Способ и устройство для определения удельного сопротивления формации, через которую проходит обсаженная скважина

Номер патента: 4174

Опубликовано: 26.02.2004

Автор: Гуно Мари-Терез

Скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Способ определения удельного сопротивления геологической формации, через которую проходит скважина (10), снабженная металлической обсадной колонной (11), при котором удельное сопротивление (Rt) определяют на основании тока (Ifor) утечки, который вынуждают втекать в формацию за пределами обсадной колонны и который определяют на участке обсадной колонны на определенном уровне (b), отличающийся тем, что к току утечки добавляют коэффициент, учитывающий разрывы непрерывности в токе утечки и представляющий собой произведение корректирующего члена A(z) для коррекции разрывов непрерывности в токе утечки, обусловленных близостью башмака обсадной колонны, и члена Gb, характеризующего геометрическую форму и свойства указанного участка обсадной колонны, при этом корректирующий член A(z) представляют в виде arg sh {2z/(lc-z)}, где z - расстояние между указанным уровнем (b) и поверхностью, lC - длина обсадной колонны (11), а член Gb представляют в виде Gb = (pDcЧh/e)ЧRab, где Dc - внешний диаметр обсадной колонны (11), e - толщина обсадной колонны на этом уровне, h - ее длина, а Rab - сопротивление указанного участка обсадной колонны.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанный участок обсадной колонны задают посредством трех электродов (a, b, c), приложенных к обсадной колонне (11) в местах, разнесенных на расстояния вдоль продольного направления обсадной колонны, а ток (Ifor) утечки определяют на уровне среднего электрода (b) на основе разности (Vabc) напряжений (Vab и Vbc), измеренных на выводах электродов (a, b) и электродов (b, c) соответственно.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что в качестве тока, подаваемого к обсадной колонне (11), используют переменный ток и определяют составляющую тока (Ifor) утечки, которая находится в постоянной фазовой взаимозависимости с током, протекающим через обсадную колонну на указанном уровне, для определения удельного сопротивления (Rt).

Рисунок 1

 

