瞬变电磁井间勘探的全空间几何因子

井间是剩余油的主要分布区域,为探测井间剩余油,提高采收率,提出了基于全空间几何因子的瞬变电磁井间勘探方法。在本井使用线圈发射、邻井使用线圈接收,根据瞬变电磁场理论,在阶跃信号的激励下发射线圈在地层中激发出沿圆周方向的闭合瞬变电场,该电场在导电地层中产生与地层电导率呈正比的涡流。由Doll地层环模型可知,地层中的涡流在空间任意点激发得到与地层电导率成正比的二次场响应信号(有用信号),并可表示为空间各点电导率的加权平均值,其权重即为井间瞬变电磁勘探的全空间几何因子;全空间几何因子集中分布在发射线圈和接收线圈附近,其它区域分布较少,在发射线圈和接收线圈两侧呈现不同的极性;对瞬变电磁响应与地层电导率、井间距和源距的变化规律研究可知,瞬变电磁井间勘探有用信号随着地层电导率的增大而增大,随着井间距的增加单调减小,在发射线圈和接收线圈处于同一深度时该响应信号幅度最大。     

瞬变电磁法救援井方位角误差分析与仿真

救援井电磁探测以井下瞬变电磁信号模型为基础,通过对事故井的空间几何定位,利用救援井与事故井在不同深度的距离计算相对方位,确定事故井套管与救援井之间的方位角信息.并结合实测数据利用MATLAB对事故井套管与救援井的方位角误差进行仿真分析.结果表明:方位角误差与深度步长成正比,而随救援井倾角和两井相对距离呈现先递增后递减的...     

基于矩量法的救援井电磁测距正演建模及响应特性分析

采用电磁测距技术精确地探测救援井与事故井之间的距离是救援井导通成功的关键，准确的电磁测距算法是电磁测距技术的核心。文章基于矩量法理论建立救援井与事故井之间的电磁测距正演模型，研究了地层电导率对事故井套管电流分布的影响及发射电极尺寸与位置、事故井套管长度与直径、救援井套管长度与位置和救援井井斜角对信号强度的影响。结果表明：事故井套管上电流呈近似正弦波分布；地层电导率越高，发射电极长度与直径越大，越有利于向地层注入电流，信号强度越大；发射电极应远离救援井套管、事故井井底和探管，减小对信号传输的干扰；较大的事故井套管尺寸和较小的救援井井斜角有利于增大信号强度，扩大测距范围。文章建立的正演模型和响应特性研究成果可为救援井钻井电磁测距技术的研发与应用提供理论指导。     

电磁探测定位系统及其在救援井设计中的应用

由于井眼轨迹不确定性的存在,要实现救援井与事故井的连通必须借助相应的探测定位工具,因此电磁探测定位系统的研究对于救援井方案设计及作业具有重要意义。研究分析了电磁探测定位系统的基本原理,分析了电磁探测定位系统事故井套管汇集电流计算方法及其流动分布特征;研究了救援井与事故井之间相对距离及相对方位的计算方法;结合电磁探测定位系统的实际应用,研究分析了事故井套管参数、切入角、井斜角、地层等参数对电磁探测定位系统测量效果及应用的影响;以电磁探测定位系统研究分析为基础,完成了南海某超深水井救援井设计中测距及连通相关工作。可以为救援井电磁探测定位系统研制提供相应的理论基础,并为救援井电磁探测定位系统在救援井设计、作业中的应用提供参考。     

生产井瞬变电磁响应特征研究

研究了生产井环境下井中瞬变电磁的响应特征,建立了柱状分层介质的电磁响应模型,推导出了生产井井中瞬变电磁响应的一般表达式,结合数值计算讨论了套管电导率、厚度、磁导率、发射线圈、接收线圈的几何参数以及收发距对井中电磁响应信号的影响规律.研究表明:生产井中接收线圈上的感应电动势随时间的增大而减小,套管电导率越大,响应信号衰减...     

