[發(fā)明專利]超濾法構(gòu)建電測(cè)井探測(cè)器實(shí)體物理模擬裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210369469.3
• 申請(qǐng)日: 2012-09-27
• 公開（公告）號(hào): CN102865062A
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鞠曉東;喬文孝;盧俊強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司;中國(guó)石油大學(xué)(北京)
• 主分類號(hào): E21B47/00
• 分類號(hào): E21B47/00;E21B49/00
• 代理公司: 北京三友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 何春蘭

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于石油電法測(cè)井裝備研發(fā)領(lǐng)域，其涉及一種能夠?qū)θ叽珉姕y(cè)井探測(cè)器進(jìn)行復(fù)雜地層測(cè)井響應(yīng)測(cè)試的實(shí)體物理模擬裝置，用于驗(yàn)證電測(cè)井探測(cè)器的理論推導(dǎo)和數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果，特別是涉及一種超濾法構(gòu)建電測(cè)井探測(cè)器實(shí)體物理模擬裝置。

背景技術(shù)

探測(cè)器物理模擬裝置作為專用裝備，用于對(duì)1∶1全尺寸探測(cè)器進(jìn)行測(cè)井響應(yīng)特性(縱向、徑向探測(cè)特性，測(cè)量精度，縱向分辨率，等)的物理模擬，是對(duì)探測(cè)器設(shè)計(jì)中的數(shù)值模擬算法以及探測(cè)器制作方法和工藝的關(guān)鍵性驗(yàn)證環(huán)節(jié)，并為探測(cè)器優(yōu)化設(shè)計(jì)提供可靠的依據(jù)。物理模擬過(guò)程(也稱為測(cè)井方法實(shí)驗(yàn))是電測(cè)井探測(cè)器尤其是高端成像電測(cè)井探測(cè)器研發(fā)中不可或缺的重要環(huán)節(jié)。

目前對(duì)電測(cè)井探測(cè)器研究和生產(chǎn)中進(jìn)行物理模擬和實(shí)驗(yàn)的主要方法如下。

1、導(dǎo)電橡膠法

用導(dǎo)電橡膠構(gòu)建電測(cè)井探測(cè)器實(shí)體物理模擬裝置是一種傳統(tǒng)的方法，這種方法的弊端是由于橡膠的非親水性導(dǎo)致導(dǎo)電介質(zhì)往往采用金屬或非金屬顆粒，導(dǎo)致在導(dǎo)電機(jī)理上與石油儲(chǔ)層的離子導(dǎo)電相異，不同電性模塊間的耦合困難，大體積的硫化成型非常困難、均勻性差、造價(jià)較高且容易老化等；因此沒(méi)有得到普遍應(yīng)用，尤其是沒(méi)有在近年來(lái)高端成像電測(cè)井儀器(如陣列感應(yīng)、三分量感應(yīng)和陣列側(cè)向等)的物理模擬中得到應(yīng)用。

2、大體積水池法

以一定體積(超出測(cè)井儀器有效探測(cè)范圍，一般半徑大于5米)的水池盛有一定礦化度的水，由于離子導(dǎo)電作用可以模擬無(wú)限大介質(zhì)下的某個(gè)電導(dǎo)率環(huán)境，可用于驗(yàn)證儀器的K值(儀器系數(shù)，用于完成電阻與電阻率或電導(dǎo)與電導(dǎo)率之間的換算)；但這種簡(jiǎn)單體積模型裝置決定了完全無(wú)法考查儀器的縱向和徑向探測(cè)特性，因此對(duì)于當(dāng)今主流的成像電測(cè)井儀器研發(fā)中的探測(cè)器特性驗(yàn)證和優(yōu)化無(wú)效。

3、導(dǎo)電環(huán)方法

采用串有阻抗元件的金屬導(dǎo)電環(huán)是傳統(tǒng)感應(yīng)式測(cè)井儀器檢查和刻度的常規(guī)方法，這種方法不屬于實(shí)體物理模擬。由于是采用集中參數(shù)模擬實(shí)際地層分布參數(shù)對(duì)接收線圈的貢獻(xiàn)，因此該方法不能用于考查儀器的縱向和徑向探測(cè)特性，對(duì)于當(dāng)今主流的成像電測(cè)井儀器研發(fā)中的探測(cè)器特性驗(yàn)證和優(yōu)化無(wú)效，而且此方法不適于電極式電測(cè)井儀器。