Текст

Смотреть все

1 Настоящее изобретение относится к определению удельного сопротивления геологических формаций, через которые проходит скважина, снабженная металлической обсадной колонной. Хорошо известно значение каротажа сопротивления для поиска нефти. Известно, что удельное сопротивление формации зависит,главным образом, от текущей среды, которую она содержит. Формация, содержащая соленую воду, которая является проводящей, имеет удельное сопротивление, которое намного меньше удельного сопротивления формации,заполненной углеводородами, и поэтому измерения удельного сопротивления незаменимы при обнаружении месторождений углеводородов. Каротаж сопротивления осуществляют широко и в течение многих лет, в частности, посредством каротажной аппаратуры, имеющей электроды. Однако существующие способы применимы в области, которая ограничена скважинами, которые не обсажены или не закреплены обсадными трубами, как их называют согласно терминологии в нефтедобывающей промышленности. Наличие в скважине металлической обсадной колонны, имеющей удельное сопротивление, значение которого трудно сравнивать с типичными значениями для геологических формаций (примерно 210-7 Омм для стальной обсадной колонны по сравнению со значениями, находящимися в пределах от 1 до 1000 Омм, для формации), создает существенное препятствие для подачи электрических токов в формации, окружающие обсадную колонну. В результате невозможно, в частности, осуществлять измерения удельного сопротивления в скважинах, которые находятся в эксплуатации,поскольку такие скважины снабжены обсадными колоннами. Поэтому весьма выгодно сделать возможным измерение удельного сопротивления на участках обсаженных скважин. Такие измерения, проводимые в скважине, находящейся в эксплуатации, на уровне залежи, сделают возможным обнаружение границ раздела водауглеводород и, следовательно, контроль изменения положений таких поверхностей с течением времени для контроля состояния коллектора углеводородов и оптимизации добычи из него. Кроме того, можно осуществлять измерение удельного сопротивления в скважине (или на участке скважины), для которой не проводились измерения до обсаживания, в частности, для дополнения сведений о пласте и, возможно, обнаружения продуктивных пластов, не обнаруженных первоначально. В литературе имеются предложения для решения этой проблемы. Основной принцип измерений, представленный в патенте США 2459196, заключается в побуждении тока протекать по обсадной колонне с тем, чтобы возника 004174 2 ли утечки тока в формацию или происходило ослабление тока в формации. Такое ослабление является функцией удельного сопротивления формации: чем более проводящей является формация, тем больше ослабление тока. Ослабление тока можно оценить путем измерения падения напряжения на электродах, расположенных в скважине на различных глубинах. В патенте США 2729784 описан способ измерения с использованием двух пар измерительных электродов, a, b и b, с, разнесенных на расстояние вдоль обсадной колонны, при этом электроды а и с, в принципе, находятся на одинаковом расстоянии от электрода b. Токовые электроды размещены по каждую сторону от измерительных электродов для инжектирования в противоположных направлениях токов в обсадную колонну. Инжектируемые токи регулируют по цепи обратной связи так, чтобы на внешние измерительные электроды задавался один и тот же потенциал для исключения действия сопротивления обсадной колонны, изменяющегося на участках (а, b) и (b, с), заданных измерительными электродами. Значение тока утечки на уровне центрального электрода b получают путем измерения падения напряжения на каждой паре электродов, а,b и b,c, и путем нахождения разности между падениями напряжений, а эта разность, как установлено, пропорциональна току утечки. В патенте Франции 2207278 предусмотрено использование трех измерительных электродов, равномерно разнесенных, как в патенте США 2729784, для измерения тока утечки, и в нем также описан способ, состоящий из двух этапов: на первом этапе измеряют сопротивление участка обсадной колонны, заданного внешними измерительными электродами, и в течение этого этапа вынуждают ток протекать по обсадной колонне так, чтобы не было утечки в формацию, а в течение второго этапа обеспечивают возможность утечки тока в формацию. С этой целью предусмотрена система инжекции тока, которая содержит один эмиссионный электрод и два возвратных электрода, при этом один ближайший измерительный электрод возбуждают в течение первого этапа, а другой измерительный электрод, расположенный возле поверхности, возбуждают в течение второго этапа. В патенте США 4796186 описан способ,включающий два этапа того же самого вида, как и в способе, описанном в указанном выше патенте Франции 2207278, с использованием той же самой конфигурации электродов. Предусмотрена схема для подавления действия сопротивления, различающегося на двух участках обсадной колонны. Схема содержит усилители,подключенные к каждой паре измерительных электродов для передачи соответствующих падений напряжений на их выходы. Один из усилителей выполнен с переменным коэффициен 3 том передачи, и