瞬变电磁测井原理研究Ⅵ:过套管电阻率

为在套管井瞬变电磁测井响应中获得地层电阻率信息,用套管井模型和实轴积分方法对线圈激发的瞬变电磁场进行研究。用不同地层电导率的响应差将直接耦合场(一次场)去掉,剩下反映地层电导率的二次场。将裸眼井和套管井的一次场和二次场对比后发现,套管井和裸眼井的一次场响应形状固定,幅度随套管尺寸改变。裸眼井的二次场响应波形在突变激发的两侧分布着正负2个峰值,套管井则仅在一侧有峰值,另外一侧的峰值被套管屏蔽。裸眼井的二次场随时间单调衰减很快,而套管井的二次场响应则随时间衰减比较慢,在200ms以后还会出现峰值。这样,便有2个区域可以用于地层电导率的测量,一个在激发的突变位置附近,另外一个在激发结束200ms以后,俄罗斯的过套管测井选择了第2个测量区域。在这个区域内,一次场幅度已经很小,并且是单调减小,而二次场则有形状变化,采用频谱分析等手段获得这些形状信息即可获得二次场,该信息与地层电阻率有直接关系,可以构建工程量,将电阻率信息放大,对其刻度即可实现过套管电阻率测量。     

套管井瞬变电磁响应波形中的地层电导率信息

瞬变电磁测井是测量套管外地层电导率的一种有效方法.采用实轴积分法试算了套管井模型的瞬变电磁响应,不同源距响应波形的形状差异明显.对同一源距,将两种不同地层电导率的响应波形相减得到响应差波形,不同源距的响应差波形形状不变.各个时刻的响应差与地层电导率差呈线性关系.首先将实际测量波形减去同一深度的测量波形,取某个时刻的波形...     

瞬变电磁测井原理研究I:Doll几何因子

瞬变电磁测井是一种通过井内大功率瞬变电磁激发测量井内电磁感应电动势的方法。与电极、侧向与感应等电测井方法不同,瞬变电磁激发的电磁场频率是连续的,采集到的感应电动势也是连续波形,测量的原始数据量大、所携带的地层信息丰富。瞬变电磁激发的电磁场在地层中会产生二次场,该二次场可以用Doll几何因子进行描述。给出瞬变电磁激发信号为阶跃函数时井内二次感应电动势的响应曲线。从曲线上发现,在激发波形发生突变的位置,井内电磁感应电动势响应信号的幅度最大,当激发波形恒定后,响应信号从最大值连续变化到0。二次感应电动势曲线的幅度与地层电导率成正比。实际的瞬变激发波形不会突变,会有一定的延迟和过渡过程,用一阶网络的指数衰减模拟激发波形后发现,其响应波形的幅度减小,指数衰减越慢,其二次场响应幅度越小。     

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。     

套管井瞬变电磁测井在节箍处的响应与几何因子分析

剩余油的探测需要利用套管井条件下的电阻率测井曲线。为此,用线圈电流的导通和关断激发电磁场,这些电磁场以低频为主,集肤深度大,能够穿过套管进入地层,并在地层中激发涡流,涡流激发的磁场能够再次穿过套管在接收线圈上产生响应。测量不同源距的瞬态电磁响应波形,将同一源距相邻两个深度点测量的波形相减去掉无用信号,获得的波形反映了地层的电导率。取其峰值得到测井曲线,该曲线在套管节箍处幅度很大,随深度变化的形状与同源距的Doll几何因子在半径比较小时随深度变化的形状相似。将同源距的Doll几何因子在径向上压缩、纵向上拉伸到与实际测量的曲线形状一致,压缩拉伸后的Doll几何因子即为套管井的几何因子,套管的高电导率和磁导率对响应的影响被归并到几何因子中。这为分析套管井瞬变电磁测井的纵向和径向特征,获得不同纵向分辨率和探测深度的测井曲线提供了基础。     

瞬变电磁测井原理研究Ⅳ:二维谱

在井条件下解Mexwell方程研究裸眼井的瞬变电磁测井低频响应及其二维谱,频率范围为1~30 Hz。低频段的响应主要受地层电导率影响;电磁波传播速度很低,传播过程不明显,满足电磁感应原理,其二维谱主要刻画电磁感应现象。二维谱的实部很大,虚部很小,对应的测井响应中与地层电导率参数无关的直接耦合信号幅度很大,反映地层电导率的响应幅度很小。将不同地层电阻率的响应波形相减得到的响应差与地层电阻率有关,电阻率越大,响应差的峰值越大;响应差的峰值偏离激发波形突变位置,接收线圈距离发射线圈越远,响应差的峰值偏离波形突变位置的时间越大。这些差别刻画了瞬变电磁测井的主要特征是由地层的电导率产生的。     

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。     

瞬变电磁测井的过套管地层电导率探测

剩余油探测需要套管井条件下的地层电导率,而利用瞬变电磁激发,在套管井测量的响应波形中包含了地层电导率信息。因此,需要研究该测井波形以及电导率信息在波形中的分布形式和地层电导率曲线的计算方法。首先研究了套管节箍处的响应,并借助该响应获得了套管井的几何因子。采用几何因子分析了地层电导率曲线的计算方法:将两个相邻深度测量的波形相减去掉波形中幅度很大的无用信号和井眼影响;再从其中任取一个时刻的值得到一条实测曲线,其特征与普通电导率曲线差异很大,其几何因子是两个相同的套管井几何因子错开一个深度间隔之后相减得到的差分几何因子。将套管井的差分几何因子与实测曲线进行反褶积可得到地层的电导率曲线。实际测井数据的处理结果表明,处理后的电导率曲线与裸眼井的电导率测井曲线具有一致性,表明瞬变电磁测井响应可以用几何因子描述,且能进行有用信号和无用信号的分离。最终利用有用信号实现套管井地层电导率测量。源距越大,得到的套管井条件下的曲线和裸眼井的曲线越一致,而目前最大源距的套管井曲线与裸眼井曲线依然存在差异,说明目前的仪器探测深度浅,下一步的研究应该增加仪器的源距。     

