过套管电阻率测井数值模拟研究
套管油井中测量地层电阻率的方法研究
套管油井中测量地层电阻率的方法研究黄向东;马辉;王宗锐【摘要】通过对已有过套管测量地层电阻率测量技术的研究,结合目前比较成熟的测井仪器设计经验,建立了过套管电阻率测井系统的数学模型;利用节点电压法推算出过套管电阻率的测量公式,设计了过套管测地层电阻率微弱信号采集系统；使用该测井系统采集各测量电极的微弱电压信号,并将采集到的各电极电压参数及发射电流代入过套管电阻率测量公式推导,运算结果表明该方法测量数据准确度高,达到了电阻率微弱信号检测的要求;在石油测井领域地层电阻率测量中具有一定的实用性和推广价值.%According to the research on the existing measuring technology of formation resistivity in the steel casing wells, combined with the designed experience of logging instrument which is more mature, the mathematical model of the resistivity logging system through the casing is established, the measurement formula of resistivity in the steel casing is calculated by the node voltage method, and the acquisition system of weak signal of layer resistivity measuring through the casing is designed. Each weak signal of voltage acquired by this logging system , as wells each collected voltage and current are calculated in the measurement formula of resistivity logging system through the steel casing wells. The experimental results show that this method has a high accuracy of measuring data and reaches the detection requirements of the weak signal of resistivity, which has a certain practicality and promotional value in the measuring technology of formation resistivity in the steel casing wells.【期刊名称】《计算机测量与控制》【年(卷),期】2012(020)004【总页数】3页(P933-934,958)【关键词】地层电阻率;套管井;微弱信号检测;Σ-△;测井仪器【作者】黄向东;马辉;王宗锐【作者单位】西安科技大学电气与控制工程学院,陕西西安710054;西安科技大学电气与控制工程学院,陕西西安710054;西安思坦仪器股份有限公司,陕西西安710065【正文语种】中文【中图分类】TH873.70 引言测量地层的电阻率是探明油层的油量储备情况以及油层分布情况的一种重要的方法。
过套管电阻率测井原理
过套管电阻率测井原理一、引言过套管电阻率测井是一种常用的地球物理测井方法，通过测量地下岩石的电阻率来判断岩石性质和储层特征。
本文将介绍过套管电阻率测井的原理及其应用。
二、原理概述过套管电阻率测井是利用电流通过地层产生的电场来测量地层的电阻率。
当电流通过地层时，地层中的电阻会对电流的传输产生阻碍，从而形成电场。
根据电场的分布情况，可以推断出地层的电阻率。
三、测井仪器与方法过套管电阻率测井通常使用测井仪器和电极阵列来进行测量。
测井仪器一般由发射器和接收器组成，发射器产生电流，接收器接收电流信号，并将信号传送到地面上的记录设备进行处理和分析。
