莫曲線。
圖6示出了對環(huán)境3中的模型使用現(xiàn)有技術(shù)方法的建模曲線，其 中1、 2、 3和4是扣環(huán)的比電阻相對于套管柱的比電阻之比分別等于 1、 10、 100和1000的建模曲線。
圖7示出了對環(huán)境2中的模型根據(jù)公式(4)使用所要求保護(hù)的方
5法的建模曲線，其中1、 2、 3和4是扣環(huán)的比電阻相對于套管柱的比 電阻之比分別等于l、 10、 100和1000的建模曲線。
圖8示出了對環(huán)境3中的模型根據(jù)公式(4)使用所要求保護(hù)的方 法的建模曲線，其中1、 2、 3和4是扣環(huán)的比電阻率相對于套管柱的 比電阻率之比分別等于l、 10、 100和1000的建模曲線。
具體實(shí)施例方式
所要求保護(hù)的方法如下執(zhí)行
圖1中的框圖示出了測量探頭6的上部電流電極1、上部測量電 極2、中央測量電極3、以及下部測量電極4、下部電流電極5，所有 這些電極都貼在帶有扣環(huán)8的金屬套管柱7的內(nèi)表面上。井9周圍是 巖床10。
測量探頭6包括用于測量電流強(qiáng)度的測量裝置ll和12、用于分 別向電才及1和5連續(xù)施加電流的電子開關(guān)13和14、以及用于測量電 勢差的測量裝置15、 16、 17、 18和19。
交流發(fā)電機(jī)20位于地表并由連接線21連接至測量探頭。中央測 量電極3的電勢由測量裝置17通過相對于位于地表上的遠(yuǎn)程接地電 極23的獨(dú)立連接線22來測量。
下文將描述其中套管柱的電阻率不是常數(shù)的套管井測井原理。此 外，電阻率的值很大程度上取決于測量段內(nèi)是否有任何套管柱扣環(huán)出 現(xiàn)。
測量如下進(jìn)行對各探頭電極施加機(jī)械力以使其離開套管柱內(nèi)表 面，并通過測井電纜(logging cable)(未在圖1中示出)將探頭沿 著軸z朝井軸方向移動(dòng)一期望距離。隨后探頭停止移動(dòng)，并讓各電極 機(jī)械地貼在套管柱內(nèi)表面。在此情況下，套管柱扣環(huán)可能會(huì)恰巧位于 探頭電極之間，當(dāng)然也可能不位于探頭電極之間。在第一電流施加時(shí)， 電子開關(guān)13閉合，而電子開關(guān)14保持?jǐn)嚅_，于是電流就從發(fā)電機(jī)20 沿著連接線21施加至上部電極1。隨后用測量裝置11測量電場強(qiáng)度， 并由測量裝置16、 17、 18和19測量電勢差。在第二電流施加時(shí)，電子開關(guān)13斷開，而電子開關(guān)14閉合，于是電流就從發(fā)電機(jī)20沿著 連接線21施加至下部電流電極5。由測量裝置12測量電場強(qiáng)度，并 由測量裝置15、 16、 17和18測量電勢差。隨后重復(fù)該測量循環(huán)。
將在兩個(gè)相續(xù)電流施加中由測量裝置11和12獲得的電流強(qiáng)度測 量結(jié)果以及由測量裝置15、 16、 17、 18和19測得的電勢差結(jié)果傳送 給計(jì)算機(jī)以供處理。至計(jì)算機(jī)的連接線和計(jì)算機(jī)本身未在圖1中示出。 從公式算出比電阻率p床。通過沿著軸z相繼移動(dòng)測量探頭構(gòu)造深度z 處比電阻率p床的曲線。用于測量軸z的裝置未在該框圖中示出。
被相繼測量的井穿過各地質(zhì)巖床，各巖床的比電阻率將由所要求 保護(hù)的方法研究。盡管各巖床的確切結(jié)構(gòu)無法預(yù)先知曉，但是在第一 近似中，井軸在與地質(zhì)床方向呈直角的方向上延伸。
