Способ электромагнитного каротажа скважин

 

Использование: при выделении продуктивных пластов-коллекторов. Сущность изобретения: возбуждают электромагнитное поле в двух взаимно перпендикулярных азимутах. Регистриpуют затухание вертикальной составляющей магнитного поля. О присутствии наклонных трещин в коллекторе судят по наличию затухания компоненты магнитного поля по крайней мере одной из генераторных катушек. 2 ил.

Изобретение относится к промысловой геофизике, а именно к электромагнитному каротажу скважин и может использоваться для выделения пород с наклонной ориентацией оси анизотропии проводимости.

Известен способ электромагнитного каротажа, который основан на возбуждении в скважине с помощью передающей катушки электромагнитного поля и измерении с помощью двух измерительных катушек затухания этого поля между точками измерения путем деления величины напряженности поля в этих точках [1] Этот способ не позволяет установить наличие неоднородностей при исследовании пород с азимутально неоднородным распределением удельного электрического сопротивления, так как в результате получается усредненная характеристика.

Известен также способ электрического каротажа скважин, который основан на создании с помощью пары взаимо перпендикулярных горизонтальных генераторных катушек в породе гармонического высокочастотного электромагнитного поля, результирующий вектор напряженности магнитной компоненты которого вращается с некоторой частотой в горизонтальной плоскости, не меняя величины своей амплитуды и измерении с помощью системы двух пар взаимо перпендикулярных горизонтальных измерительных катушек затухания этого поля между точками расположения пар путем деления величины напряженности в этих точках. Измерение величины затухания в зависимости от ориентации возбуждаемого поля позволяет выделять породы с азимутально-неоднородным распределением удельного электрического сопротивления, например, трещинные коллекторы [2] Однако при высоких удельных сопротивлениях, которыми, как правило, характеризуются трещинные коллекторы, этот метод не позволяет отличить породы с наклонной трещиноватостью от пород с вертикальной или горизонтальной системой трещин. Кроме того, возбуждение и регистрация вращающегося поля усложняет конструкцию устройства и накладывает ограничения на скорость проведения каротажа.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является, способ выделения трещинных коллекторов, заключающийся в возбуждении электромагнитного поля в двух взаимно перпендикулярных азимутах, измерении затухания горизонтальной составляющей магнитного поля, сравнении результатов измерения и выделении трещинных коллекторов по расхождению показаний [3] В случае системы наклонных трещин, ось анизотропии наклонная и зондами будет измеряться некоторое эффективное сопротивление "горизонтальной" системы трещин. Кроме того, используя известные значения потенциалов нетрудно получить выражение для напряженности магнитного поля Н в точке расположения одной из измерительных катушек: H = H_c+H_ycosϕ, где H_c составляющая магнитного поля, не зависящая от ориентации зонда; H_y составляющая магнитного поля, соответствующая максимальному влиянию анизотропии на показания зонда; ϕ угол между направлением возбуждения поля и осью анизотропии.

При высоких сопротивлениях разреза, характерных для трещиноватых пород H_c~(L/δ)², а H_y~(L/δ)³,, где L расстояние от точки возбуждения до точки измерения поля, толщина скин-слоя в исследуемой породе, ω циклическая частота поля, m магнитная проницаемость породы, r_t удельное электрическое сопротивление породы в плоскости трещин. В этом случае L/δ≪1 и, следовательно, H_y<H, т.е. поля регистрируемые двумя взаимно перпендикулярными зондами или затухания этих полей слабо отличаются друг от друга.

Недостатком этого способа является недостаточно высокая достоверность выделения трещинных коллекторов с наклонными трещинами, так как возможны случаи, когда показания зондов равны при наличии трещиноватости пород.

Решаемая задача выделение коллекторов с наклонными трещинами.

Задача решена за счет того, что в способе электромагнитного каротажа скважин, основанном на возбуждении электромагнитного поля в двух взаимно перпендикулярных азимутах и регистрации затухания магнитного поля между точками измерения, регистрируют затухание вертикальной составляющей магнитного поля и по наличию сигнала судят о присутствии наклонных трещин в коллекторе.

Заявляемый способ отличается от прототипа тем, что регистрируют затухание вертикальной составляющей магнитного поля, и по наличию сигнала судят о присутствии наклонных трещин в коллекторе. Таким образом заявляемый объем соответствует критерию изобретения "новизна".