его коэффициент передачи в течение первого этапа регулируют так, чтобы устранить различие между выходными сигналами усилителей. В патенте США 4820989 описан идентичный способ компенсации. При использовании закона Ома для определения удельного сопротивления формации в дополнение к знанию тока утечки, измеренного с применением одного из указанных способов,также необходимо знать разность потенциалов на уровне измерений относительно бесконечности обсадной колонны. В вышеуказанных документах эту разность потенциалов измеряют с помощью опорного электрода, расположенного возле поверхности на достаточном расстоянии от упомянутого выше поверхностного возвратного электрода. Эксплуатационные недостатки способа обусловлены применением опорного электрода. Соответствующие измерения с помощью опорного электрода необходимо проводить отдельно от вышеуказанных измерений, и это означает дополнительный этап, осуществление которого приводит к увеличению общей продолжительности работ. Это также означает появление источника погрешности, поскольку возможно, что потенциал опорного электрода будет подвергаться воздействию различных явлений. Были сделаны предложения, направленные на исключение такого опорного электрода. В патенте США 5510712 предложено подавать ток к обсадной колонне в двух местах, которые разнесены на расстояние в продольном направлении. Аналогично, в патенте США 5543715 предложено использовать дополнительный токовый электрод. Этим предложениям присущ недостаток, заключающийся в усложнении измерительной аппаратуры и особенно в увеличении длины расстановки электродов. В соответствии с одной особенностью изобретения разработан способ определения удельного сопротивления геологической формации,через которую проходит скважина, снабженная металлической обсадной колонной, в котором ток утечки вынуждают втекать в указанную формацию за пределами обсадной колонны, при этом ток утечки определяют на участке обсадной колонны на определенном уровне, отличающийся тем, что удельное сопротивление определяют на основе тока утечки с добавлением коэффициента, который зависит от расстояния z между указанным уровнем и поверхностью. В предпочтительном варианте осуществления в указанном коэффициенте учитывают длину обсадной колонны. Изобретение станет полностью понятным из нижеследующего описания со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых изображено следующее: 4 фиг. 1 - вид, иллюстрирующий принцип измерения удельного сопротивления в обсаженной скважине; фиг. 2 - вид, схематично показывающий скважинное устройство для реализации указанного принципа; фиг. 3 А, 3 В и 3 С - схемы, отражающие различные рабочие состояния устройства показанного на фиг. 2; фиг. 4 - результаты, показанные для примера, полученные для удельного сопротивления формации при использовании описанного ниже способа определения потенциала обсадной колонны. Принцип измерения удельного сопротивления в обсаженной скважине заключается в том, чтобы вынудить ток протекать по обсадной колонне с возвратом в отдаленной точке для обеспечения утечки тока в геологические формации, через которые проходит скважина, и в том, чтобы оценить ток утечки на любом заданном уровне скважины, при этом более высокая удельная проводимость формации, окружающей скважину на указанном уровне, соответствует большему току утечки. Это можно выразить в математическом виде с помощью экспоненциально убывающего соотношения для тока, протекающего через обсадную колонну, при этом скорость убывания на любом заданном уровне является функцией отношения удельного сопротивления Rt формации к удельному сопротивлению Rc обсадной колонны. На графическом изображении, представленном на фиг. 1, показан участок скважины 10,имеющей ось Х-Х' симметрии и снабженной металлической обсадной колонной 11. Желаемый уровень (или глубина), на котором осуществляется измерение, обозначен b. Рассматривается участок а с обсадной колонны, проходящий по каждую сторону от уровня b. Если ток протекает через обсадную колонну с возвратом в удаленной точке (т.е. на уровне поверхности), ослабление тока может быть представлено на языке электрических схем шунтом, расположенным между уровнем b и бесконечностью. Сопротивление шунта характеризует удельное сопротивление Rt формации на уровне электрода b. Следовательно, используя закон Ома, это можно записать как[1],где k - геометрическая постоянная, которая может быть определена путем калибровочных измерений;Vb, - потенциал обсадной колонны на уровне b относительно бесконечности; иIfor - ток утечки на уровне b. С помощью аппроксимирующего дискретного изменения ослабление тока на уровне b можно представить как разность между входным током на уровне b и выходным током. Поэтому ток Ifor утечки выражается разностью 5 между токами Iab и Ibc (которые предполагаются постоянными), протекающими соответственно через участки ab и bc обсадной колонны[2'],где Vab и Vbc - падения потенциалов соответственно на участке ab и на участке bc обсадной колонны;Rab и Rbc - значения сопротивлений соответственно участка ab и участка bc обсадной колонны. Исходно предполагается, что к обсадной колонне