因?yàn)榇郎y量的井的套管柱的電阻率明顯小于井周圍各巖床的電 阻率，所以電流在井附近與井軸呈直角的方向上被引導(dǎo)，使得井本身 及其套管柱關(guān)于電流方向具有聚焦性質(zhì)。
從直徑為D的套管柱到距井的距離為S的點(diǎn)的巖床圓柱層，其 比電阻率是p床，則在假設(shè)各巖床一致(uniformity)的情況下，則垂 直井段H的總電阻率R床為
對于0.15至0.2 m的典型套管柱直徑以及待測量的井和遠(yuǎn)程接地 井之間的距離在50至500 m范圍內(nèi)的情況，該圓柱層總電阻率的一 半是在距套管柱2m至6m的段上生成的，也就是說，井附近的巖床 的各層對總電阻率做出了主要貢獻(xiàn)，而遠(yuǎn)處的各層則實(shí)際上對總電阻 率沒有影響。
圖2示出了在連接了交流發(fā)電機(jī)20的情況下，從井軸通過接地 電極23和連接線21在待測量的井9和遠(yuǎn)程接地井24之間流動(dòng)的電 流。
電流流過的各層25、 26、 27、 28和29的空間邊界等同于從探頭 電極30、 31、 32、 33和34的想象邊界得到的力的電場線。從測量井 9沿著力的電場線流動(dòng)的電流由箭頭35象征性地示出。因?yàn)殡娏鞣较蚝偷刭|(zhì)巖床的各層在第一近似中垂直于井軸，使得 電流流經(jīng)的各層與井附近的各地質(zhì)巖層相重合，即在產(chǎn)生總電阻率中 大部分的區(qū)域內(nèi)。在離開井軸的大部分地方，電流流動(dòng)層和實(shí)際的巖 床的各地質(zhì)層并不重合，但鑒于它們對總電阻率的貢獻(xiàn)不大，因此可 以不考慮此缺少 一致性的狀況。
因?yàn)殡娏髁鲃?dòng)邊界與電場線相重合，所以沒有電流流動(dòng)跨過各層 邊界。可以將各層看作是獨(dú)立的電阻，這樣就能方便地對井周圍巖床 的各層以及套管柱各段的電阻模型進(jìn)行變形，將井周圍巖床的各層的 電阻模型以等效電阻電路的形式表示，并在該電阻電路的基礎(chǔ)上形成 測量電路。
圖3示出了井周圍巖床的各層和套管柱各段的電阻模型的等效 電阻電路。為了便于公式書寫，所有的電阻都表示為電導(dǎo)率。電導(dǎo)率
CT12、 CJ23、 C734和C745分別對應(yīng)于測量探頭電極1和2、 2和3、 3和4、
以及4和5之間的、帶有偶爾會(huì)出現(xiàn)的扣環(huán)的套管柱各段的電導(dǎo)率。
電導(dǎo)率CJ2、 CJ3和CT4分別對應(yīng)于得自電極2、 3和4的井周圍巖床
的各層的電導(dǎo)率。
此外，電導(dǎo)率C73對應(yīng)于得自中央測量電極3的井周圍巖層的電導(dǎo)
率，并且電導(dǎo)率CT3與以下公式描述的電膽率相關(guān)
其中，p床是比電阻率，
K録是探頭的幾何系數(shù)，m;以及
CT3是得自中央測量電極3的層的電導(dǎo)率，Q-1。
探頭的幾何系數(shù)K録取決于套管柱各管的直徑、套管柱各管的 總長度、探頭的電流電極和測量電極之間的間隔，并且可以針對每個(gè) 探頭的具體設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)性地找出探頭的幾何系數(shù)K探頭。K探頭的近似公式 為
《探頭》 .厶&4 ，
其中，Ah24是測量探頭電極2和4之間的距離，m。 電導(dǎo)率^對應(yīng)于得自電極i并且經(jīng)過套管柱的頂部的層的電導(dǎo)
