套管井电测井方法

专利名称：套管井电测井方法
技术领域：
本发明属于井的地球物理研究领域，可用于测定金属套管井周围岩层的电阻率。
背景技术：
现有的套管井电测井方法是采用对称的双极性五电极探头，对电场电位及一阶、 二阶电位差分进行测量(K a πι η κ A. C.，P μ χ JT η H c κ η fi H. H.等，套管井电 测井方法，专利号2176802，申请日2001年2月20日，刊登在2001年第34期公报上)。在 该方法中，通过在探头的电流电极中保持恰好能使测量点出现电位极值的电流来消除由于 套管井单位长度的电阻不稳定而出现的测量误差。该方法的缺点是，当向探头的电流电极 供给电流时，由于电力电缆从接收电极的电线旁边通过，从而在接收电路上引起诱导感应， 以至使套管周围岩层的电阻率的测量动态范围大大降低至25Ω.πι，误差超过10%。使用现有的采用对称的双极性五电极探头的套井管电测井方法(KarnHKA. CljPtIXJTHHCKHfiH1H.等，套管井电测井方法，专利号22四735，申请日2003年 4月22日，刊登在2004年第15期公报上)，虽然消除了诱导感应。但是，在使用此种方法 时，为了保持电位的极值，需要通过范围为微毫伏特的有效信号对位于钻井仪器上自动模 拟调节器进行控制才能实现。由于热噪声、诱导感应、大地电流、接触电极电位等原因，而使 有效信号远远低于干扰信号，使得自动模拟调节器无法稳定工作，从而难以达到控制的作 用。因此这种测量方法在实际上无法用于套管井的电测量。由此可见，任何一种套有整体金属套管的井电测方法均是要在毫微伏特有效信号 的工作条件下进行的，如果不抑制干扰信号，则有效信号远远低于干扰信号。同时还可以看出，上述所有测量方法都是建立在两组探头测量电极之间的二阶电 位差分的测量基础上，第一方案是借助于由两个相同的电阻组成的电桥，另一种方案是对 两组电位差单独测量，然后将输出端上显示的两组测量读数相减。第二种方案仍然存在着 不足，因为在技术上很难制造出两个具有相同且稳定的放大倍数的放大器，该放大器适用 于二阶电位差分的差动测量。在两组测量电极间的基线保持恒定的情况下，采用这些二阶电位差分的测量方法 对套管井进行电测量原则上是可行的。但是由于套管井的电检测装置的测量电极装置具有 压紧结构，套管的直径是易变的，例如由于打孔后的突起，或者由于轧材的特殊工艺，当电 极压紧直径改变时，两组测量电极之间的距离可能会扩大到一厘米。由于套管的电阻率与 周围岩层的电阻率相差IO7倍甚至更多，则在电位的二阶差分的差动测量中，测量电极之间 的这些距离变化可能导致超过容许误差许多倍的误差。

发明内容
在本发明的方法中，解决了在有效测量信号中去除这些干扰的问题，随之将井周 围岩层的实际电阻率测定的动态范围提高100 Ω . m,测量误差为5%。这一技术效果通过以下方式获得采用五电极探头套管井电测井方法，其中三个测量电极沿着井的轴线依次等距离放置，而在外侧相对于中心测量电极对称放置两个电流 电极，向所述两个电流电极依次供给恒定电流双极性矩形脉冲，每次供给电流变极后经过 一指定时间，测量中心电场的电位和两个外侧测量电极之间的一阶电位差分；在以上电子 测量信号的基础上，测量井周围岩层的电阻率；这些电信号是在由于两个电极的和作用，而 使最终得到的两个外侧测量电极之间的电场电位差分等于零的条件下测得的。根据本发明，当向两个电流电极之一供给电流时，进行附加测量位于任一外侧测 量电极与中心电极之间的一阶电位差分；双极性脉冲的频率为0. 25赫兹或低于0. 25赫兹；以数字化频率5赫兹或高于5 赫兹来数字化电位、及其一阶电位差分和两个电流电极的电流数值，另外，对一阶电位差分 和电流进行数字化的开始时间不早于电流变极后的0. 4秒，而对电位数字化的开始时间不 早于电流变极后的1秒；将每个位于某一标号下的电流的双极性脉冲正半周期所有信号数字化值从位于 相应的标号下的负半周期的数字化值中减去；每个获得的下面具有某一标号的电位及其一阶差分数字化的量除以具有相应的 标号的电流无量纲的模。将获得的所有数字化后的电位差分和根据电流值的模规格化后的电位及其一阶 差分值的数值组通过高频滤波器进行滤波，借此使热噪声、大地电流和超标严重的量的影 响降为最低。对滤波后的电位值及其一阶电位差分值的数据组和电流值的数据组电流值分别 进行求和后再取平均值，利用上述的两个平均值根据以下公式计算井周围岩层的电阻率