приложен ток, представляющий собой постоянный ток. Принимая во внимание отношение между удельным сопротивлением обсадной колонны и обычными значениями удельных сопротивлений формаций, которое находится в пределах от 107 до 1010, можно видеть, что ослабление тока на длине, соответствующей разрешению, которое является приемлемым для измерения сопротивления формации, например в диапазоне от 30 см до 1 м, очень мало. Поэтому разность между падениями потенциалов Vab и Vbc, которая может быть приписана ослаблению тока, обычно представляет собой весьма небольшую величину. В результате неопределенности, даже небольшие неопределенности, связанные с членами разности, оказывают основное влияние. По различным причинам (из-за локализованной коррозии, неоднородностей материала обсадной колонны или изменений толщины) значения сопротивлений на единичную длину участков ab и bc обсадной колонны могут отличаться от значений, соответствующих номинальным характеристикам обсадной колонны, и, прежде всего, могут отличаться друг от друга. Неопределенность также оказывает влияние на длины участков ab и bc обсадной колонны, поскольку указанные длины зависят от положений контактных точек, в которых электроды находятся в контакте с обсадной колонной, а эти положения известны только с относительно низкой точностью. На фиг. 2 схематично показано устройство для осуществления описанного выше принципа. Устройство содержит зонд 12, выполненный с возможностью перемещения в нефтяной скважине 10, снабженной обсадной колонной 11, и подвешенный на конце электрического кабеля 13, который соединяет его с наземным оборудованием 14, содержащем средство для сбора и обработки данных и источник 16 электропитания. Зонд 12 снабжен тремя измерительными электродами ab и с, которые можно расположить в контакте с обсадной колонной и тем самым задать участки ab и bc обсадной колонны, имеющие длину, находящуюся в пределах от 40 до 80 см. В показанном варианте осуществления электроды ab и с установлены на рычагах 17, шарнирно закрепленных на зонде 6 12. Посредством механизмов известного типа,которые нет необходимости описывать подробно в настоящей заявке, эти рычаги можно поворачивать от зонда для приведения электродов в контакт с обсадной колонной, а затем по окончании измерений возвращения назад в отведенное положение. Электроды выполнены таким образом, что после их приведения в контакт с обсадной колонной, их положения остаются неизменными, насколько это возможно, и таким образом, что электрический контакт с обсадной колонной является оптимальным. Зонд этого типа может быть изготовлен на основе прибора, успешно используемого фирмой Schlumberger для оценочного контроля защиты от коррозии (исследования СРЕТ), описанного в патенте США 5563514. Этот прибор, который предназначен для оценки катодной защиты обсадной колонны и ее коррозии,снабжен двенадцатью электродами, распределенными по четырем уровням, разнесенным на расстояния в продольном направлении, при этом расстояние между уровнями составляет примерно 60 см, а три электрода на каждом уровне расположены симметрично вокруг оси прибора, т.е. с угловым разнесением 120 между соседними электродами. Для измерения удельного сопротивления формации достаточно трех электродов а, b, c. Но можно использовать большее число уровней,например, как в вышеупомянутом приборе, четыре уровня, которые могут составлять две группы из трех последовательных уровней для сбора большей информации и одновременного осуществления измерений, соответствующих двум различным глубинам. В таких случаях каждый комплект, состоящий из трех последовательных электродов, связан со схемами обработки, описанными ниже. Что касается числа электродов на каждом уровне, то достаточно одного электрода. Кроме того, зонд снабжен токовыми электродами, расположенными по каждую сторону относительно электродов а и с, т.е. верхним электродом In1 и нижним электродом In2, находящимися на расстояниях от электродов а и с,которые могут быть того же порядка или несколько больше расстояния между электродами а и с, например, могут составлять несколько метров. Изолирующие фитинги 18, такие как фитинги типа АН 169, обычно используемые фирмой Schlumberger, расположены по каждую сторону от центральной части зонда для того,чтобы изолировать указанную центральную часть от токовых электродов In1 и In2, поскольку центральная часть содержит измерительные электроды а, b и с. Токовые электроды In1 и In2 могут быть выполнены в виде обычных центраторов для обсаженных скважин. Обычно такие центраторы снабжают колесами в качестве элементов, которые приводят в соприкосновение с обсадной колонной, а затем заменяют элемен 7 тами, выполняющими функции токовых электродов, при этом предусматривают провода для подключения к элементам, образующим электроды. Кроме того, устройство снабжено отдаленным возвратным электродом In3, расположенным предпочтительно на уровне поверхности в устье скважины (если скважина достаточно глубокая) или на некотором расстоянии от устья скважины, и средствами для питания токовых электродов для создания различных цепей, описанных ниже со ссылками на фиг. 3 А, 3 В, 