四、电阻率测量原理1. 电阻率定义电阻率是指单位长度和单位截面积的物质对电流传导的阻力。
电阻率越大，电流通过的阻力越大。
2. 电阻率与地层特征的关系不同类型的岩石和储层具有不同的电阻率特征。
例如，含水层的电阻率通常较低，而含油层和含气层的电阻率较高。
通过测量地层的电阻率，可以判断地层的含油、含气或含水特征。
3. 电阻率测量方法电阻率测量可以采用不同的电极布置方式，常见的有二极电极、四极电极和八极电极。
电极的布置方式会影响电流流过的地层范围，从而影响测量结果的准确性。
五、过套管电阻率测井的应用过套管电阻率测井广泛应用于石油勘探和开发中。
通过测量井下地层的电阻率，可以判断储层的类型、含油、含气或含水程度以及储层的连通性等信息。
这些信息对于石油勘探和开发具有重要的指导意义。
六、测井结果分析通过过套管电阻率测井得到的数据可以进行进一步的分析和解释。
常见的分析方法包括计算电阻率与深度的关系，绘制电阻率剖面图，判断储层的位置和性质。
同时，还可以结合其他测井数据进行综合解释，提高解释结果的准确性。
七、存在的问题与展望尽管过套管电阻率测井已经取得了一些成果，但仍然存在一些问题需要解决。
例如，电阻率测量结果受地层含水量、温度等因素的影响，需要进行修正和校正。
此外，随着测井技术的不断发展，未来还有望实现更高精度和更深层次的过套管电阻率测井。
PNN测井技术和过套管电阻率测井技术在X油田Y井中的剩余油分布应用研究
PNN测井技术和过套管电阻率测井技术在X油田Y井中的剩余油分布应用研究本文在分析脉冲中子中子测井（PNN）和过套管电阻率测井（RLAC）技术应用条件和各自优势的基础上，通过在南苏丹X油田同一口电潜泵生产油井Y 井中的综合应用，识别和确认了本井的水淹层，定量分析和评价了本井的剩余油饱和度。
有效地区分了强水淹和潜力层，为本井的后续开发层位和开发措施指明了方向。
同时，本文对脉冲中子中子测井（PNN）资料和过套管电阻率测井（RLAC）资料的分析结果，既相互吻合一致，又可以互为佐证，检验了PNN 测井和RLAC测井技术的可靠性、一致性和有效性。
标签：PNN测井；RLAC测井；水淹层；定量评价；剩余油分布1 引言南苏丹大部分油田经过多年的开发，已经先后进入了中高含水期，因此水淹层的识别和解释、评价剩余油分布、确定水淹层及挖潜潜力层位，是南苏丹多个油田急需解决的问题。
本文结合南苏丹X油田的一口电潜泵生產井Y井的实际情况，在分析对比有关测井方法适用性的基础上，讨论和总结了脉冲中子中子测井技术（Pulsed Neutron Neutron，下称PNN）和过套管电阻率测井技术（Resistivity Logging After Casing，下称RLAC）在同一口井中的良好应用效果，为南苏丹X 油田高含水率情况下的水淹层分析识别、剩余油饱和度计算和分布评价及潜力层位开发，指出了一条实用、高效的解决方案，为本油田提供了成功的测井系列。
2 Y井井史介绍南苏丹X油田的Y井于2011年12月6日开钻，2012年1月1日完钻。
2012年1日3日由Schlumberger公司完成大满贯裸眼井常规测井作业。
目前，该井为一口电潜泵（ESP泵）生产油井，其主要目的层为Yabus地层，目的层段内的储层孔隙度在15.0%-26.0%范围内，主要开采层段为Yabus-V地层，2017年5月7日，日产油42.8桶/天，日产水387.9桶/天，综合含水率上升为90.1%。
过套管测地层电阻率的原理及应用
过套管测地层电阻率的原理及应用
孟凡顺;王再山;王渝明
【期刊名称】《测井技术》
【年(卷),期】2001(025)002
【摘要】孟凡顺，王再山，王瑜明．过套管测地层电阻率的原理及应用．测井技术，2001，25（2）：110～113rn以电磁场理论为基础，给出了套管井地层电阻率测井问题的理论公式，并分别对高、中、低及超低频4种频率的磁力线模型进
行了数值模拟。
结果表明：用超低频电磁波过套管测地层电阻率的测井方法是可行的。
该理论可为套管井地层电阻率测井仪器的研制及测井解释提供重要的理论依据。
【总页数】4页(P110-113)
【作者】孟凡顺;王再山;王渝明
【作者单位】青岛海洋大学地球探测与信息技术系;大庆石油管理局采油五厂;大庆
石油管理局采油五厂
【正文语种】中文
【中图分类】TE2
【相关文献】
