[發(fā)明專利]一種過套管電阻率模擬測量方法

在審

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• 申請日: 2015-11-20
• 公開（公告）號: CN105275463A
• 公開（公告）日: 2016-01-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳科貴;黃長兵;孫嘉戌
• 申請（專利權(quán)）人: 西南石油大學(xué)
• 主分類號: E21B49/00
• 分類號: E21B49/00
• 代理公司: 北京方圓嘉禾知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11385
• 代理人: 董芙蓉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電阻率模擬測量方法，尤其涉及一種基于霍爾效應(yīng)的過套管電阻率模擬測量方法。

背景技術(shù)

20世紀(jì)80年代，隨著低噪聲放大器的出現(xiàn)，1988年P(guān)ML測井公司生產(chǎn)的第一臺測井樣機(jī)研制成功。隨后，全世界范圍內(nèi)相繼出現(xiàn)了多個關(guān)于過套管電阻率的專利。斯倫貝謝公司先后跟新了幾代測量儀器，應(yīng)用于我國老井剩余油評價以及油藏飽和度動態(tài)監(jiān)測方面。

國外商業(yè)化的過套管電阻率測井儀器都是基于1939年前蘇聯(lián)專家Alpin提出在金屬套管內(nèi)用三個電極測量差分電壓進(jìn)而估計泄露到地層的電流，以此來計算地層電阻率的研究成果。過套管電阻率測井儀器采用頻率很低的交流信號，一般頻率選擇在0.01～10.0Hz之間。由于金屬套管的電阻率要比井眼流體電阻率低得多，所以大部分電流在金屬套管中流動，但是，仍然有一小部分電流通過金屬套管進(jìn)入地層。如果能夠檢測到儀器測量電極與地面回路電極之間的電位差，并且能夠檢測流入地層的電流，則可以得到地層的電阻率信息急需在理論創(chuàng)新的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)該相技術(shù)的研發(fā)。該方法受到影響因素較多，測量結(jié)果不準(zhǔn)確，影響對地層真實電阻率的判斷。當(dāng)?shù)貙与娮杪屎艿蜁r，測量電極的電位很低，儀器測量精度受限，當(dāng)?shù)貙与娮杪屎芨邥r，雖然測量電極電位較大，容易測量，但是，由于漏入地層的電流會更小，二階電位差明顯變小，測量精度同樣會受到影響。

CHFR過套管電阻率測井：CHFR過套管電阻率測井是一種側(cè)向測井，測量部分由上下電流電極、四組測量電極組成，每組測量電極有三個相距180度的電極，每兩組相鄰電極相距2英尺。每三組相鄰電極完成一個深度點測，每次點測可以測量兩個相距2英尺深度點數(shù)據(jù)。

第一步通過頂部電流電極向套管施加低頻交流電流，大部分電流通過套管上下傳遞最后到達(dá)地面；很少一部分從套管漏失到地層，其通過的路徑與裸眼井側(cè)向測井類似。儀器每次測量使用三組相鄰電極，每兩組電極間電壓降之和即是泄漏到地層中的電流造成的電壓降和套管上電壓降之和。第二步稱為校準(zhǔn)階段，其電流回路同樣開始于電流發(fā)射端，但電流沿套管向下流動到測井儀底部電極。泄漏到地層中的電流可以忽略，因為電流不需要通過地層完成回路。

使用測量階段測量電極測量的電壓即可求出套管的電阻率。如果套管電阻率已知，就可求得套管臂厚，并對其腐蝕情況進(jìn)行檢查。完成兩步測量后，按照Rt＝K×Vds/ΔI，就可計算出地層電阻率。其中Vds：測點到地面的電壓降；ΔI：地層電流；K：儀器因子。

EKOS過套管電阻率測井：EKOS測井系統(tǒng)由地面、井下儀兩部分組成。地面部分又細(xì)分為：供電和控制器、套管供電電源、電流變換器。在供電和控制器中有遙測系統(tǒng)的地面部分、電子電路井下部分和液壓傳動裝置泵的電源。套管供電電源是一個大功率的電源，可以提供10A以內(nèi)的穩(wěn)定電流。電流變換器可以保證改變給定頻率電流的極性。井下儀器是由上部和下部供電電極、三個探測電極一個電位電極、遙測系統(tǒng)、液壓控制系統(tǒng)和加重組成，電極之間采用鋼纜軟連接而成。ECOS測井不需要刮削套管臂來清潔銹蝕、結(jié)垢，不需要洗凈井內(nèi)贓物、刮蠟和熱水洗井或酸洗；只要儀器可以到井底就可以測量。測量過程分為上供電測量和下供電測量2次測量。EKOS儀器的探測深度也定義為在無限厚地層中的某一點，在該點出內(nèi)介質(zhì)對整個測量信號的貢獻(xiàn)為50％。通過數(shù)值模擬確定儀器的探測深度在2m間變化，具體受地層參數(shù)的影響。

現(xiàn)有技術(shù)的測井信號為毫伏級別，套管測量頻率、測量電極距、水泥環(huán)、套管非均質(zhì)性等會使信號發(fā)生嚴(yán)重的畸變。當(dāng)?shù)貙与娮杪屎艿蜁r，測量電極的電位很低，儀器測量精度受限，當(dāng)?shù)貙与娮杪屎芨邥r，雖然測量電極電位較大，容易測量，但是，由于漏入地層的電流會更小，二階電位差明顯變小，測量精度同樣會受到影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是為了解決上述不足，提供了一種過套管電阻率模擬測量方法。

本發(fā)明的上述目的通過以下的技術(shù)方案來實現(xiàn)：一種過套管電阻率模擬測量方法，包括以下步驟：

(1)準(zhǔn)備模擬測量裝置：在膠結(jié)好水泥的套管中設(shè)置一個環(huán)形的強(qiáng)磁鐵，該磁鐵在垂直于電流的方向會產(chǎn)生一個磁場，并將套管置于水槽中，通過改變水槽中水的礦化度達(dá)到模擬套管外不同電阻率地層測量的目的；

(2)測量：首先測量套管外為空氣條件下的電壓信號，然后按照礦化度由低到高的順序，逐漸加入一定量NaCl，依次測量不同礦化度條件下的電壓響應(yīng)信號；根據(jù)霍爾效應(yīng)，當(dāng)電流垂直于外磁場通過導(dǎo)體時，垂直于電流和磁場的方向會產(chǎn)生一個附加電場，從而在導(dǎo)體的兩端產(chǎn)生電勢差；該電場產(chǎn)生的電流稱之為霍爾電流，相應(yīng)的電壓稱之為霍爾電壓；