权利要求
1. 一种五电极探头套管井电测井方法，采用五电极探头套管井电测井方法，其中三个 测量电极沿着井的轴线依次等距离放置，而在外侧相对于中心测量电极对称放置两个电流 电极，向所述两个电流电极依次供给恒定电流双极性矩形脉冲，每次供给电流变极后经过 一指定时间，测量中心电场的电位和两个外侧测量电极之间的一阶电位差分；在以上电子 测量信号的基础上，测量井周围岩层的电阻率；这些电信号是在由于两个电极的和作用，而 使最终得到的两个外侧测量电极之间的电场电位差分等于零的条件下测得的；其特征在 于当向两个电流电极之一供给电流时，进行附加测量位于任一外侧量电极与中心电极之 间的一阶电位差分；双极性脉冲的频率为0. 25赫兹或低于0. 25赫兹；以数字化频率5赫兹或高于5赫兹 来数字化电位、及其一阶电位差分和两个电流电极的电流数值，另外，对一阶电位差分和电 流进行数字化的开始时间不早于电流变极后的0. 4秒，而对电位数字化的开始时间不早于 电流变极后的0. 4秒；将每个位于某一标号下的电流的双极性脉冲正半周期所有信号量子数值从位于相应 的标号下的负半周期的量子数值中减去；每个获得的下面具有某一标号的电位及其一阶差分数字化的量除以具有相应的标号 的电流无量纲的模；将获得的所有数字化后的电位差分和根据电流值的模规格化后的电位及其一阶差分 值的数值组通过高频滤波器进行滤波，借此使热噪声、大地电流和超标严重的量的影响降 为最低；对每一个滤波后的电位值及其一阶电位差分值的数据组和电流值的数据组分别进行 求和后再取平均值，利用上述的两个平均值根据以下公式计算井周围岩层的电阻率Pn =k Ω Γ UN{lM)l\lM\ + k-UN{lA2)l\lA2\ “P"~ . 2'[^Umin(Iax)/\IAI\ +k-AUmN(IA2)I\IA21_式中Ω z是探头外侧测量电极Ml和M2之间的井段的电阻率；k是会聚参数，其确定的条件是探头外侧测量电极间的规格化电位差分的合成后的结 果必须为零，其计算方程如下^Umimi(IA1)+k ■證2(/”)WW “Un(Iai)、Un(Ia2)是探头中心测量电极经过数字滤波和求平均值后得到的电位，它们分 别取决于探头电流电极Al和A2的电流；AUmin(Iai), AUm2n(Ia2)是由一个测量器测出的位于外侧测量电极Ml和中心电极N之 间的经数字滤波和求平均值后的电场电位差分，它们分别取决于探头电流电极Al和A2的 电流；AUmim2(Iai)、AUm2m2(Ia2)是由一个测量器测出的位于外侧测量电极Ml和中心电极M2之 间的经数字滤波和求平均值后的电场电位差分，它们分别取决于探头电流电极Al和A2的 电流；Iai、Ia2是探头电流电极Al和A2的电流； Iai I、IIA21是电流Iai、Ia2无量纲的模； k是探头的几何参数。
2.如权利要求1所述的套管井电测井方法，其特征在于通过数学网状模型来计算探 头的几何参数k。
全文摘要
本发明涉及井的地球物理研究领域，可用于测定金属套管井周围岩层的电阻率。按照本发明的套管井的电测方法，采用五个电极的探头，其中三个测量电极沿着井的轴线依次等距离放置，另外两个电流电极在中心测量电极外侧并相对其对称分布，对电极依次供给恒定电流双极性矩形脉冲，每次供给电流后测量中心测量电极的电场电位与外侧测量电极之间一阶电位差分。对所有信号的数字量以相应方法进行处理、滤波，根据这些数字量的处理滤波后的数值，计算套管井周围岩层的电阻率。
文档编号G01V3/20GK102066983SQ200980113846
公开日2011年5月18日 申请日期2009年8月20日 优先权日2009年1月26日
发明者A·S·喀什克, N·I·雷赫林斯基, P·A·布罗德斯基, S·N·利索维斯基, V·M·洛赫马托夫, V·措伊 申请人:V·措伊