[發明專利]基于凝膠的電測井探測器實體物理模擬裝置及其形成方法

有效

• 申請號: 201210375273.5
• 申請日: 2012-09-29
• 公開（公告）號: CN102900423A
• 公開（公告）日: 2013-01-30
• 發明（設計）人: 鞠曉東;喬文孝;盧俊強
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣集團公司;中國石油大學(北京)
• 主分類號: E21B47/00
• 分類號: E21B47/00;E21B49/00
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 戴云霓

技術領域

本發明屬于石油電法測井裝備研發領域，具體涉及一種能夠對全尺寸電測井探測器進行復雜地層測井響應測試的、基于凝膠的實體物理模擬裝置及其形成方法，用于驗證電測井探測器的理論推導和數值模擬計算結果。

背景技術

探測器物理模擬裝置作為專用裝備，用于對1:1全尺寸探測器進行測井響應特性（縱向、徑向探測特性，測量精度，縱向分辨率等）的物理模擬，是對探測器設計中的數值模擬算法以及探測器制作方法和工藝的關鍵性驗證環節，并為探測器優化設計提供可靠的依據。物理模擬過程（也稱為測井方法實驗）是電測井探測器尤其是高端成像電測井探測器研發中不可或缺的重要環節。

目前對電測井探測器研究和生產中進行物理模擬和實驗的主要方法如下。

1、導電橡膠法

用導電橡膠構建電測井探測器實體物理模擬裝置是一種傳統的方法，這種方法的弊端是由于橡膠的非親水性導致導電介質往往采用金屬或非金屬顆粒，導致在導電機理上與石油儲層的離子導電相異，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、造價較高且容易老化等；因此沒有得到普遍應用，尤其是沒有在近年來高端成像電測井儀器（如陣列感應、三分量感應和陣列側向等）的物理模擬中得到應用。

2、大體積水池法

以一定體積（超出測井儀器有效探測范圍，一般半徑大于5米）的水池盛有一定礦化度的水，由于離子導電作用可以模擬無限大介質下的某個電導率環境，可用于驗證儀器的K值（儀器系數，用于完成電阻與電阻率或電導與電導率之間的換算）；但這種簡單體積模型裝置決定了完全無法考查儀器的縱向和徑向探測特性，因此對于當今主流的成像電測井儀器研發中的探測器特性驗證和優化無效。

3、導電環方法

采用串有阻抗元件的金屬導電環是傳統感應式測井儀器檢查和刻度的常規方法，這種方法不屬于實體物理模擬。由于是采用集中參數模擬實際地層分布參數對接收線圈的貢獻，因此該方法不能用于考查儀器的縱向和徑向探測特性，對于當今主流的成像電測井儀器研發中的探測器特性驗證和優化無效，而且此方法不適于電極式電測井儀器。

4、實驗井法

實驗井一般是指有一定深度、能夠提供一定的壓力和溫度環境、井中有典型巖性的地層（甚至已經部分下了套管），可對儀器的工作進行實驗檢測的非生產井；實驗井對于不同和相同廠家、類型、型號的儀器間的對比和儀器穩定性的考察是有效的，因此是探測器研發后期的重要技術環節；但實驗井中地層的實際參數（目的層、圍巖的準確幾何模型和電性參數）實際上是未知的，因此不可能對電測井尤其是電成像測井探測器的幾何探測特性進行驗證；實驗井法應用中另一個局限是所實驗的探測器實際上必須是完整的儀器，其探測器子系統（電極系，線圈系）與電子控制、信號放大、數據采集和傳輸系統等必須按照一定的耐溫耐壓標準全部成型，這對于在原始性創新研究中需要對許多不同方案進行對比驗證的前期階段實際上是不現實的。

總之，目前沒有任何一種方法能夠構建適用的電測井探測器實體物理模擬裝置，這導致長期以來，采用數值模擬方法（由于研究中要把諸多復雜因素大量簡化和理想化）設計的電測井探測器無法得到有效地驗證和優化，限制了研發中設計水平的提升。本發明的目的即是解決這個高端電測井探測器研發中的重要技術瓶頸。

發明內容

本發明的目的是，提供一種基于凝膠的電測井探測器實體物理模擬裝置及其形成方法，以解決電測井探測器在復雜地層環境下的物理模擬難題。

為達上述目的，一方面，本發明實施例提供了一種基于凝膠的電測井探測器實體物理模擬裝置的形成方法，所述方法包括：

形成實體物理模擬裝置的承載容器；

形成井筒容器，將所述井筒容器設置于所述承載容器的中央；

配置具有下圍巖所需電阻率的凝膠，并將所述具有下圍巖所需電阻率的凝膠填充到所述承載容器與所述井筒容器之間，達到下圍巖厚度尺寸，完全固化后形成下圍巖層；

形成具有中空通孔的侵入帶容器，將所述侵入帶容器設置于所述承載容器內且位于所述下圍巖層上，所述侵入帶容器通過所述中空通孔將所述井筒容器套設于內；

配置具有目的層原狀地層所需電阻率的凝膠，并將所述具有目的層原狀地層所需電阻率的凝膠填充到所述承載容器與所述侵入帶容器之間，達到目的層厚度尺寸，完全固化后形成目的層原狀地層；

配置具有侵入帶所需電阻率的凝膠，并將所述具有侵入帶所需電阻率的凝膠填充到所述侵入帶容器內，達到目的層侵入帶厚度尺寸，完全固化后形成目的層侵入帶，所述目的層原狀地層和所述目的層侵入帶構成目的層；