套管井电磁测井技术及套管影响规律研究

对套管井中发射线圈与接收线罔在轴向排列条件下,发射线圈通以交变电流时,接收线圈上的电磁场响应进行了数值模拟.确定了发射电流频率的最大值,并分析了套管厚度及磁导率等参数对接收线圈中感应电动势幅值的影响规律.数值计算结果表明,当发射电流频率高于200 Hz时,套管中的电磁场几乎完全被套管吸收,电磁波信号无法穿过套管进入地层;当套管厚度在4～7 mm范围内变化时,接收信号幅值较强;随着套管相对磁导率的增加接收信号幅值单调下降.研究结论可为普通井或套管井电磁测井解释及电磁测井仪器的研制提供理论依据.     

救援井电磁探测定位方法及工具研究

为了提高靶点精度,连通救援井与事故井,需要利用探测定位工具确定事故井的井眼位置,而国内目前缺乏相关的成熟技术.针对这一问题,提出了一种基于对称激励的瞬变电磁救援井探测定位方法,根据麦克斯韦方程建立了探测距离和方位的计算模型,研制了救援井探测定位工具样机,进行了救援井电磁探测定位工具井下试验.试验结果显示,电磁探测定位工...     

瞬变电磁测井实验研究

文章给出瞬变电磁测井原理的实验验证。用外径为113 mm、壁厚6 mm、长1 m的有机玻璃管模拟裸眼井井眼、用外径350 mm、壁厚10 mm的粗有机玻璃管模拟地层,粗有机玻璃内放置盐水模拟地层的电阻率,用长1 m的5.5 in(1 in=25.4 mm)套管制作套管模型井,同样,用直径300 mm、壁厚10 mm的粗有机玻璃管模拟地层。自制发射和接收线圈,用间距150 ms的方波激发,测量不同源距的接收波形,获得了瞬变电磁响应随源距的衰减规律。改变盐水的电阻率重新测量,用不同地层电阻率的响应相减抵消瞬变电磁激发响应的一次场,获得了直接反映地层电阻率的二次场响应波形。实验发现:理论计算的二次场响应波形特征与实验结果一致,即裸眼井的二次场在瞬变激发的两侧(通断前后)均有极值,而且符号相反;套管井的二次场仅仅在一侧有极值。但是,由于激发电路衰减常数的影响,实际测量的二次场波形在电流突变一侧的幅度大,在指数衰减一侧的幅度小。裸眼井的二次场幅度远远大于套管井的二次场幅度,套管井地层电阻率测量的原始信号很小。     

瞬变电磁测井实验研究

文章给出瞬变电磁测井原理的实验验证。用外径为113 mm、壁厚6 mm、长1 m的有机玻璃管模拟裸眼井井眼、用外径350 mm、壁厚10 mm的粗有机玻璃管模拟地层,粗有机玻璃内放置盐水模拟地层的电阻率,用长1 m的5.5 in(1 in=25.4 mm)套管制作套管模型井,同样,用直径300 mm、壁厚10 mm的粗有机玻璃管模拟地层。自制发射和接收线圈,用间距150 ms的方波激发,测量不同源距的接收波形,获得了瞬变电磁响应随源距的衰减规律。改变盐水的电阻率重新测量,用不同地层电阻率的响应相减抵消瞬变电磁激发响应的一次场,获得了直接反映地层电阻率的二次场响应波形。实验发现:理论计算的二次场响应波形特征与实验结果一致,即裸眼井的二次场在瞬变激发的两侧(通断前后)均有极值,而且符号相反;套管井的二次场仅仅在一侧有极值。但是,由于激发电路衰减常数的影响,实际测量的二次场波形在电流突变一侧的幅度大,在指数衰减一侧的幅度小。裸眼井的二次场幅度远远大于套管井的二次场幅度,套管井地层电阻率测量的原始信号很小。     

