Способ волнового электромагнитного каротажа

ССЮЭ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ло.,А ЗСЮ 01 Ч 3/ ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОЧНРЫТИЙ ИСАНИЕ ИЗОБРОРСИОМУ СВИД-"ТЕЛЬСТ ОП ЕТЕНИЯ К(21) 3475400/18-25 :мый .сигнал модулируют по частоте, 1 (22) 28.07.82 вычисляют Функции взаимной корреля- (46) 07,11,83, Бюл, В 41 . ; ции принятых и возбужденяого сигна- (72) С,К, Балуев. лов и/или принятых сигналов между 53) 550.832 (088,8) ,.собой, выделяют максимальные значе) 1, Авторское свидетельство СССР ния вычисленных Функций взаимной к р В 646297, кл. 6 01 Ч 3/18, 1977. реляции, соответствующие сигналам,2. Патент:США В 4209747,.распространяющимся по породе, опрекл. 324=338, опублик, 1977 (прото- . деляют параметры этих сигналов и тип). : . используют их для вычисления электрических параметров пород.С 54) (57) 1, СПОСОБ БОЛНОБОГО ЭЛЕК, Способ по п.1, о т л и ч а ю- ТРОМАГНИТНОГО КАРОТАЖА включающий . . щ и й с я тем что точки приема удавозбуждение высокочастотного элек- ляют от точки возбуждения так,чтобы тромагнитного поля в одной точке на, время прохождения головной цли реоси скважины и его прием .в одной фрагированной волн по породе было или нескольких других точках на оси меньшим времени распространения скважины, удаленных от точки возбуж- всех других типов волн между точкадения на расстояние, большее длиными возбуждения и приема, волны сигнала, измерение амплитуды " , . 3, Способ по п.1, о т л и ч а юи фазы принятых сигналов и вычисле-. щ и й с я тем, что частоту возбужние по ним удельной электрической . даемого электромагнитного поля изпроводимости и диэлектрической про- .меняют по линейному закону с. перионицаемости пород, пересеченных сква" дом повторення цикдов, не боЛьшим, жиной, о т л и ч а ю щ и й с я тем, чем время перемещения точек возбужчто, с целью увеличения достовер- . ; дения и приема на интервал, равный ности и точности измерений электри-минимальной длине волн возбуждаемого ческих параметров пород, возбуждае- :поля в среде. оИзобретение относится к промысловой геоФизике, а точнее к электромагнитным методам исследования нефтегазовых скважин.Известны способы. электромагнит. ного каротажа скважин, предусматривающие вОЗбуждение относительнонизкочастотного (в диапазоне 10100 кГц) гармонического электромагнитного поля водной точке на осискважины и прием наведенного,им сигнала в одной или нескольких другихточках на оси скважины, удаленных .от точки возбуждения на расстояние,меньшее длины волны электромагнит-ного сигнала, измерение амплитудыпринятых сигналов и вычислениеудельной электрической проводимости . пород с введением поправок за влияние проводимости жидкости в стволескважины тем или иным способом Ц .Недостатком этих способов явля-,.ется невозможность разделения с их .помощью нефтегазонасыщениых пород ипород, насыщенных пресными водами,поскольку проводимость пресныхвод мало отличается от проводимостиуглеводородов.Наиболее близким к изобретениюявляется способ волнового электро-магнитного каротажа, предусматри,вающий возбуждение высокочастотного(в диапазоне 1-100 МГц) электромагнитного поля в одной точке на осискважины и прием его в одной илинескольких других точках на осискважины, удаленных от точки возбуждения на расстояние, большее длиныволны поля,. измерение амплитуды ифазы принятых сигналов и вычислениепо ним удельной электрической проводимостии диэлектрической проницаемости пород, пересеченных скважиной. Для уменьшения влияния скважины и заполняющей ее жидкости производитая экспериментальный подбор частоты возбуждаемого сигнала и расстояний между точками возбуждения и приема. Поскольку диэлектрическая проницаемость воды мало зависит от ее мине" рализации и существенно отличается от диэлектрической проницаемостинеФти и газа, этот способ в принципе обеспечивает разделение водо- и нефтегазонасыщенных пород независимо от минерализации пластовой воды 21 1Однако результаты, получаемыепри использовании известного способана практике, весьма неоднозначны,так как измеренные значения диэлектрической проницаемости и удельной электрической проводимости для водо-. и нефтегазонасыщенных породперекрываются настолько значительно, особенно в случае тонкослоистых разрезов и изменения диаметра скважины, что различить водо- и нефтегазонасыщенные породы по этим пара.