1.套管井地层电阻率测量的不规则水泥环影响 [J], 张亮;侯庆宇;王洪亮;于天芳;谢
伟彪;吴立峰;董文彬
2.过金属套管测地层电阻率 [J], Vail,WB
3.过套管地层电阻率测井仪的研发设计 [J], 魏学良;李俊杰;曹卫东;曹旭东;曹生彪
4.过套管地层电阻率测量技术应用研究 [J], 杨锡江
5.过套管电阻率测井的地层电阻率快速反演算法 [J], 刘福平;王安玲;刘华群;杨长春
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
过套管电阻率早期测试
是它可利用小直径导管（ ｔ ｕ ｂ ｉ ｎ ｇ ） 装置把单根套管处
生产出一种验证用的模型机（ ｐ ｒ ｏ ｔ ｏ ｔ ｙ ｐ ｅ ｉ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｍ ｅ ｎ ｔ ） ｏ 的影响降低到 ０ 。而直径 ２ ． １ ２ ５ 英寸（ ０ ． ０ ５ ４ 米） 液
＊ Ｌ 战。
在石油与天然气资源调查学会的通力协作下， 贝克阿特拉斯（ Ｂ ａ ｋ ｅ ｒ Ａ ｌ ｔ ａ ｓ ） 已经开发 出一种通过金属套管来测 量地层电队率的仪器。目 前。该种仪器已成功地通过了地层条件下的若干侧试。通过套管所测的地层电阻率
（ Ｔ Ｃ Ｒ ） 的 记录 数据与 裸眼井的 非常 接近。这项技术成功地校正了 套管 接箍及套管 机械误差 （ ｃ ａ ｓ ｉ ｎ ｇ ｉ ｍ ｐ ｅ ｒ ｆ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ） 的
『 一￣ 罗 工 了 了甲 一汁
ｌ
Ｉ
护一一￣，｝
ｌ
Ｔ －一
一
１一
几二 二 丁匕 上士
「— ￣— － — — 一
考 舞弃 育 琴 一 立 习毕一 道 多
鑫 ： 布 专｛ 共 辜 三 二二二 不一 」 一 卜— ｊ 平 二二万
二 二 ｔ 一 斗一 斗 － 一一 二不二 二艺
一－ 一ｒ 一 一 勺一 — － 一， 一 一— 一一 — 一 一
偏差， 它们对套管及地层电阻率的读数没有影响。 因为这些偏差校正已包括在标准化过程之中了。图 ４ 是该井的不可靠性分析， 在ｌ ０ ０ Ｓ Ｚ ｍ以上精度是可 信的。图６ 是Ｔ Ｃ Ｒ 电 阻率与裸眼 井对比 交会图， 二 者呈线性关系且大多数点分布于 １ ； １ 线附近。可看 出 对高阻层， 短源距电极配置效果更好些。这是因 为与４ 英尺纵向分辩率的长源距相比， 短源距在薄 层处的测量值更接近于裸眼井中Ａ Ｆ ９ 。 感应测井系 列的响应值。 对低阻地层， Ｔ Ｃ Ｒ 长、 短源距测出的数 值稍高于裸眼并响应值， 这可能是因为水泥校正的 结果。 Ｔ Ｃ Ｒ 测的是对应于随机方向的电阻率， 如果 水泥电阻率高于地层电阻率， 那么水泥影响就较大。 水 泥校 正是把 水泥电 阻 率假定为５ Ｃ Ｉ ｍ （ Ｋ ｌ ｅ ｉ ｎ ｅ ｔ ａ ｌ ． ，
过套管电阻率测井
第 １卷 ・ １ ５ 第 期
江国法 ： 过套管电阻率漫 井 Ｉ
过 套 管 电阻率 测 井
江 国法 译
（ 江汉钽ｉ ！ 井研 究所）
套管井中的油气撂刹和油气饱和度评价是长期以来存在的一个ｌ题。在经过 ６ 年梦想和设计后 ， ｏ ］ ０
现在测 量套管 外地层 电 阻率 已成为现 实。 在 寻求 改进油 田产 能 、 长 油 田生 命期 和 增 加储 延 量 过程 中， 油公 司需 要 能够识 别死 油气 区 、 追踪 饱和度 变化并 探测 油藏 流体 界 面 移 动 的技 术 。全球 在 ２ ０世 套管 井地层 电阻率 （ ｝ Ｒ 仪 器是 一 种 有 效 的侧 ｃＩ ） Ｆ 向测 井 型仪器 ， 即是 一种 电极 型装 置—— 当 给 围绕 井
漏 人地 层 。
仑贝 谢公 司工程 师们 已研制 成功 一个将早 期设 计变成
产品 的系统
由仪 器 内电源 到地 面 回路 电极 的 电地 极 ， 沿套 管 流 动 的 电流逐 渐地漏人 周 围地层 ， 流经大地 到 电地 极 进 入井 眼周 围地 层 的 电 流泄 漏 发 生 在 整个 套 管 长 度 上 ， 以每米长 度 内漏 失 量 是很小 的 测量 套 管外 地 所 层 电阻率 的 主要 挑 战是 测量这 种微小 的漏 失电流 。 进行这 种测 量 的方 法能通过 追踪从 仪器发 出 的电 流沿 着它 流过 的各路 径 到达 电地 极 的分 布 状 况 来 理 解 。该供 电电极 是和套 管 内壁 接触 。电流 中的一些 沿 套管 向上 流动 ， 而另一些则 向下 流动 ， 向每个 方 向流 动