3 С. Средства содержат упомянутый выше наземный источник 16 тока и, в зависимости от обстоятельств, дополнительный источник, расположенный в зонде, и соответствующие переключающие схемы. Графические изображения, приведенные на фиг. 3 А, 3 В, 3 С, иллюстрируют этапы измерений, соответствующие различным схемам прохождения тока, которые можно создавать посредством описанной выше аппаратуры. Как пояснено ниже, для получения нужного результата достаточно двух (или трех) таких этапов. На этих графических изображениях показана схема обработки, включающая усилителиDab и Dbc, входы которых подключены соответственно к электродам а и b, а также к электродам b и с, и которые формируют на своих выходах падения Vab и Vbc напряжений на участках обсадной колонны, заданных электродами, и усилитель Dabc, подключенный к усилителям Dab и Dbc и формирующий на своем выходе разность Vabc между падениями Vab и Vbc напряжений. Предпочтительно эта схема расположена в скважинном зонде 12. Она дополнена расчетным средством, расположенным предпочтительно в средстве 15 для сбора и обработки данных наземного оборудования, и в это расчетное средство поступают напряжения со схем обработки и другие необходимые данные, а в нем вычисляются значения удельного сопротивления Rt. Данные в цифровой форме передаются обычным образом по кабелю 13, при этом в зонде 12 предусмотрен аналогоцифровой преобразователь (непоказанный),подключенный к схеме обработки. На этапе, показанном на фиг. 3 А, калибруют измерительную систему, образованную измерительными электродами а, b и с и участком 11 обсадной колонны, который они задают. На этом этапе подают ток к обсадной колонне посредством цепи, образованной электродом In1 как инжектирующим электродом и электродом In2, имитирующим возвратный электрод, при установке переключающих схем в соответствующее положение. В этом случае ток,по существу, не проникает в формацию, окружающую скважину. Предпочтительно, ток представляет собой низкочастотный переменный ток, имеющий частоту, например, в пределах от 1 до 5 Гц, но в приведенном ниже пояс 004174 8 нении предполагается, что ток представляет собой постоянный ток. При поданном токе, обозначенном как It,выходные напряжения усилителей будут следующими:[3] На этапе, показанном на фиг. 3 В, используют схему для подачи тока, выполненную из верхнего электрода Inl и отдаленного электродаIn3, при этом подают тот же самый ток, что и на первом этапе, т.е. переменный ток той же самой частоты. При этих условиях, как описано выше со ссылкой на фигуру 1, образуется ток утечки,который является функцией удельного сопротивления формации на уровне электрода b. При обозначении тока, протекающего вниз через участки ab и bc обсадной колонны, как Id и обозначении тока утечки, как и выше, через Ifor выходные напряжения усилителей будут следующими:[4"] Комбинируя эти выражения, можно получить ток Ifor утечки: Этап, показанный на фиг. 3 С, отличается от этапа на фиг. 3 В только тем, что для подачи тока используют нижний электрод In3 вместо верхнего электрода In1, при этом возврат обеспечивается поверхностным электродом In3. Поэтому, как и на этапе, показанном на фигуре 3 В,ток утекает в формацию, но при этом ток протекает вверх через участки ab и bc обсадной колонны. Этот ток обозначен как Ih, а образующиеся напряжения обозначены как VabB, VBсB иVabcB. Следует отметить, что согласно принципу суперпозиции токовая цепь, показанная на фиг 3 А и составленная из электродов In1 и In2, эквивалентна в части электрических величин (тока и напряжения) разности между цепью, показанной на фиг. 3 В, и цепью, показанной на фиг. 3 С,если ток, подаваемый посредством соответственно электродов In1 и In2, является тем же самым. Следовательно, в символической форме: Цепь 3 А = Цепь 3 В - Цепь 3 С Поэтому значения тока и напряжений в вышеуказанном выражении [5], соответствующие этапу, показанному на фиг. 3 А, можно заменить согласно изобретению разностями между соответствующими значениями, полученными соответственно на этапах, показанных на фиг. 3 В и 3 С: Vabc = VacT - VacT и т.д. Это делает возможной замену этапа, показанного на фиг. 3 А, этапом, показанным на фиг. 3 С. Преимущество этого решения заключается в том, что для этапа, показанного на фиг. 3 А, необходим либо источник тока в скважинном зонде, либо источ 9 ник тока на поверхности, соединенный с двумя дополнительными жилами в кабеле 13. Чтобы определить удельное сопротивление Rt формации после расчета таким путем тока Ifor утечки, остается решить задачу определения потенциала обсадной колонны относительно начала отсчета в бесконечности, Vbпоясненного выше. Это выполняют так, как описано в вышеуказанной литературе, с помощью опорного электрода, который можно разместить на поверхности, в отдалении от поверхностного возвратного электрода In3, или, что предпочтительно, расположить в скважине, например, на изолированном участке кабеля или на стропе, соединяющем скважинный прибор с кабелем. При этом можно измерять разностьVbs потенциалов между обсадной колонной на уровне измерительного электрода b и опорным электродом. С использованием вышеуказанного