8率。電導(dǎo)率ys對應(yīng)于得自電極5并且經(jīng)過套管柱的底部的層的電導(dǎo)率。 電極l、 2、 3、 4和5兩端的電壓分別被指定為仏、U2、 U3、 U4 和U5。電子開關(guān)Ka和Kb能夠?qū)崿F(xiàn)對電才及1和5的相繼電流施加。 第 一施加被指定為施加"a，，，而第二施加被指定為施加"b"。
根據(jù)對應(yīng)于井周圍巖床的電阻模型的等效電阻電路來創(chuàng)建測量 電路。在第一電流施加至電流電極1以及在第二電流施加至電流電極 5時(shí)，電流計(jì)Iai和Ibs分別與電子開關(guān)串聯(lián)連接。各電勢間的差U3、 AU13、 AU23、 AU43和AU53的測量計(jì)在第一和第二電流施加時(shí)分別連 接在電極3和地之間、電極1和3之間、電極2和3之間、電極4和 3之間以及電才及5和3之間。
測量計(jì)AUu和^1153分別用于測量此第一連接上未供給電流時(shí)的 上部電流電極1和中央測量電極3之間的電場電勢差，以及此第二連 接上未供給電流時(shí)的下部電流電極5和中央測量電極3之間的電場電 勢差。電流電極適于用作測量電極；例如在其中沿著一個(gè)導(dǎo)體向電流 電極施加電流且待測量的電壓從該電流電極沿著屏蔽了感應(yīng)電流的 另一個(gè)導(dǎo)體施加到電壓計(jì)的測量電路中。
所要求保護(hù)的方法的優(yōu)點(diǎn)在于當(dāng)探頭電極之間的區(qū)間內(nèi)出現(xiàn)套
管柱的扣環(huán)時(shí)，會(huì)將其電阻按電導(dǎo)(712、 C723、 CJ34和a4s的形式計(jì)算為套
管段電阻與扣環(huán)電阻之和。這一 方法允許在測量比電阻率的過程中完 全消除扣環(huán)電阻對測量結(jié)果的影響。
一種節(jié)點(diǎn)電勢方法用于為第一連接上的五個(gè)節(jié)點(diǎn)寫出五個(gè)等式， 以及為第二連接上的五個(gè)節(jié)點(diǎn)寫出五個(gè)等式。
Ua,crt + (Ua,-
Ua2 & + (Ua2-Ua1)'cr12+(Uaz--Ua3)'cr23=0
Ua3'cr3 + (Uaj-Ua3).cr23 +(Ua3 --UaJ'o^=0
Ua4.tr4 +(Ua4_Ua3).<734 + (Ua4=0
Uas.cr5 H" (Uas—Ua4).cr45 = 0
Ub,cr,+(Ub,--Ubj)'cr，2 =0
Ub2.<r2 +(Ub2-Ub,)'^+(Ub2-Ub3)-<7 =0
Ub3'cr3 + (Ub3-Ub2)-cra+(Ub3=0
Ub4-Ub3).<TM+(Ub4=0
Ub5■cr5+(Ub5一UbJ'cr" =Ib5
a)
9考慮到所有電壓都是已知的，因此結(jié)果是10個(gè)等式和9個(gè)未知 數(shù)yi至y9,即等式組是冗余的。為了化簡等式組，相對于中央測量電 極3測量全部電壓差。通過連續(xù)地一次消去一個(gè)等式并且考慮
△/7a23 : C/a2 - C/a3
織13 = — 扁23 =C/62—
織53 =OZ)5—C/63
p床
a:
探頭
這就找出關(guān)于p床的所有可能解。為含九個(gè)等式的公式組中的10 個(gè)變量找出4個(gè)精確的解。
它們四個(gè)解如下給出
l _
-A〃"
(2)
探頭
/a如3 +A"6U)-
(W3. AL^23 -"63. A^ 23)如3.扁43 -L/Z 3 At/a43)-(△"a43. AL/&23 - At/fl23 扁43)
探頭
(3)
/65. (C/"3 +厶 )
.扁23 _ A^ 23)如3. A/7643 _ (763. A""")-(AC/a43.扁23 _厶/7"23.扁43) .
