一种过套管电阻率模拟测量方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电阻率模拟测量方法，尤其涉及一种基于霍尔效应的过套管电阻率模 拟测量方法。
【背景技术】
[0002] 20世纪80年代，随着低噪声放大器的出现，1988年PML测井公司生产的第一台测 井样机研制成功。随后，全世界范围内相继出现了多个关于过套管电阻率的专利。斯伦贝 谢公司先后跟新了几代测量仪器，应用于我国老井剩余油评价以及油藏饱和度动态监测方 面。
[0003] 国外商业化的过套管电阻率测井仪器都是基于1939年前苏联专家Alpin提出在 金属套管内用三个电极测量差分电压进而估计泄露到地层的电流，以此来计算地层电阻率 的研究成果。过套管电阻率测井仪器采用频率很低的交流信号，一般频率选择在〇. 01~ 10. 0Hz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 阻率信息急需在理论创新的基础上，实现该相技术的研发。该方法受到影响因素较多，测量 结果不准确，影响对地层真实电阻率的判断。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 入地层的电流会更小，二阶电位差明显变小，测量精度同样会受到影响。
[0004] CHFR过套管电阻率测井：CHFR过套管电阻率测井是一种侧向测井，测量部分由上 下电流电极、四组测量电极组成，每组测量电极有三个相距180度的电极，每两组相邻电极 相距2英尺。每三组相邻电极完成一个深度点测，每次点测可以测量两个相距2英尺深度 点数据。
[0005] 第一步通过顶部电流电极向套管施加低频交流电流，大部分电流通过套管上下传 递最后到达地面；很少一部分从套管漏失到地层，其通过的路径与裸眼井侧向测井类似。仪 器每次测量使用三组相邻电极，每两组电极间电压降之和即是泄漏到地层中的电流造成的 电压降和套管上电压降之和。第二步称为校准阶段，其电流回路同样开始于电流发射端，但 电流沿套管向下流动到测井仪底部电极。泄漏到地层中的电流可以忽略，因为电流不需要 通过地层完成回路。
[0006] 使用测量阶段测量电极测量的电压即可求出套管的电阻率。如果套管电阻率已 知，就可求得套管臂厚，并对其腐蚀情况进行检查。完成两步测量后，按照Rt = KXVds/ A I，就可计算出地层电阻率。其中Vds :测点到地面的电压降；△ I :地层电流；K :仪器因 子。
[0007] EK0S过套管电阻率测井：EK0S测井系统由地面、井下仪两部分组成。地面部分又 细分为：供电和控制器、套管供电电源、电流变换器。在供电和控制器中有遥测系统的地面 部分、电子电路井下部分和液压传动装置栗的电源。套管供电电源是一个大功率的电源，可 以提供10A以内的稳定电流。电流变换器可以保证改变给定频率电流的极性。井下仪器 是由上部和下部供电电极、三个探测电极一个电位电极、遥测系统、液压控制系统和加重组 成，电极之间采用钢缆软连接而成。EC0S测井不需要刮削套管臂来清洁锈蚀、结垢，不需要 洗净井内赃物、刮蜡和热水洗井或酸洗；只要仪器可以到井底就可以测量。测量过程分为上 供电测量和下供电测量2次测量。EK0S仪器的探测深度也定义为在无限厚地层中的某一 点，在该点出内介质对整个测量信号的贡献为50%。通过数值模拟确定仪器的探测深度在 2m间变化，具体受地层参数的影响。
[0008] 现有技术的测井信号为毫伏级别，套管测量频率、测量电极距、水泥环、套管非均 质性等会使信号发生严重的畸变。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 流会更小，二阶电位差明显变小，测量精度同样会受到影响。
【发明内容】
[0009] 本发明是为了解决上述不足，提供了一种过套管电阻率模拟测量方法。
[0010] 本发明的上述目的通过以下的技术方案来实现：一种过套管电阻率模拟测量方 法，包括以下步骤：
[0011] (1)准备模拟测量装置：在胶结好水泥的套管中设置一个环形的强磁铁，该磁铁 在垂直于电流的方向会产生一个磁场，并将套管置于水槽中，通过改变水槽中水的矿化度 达到模拟套管外不同电阻率地层测量的目的；
[0012] ⑵测量：首先测量套管外为空气条件下的电压信号，然后按照矿化度由低到高 的顺序，逐渐加入一定量NaCl，依次测量不同矿化度条件下的电压响应信号；根据霍尔效 应，当电流垂直于外磁场通过导体时，垂直于电流和磁场的方向会产生一个附加电场，从而 在导体的两端产生电势差；该电场产生的电流称之为霍尔电流，相应的电压称之为霍尔电 压；