уравнения [1] образуют отношение kVbs/Ifor,где k - указанная выше постоянная, с тем, чтобы вывести удельное сопротивление Rt формации. Это измерение напряжения Vbs нельзя выполнять одновременно с другими вышеупомянутыми измерениями из-за эффектов связи в кабеле. Способ изобретения обеспечивает достижение преимущества, заключающееся в исключении опорного электрода и дополнительной операции, связанной с измерением напряженияVbs, и включает определение потенциала обсадной колонны путем расчета. Используя закон Ома, указанный потенциал можно получить в виде произведения суммарного поданного тока,умноженного на сопротивление обсадной колонны. В изобретении это соответствует применению следующего соотношения:[6] где A(z) - член, который корректирует эффект близости башмака обсадной колонны, и он зависит от глубины z измерительного электрода b,Gb - член, который характеризует геометрическую форму и свойства обсадной трубы на уровне электрода b, иItT - суммарный ток, поданный с помощью верхнего электрода In1 во время этапа, описанного на фиг. 3 В. Измерения должны быть получены относительно продуктивных углеводородных зон,которые обычно расположены на ограниченном расстоянии над башмаком обсадной колонны. Близость башмака обсадной колонны усиливает ток утечки в формацию, поскольку она образует существенный разрыв непрерывности для тока,протекающего вниз от электрода In1. По сравнению с длинной характеристикой указанного выше экспоненциального убывания для этого тока имеется только небольшой промежуток, на котором он вытекает из обсадной колонны. Член A(z) способствует коррекции этого явления. 10 В частности, обнаружено, что удовлетворительная коррекция достигается при использовании следующего выражения для члена A(z):[6'] где lс - суммарная длина обсадной колонны, и эта длина известна для данной скважины. Более точно, глубина z представляет собой расстояние от измерительного уровня b до поверхности. Его измеряют способом, хорошо известным в области каротажа нефтяных скважин. Понятно, что можно рассматривать другие математические выражения при условии, что они дадут результат, сравнимый с результатом согласно выражению [6']. Член Gb задается соответствующим образом следующим соотношением:[6"] где Dc- внешний диаметр обсадной колонны на измерительном уровне b,h - длина участка обсадной колонны, заданная электродами а и b,Rab - сопротивление обсадной колонны над участком а b, что указано выше,е - толщина обсадной колонны на уровне b. Номинальное значение внешнего диаметраDc известно, и это значение является удовлетворительным. Для толщины е в приближении можно использовать номинальное значение,выведенное из имеющихся номинальных значений (внешнего диаметра и массы на единичную длину) и из плотности стали, образующей обсадную колонну. Однако заметим, что толщина е может отличаться от этого номинального значения и, кроме того, она может изменяться с течением времени из-за коррозии. Поэтому предпочтительно определять ее значение на уровне b как функцию измерений, полученных на указанном уровне с учетом того, что сопротивление обсадной колонны также зависит от площади s сечения (R = l/s) и, следовательно,от толщины е. Для этого используют этап измерений, описанный выше со ссылкой на фиг. 3 А. Как следует из соотношения [3], сопротивлениеRab обсадной колонны на протяжении участкаab можно определить на основе напряженияVabc и приложенного тока It. Кроме того, определяют удельное сопротивление стали на глубине z как функцию температуры на указанной глубине, при этом измерения осуществляют так,как это обычно делают в области каротажа нефтяных скважин. Посредством этого выводят значение толщины e(z), характерное для уровняb. Как пояснялось выше, является выгодной возможность заменять измерения согласно фиг. 3 А разностью между измерениями согласно фиг. 3 В и 3 С. Это используют для определенияRab. Затем получают величины Vabc и It, беря разность между соответствующими величинами из стадий 3 В и 3 С, при этом следует помнить, 11 что ток, поданный к обсадной колонне, один и тот же на обоих этапах. Соответствующий расчет выполняется в вышеуказанном расчетном средстве, расположенном в наземном оборудовании. Для этого на расчетное средство поступают все относящиеся к расчету данные для глубины z со скважинного зонда 12 или от наземной аппаратуры. Кроме того, значения параметров, включаемых в расчет, предварительно накапливаются в расчетном средстве. На фиг. 4 приведен пример результатов,полученных при использовании описанного выше способа для расчета удельного сопротивления Rt формации по данным, полученным на разведочной скважине. Исследованный участок проходил от глубины (представленной по горизонтальной оси) менее 500 м до глубины более 1100 м. Кривая, представленная сплошной линией, соответствует заранее известным значениям удельного сопротивления, кривая, представленная пунктирной линией, соответствует случаю приложения описанного выше способа к данным, собранным посредством устройства описанного в настоящей заявке. Следует отметить, что кривая, представленная пунктирной линией, почти точно совпадает с кривой, представленной