过套管地层电阻率测井方法研究

过套管电阻率测井(TCRL)技术的核心在于精确测量进入地层那部分电流所产生的微弱电压差。文中探讨了如何用数值方法计算测量信号的大小,模拟并分析了测井条件下地层电阻率曲线的响应特征,利用微弱信号检测技术得到测量信号,为过套管地层电阻率测井仪器设计实现提供理论指导和帮助。应用实例表明,在油气藏开发中,过套管电阻率测井可动态监测剩余油的变化。     

井中激发接收的瞬变电磁深层精细勘探方法—— 涡流差

套管井中瞬变电磁勘探得到的瞬态响应中直接耦合响应占据总响应很大幅度且与地层电导率无关,为了提取包含地层电导率信息的涡流再次激发响应,需要研究去除直接耦合响应的方法.根据Doll电流环模型和瞬变电磁响应精确解的级数展开给出了直接耦合响应与地层涡流再次激发响应之间的耦合关系——频谱的实部与虚部,确定了瞬变电磁响应携带地层电...     

CHFR测井技术的应用

套管井中，由于套管对电流的强阻隔作用，只有极其微弱的电流可以进入地层，使得过套管电阻率测井很难实现。根据电磁场论和传输线模型研究CHFR测井的测量原理，建立CHFR测井响应方程。应用表明，CHFR测井探测深度大，测量结果受地层环境和井眼的影响小，实现了将已发展成熟的裸眼井电阻率评价储层油气分布方法应用于套管井，可广泛应用于套管井地层评价、注水效果监测及产层动态监测等。     

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。     

套管井声波测井中首波幅度衰减研究

讨论了套管波首波幅度关于源距衰减变化随着激发声源中心频率的变化而变化的关系.通过考察套管波首波幅度衰减快慢随声源中心频率变化规律,在理论上利用这些规律区分套管井第Ⅰ、Ⅱ界面均胶结良好和自由套管井2种情况,为实际固井质量定量解释提供一定的参考依据.对在不同声源中心频率作用下的套管首波的不同波峰幅值、不同波谷幅值和波峰-波谷峰峰值进行计算研究,为分析实际测井波形,以合适的幅度为更加准确地表征首波衰减提供了基础参数.认为当声源中心频率从低到高变化时,第Ⅰ、Ⅱ界面均胶结良好的套管井中首波幅度随源距的衰减系数的变化相差不大,但是在自由套管井中首波幅度随源距的衰减其系数有着明显的变化.     

泥浆侵入电阻率各向异性对多分量感应测井影响分析

泥浆侵入常常会加剧井周围地层电阻率的各向异性。多分量感应测井可用于测量地层各向异性电阻率。从基本的电磁场规律出发,导出电阻率各向异性地层中的电磁场方程,利用三维数值模拟方法,模拟了多分量感应测井的视电导率响应,研究了多分量感应测井仪器在各向异性地层中的测井响应特性,考察了各向异性地层中侵入带电阻率各向异性对其测井响应的影响。研究结果可为多分量感应测井正反演以及更好地应用于油水层识别中消除泥浆侵入的影响提供一定的理论参考。     

三探测器密度测井仪测量套管厚度和水泥环密度

为研究套管井的套管厚度和水泥环密度测量,采用MCNP数值模拟软件进行了三探测器密度测井的基本理论研究、自然伽马能谱分析、套管厚度的测井响应分析,以及水泥环密度的测井响应分析,并建立合理的解释模型。确定计数率的主要影响因素、计数率与主要影响因素的函数关系以及三探测器密度测井仪测量套管厚度和水泥环密度的数据处理方法。进行测井数据处理时发现,无论地层条件如何变化,所得套管厚度值均较为准确,而要得到准确的水泥环密度值,水泥环厚度应大于2.5cm。通过在塔里木盆地大北克深地区计算套管厚度和水泥环密度,该方法取得了较好的效果。     

MAK-Ⅱ和СГДT-HB测井仪在辽河油田的应用

MAK-Ⅱ仪器和СГДТ-НВ仪器是从俄罗斯引进的测井仪器。MAK-Ⅱ仪器又称声波水泥胶结测井仪器,它用于评价套管井水泥胶结质量;СГДТ-НВ仪器又称伽马密度-套管壁厚度测井仪,它是一种用放射性方法检测水泥胶结质量和套管技术状况的仪器。简单介绍了MAK-Ⅱ仪器和СГДТ-НВ仪器的测井原理及解释方法,着重阐述MAK-Ⅱ和СГДТ-НВ测井仪器在辽河油田的应用情况。     

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.     

过套管测地层电阻率的原理及应用

以电磁场理论为基础 ,给出了套管井地层电阻率测井问题的理论公式 ,并分别对高、中、低及超低频 4种频率的磁力线模型进行了数值模拟。结果表明 :用超低频电磁波过套管测地层电阻率的测井方法是可行的。该理论可为套管井地层电阻率测井仪器的研制及测井解释提供重要的理论依据     

金属套管对井间电磁测井的影响

以电磁场理论为基础 ,导出了过套管进行井间电磁测井问题的理论公式 ,并用低频电磁波进行了数值模拟 ,分析了套管对井间电磁测井的影响。结果表明 ,用低频电磁波过套管测量地层电阻率的井间测井方法是可行的。该理论可为套管井井间电磁测井仪器的研制、井间电磁层析成像技术及测井解释提供理论依据     

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。