因?yàn)锳Uas3和AUlh3是電場電勢差(分別是在第一連接上未供給 電流的下部電流電極5和中央測量電極3之間，以及在第二連接上未 供給電流的上部電流電極1和中央測量電極3之間)，所以需要對電 流電極兩端進(jìn)行額外測量。
隨后的計(jì)算公式通過對兩個(gè)解求平均獲得床一 探頭LM'(f^3 + At^13)+/65.([/a3+Af/a53)J (" 「(W3 AW23 _^ 織23)' (C/a3 A"643 _ .織43)，
其中P床是比電阻率，
K縣是探頭的幾何系數(shù)，m;
lai和Ibs分別是在第 一連接上施加給上部電流電極1的電流和在 第二連接上施加給下部電流電極5的電流，A;
Ua3和Ub3分別是在第一連接和第二連接上的中央電極3兩端相 對于地的電場電勢，V;
AUa23、 AUa43、 AUb23和AUb43分別是在第一連接和第二連接上 的上部測量電極2和中央測量電極3之間、以及下部測量電極4和中 央測量電極3之間的電場電勢差，V;以及
AUa53和AUb13分別是在第一連接上未供給電流的下部電流電極 5和中央測量電極3之間，以及在第二連接上未供給電流時(shí)的上部電 流電極1和中央測量電極3之間的電場電勢差，V。
在此，鑒于對其復(fù)雜性、缺乏任何額外優(yōu)勢以及會(huì)導(dǎo)致更高測量 總誤差的考慮，而不對余下的兩個(gè)解進(jìn)^f亍處理。
根據(jù)井周圍巖床各層的電阻模型建立的測量電路允許將偶爾出 現(xiàn)在各測量電極之間或者在測量電極和電流電極之間套管柱測量段 內(nèi)的扣環(huán)對套管柱各段的影響考慮在內(nèi)?？商鎿Q地用作測量電極的額 外測量裝置和電流電極使得在測量巖床比電阻率的過程中可以使用 乂>式(4)的等式組的任何精確解析解。
用于根據(jù)公式(4)測量巖床的比電阻率的電阻模型不要求各電極 以等距間隔，也不需要各電極被設(shè)置成相對于中央電極對稱，這是因 為公式(4)是兩個(gè)精確解的算術(shù)平均表達(dá)式，并且也不取決于電導(dǎo)cju、
<J23、 <734和<745。
因?yàn)閷y量電極的等距排列沒有要求，所以就明顯簡化了使用的 設(shè)備和方法本身。
因?yàn)椴灰蟾麟姌O之間的等距排列，也不要求對稱設(shè)置，所以可以使用具有六個(gè)或更多電極的探頭設(shè)計(jì)。
假設(shè)有兩個(gè)連接用于向外部電流電極施加電流，那么在又增加了
兩個(gè)未知數(shù)的情況下向等式組再添加兩個(gè)等式，使得公式(4)對任何數(shù)量的電極都是有效的。相比于五電極探頭，電極數(shù)量的增加給出了更高的測井精確性，更具體地，六電極探頭使得測井速度加倍；七電極探頭使得測井速度乘三，同時(shí)其探針長度則分別延長0.5 m和1.0 m。
圖4至圖8示出了由所要求保護(hù)的方法和由現(xiàn)有技術(shù)的方法為三個(gè)數(shù)學(xué)介質(zhì)模型計(jì)算p床。
測量環(huán)境的直徑為250 m，深度為227 m，柱長207 m，巖床群位于100m深處。柱的內(nèi)直徑為0.075 m,外直徑為0.083 m。柱的比電阻率為2.5.1(T7Q.m。測量探頭的電極l和5與中央電極3間隔2.2 m,而電極2和4與中央電極3間隔0.5 m。
第 一介質(zhì)模型由以下巖床群組成
-具有電阻率為5Q.m且深度從負(fù)無窮大延伸到2m的第一層；-具有電阻率為10Q.m且深度從2 m延伸到3 m的第二巖床；-具有電阻率為5Q.m且深度從3m延伸到5m的第三巖床；-具有電阻率為100Q.m且深度從5 m延伸到8m的第四巖床；-具有電阻率為lQ.m且深度從8 m延伸到10 m的第五巖床；
以及
-具有電阻率為10Q.m且深度從10m延伸到正無窮大的第六巖床。
所有這些巖床都被電阻率均勻的柱穿過。