瞬变电磁井间涡流激发响应的实验研究

瞬变电磁井间涡流激发的二次场响应可以用于井间剩余油的检测,为提高剩余油采收率,提出基于全空间几何因子的井间勘探方法。利用铝板与全空间放置的发射和接收线圈进行瞬变电磁井间勘探实验,首先将有铝板存在和无铝板存在时接收线圈测量的瞬变电磁总响应相减去掉直接耦合信号,得到只与空间导电介质有关的涡流激发响应(该响应即为井间勘探的有用信号,与地层电导率成正比,可以用来反演地层电导率),然后用涡流激发响应的极性间接地对全空间几何因子极性特征进行定性实验验证,即全空间几何因子在发射或接收线圈两侧极性相反。利用全空间几何因子理论以及井间涡流激发响应解析解进行正演模拟,并与空气以及地层中实测得到的涡流激发响应波形进行对比,从而定量地验证了全空间几何因子在计算井间涡流激发响应时的可行性。通过改变发射与接收线圈的源距,发现了瞬变电磁全波响应以及与铝板有关的井间涡流激发响应幅度随源距的增大而逐渐变小的客观规律,即源距改变,接收线圈对涡流激发响应的灵敏度随之改变。     

双发单收谐振型电磁波测井线圈系刻度方法研究

增大源距是提高随钻电磁波电阻率测井仪器探测深度的有效方法,但是接收信号随源距增大严重衰减。本文将谐振原理引入随钻电磁波电阻率测井,采用双发单收谐振型线圈系结构,提高接收线圈的电压幅度。实验室通常采用刻度环模拟地层电导率,开展仪器响应特性研究。双发单收谐振型线圈系的刻度方法与传统的开路线圈系结构完全不同。本文基于DOLL几何因子理论,对双发单收谐振型线圈系刻度环参数选择方法进行研究,发现参数选择应该兼顾相对平稳度与刻度环电阻分辨度,以减小测量误差。实验比较了均匀地层中接收线圈开路和谐振响应特性,表明谐振方法只增大了接收响应的幅值而没有改变幅度比,验证了刻度环参数选择方法的正确性以及谐振方法的正确性。     

Propagation effects of low frequency electromagnetic waves in production well

The frequency domain electromagnetic method has already been widely used for tomographic imaging or electromagnetic well logging. However, different from open hole logging, the metal casing existing in production well logging has a strong shielding effect on the electromagnetic waves, thus bringing some difficulties to the application of the frequency domain electromagnetic method in production well logging. According to the relation of the field source geometry to the ring around the mandrel, the general expressions of frequency domain electromagnetic responses in axially symmetrical layered conductive medium are deduced. The propagation effects caused by the low-frequency electromagnetic waves in cased hole are also analyzed. The distribution curves of eddy current density and magnetic flux density along the radial direction in the mandrel indicate that the eddy loss within the mandrel is proportional to the transmission signal frequency and the mandrel conductivity. The secondary field responses of different casing materials show that the transmission frequency has an important effect on the ability of electromagnetic waves penetrating the metal casing. The transmission frequency should be ultra-low in order to enable the electromagnetic signal to penetrate the casing easily. The numerical results of frequency responses for different casing physical parameters show that the casing thickness has a significant impact on the choice of the transmission frequency. It is also found that the effect of the casing radius on the transmission frequency can be neglected.     

圆柱坐标系下三维瞬变电磁过套管响应特征研究

近年来,瞬变电磁过套管技术已成为电磁勘探领域的热点之一。由于井孔及地层非均匀介质的电导率和磁导率在小尺度（套管、泥浆等）上剧烈变化,为模拟并消除金属套管对电磁场的影响,有必要开展高效的过套管三维瞬变电磁正演模拟。正演计算中,为了有效减少网格数量进而降低方程组的求解规模,在圆柱坐标系下对求解区域进行离散,并基于有限体积法进行三维套管井瞬变电磁正演模拟。通过模拟并分析套管电导率、相对磁导率、厚度和内径等参数对电磁场的影响,为校正金属套管影响奠定了基础;对梯形波、半正弦波、三角波响应结果的对比分析表明发射波形采用梯形波的效果最好;分析梯形波各阶段持续时间对电磁响应结果的影响,表明较短的波形稳定时间对早期响应结果的影响明显,开启时间对响应结果的影响可以忽略,关断时间越短则电磁响应越强。研究成果为瞬变电磁过套管数据处理提供了技术指导。     