克服 以前难 以超越 的障 碍 获 得套 管外 地层 电阻率 的 ， 及 该技 术局 限性 。现场 实例证 明新 测量 仪和裸 眼井 测 井仪器 的测 量结果 的匹 配 多 么好 ， 该 仪 器是 怎 样 用 及 于监测饱 和 度变化 和流 体界 面变 化。
过套管电阻率测井刻度系统设计
关 键 词： 过套 管电阻率测井 ；刻度 系统 ；电流源
中 图法 分 类 号 ： ６ １８ １ Ｐ ３ ． １ 文献标识码 ： Ｂ 文 章 编 号 ：１０ — １４ ２ １ ）２０ ０ —３ ０ ４９ ３ （０ ０ ０ —０ ９０
０ 引 言
在《 中华人 民共 和 国石 油 天 然 气行 业 准 则 》 Ｓ ／ （Ｙ Ｔ ５ ８ ．一 ｌ９ ） 石 油 测 井 仪 器 刻 度 总 则 》 ８０ １ ９７ 的《 中对 测 井 仪 器刻 度 的定义 为 ：测 井仪 器刻 度 是利 用刻 度装 置建 “ 立 测井 仪器 的测 量值 与 相应 刻度 装置 已知量 值之 间关 系 的全 部工作 过 程 ”１ …。
学 电子工程学 院光 电油气测井 与检测教育部重点实验室攻读硕 士研究 生。邮编 ： １０ ５ ７ ０ ６
石
・
油
仪
器
２１ ０ ０年 ０ ４月
ｌ － ０
Ｐ Ｔ Ｏ Ｅ Ｍ Ｓ Ｒ ＭＥ Ｔ ＥＲ Ｌ Ｕ Ｉ Ｔ Ｕ ＮＳ Ｎ
刻度系统能够仿真过套管电阻率测井仪的测井过
程 ， 同地 层介 质 的漏 电流 有 其 对 应 的刻 度 板 。具 有 不 模拟 不 同地 层 电 阻率 测 试 条 件 ， 实现 仪 器 相 对 环 境 下 刻 度 系数标 定 的 功能 。并 且具 有模 拟 不 同介 质 电阻率
测试 条 件 ， 套管 接箍 与 水 泥环 的实 验条 件 。
摘
要 ：套管 电阻率测 井刻度 系统和其 它常规 测井刻度 系统相 比更为复 杂 ， 需要 能够模 拟地层 介质参数 变化 ， 电流 源
的变化 。文章提 出了过套 管电阻率测井刻度 系统 需要解 决的主要 问题 ， 阐述 了刻度 系统原理及 测量方法 ， 介绍 了刻度 系
过套管电阻率测井微弱信号检测误差分析
由过套管电阻率测井实际测量可知 V 1 与 V 2 非常接近 , 且都是 μV 级信号 , 它们的差值 ΔV 是 nV 级微弱信号 。 因此 1 - V 2 / V 1 与 1 - V 1 / V 2 这 2 1 1 项大概为 ±10 - 3 量级 , 那么 与 1 - V2/ V1 1 - V1/ V2 dV 1 dV ′ 1 就为 ±103 量级 , 比较大 。因为测量中 、 、 V 1 V′ 1 dV 2 dV ′ 2 、 微小的测量误差会给视电阻率ρ a 带来较 V2 V′ 2 dV 1 dV ′ 1 dV 2 dV ′ 2 大的误差 。而现在 、 、 、 本身的误差 V1 V′ V V ′ 1 2 2 就比较大 , 会给视电阻率的测量带来更大的误差 。 ΔV 求ρ 2. 2 方法 2 : 直接测量 V1 、 a 为了避免相近值之间的减法运算 , 减小误差 , 采 ΔV 求ρ 用另一种测量方式 , 直接测量 V 1 、 a 。将公式
YAN Zheng2guo , ZHAN G Jia2tian
( College of Elect ronic Engineering , Xi′ an Shiyou Universit y , Xi′ an , Shaanxi 710065 , China)