[0013] (3)通过在地面设置的回路电极，测量步骤⑵所产生的霍尔电流和电压值，根据 公式：
[0015] 可得到该地层的是电阻率；其中V为我们所测量的霍尔电压，I为霍尔电流，K为 仪器系数。
[0016] 本发明与现有技术相比的优点是：本发明的测量方法将过套管电阻率的测量与霍 尔效应结合起来，通过在套管中垂直于电流的方向加磁场，记录地层中由霍尔效应产生的 霍尔电压和电流，再计算出地层的视电阻率；原理简单，电流信号较好，测量精度较高。
【附图说明】
[0017] 图1是本发明中模拟测量装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0018] 下面结合实施例对本发明进一步详述。
[0019] -种过套管电阻率模拟测量方法，包括以下步骤：
[0020] (1)准备模拟测量装置：如图1所示，在胶结好水泥4的套管1中设置一个环形的 强磁2铁，该磁铁2在垂直于电流的方向会产生一个磁场，并将套管1置于水槽3中，通过 改变水槽3中水5的矿化度达到模拟套管外不同电阻率地层测量的目的；
[0021] (2)测量：首先测量套管外为空气条件下的电压信号，然后按照矿化度由低到高 的顺序，逐渐加入一定量NaCl，依次测量不同矿化度条件下的电压响应信号；根据霍尔效 应，当电流垂直于外磁场通过导体时，垂直于电流和磁场的方向会产生一个附加电场，从而 在导体的两端产生电势差；该电场产生的电流称之为霍尔电流，相应的电压称之为霍尔电 压；
[0022] (3)通过在地面设置的回路电极，测量步骤⑵所产生的霍尔电流和电压值，根据 公式：
[0024] 可得到该地层的是电阻率；其中V为我们所测量的霍尔电压，I为霍尔电流，K为 仪器系数。
[0025] 根据实验结果可以发现，在控制其他变量的条件下，电压随电流的增大而增大，且 趋势为线性变化；当电流垂直于外磁场通过强磁铁时，垂直于电流和磁场的方向会产生一 附加电场，从而在导体的两端产生电势差，符合霍尔效应。而在模拟实验中，随着套管外地 层电阻率变化（盐水矿化度变化），相同浓度下电压变化幅度一致，信号变化规律为，管外 地层电阻率越大，电压越大。由试验数据得出，这种方法确实可行，测量信号随地层电阻率 变化。
[0026] 以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发 明说明书及实施例内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的 技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
【主权项】
1. 一种过套管电阻率模拟测量方法，其特征在于：包括以下步骤： (1) 准备模拟测量装置：在胶结好水泥的套管中设置一个环形的强磁铁，该磁铁在垂 直于电流的方向会产生一个磁场，并将套管置于水槽中，通过改变水槽中水的矿化度达到 模拟套管外不同电阻率地层测量的目的； (2) 测量：首先测量套管外为空气条件下的电压信号，然后按照矿化度由低到高的顺 序，逐渐加入一定量NaCl，依次测量不同矿化度条件下的电压响应信号；根据霍尔效应，当 电流垂直于外磁场通过导体时，垂直于电流和磁场的方向会产生一个附加电场，从而在导 体的两端产生电势差；该电场产生的电流称之为霍尔电流，相应的电压称之为霍尔电压； (3) 计算：通过在地面设置的回路电极，测量步骤⑵所产生的霍尔电流和电压值，根 据公式：可得到该地层的视电阻率；其中V为我们所测量的霍尔电压，I为霍尔电流，K为仪器 系数。
【专利摘要】本发明公开了一种过套管电阻率模拟测量方法，包括以下步骤：(1)准备模拟测量装置：在胶结好水泥的套管中设置一个环形的强磁铁；(2)测量：首先测量套管外为空气条件下的电压信号，然后按照矿化度由低到高的顺序，逐渐加入一定量NaCl，依次测量不同矿化度条件下的电压响应信号；(3)计算：通过在地面设置的回路电极，测量步骤(2)所产生的霍尔电流和电压值，根据公式计算可得到该地层的视电阻率。本发明与现有技术相比的优点是：将过套管电阻率的测量与霍尔效应结合起来，通过在套管中垂直于电流的方向加磁场，记录地层中由霍尔效应产生的霍尔电压和电流，再计算出地层的视电阻率；原理简单，电流信号较好，测量精度较高。
【IPC分类】E21B49/00
【公开号】CN105275463
【申请号】CN201510815547
【发明人】陈科贵, 黄长兵, 孙嘉戌
【申请人】西南石油大学
【公开日】2016年1月27日
【申请日】2015年11月20日