сплошной линией, что доказывает эффективность описанного выше способа. Для упрощения в приведенном выше описании предполагалось, что поданный ток представляет собой постоянный ток. В действительности используют переменный ток низкой частоты, предпочтительно, находящейся в пределах от 1 до 5 Гц. Ввиду реактивных эффектов, обусловленным металлом обсадной колонны (скинэффекта), участки ab и bc обсадной колонны характеризуются комплексными значениями импедансов Zab, Zbc, в которых сопротивленияRab и Rbc являются действительными частями,а токи, протекающие через участки ab и bc обсадной колонны и напряжения на их концах являются комплексными величинами, каждая из которых включает составляющую, находящуюся в квадратуре по отношению к приложенному току. Затем, используя приведенное выше соотношение [5] с комплексными напряжениямиVabc, Vabcc, VabT и VabcT, определяют ток утечки. Тем самым получают комплексный ток Jfor утечки, для которого необходимо определить действительную часть Re(Jfor), чтобы рассчитать удельное сопротивление Rt формации. В соответствии с изобретением экспериментально обнаружено, что ток Jfor утечки имеет постоянное фазовое соотношение по отношению к току Id (или Ih), протекающему через обсадную колонну на уровне b в течение этапа 3 В(или соответственно 3 С) на протяжении всего участка обсадной колонны, тогда как ток Id (илиIh) сдвинут по фазе относительно тока, поданного на этапах 3 В, 3 С, на величину, которая 12 изменяется на протяжении участка обсадной колонны; это изменение зависит от многих параметров, и следовательно, его трудно предсказать, и поэтому для определения действительной части Jfor используют составляющую Jfor,которая находится в фазе с током Id. Комплексный ток Id получают на основе измерений на этапах 3 А и 3 В (как описано выше, возможно, будет выгодно получать результаты измерений на этапе 3 А как разность измерений на этапе 3 В и измерений на этапе 3 С). С учетом вышесказанного соотношения [3] и [4] становятся следующими:Id = (VabT/Vabc)It Если d - фаза тока Id относительно инжектированного тока It, а J - фаза тока Jfor утечки относительно тока It, то с учетом приведенного выше действительная часть Jfor определяется следующим соотношением:Re(Jfor) = Jfor cos(J - d) Предпочтительно, соответствующие средства для обработки распределены между скважинным зондом 12 и расчетным средством, расположенным в средстве 15 наземного оборудования. Соответственно скважинный зонд снабжен схемами, формирующими действительные и мнимые части измеренных величин, а описанные выше расчеты выполняются в расчетном средстве, расположенном в наземном оборудовании. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ определения удельного сопротивления геологической формации, через которую проходит скважина (10), снабженная металлической обсадной колонной (11), при котором удельное сопротивление (Rt) определяют на основании тока (Ifor) утечки, который вынуждают втекать в формацию за пределами обсадной колонны и который определяют на участке обсадной колонны на определенном уровне (b),отличающийся тем, что к току утечки добавляют коэффициент, учитывающий разрывы непрерывности в токе утечки и представляющий собой произведение корректирующего членаA(z) для коррекции разрывов непрерывности в токе утечки, обусловленных близостью башмака обсадной колонны, и члена Gb, характеризующего геометрическую форму и свойства указанного участка обсадной колонны, при этом корректирующий член A(z) представляют в видеarg sh 2z/(lc-z), где z - расстояние между указанным уровнем (b) и поверхностью, lc - длина обсадной колонны (11), а член Gb представляют в виде Gb = (Dch/e)Rab, где Dc - внешний диаметр обсадной колонны (11), е - толщина обсадной колонны на этом уровне, h - ее длина, а Rab- сопротивление указанного участка обсадной колонны. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанный участок обсадной колонны задают посредством трех электродов (а, b, с), приложенных к обсадной колонне (11) в местах, разнесенных на расстояния вдоль продольного направления обсадной колонны, а ток (Ifor) утечки определяют на уровне среднего электрода (b) на основе разности (Vabc) напряжений (Vab иVbc), измеренных на выводах электродов (а, b) и электродов (b, с) соответственно. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем,что в качестве тока, подаваемого к обсадной колонне (11), используют переменный ток и определяют составляющую тока (Ifor) утечки,которая находится в постоянной фазовой взаимозависимости с током, протекающим через обсадную колонну на указанном уровне, для определения удельного сопротивления (Rt).

МПК / Метки

МПК: G01V 3/20

Метки: скважина, которую, проходит, обсаженная, устройство, способ, удельного, формации, определения, сопротивления

Код ссылки

<a href="https://eas.patents.su/8-4174-sposob-i-ustrojjstvo-dlya-opredeleniya-udelnogo-soprotivleniya-formacii-cherez-kotoruyu-prohodit-obsazhennaya-skvazhina.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Способ и устройство для определения удельного сопротивления формации, через которую проходит обсаженная скважина</a>

Похожие патенты