Abstract : Cased hole formatio n resistivit y ( C H FR ) logging calculates apparent formatio n resis2 tivit y by measuring slight potential difference o n metal casing , it s measurement error of t he ap 2 parent formatio n resistivit y is decided by t he measurement error of t he potential difference o n t he casing. Described is p rinciple of t he C H FR measurement , including 3 measurement modes named referential voltage mode , casing resistance mode , and leakage current mode. Erro r p ropagatio n formulas of 2 met hods for C H FR measurement is deduced , facto rs influencing t he measurement p recisio n of formatio n apparent resistivit y are discussed. It is believed t hat t he met ho d measuring seco nd o rder potential difference o n t he casing directly will lead to a bet ter p recisio n in formatio n apparent resistivit y t han t he met hod measuring first order potential difference. The co nclusio n might be a reference in selecting develop ment schemes of C H FR logging inst rument . Key words : well logging inst rument , cased hole formatio n resistivit y ( C H FR) logging , apparent resistivit y , error analysis , seco nd order potential difference
过套管电阻率测井微弱信号响应模拟及检测技术
过套管电阻率测井微弱信号响应模拟及检测技术
程希;包德洲
【期刊名称】《测井技术》
【年(卷),期】2007(031)004
【摘要】用数值模拟方法估算了过套管地层电阻率测井所能得到的测量信号的大小,用传输线方法模拟出了它的地层电阻率曲线并分析了其响应特征,还进行了测量电路的初步试验,对微弱信号检测使对该测井方法的关键技术有了具体体会.
【总页数】3页(P364-366)
【作者】程希;包德洲
【作者单位】中国石油集团测井有限公司,陕西,西安,710021;中国石油集团测井有限公司,陕西,西安,710021
【正文语种】中文
【中图分类】TE272
【相关文献】
1.过套管电阻率测井微弱信号检测时域方法 [J], 张家田;季静;严正国
2.过套管电阻率测井微弱信号检测误差分析 [J], 严正国;张家田
3.基于混沌理论的过套管电阻率测井微弱信号检测方法研究 [J], 张家田;张丽萍;严正国
4.过套管电阻率测井微弱信号采集及处理 [J], 张家田;雷燕;严正国
5.瞬变电磁过套管电阻率测井响应模拟及分析 [J], 沈建国;谭刚;朱留方;臧德福;张付明;黄玉科
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
过套管电阻率测井原理
过套管电阻率测井原理一、引言过套管电阻率测井是一种常用的地球物理测井方法，广泛应用于石油勘探和开发过程中。
它通过测量地层的电阻率来判断地层的性质和含油性能，从而为油气勘探和开发提供重要的地质信息。
二、测井原理过套管电阻率测井原理是基于电阻率差异的测井技术。
地层的电阻率是指单位体积内的电阻，是描述地层导电性能的重要参数。
在过套管电阻率测井中，通过在井筒内放置电极，利用电极之间的电流和电压差来测量地层的电阻率。
三、测井仪器过套管电阻率测井需要使用特殊的测井仪器，包括电极、电缆和电阻率计等。
电极是测量电流和电压差的装置，通常由金属材料制成，具有良好的导电性能。
电缆用于连接电极和电阻率计，传递电流和电压信号。