метрам невозможно.Целью изобретения является увеличение достоверности и точности измерения электрических параметров5 .пород.Поставленная цель достигаетсясогласно способу волнового электромагнитного каротажа, включающемувозбуждение высокочастотного элек 10 тромагнитного поля в одной точкена оси скважины и его прием в одной или нескольких других точках, на оси скважины, удаленных от точ,ки возбуждения на расстояние, боль 15 шее длины волны сигнала, измерениеамплитуды и фазы принятых сигналови.вычисление по ним удельной электрической проводимости и диэлектри.ческой проницаемости пород, пересеченных скважиной, возбуждаемый сиг-.нал модулируют по частоте, вычисляютФункции взаимной корреляции принятых и возбужденного сигнала и/илипринятых сигналов между, собой, выделяют максимальные значения вычис-,ленных функций взаимной корреляции,соответствующие сигналам, распространяющимся по,породе, определяютпараметры этих сигналов и используютих для вычисления электрических паЗ 0 раметров пород.Причем точки приема удаляЮт отточки возбуждения так, чтобы времяпрохождения головной или рефраги. -рованной волн по породе было меньшим35 времени распространения всех другихтипов волн между точками возбужденияи приема,Кроме того, частоту возбуждаеМогоэлектромагнитного поля изменяют по.40 линейному закону с периодом повторения циклов, не большим, чем времяперемещения точек возбуждения и.приема на интервал, равный минимальнойдлине волны возбуждаемого поля в сре 45 де.Практически при надлежащем выбореудаления точки приема от точки возбуждения всегда можно обеспечить,что прямая, головная или рефрагированная волна, распространяющаясяпо породе, достигнет точки приемараньше волны, распространяющейся сменьшей скоростью по жидкости встволе скважины (которая всегда .ха-рактеризуется большей диэлектричес 55 кой проницаемостью и, следовательно,меньшей скоростью распространенияэлектромагнитных волн, чем породы), .и тем более раньше волн, претерпев-.ших многократные отражения на грани 60 цах пластов и стейке скважиныЛ.е.предлагаемым способбм осуществляютвременную селекцию полезной волны вто время, как в известных способахрегистрируется сложный суммарный65 сигнал, обусловленный всей совокуп=1053044 ностью разнообразных типов волн,достигающих приемника, который может в зависимости от геометрии и электрических свойств разреза и сква" зины существенно отличаться от по.лезного сигнала, наводимого волной,прошедшей по породе,На фиг.1 показана блок-схема ап. паратурИ; позволяющей реализовать предлагаемый способ, вариант на фиг. 2-7 . - диаграммы, поясняющие егоработу.Способ осуществляют следующим образом.В заданной точке на оси скважины возбуждают высокочастотный электро. магнитный сигнал например, с помоющью катушки питаемой переменным током), частоту которого периодически изменяютв некоторьщ пределах, например в диапазоне от 10-20 до60-100 МГц за 10-100 мкс. В одной или нескольких других .точкаМ на оси . скважины, удаленных от точки возбуждения на расстояние, существеН-: но большее длины волны сигнала в среде, .например в точках, удален;, ных на расстояния 9,7 и 1 м от точ- ки возбуждения, принимают возбуж.- денный сигнал, например, так же с помощью катушек и усиливают егодля удобства дальнейшей обработки и передачи. Вычисляют с помощью аналогового или цифрового устройства функции взаимной .корреляции каждого изпринятых сигналов с возбужденным.и/или друг с другом. Затем выделяютмаксимальные значения функций взаимной корреляции, соответствующие,волне, распространяющейся по поро-:,дам (например, первый максимум,превышающий заданный пороговый уро.