Признаки, отличающие заявляемый способ от прототипа, не выявлены в других технических решениях при изучении данной области техники и, следовательно, обеспечивают заявляемому способу соответствие критерию "существенные отличия".

Суть заявляемого способа заключается в следующем. Известно, что величина амплитуды магнитного поля, возбуждаемого в горизонтальном направлении, но измеряемая в вертикальном направлении равна: H₁= H_zcosϕ. Если же магнитное поле возбуждается в горизонтальном направлении, перпендикулярном предыдущему, то величина амплитуды магнитного поля, измеряемая в вертикальном направлении, равна [4] H₂= H_zsinϕ. Здесь H_z составляющая магнитного поля, соответствующая максимальному влиянию анизотропии на показания зонда, ϕ угол между направлением регистрации поля и проекцией оси анизотропии на плоскость напластования.

Таким образом, при любой величине v измеряемые сигналы не могут обратиться в ноль одновременно при наличии наклонной трещиноватости породы, как это может иметь место в прототипе.

Кроме того, магнитное поле в направлении перпендикулярном направлению возбуждения в отличие от прототипа существует только в анизотропных средах и для выделения таких сред достаточно наличия ненулевого сигнала хотя бы в одной из приемных катушек.

Сущность изобретения поясняется графическими материалами. На фиг.1 показана схема расположения катушек скважинного прибора, с помощью которого осуществляется предлагаемый способ.

На фиг. 2 показана зависимость затухания магнитного поля Р в зависимости от удельного электрического сопротивления r_t в плоскости напластования при угле наклона трещины равной 45^o и коэффициента анизотропии λ = 2..

Скважинный прибор содержит генераторные катушки 1 и 2 и приемные катушки 3 и 4. Оси генераторных катушек 1 и 2 перпендикулярны между собой и лежат в горизонтальной плоскости. Оси приемных катушек 3 и 4 перпендикулярны осям генераторных катушек 1 и 2 и совпадают с осью скважины.

На генераторные катушки 1 и 2 поочередно подают электрический ток частотой 200 кГц при расстоянии между генераторной и первой приемной катушками равном L 1 м и между приемными катушками l 0,2 м, возбуждают электромагнитное поле во взаимно перпендикулярных направлениях (расположение генераторных катушек), при этом приемные катушки 3 и 4 регистрируют затухание вертикальной составляющей магнитного поля, сначала возбуждаемого генераторной катушкой 1, а затем катушкой 2.

Результаты исследования, рассчитанные на ЭВМ-РС-АТ, представлены на фиг. 2, где показана зависимость затухания Р от отношения L/δ. Известно [3] что затухание вертикальной составляющей определяется по формулам:

где P₁ затухание вертикальной составляющей магнитного поля, возбуждаемого генераторной катушкой 1; P₂ затухание вертикальной составляющей магнитного поля, возбуждаемого генераторной катушкой 2; H_jⁱ амплитуда напряженности магнитного поля; i номер генераторной катушки; j номер приемной катушки.

В азимутально однородных средах магнитное поле в направлении перпендикулярном направлению возбуждения поля отсутствует. Отличные от нуля показания зондов могут появляться в азимутально-неоднородных средах, например, в средах с наклонной трещиноватостью.

Приведенная на фиг.2 кривая затухания магнитного поля Р в зависимости от удельного электрического сопротивления ρ_t в плоскости напластования, показывает, что для сопротивления среды меньше 1000 Ом.м при коэффициенте анизотропии 2 способ позволяет достоверно различать наклонные трещины.

Использование предлагаемого способа электромагнитного каротажа обеспечивает по сравнению с прототипом наиболее достоверное определение пластов-коллекторов с наклонной трещиноватостью, что позволяет уменьшить число пропусков продуктивных пластов-коллекторов.

Формула изобретения

Способ электромагнитного каротажа скважин, включающий возбуждение электромагнитного поля с помощью двух взаимно перпендикулярных горизонтальных генераторных катушек, измерение амплитуды напряженности магнитного поля двумя приемными катушками, регистрацию затухания компонент магнитного поля и суждение на основе измерений о присутствии наклонных трещин в коллекторе, отличающийся тем, что оси приемных катушек ориентируют перпендикулярно осям генераторных катушек, регистрацию затухания компонент магнитного поля, возбуждаемого двумя генераторными катушками, осуществляют поочередно, а о присутствии наклонных трещин в коллекторе судят по наличию затухания компоненты магнитного поля по крайней мере одной из генераторных катушек.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2