电阻率计是用来测量电流和电压差，并计算地层电阻率的仪器。
四、测量方法过套管电阻率测井通常采用四电极法进行测量。
四电极法是指在井筒内分布四个电极，两个电极注入电流，另外两个电极测量电压差。
通过测量电流和电压差的变化，可以计算出地层的电阻率。
五、数据解释过套管电阻率测井的数据解释是关键的一步，需要根据测量结果进行分析和判断。
地层的电阻率与地层的含水性、孔隙度和含油性等密切相关。
通常来说，含水层的电阻率较低，而含油层的电阻率较高。
通过对测井曲线的分析，可以确定地层的性质和含油性能。
六、应用领域过套管电阻率测井广泛应用于石油勘探和开发中的各个环节。
在勘探阶段，可以利用过套管电阻率测井来判断地层的含油性和储量分布；在开发阶段，可以通过测井数据来指导油气井的完井和生产操作，提高产能和采收率。
七、测井优势过套管电阻率测井具有操作简便、数据获取快速和成本相对较低等优势。
相比于其他测井方法，过套管电阻率测井可以在井筒内直接进行测量，无需进行井下作业，减少了工作量和风险。
八、发展趋势随着油气勘探和开发的深入，过套管电阻率测井技术也在不断发展。
目前，已经出现了一些新的测井仪器和方法，例如多电极测井和多频段测井，可以提高测量精度和解释能力。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
中国科学 D辑:地球科学 2008年 第38卷 增刊I: 186 ~ 190 www.scichina.com earth.scichina.com
186 《中国科学》杂志社SCIENCE IN CHINA PRESS
过套管电阻率测井数值模拟研究 高杰①*, 刘福平②, 包德洲③, 程希③, 张玉玲④ ① 中国石油大学(北京)资源与信息学院, 北京 102249; ② 北京印刷学院, 北京 102600;
③ 中国石油集团测井有限公司, 西安 710021; ④ 中国石油集团测井技术服务公司, 北京 100101 * E-mail: jiegao@cup.edu.cn
收稿日期: 2007-04-20; 接受日期: 2008-03-03 中国石油天然气集团公司(CNPC)项目(编号: 04A30302)资助
摘要 国内油气田的剩余油评价和动态监测需要过套管电阻率测井技术, 开展过套管电阻率测井基础理论和方法研究非常必要. 本文在全面论述过套管电阻率测井原理的基础上, 首次提出修正的传输线方程法(MTLEM), 并用之于过套管电阻率测井响应模拟计算; 基于数值模拟方法, 分析了过套管电阻率测井的影响因素(地层电阻率、水泥环和套管等), 得到了规律性认识, 并确定了不同地层条件下测量信号的大小, 可以为国内过套管电阻率测井仪器研制以及实际资料的应用提供定量依据.
关键词 过套管电阻率测井 修正传输线方程法 套管 水泥环
过套管电阻率测井可以在套管井中测量套管外地层电阻率的变化, 对解决老井和套管井的重新评价, 以及开发过程中的油藏监测和剩余油评价有着重要的意义和广阔的应用前景, 国内迫切需要该项技术. 1939年, L.M.Alpin在美国申请了第一个有关过套管测量地层电阻率的专利(U.S.No.56026), 奠定了过套管地层电阻率测量的基础[1]. 此后几十年, 美国、法国和俄罗斯等国家的研究人员一直积极地进行过金属套管电阻率测量的研究. 涉及到的其他重要专利包括: 1959年R.E. Fearon的专利(U.S.No. 2891215)、1972年P.Mangez的专利(FR-7241218); 1989年和1991年A A Kaufman和W.B.Vail的专利U.S.No.5626、U.S.No.4796186和U.S.No.5075626 等[2~11]. 但由于方法研究和工程实施上技术不成熟, 一直未取得突破性进展. 1988年, 美国的顺磁测井公司(PML)根据A A Kaufman和W B Vail等人的专利试验成功第一套过套管电阻率测井样机[3~4]. 1990年Kaufman发表了基于传输线方程的套管井电阻率测井近似理论模型和测量理论, 奠定了过套管电阻率测井的基础[2~4]. 此后, 套管井电阻率测井技术得到油公司
支持和测井服务公司的重视. 1993年顺磁测井公司(PML)把过套管电阻率测井技术专利向Schlumberger公司注册[6~14].
