Способ индукционного каротажа

(5)5 НИЕ ИЗОБРЕТЕНИ О К АВТОРСКО ИДЕТЕЛ ЬСТВ- расстоя- ектромагости плаеделения на постоциальных ий изме- ического вляется исследоционного возбуж поля, из ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт геофизических методов исследований, испытания и контроля нефтегазоразведочных скважин(56) Антонов Ю,ИПриворотский Б.И., Высокочастотный индукционный каротаж, Новосибирск, Наука, 1975, с.260.Кашик А.С. Разработка дифференциальных систем наблюдения и регистрации геофизических полей, Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук, М 1986, с,31-86,Патент ВеликобританииМ 2121189, кл. С 01 Ч 3/18, 1983. Изобретение относится к области промысловой геофизики, в частности, к измерительной аппаратуре для геофизических исследований скважин на нефть и газ,Известен способ индукционного каротажа для определения удельной электрической проводимости среды, состоящей в возбуждении электромагнитного поля в среде катушками генераторной цепи зонда, питаемыми переменным током заданной частоты, измерении сигнала измерительной цепи и определении на основании измеренного сигнала с учетом чувствительности ап(54) СПОСОБ ИНДУКЦИОННОГО КАРОТАЖА(57) Использование: в промысловой геофизике, в частности в измерительной аппаратуре для геофизических исследований скважин на нефть и газ. Сущность изобретения; способ индукционного каротажа включает возбуждение электромагнитного поля по оси скважины и измерении напряженности магнитного поля и его первой и/или второй производных, а о величине удельной электрической проводимости судят из соотношений: при измерении первой производной у 1=Н+ а 11 Н, -1/2 а 11/2, при измерении второй производной )р=Н+ а 2Н,-1/6а 2О, при измерении первой 2и второй производных )р = Н + а 1 1.Н + а(. Н, - 1/6+1/3/а 1 уа 2 0, где Н, Н, Н - напряженность магнитного поля, ее1 первая и вторая производные,ние между точкой возбуждения э нитного поля и точкой измерени паратуры и скинэффекта проводим ста, Известен также способ опр электрических параметров пласта янном токе с созданием дифферен систем наблюдения, позволяющ рять высшие производные электр поля.Недостатком этих способов низкая разрешающая способность ваний по вертикали.Известен также способ индук каротажа скважин, основанный н дении в среде электромагнитного1795397 Пусть на расстоянииот дипольногоисточника измеряются также первая и вторая производные напряженности магнитного поля Н 2 и Н 2 по направлению оси. Для 5 однородной изотропной среды проводимости у непосредственным дифференцированием в (1), (2) получаем: Н 2= Нпп + )Нт1 Н 2 =Нпп+на(6) Н:3 М . Н - мМ(7) 7 д н 4 дВводя по аналогии с (3), (4) понятие кажущейся удельной проводимости пласта для измерения производных Н и Н, получаем:30 Для определения вертикальных характеристик установок, измеряющих На и Н рассмотрим случай осесимметричной среды, проводимость которой изменяется в вертикальном направлении 2 и не изменяется в радиальном направлении г: 40 У=У(2) В этом случае согласно (1) имеем;око = до(.,2) (2) б 2. (11) 45 - ооЗдесь ноль оси 2 совпадает с серединой между источником и приемником, отстоящими друг от друга на расстоянии ., а до (1., 2) -дифференциальная вертикальная харак теристика двухкатушечной пары;-- Ко =, (3) На Мг Ко4.) 2 1 ./2 В общем случае неоднородной среды на ос- до (., 2) =.нове соотношения (3) вводится понятие кажущейся удельной проводимости(4) мерении напряженности магнитного поля по крайней мере двумя измерительными цепями, передаче измеренных сигналов на поверхность скважины и комбинирование этих сигналов несколькими различными способами с целью получения нескольких величин, характеризующих электрические свойства пласта,Недостатком известного способа является нгзкая разрешающая способность по .вертикали и относительно небольшая глубинность в радиальном направлении.Цель изобретения состоит в повышении разрешающей способности по вертикали и увеличении глубинности метода в радиальном направлении,Сущность предложенного способа состоит в следующем.При возбуждении электромагнитного поля магнитным диполем с моментом М напряженность Н магнитного поля в точке, расположенной на оси диполя и отстоящий от него на расстоянии , определяется соот- ношением где Нпп" М/2 Е - величина прямого поля, не зависящая от свойств окружающей среды, а Хвг - вторичное поле, обусловленное наличием токов в среде, индуцированнцх магнитным диполем. Для однородной и изотропной среды с электрической проводимостью у в низкочастотном приближении Долля имеем: Мгн.,=нд,н= юв - , )г) где о - угловая частота тока питанияи- магнитная проницаемость, а наличие мнимой единицыотражает фазовый сдвиг вторичного поля относительно прямого на л/2.В этом случае, измеряя активную компоненту напряженности магнитного поля Н, определяем величину у как отношение измеренного значения Н к коэффициенту Установки Ко,б)1. нв Я.М.