第二介質(zhì)模型由三個(gè)巖床構(gòu)成。其中兩個(gè)是電阻率為lQ.m的封閉巖床，而夾在這兩個(gè)巖床之間的第三巖床的厚度為lm且比電阻率為10Q.m。這些巖床都被電阻率不均勻的柱穿過。在-1.3m和-1.0m之間的區(qū)間容納 一 簡化的柱扣環(huán)模型，該扣環(huán)的比電阻率與柱的比電阻率相比可以按10、 100或1000的倍數(shù)增加。
第三介質(zhì)模型與第二模型的不同之處在于該簡化的柱扣環(huán)模型在誦0.1至0.2 m的范圍內(nèi)延伸。圖4示出了由所要求保護(hù)的方法在介質(zhì)模型1上執(zhí)行的建模結(jié)
果。示出了比電阻率相對z之比的仿真曲線精確表示了巖床的實(shí)際比電阻率，且該比電阻率的測量誤差在10%范圍內(nèi)，巖床邊界標(biāo)識的精確度不劣于士0.3 m。
圖5示出了通過現(xiàn)有技術(shù)的方法[1獲取的對介質(zhì)模型2的建模曲線，其中1、 2、 3和4是扣環(huán)的比電阻率相對于套管柱的比電阻率之比分別等于l、 10、 100和1000的建才莫曲線。
圖6示出了通過現(xiàn)有技術(shù)的方法[1獲取的對介質(zhì)模型3的建模曲線，其中1、 2、 3和4是扣環(huán)的比電阻率相對于套管柱的比電阻率之比分別等于l、 10、 100和1000的建模曲線。
圖7示出了由所要求保護(hù)的方法使用公式[4]獲取的對介質(zhì)模型2的建模曲線，其中1、 2、 3和4是扣環(huán)的比電阻率相對于套管柱的比電阻率之比分別等于l、 10、 100和1000的建才莫曲線。
圖8示出了由所要求保護(hù)的方法使用公式[4]獲取的對介質(zhì)模型3的建模曲線，其中1、 2、 3和4是扣環(huán)的比電阻率相對于套管柱的比電阻率之比分別等于l、 10、 100和1000的建才莫曲線。
在圖5和圖7以及圖6和圖8之間的比較分別示出了當(dāng)套管柱扣
環(huán)的比電阻率與套管柱的比電阻率沒有不同的時(shí)候，在現(xiàn)有技術(shù)的方法和所要求保護(hù)的方法中得出的巖床比電阻率的建模曲線產(chǎn)生了實(shí)
質(zhì)上等同的結(jié)果。
在扣環(huán)的比電阻率相對于套管柱的比電阻率之比等于10、 100和1000的情況下，算出的各巖床的比電阻率產(chǎn)生相對于各巖床的真實(shí)比電阻率的誤差。此外，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的方法做出的計(jì)算對于lQ.m的比電阻率分別產(chǎn)生200% 、 2400%和20000%的誤差，而對于lOQ-m的比電阻率分別產(chǎn)生150% 、 1900%和17000%的誤差。在此情況下，0.3 m長的簡化的柱扣環(huán)模型中扣環(huán)的影響就被觀察為探頭移動(dòng)了 1.5m的距離，即扣環(huán)的完整長度穿過探頭的中央電極。僅在中央電極與扣環(huán)模型的中央對齊的時(shí)候產(chǎn)生可接受的250%的誤差，這在圖5和圖6中清楚地示出。在扣環(huán)的比電阻率相對于套管柱的比電阻率之比等于10、 100和1000時(shí)由所要求保護(hù)的方法使用公式(4)做出計(jì)算的情況下，它們對于lQ.m的比電阻率分別產(chǎn)生卯％、 150%和200%的誤差，而對于10Q.m的比電阻率分別產(chǎn)生50 % 、 170 %和150 %的誤差。在此情況下，0.3 m長的簡化的柱扣環(huán)模型中扣環(huán)的影響就被觀察為探頭移動(dòng)了等于扣環(huán)長度的長度。當(dāng)中央電極與扣環(huán)模型的中央對齊的時(shí)候，誤差分別等于80%、 120%和30%，這在圖7和圖8中清楚地示出。