вень). Определяют амплитуду волны, распространяющейся по породе, по йенормированному значению максимума Функции взаимной корреляцииа ее Фазовый сдвиг - по величине времен- ного Сдвига принятого и возбужденного сигналов, соответствующего максимальному значению функции взаимной корреляции, для каждой точки приема. Затухание и относительный:. фазовый сдвиг волны, распространяю.щейся по породе, рассчитывают мезщу точками приема и на основании этих значений вычисляют диэлектрическую проницаемость и удельную электрическую проводимость пород, по которымсудят о характере флюида в .поровомпространстве породы. 1Для осуществления способа можибиспользовать обычную аппаратуру волнового диэлектрического каротажа,подвергнутую некоторой модификации-схему возбуждения излучающей катуш ки выполняют управляемой по.частотеа приемные каналы (катушки и усилители) - относительно широкополосными, в состав обрабатывающих схем вводят блоки вычисления функций взаимной корреляции и выделения ее мак симумов, соответствующих волне,распространяющейся преимущественнопо породе,Такая аппаратура включает (фиг.1)10 прочный диэлектрический корпус 1,излучающую катушку 2, ее возбудитель (генератор) 3, блок 4 управле. ния частотой, широкополосные приемные катушки 5 и 6, усилители 7 и 8,15 схему телеметрии 9, обеспечивающуюпередачу сигналов с выходов усилителей 7 и 8 и опорного сигнала с выхода возбудителя 3 на поверхность повысокочастотной коаксиальной или20 световодной линии связи 10, приемнуюсхему телеметрии 11, обеспечивающуюразделение переданных сигналов, блоки12 и 13 вычисления функций взаимнойкорреляции, блоки выделения макси 25 мумов Функций взаимной корреляции,.соответствующих головной или рефрагированной волне, распространяющей- .ся по породе, и определения их параметров - амплитуды и фазы 14 и 15,блоки 16 и 17 вычисления отношенияамплитуд (затухания) и относительнофазового сдвига соответственно иблок 18 вычисления диэлектрическойпроницаемости и удельной электрической проводимости пород.РВозбуждаемый излучающей катушкой3 сигнал .(Фиг.4), модулированный почастоте сигналом блока 4 (фиг.З),распространяется несколькими различ 40 ными путями (пунктирные линии нафиг.1); соответствующими различнымтипам воли головные или рефрагированные по породе, многократно отраженные от стенок скважины и корпуса прибора и т.п.), и принимаетсякаюушками 5 и 6. в виде несколько задержанных и сильно искаженных сигналов, показанных на фиг,4 и 5. После усиления их усилителями 7 и 8 и пе Редачи на поверхность эти сигналы 5 О подвергаются. взаимной корреляции вблоках 12 и 13 с.возбужденныю сигналом, результатом чего являются сигналы, соответствующие функциям: взаимной корреляции, которые показа. ны на фиг,. 6 и 7, по которым опреде;ляются параметры (амплитуда ненормированного значения и временной сдвиг) максимумов, соотве 1 ствующих волне, распространяющейся по породе (максимумы А и А 1 на Фиг, 6 и 7). По этим параметрам в блоках 16 и 17 определяется затухание и относительный.Фазовый сдвиг сигналов между прием-. ньве катушками 5 и 6, а в блоке 185 выполняется вычисление по известнымформулам удельной электрической проводимости и диэлектрической проницаемости пород. При умеренных требованиях к термо. стойкости аппаратуры целесообразно разместить большую часть схем в скважинной части аппаратуры, что позволяет осуществлять передачу информации по обычным каротажным кабелям, При наличии быстродействующих преобразователей аналог - код всю обработку можна выполнять на ЭВМ,Использование предлагаемого способа волнового электромагнитного ка.ротажа позволяет резко повысить достоверность и точность измеренияэлектрических свойств пород и наэтой основе надежность определенияхарактера насыщения коллекторов особенно, в условиях их обводнения пресными водами, что играет весьма важ ную роль при исследовании скважин, 1 О бурящихся на месторождениях, эксплуатируемых с использованием различныхсистем заводнения.1053044 Составитель Л. Воскобойниковн Техред С.Легеза КорректорЮ. нко Редак Заказ 8866/4 ПП фПатент", г. Ужг ул. Проектная,4 ил 4 Тираж 710ВНИИПИ Государственногопо делам изобретений и 113035, Москва, Ж., Раушс Подписмитета СССРткритийя наб., д. 4