Х )8) (5 2)г)з(13)-- 1 Е )1/2 10 321 2 аг1 - а 1 +2 аг) (1 кэ - + 31 2241/2,роки,ия Дирака,эом рассматриваянародной среды интегральной радиОо(1,г) установки,ность магнитного 191 1,2) оля 1-а 1 +2 з(1 г) -5) и своиства полных лов первого К(р) и дим выражени радиальных харак лизующих измере На,( - ) (4 р - 3) - 1)Е(р) 21)р(-1 - 5( - ) +р ( - ) + При сложении иэ и Н с весовыми соотношений (4),кто граничениям на а 1 иводит к следую получаем явные выражения для дифференциальных вертикальных характеристик установок, измеряющих Н и Н 92(1,) = - д( - 2 )+ где д (- /2) - д - функцАналогичным обра случай радиально-неод используя явный вид и альной характеристики измеряющей напряжен 1,г) = 1-р(Е(р)+( - ) Е(РЖРИ) эллиптических интегравторого Е(р) рода, находля интегральных еристик установок, рвание производных Н и Ог(1,г)=1+( - ) р(1+4( - ) р (4+Р )ЖР Р 5(г)г)Е(р) (17) меряемых величин Н,множителями, с уче 9), (10) получаем;5Поэтому естественно ввести следующее определение кажущейся удельной электрической проводимости пласта при измерении .величины дз,На +а 1 На +аг 2 Наук ф Отсюда находим выражения длстранственных характеристик устаизмеряющей взвешенную сумму цз а 1 + аг(20)соотношений (19) (20) и для 9 о, 91 92 Оо 01 02ет подбирать коэффицих повышения фокусирую- тода индукционного иальном, так и в вертииях,напряженности магнитервой производной Н свым сложением: Использование явных выражений 12) - (1 7 позволя енты а 1,а 2 в целя щих свойств ме каротажа как в рад кальном направленПри измерении ного поля Н и ее и последующим весо ствия отрицательного захода иальной вертикальной харак(23) Интегральная радиальная характеристикасогласно (20) определяется выражением: 5 Характерной особенностью пространственных характеристик в предложенном способе индукционного картажа является 10 наличие скачка и (или) д - функции на дифференциальной вертикальной характеристике в точке измерения первой и (или) второй производных напряженности магнитного поля, что следует из выражения (22), (26), 15 (30),СЬу ( г)(28)При измерении всех трех величин Н, Н" иН с последующим весовым сложением 0р= Н+ аАН + аА Н (29)пространственные характеристики рр (1,Е)и СЬр (1,г) определяются соотношениями(19), (20). Используя выражения (12) - (14)получаем: а +га ор(1- г) Н" р =Н+а Н+ аг в допустиния требуемых икального рас 1-а 1 +гаг г а 1 . з(ЗО) При измерении напряженности магнитного поля Н и ее второй производной Н с последующим весовым сложениемФНа + 1 г Н (25) Условие отсутствия отрицательного заходана дифференциальной вертикальной характеристике:, (1,) =- 2 д(Криводит к ограничениям на зициента Полагая рр(Ы) О и анализируя выражение (30), получаем ограничения на параметры а 1, аг:-1- - а 1 аг О (31)1 1б 3 Использование предлагаемого способа индукционного каротажа позволит по сравнению с существующим повысить достоверность определения электрических параметров тонких пластов, а также пластов - коллекторов с глубокой зоной проникновения, Наиболее эффективным представляется использование предлагаемого способа в вертикально-неоднородных разрезах, В разрезах, характеризующихся наличием тонких пропластков Н1 м и пачек пластов Н - 0,3 - 0,5 м, целесообразно измерять вторую производную поля и определять параметры пластов из соотношения гг=: Н + + аг Н, варьируя при этом параметр аггв пределах (-6, 0), что позволяет менять1радиус исследования от до 1,31. Для более мощных пластов - коллекторов целесообразно измерять первую производную поля и определять проводимость неизменной части пласта из соотношениячто позволяет увеличить радиус исследования до 1,6 Е. В случае тонких пластов коллекторов целесообразно измерять обе производные поля и определять проводимость пласта иэ соотношения варьируя коэффициенты а 1,мых пределах с целью получерадиуса исследования и вертчленения.10 1795397-- щ 50 1 61 Составитель В.ПоповТехред М.Моргентал Корректор Н.Милюкова Редактор Т.Иванова Заказ 428 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/Б Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Формула изобретения Способ индукционного каротажа, в котором возбуждают электромагнитное поле магнитным диполем, расположенным на оси скважины, измеряют напряженность Н магнитного поля на оси скважины в точке, отстоящей от магнитного диполя на расстояние , и по полученным результатам судят об удельной электрической проводимости пластов, вскрытых скважиной, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения, разрешающей способности исследований по вертикали и увеличения глубинности способа в радиальном направлении, дополнительно измеряют в той же точке первую производную Н и/или вторую производную Н напряженности магнитного поля по направлению оси скважины. а о величине удельной электрической проводимости д пластов судят, исходя из соотношений:д 1 - Н+ аАН - при измерении первой производной;)р - Н + а 2 ВН - при измерений второй производной:р- Н+аАН + ай.Н - при измерении первой и второй производных напряженности магнитного поля, причем коэффициентывы а 1 ий выбирают, исходя изусловий1 а за+21