因此，在扣環(huán)的比電阻率相對于套管柱的比電阻率之比等于10、100和1000的情況下，所要求保護(hù)的方法中的測量誤差對于lQ.m的比電阻率分別是原來的2.2分之一、16分之一和100分之一，而對于10 Q. m的比電阻率則分別是原來的3分之一 、11分之一和113分之一。
相比于現(xiàn)有技術(shù)的方法，所要求保護(hù)的方法通過考慮套管柱的柱管和扣環(huán)的可變電阻率的影響而實(shí)現(xiàn)了更高的測量精確性和可靠性。
所要求保護(hù)的方法提供了以下優(yōu)點(diǎn)
電測井方法對造井期間確定儲層(reservoir)的生產(chǎn)區(qū)間甚為關(guān)
比電阻率的測量，必定產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟(jì)效益。將所要求保護(hù)的方法與現(xiàn)有的放射性和聲學(xué)測井法相結(jié)合來檢查套有鋼制柱的油井，從而有助于明顯提高在任何實(shí)際地質(zhì)條件下確定油井工作的儲油床(reservoir bed )生產(chǎn)區(qū)間中的水油邊界位置的可靠性，而這又能夠?qū)崿F(xiàn)對油田更有效的利用。此外，這還將能夠在考慮質(zhì)'量的情況下確定在造井期間尚未由標(biāo)準(zhǔn)電測井方法檢查的儲油床飽和度。
1權(quán)利要求
1. 一種套管井電測井方法，包括使用以放置在至少三個(gè)測量電極相對側(cè)的兩個(gè)電流電極形式的探頭；交替施加電流；在每次電流施加期間，使用測量裝置測量施加的電流、中央測量電極兩端的電勢，以及兩個(gè)外部電極和中央測量電極之間的電勢差；使用井周圍巖床的比電阻率作為套管井電測井參數(shù)，其中使用由具有不要求相等距離間隔的測量電極的探頭做出；額外的測量裝置被用于測量在連接上未施加電流的電流電極與中央測量電極之間的電場電勢差，并且比電阻率從以下公式得出其中，ρ床是比電阻率，Ω·m；K探頭是探頭的幾何系數(shù)，m；Ia1和Ib5分別是在第一連接上施加至上部電流電極的電流以及在第二連接上施加至下部電流電極的電流，A；Ua3和Ub3分別是在第一連接和第二連接上的中央測量電極兩端相對于地的電場電勢，V；ΔUa23、ΔUa43、ΔUb23和ΔUb43分別是在第一連接和第二連接上的上部測量電極和中央測量電極之間、以及下部測量電極和中央測量電極之間的電場電勢差，V；以及ΔUa53和ΔUb13分別是在此第一連接上未施加電流的下部電流電極和中央測量電極之間、以及在此第二連接上未施加電流的上部電流電極和中央測量電極之間的電場電勢差，V。
全文摘要
本發(fā)明涉及井的地球物理檢查并可用于確定在套于金屬柱內(nèi)的井周圍的巖床的電阻率。包括使用具有以放置在至少三個(gè)測量電極相對側(cè)的兩個(gè)電流電極形式的探頭；交替施加電流；在每次電流施加期間，用測量裝置測量施加的電流、中央測量電極上的電勢、及外部測量電極和中央測量電極之間的電勢差；使用柱周圍巖床的比電阻率作為套管井電測井參數(shù)；根據(jù)井周圍巖床各層和帶有扣環(huán)的套管井各段的電阻率模型構(gòu)成測量電路，其中應(yīng)用的探頭的測量電極無需等距間隔但其電流電極被具體化為能夠以測量電極的形式來使用。還包括在現(xiàn)有開關(guān)狀態(tài)下借助額外的測量裝置測量未施加電流的電流電極和中央測量電極之間的電場電勢差并根據(jù)公式確定比電阻率。
文檔編號E21B47/10GK101460871SQ200680054843
公開日2009年6月17日 申請日期2006年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月18日
發(fā)明者V·I·宇克林, V·V·塞萊布里安斯基 申請人:因特洛格有限責(zé)任公司