2000年, Schlumberger公司的过套管电阻率测井(CHFR—Cased Hole Formation Resistivity)开始投入商业应用. 2001年, Schlumberger公司的过套管电阻率测井(CHFR)开始在大庆油田、冀东油田、胜利油田、新疆油田和吐哈油田进行了先期试验和规模试验. 2006年, 俄罗斯亦研制完成过套管电阻率测井仪器并在中国销售应用, 在大庆油田和辽河油田进行了实际测量. 试验和应用表明, 该技术可以解决套管井中的地层电阻率测量问题, 为油气田的动态开发与监测提供了一种重要手段[15~21]. 中国科学 D辑: 地球科学 2008年 第38卷 增刊I 187 目前, 中国主要油气田的剩余油评价和动态监测需要过套管电阻率测井技术, 因此, 中国石油天然气集团公司(CNPC)正在独立研究过套管电阻率测井方法和仪器. 过套管电阻率测井正演模拟研究可以为国内过套管井电阻率测井仪器研制和资料应用提供可靠的定量依据, 本文重点阐述过套管井电阻率测井的数值模拟方法和相关研究结果.
1 过套管电阻率测井基本原理 过套管电阻率测井本质上属于侧向类测井方法范畴[17,21,22]. 过套管电阻率测井仪器采用频率很低的
交流信号, 一般频率选择在0.01~10.0 Hz之间. 由于金属套管的电阻率要比井眼流体电阻率低得多, 所以大部分电流在金属套管中流动, 但是, 仍然有一小部分电流通过金属套管进入地层. 如果能够检测到仪器测量电极与地面的回路电极之间的电位差, 并且能够检测流入地层的电流, 则可以得到地层的电阻率信息[13,17,21].
图1为过套管电阻率测井原理示意图, A为供电电极, C, D和E为测量电极, 通过供电电极注入的总电流进入套管后一部分沿套管流动, 称为套管电流, 一部分泄漏到地层中, 称为泄漏电流. 如果在D位置
处的电位为U0, 又可以得到在CE之间的泄漏电流为
ΔI, 则可以得到地层视电阻率
0a
U
RKI=Δ, (1)
其中, K为仪器常数. 在金属套管井中, U0比较容易测量得到; 主要问
题变为如何测量得到流入地层的电流IΔ, 而IΔ为小
信号, 于是小信号检测成为过套管电阻率测井仪器的核心问题, 主要通过二阶电位差的检测完成小信号IΔ的测量. 在图1中, V1和V2分别表示电极C和D
之间的电位差和D和E之间的电位差, 可以分别由差分放大器A1和A2得到, 利用差分放大器A3可以得到
V1和V2的差值, 经转换可以得到漏入地层的电流IΔ.
后文的模拟计算时的仪器参数如下: 仪器电极距L0=
CE=1.2 m, 供电电流I0=6.0 A, 套管电导率为σc=5.0×
106 S/m, 套管半径a=0.1 m, 套管厚度Δa=0.01 m, 发
射电极A与测量电极C之间的距离为3.0 m.
2 过套管电阻率测井数值模拟方法 2.1 套管井地层模型 图2所示为有两个水平界面的套管井的地层模型, 包括套管、目的层、围岩和水泥环等. 这些因素
图1 过套管电阻率测井原理示意图 高杰等: 过套管电阻率测井数值模拟研究
188 图2 套管井地层模型 对过套管电阻率测井响应有直接的影响. 2.2 修正的传输线方程法基本原理 若沿z轴方向套管是均匀或分段均匀的, 地层沿z轴方向是分层均匀的, 传输线方程可写为 22
2c
dU
RYUU
dzα==, (2)
22
2c
dI
RYII
dzα==, (3)
式中,1()ccYRSTα==,1YT=,(2π)
ccRaaρ=Δ
,
1ccSR=; Rc是金属套管单位长度电阻; T为套管单
位长度所对应的地层的横向电阻. 传统的传输线方程的解析解通常用于研究径向均匀简单地层模型的响应[3,4], 为使传输线方程能够
用于解决复杂地层, 本文对传输线方程参数进行了修正, 形成所谓的修正的传输线方程. 式(2)和(3)在形式上与经典传输线方程是一样的, 但系数α的意义
与经典传输线方程取值不同; 式(2)中T为在电流沿径向流动时高度为单位长度的大圆盘的横向电阻, 因此横向电阻T包含了径向上的各种信息, 可以考虑水泥环、套管接箍、侵入带和原状地层等的影响, 使传输线方程能够解决更复杂的正演计算问题.