基于三电极系救援井与事故井连通探测系统

通过调研救援井与事故井连通探测系统工作原理,分析了三电极系注入地层的低频交变电流在地层及事故井套管中的传播与衰减规律,建立了事故井套管上聚集电流产生的交变磁场空间分布模型,得到了救援井与事故井间距和相对方位的计算方法。通过数值模拟与试验验证,将三电极系应用于救援井与事故井连通探测系统,提高了系统测距范围和探测精度;通过对比基于单电极救援井与事故井连通探测系统,基于三电极系的探测系统对探管灵敏度的要求更低,更有利于在实际工况中的应用,为中国自主研发救援井与事故井连通导向工具提供理论支持。     

新型电磁探伤MID—S测井技术套损检测研究

文章介绍了俄罗斯最新的电磁探伤成像测井MID—S的原理方法、仪器结构、技术特点及损伤评价方法，它独特的井周扫描技术可以更准确判断沿井周不同区域上的套管变形、腐蚀、损伤、穿孔等情况。实际应用表明，该技术可为油田套损监测和措施作业提供更为准确、详实的依据。     

邻井随钻电磁测距防碰计算方法研究

为了解决丛式井邻井井眼防碰问题,对邻井随钻电磁测距防碰计算方法进行了初步研究。在了解邻井随钻电磁测距防碰工具结构与工作原理的基础上,将磁源看作磁偶极子,利用磁偶极子法分析了磁源周围磁场的分布规律,建立了邻井套管磁化磁场计算模型和探管处磁感应强度计算模型,确立了丛式井邻井随钻电磁测距防碰计算方法,并利用数值模拟方法分析了探管内磁源间距、磁源磁矩和套管相对磁导率等参数对探管处磁感应强度的影响。探管处磁感应强度与磁源间距、磁源磁矩、套管相对磁导率和直径等参数呈正相关,合理设计工具的关键参数,可以增强探管处的磁感应强度,提高工具测量的准确性。研究结果表明,邻井随钻电磁测距防碰工具应用确立的邻井随钻电磁测距防碰计算方法,实时测量计算正钻井与邻井的间距和方位,基本可以满足丛式井导向钻井工程需求,这对丛式井邻井随钻电磁防碰技术的发展具有非常重要的现实意义。      

基于邻井距离测量误差的救援井磁测距工具优选方法

为了确保能在可探测的前提下选用测量精度更高、作业风险更小的磁测距工具探测事故井,进行了救援井与事故井相对距离测量误差计算。由于“梯形”误差模型无法与井眼轨迹误差相耦合,通过协方差传播率,建立了磁测距工具测量误差模型。将磁测距工具测量误差与井眼轨迹误差相耦合,可得到磁测距工具工作平面内的总协方差矩阵,进而给出由总协方差矩阵确定的误差椭圆和救援井磁测距工具的优选方法。实例计算结果显示,救援井当前井底与事故井相距7.41 m时,磁测距工具测量误差椭圆长、短半轴长度分别为1.26 m和0.33 m。测距作业后,救援井继续钻进,当两井相对距离为6.68 m时,推荐使用Wellspot工具;当两井相对距离为5.21 m或2.07 m时,推荐使用RGRⅠ工具。研究结果表明,测距作业后,随着救援井继续钻进,两井相对距离的减小趋势大于两井相对距离测量误差的增大趋势;当磁测距工具探测范围完全包覆两井相对距离测量误差椭圆时,可以选用作业距离更小、但测量精度更高的磁测距工具。