4、實(shí)驗(yàn)井法

實(shí)驗(yàn)井一般是指有一定深度、能夠提供一定的壓力和溫度環(huán)境、井中有典型巖性的地層(甚至已經(jīng)部分下了套管)，可對(duì)儀器的工作進(jìn)行實(shí)驗(yàn)檢測(cè)的非生產(chǎn)井；實(shí)驗(yàn)井對(duì)于不同和相同廠家、類型、型號(hào)的儀器間的對(duì)比和儀器穩(wěn)定性的考察是有效的，因此是探測(cè)器研發(fā)后期的重要技術(shù)環(huán)節(jié)；但實(shí)驗(yàn)井中地層的實(shí)際參數(shù)(目的層、圍巖的準(zhǔn)確幾何模型和電性參數(shù))實(shí)際上是未知的，因此不可能對(duì)電測(cè)井尤其是電成像測(cè)井探測(cè)器的幾何探測(cè)特性進(jìn)行驗(yàn)證；實(shí)驗(yàn)井法應(yīng)用中另一個(gè)局限是所實(shí)驗(yàn)的探測(cè)器實(shí)際上必須是完整的儀器，其探測(cè)器子系統(tǒng)(電極系，線圈系)與電子控制、信號(hào)放大、數(shù)據(jù)采集和傳輸系統(tǒng)等必須按照一定的耐溫耐壓標(biāo)準(zhǔn)全部成型，這對(duì)于在原始性創(chuàng)新研究中需要對(duì)許多不同方案進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證的前期階段實(shí)際上是不現(xiàn)實(shí)的。

總之，目前沒(méi)有任何一種方法能夠構(gòu)建適用的電測(cè)井探測(cè)器實(shí)體物理模擬裝置，尤其是沒(méi)有能夠在復(fù)雜地層模式下動(dòng)態(tài)改變和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)模型電性參數(shù)的方法。這導(dǎo)致長(zhǎng)期以來(lái)，采用數(shù)值模擬方法(研究中已經(jīng)把諸多復(fù)雜因素簡(jiǎn)化和理想化)設(shè)計(jì)的電測(cè)井探測(cè)器無(wú)法得到有效地驗(yàn)證和優(yōu)化，限制了研發(fā)中設(shè)計(jì)水平的提高。本發(fā)明的目的即是解決高端電測(cè)井探測(cè)器研發(fā)中的重要技術(shù)瓶頸。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是，提供一種超濾法構(gòu)建電測(cè)井探測(cè)器實(shí)體物理模擬裝置，解決電測(cè)井探測(cè)器在復(fù)雜地層環(huán)境下的物理模擬難題。

本發(fā)明的上述目的可采用下列技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

一種超濾法構(gòu)建電測(cè)井探測(cè)器實(shí)體物理模擬裝置，所述模擬裝置包括由下而上連接的下圍巖地層模擬層，目的層原狀地層模擬層和上圍巖地層模擬層，所述目的層原狀地層模擬層的內(nèi)側(cè)設(shè)有目的層侵入帶地層模擬層，所述模擬裝置的中央軸向上設(shè)有井孔，所述探測(cè)器放置于井孔內(nèi)，所述模擬裝置的外圍設(shè)有外環(huán)帶，所述外環(huán)帶放置探測(cè)器遠(yuǎn)端回路電極；所述下圍巖地層模擬層，目的層原狀地層模擬層，上圍巖地層模擬層和目的層侵入帶地層模擬層的各個(gè)模擬層分別包括由平板超濾膜用熱熔或粘接法制成的容器壁，各個(gè)容器壁內(nèi)分別填充有絕緣微珠，各個(gè)模擬層中分別注入相應(yīng)濃度的無(wú)機(jī)鹽離子溶液形成具有設(shè)定電阻率的模擬層，各個(gè)模擬層內(nèi)設(shè)有多個(gè)電導(dǎo)率探針。

如上所述的超濾法構(gòu)建電測(cè)井探測(cè)器實(shí)體物理模擬裝置，所述容器壁的表面設(shè)有非金屬制成的拉鏈。