3 过套管电阻率测井数值模拟计算与分析 3.1 套管接箍对过套管电阻率测井响应的影响算例与分析
图3为在套管变化时均匀地层模型的测井响应模拟算例, 套管在深度为0.5~1.5 m之间电阻率增大
为原来的2倍. 可以看出, 无论是高阻地层或低阻地层, 套管接箍的影响极为有限, 通常情况下不会引起太大误差.
图3 套管接箍的过套管电阻率测井响应模拟算例 3.2 水泥环对过套管电阻率测井响应的影响算例与分析
图4为包含七个水平层的地层模型的数值模拟算例(无水泥环). 图5为另外一个多界面地层模型的算例, 图5中同时给出无水泥环和有水泥环时的模拟结果.
图4 无水泥环地层模型过套管电阻率测井响应模拟算例 根据数值模拟结果可以看出: (1) 当无水泥环存在时, 过套管电阻率测井响应能够比较好地反映较厚地层的真实情况; 但是, 对于薄层(见图4), 测井响应与地层实际数值有明显差别, 说明仪器测量间距影响测井结果, 在实际应用时需要进行层厚影响校正. 中国科学 D辑: 地球科学 2008年 第38卷 增刊I 189 图5 过套管电阻率测井响应模拟算例 水泥环厚度4 cm, 水泥环电阻率2.0 Ω·m
(2) 在相对高阻地层, 水泥环影响较小; 而在低阻地层, 高电阻率的水泥环影响明显. 因此, 在实际应用时, 可能需要进行水泥环影响校正.
3.3 不同地层和套管条件下电位及电位差的计算与分析
本节提供过套管电阻率测井在不同地层(地层电阻率: 1.0~100 Ω·m)和不同套管条件下的电位及二阶电位差的模拟计算结果, 分别参见图6和图7. 在图6和图7中, 提供了两种套管电导率条件下的结果. 根据上述模拟结果可以发现: (1) 地层电阻率越高, 则测量电极电位越大, 而二阶电位差越小; (2) 在同一地层电阻率条件下, 套管电导率越低(即电阻率越高), 则测量电极电位越大, 二阶电位差
图6 不同套管电导率条件下电位与地层电阻率关系
图7 不同套管电导率条件下二阶电位差与地层电阻率关系 越大; (3) 当地层电阻率很低时, 测量电极的电位很低, 仪器测量精度受限; 当地层电阻率很高时, 虽然测量电极电位较大, 容易测量, 但是, 由于漏入地层的电流变小, 二阶电位差明显变小, 测量精度同样会受到影响; (4) 在供电电流为6.0 A的条件下, 如果地层在1.0~100.0 Ω·m之间, 测量电极的电位值在10−2~100
V之间, 比较容易检测; 而二阶电位差(UΔ)已经低至10−8~10−6 V数量级, 因此, 其测量需要特殊的器件
和技术.
4 结束语 国内油气生产对过套管电阻率测井有迫切需求, 因此, 过套管电阻率测井数值模拟研究已经进行了近两年的时间, 并取得了一定的结果和认识, 对下一步的仪器研制和资料应用有指导意义, 本文的主要内容和结论如下: (1) 首次提出并利用修正传输线方程法(MTLEM)进行过套管电阻率测井响应模拟计算, 并形成模拟软件, 计算结果可信. (2) 利用数值模拟软件进行了多种地层模型的模拟计算, 重点对地层、套管、水泥等因素的影响进行了分析和总结, 得到了规律性的认识, 为仪器设计和测井曲线的应用奠定了理论基础. (3) 分析得到过套管电阻率测井信号数量级别, 为仪器研制和器件的选择提供了定量依据. 从发展角度看, 过套管电阻率测井下一步的研