俄羅斯過套管電阻率原理及測量范圍有效性驗(yàn)證

文章介紹了過金屬套管電阻率測井技術(shù)的測量原理,并通過儀器的刻度實(shí)驗(yàn)對俄羅斯過套管電阻率測井儀的有效測量范圍進(jìn)行了驗(yàn)證,對過套管電阻率測井儀器的實(shí)際測量具有借鑒意義。

電阻率;刻度;有效測量范圍

0 引 言

地層電阻率是評價(jià)儲(chǔ)層含烴量必不可少的要素,因而電阻率的測量對于定位烴類礦層具有不可替代的工程價(jià)值[1]。傳統(tǒng)的電阻率測量是在裸眼井中進(jìn)行,如果油井下過金屬套管后,由于金屬套管的電阻率與地層電阻率相比是極微小的,因此,傳統(tǒng)的電阻率測井儀器無法實(shí)現(xiàn)對地層電阻率的測量,有必要發(fā)展過套管地層電阻率測井儀器。該儀器通過測量套管上的微小的電壓降,達(dá)到測量地層電阻率,從而實(shí)現(xiàn)對油層剩余油飽和度進(jìn)行評價(jià),指導(dǎo)油田進(jìn)一步調(diào)整和開發(fā)。它可以發(fā)現(xiàn)過去由于測井技術(shù)條件的限制而沒有發(fā)現(xiàn)的油層,也可以評價(jià)油層水淹狀況、監(jiān)測儲(chǔ)層流體飽和度的變化,為油田開發(fā)方案的調(diào)整、充分挖潛剩余油、提高油田最終采收率提供依據(jù)。

1 過套管電阻率的工作原理[2、3]

當(dāng)有電流通過上下電極注入套管中時(shí),大部分電流會(huì)通過套管向上或向下流動(dòng),但還有一部分微小電流會(huì)泄露到地層。測量原理如圖1所示,當(dāng)上下電極向套管中注入數(shù)安培的大電流時(shí),測量所記錄的主要有:U點(diǎn)電位電極相對位于井口的遠(yuǎn)點(diǎn)N的電位;電位的第一差分ΔU=ΔUM1N+ΔUNM2(M1M2的距離為1 m)和M1和M2兩點(diǎn)之間電位的第二差分Δ2U=ΔUM1N-ΔUNM2(三個(gè)測量電極系從上到下依次為M1,N,M2)。下井儀停在給定的深度下進(jìn)行這些測量,并且在每個(gè)點(diǎn)測量兩次:經(jīng)過電流電極A1和電流電極A2給套管供電時(shí)各測一次。然后用公式(1)計(jì)算從而算出地層的視電阻率:

圖1 測量原理圖

式中,UN(IA1),UN(IA2)為向電極系的上、下電流電極供電時(shí)中間測量電極同套管接觸點(diǎn)套管電場的電位,V;

ΔUM2M1(IA1),ΔUM2M1(IA2)為向電極系的上、下電流電極供電時(shí),電極系的兩個(gè)測量電極同套管接觸點(diǎn)之間套管部分電場電位的第一差分,V;

Δ2U(IA1,Δ2U(IA2)為向電極系的上、下電流電極供電時(shí),電極系的所有三個(gè)測量電極同套管接觸點(diǎn)之間套管部分電場電位的第二差分,V;A1,A2為電極系的上、下電流電極同套管接觸點(diǎn)供給套管的電流,A。

2 測量范圍有效性驗(yàn)證

1)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?檢驗(yàn)過套管地層電阻率測井儀器測量范圍:1Ω·m～200Ω·m。

2)驗(yàn)證方案:在室內(nèi)刻度裝置內(nèi)進(jìn)行刻度實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證方案如下:

(1)在1Ω·m～10Ω·m,分別測量1Ω·m,3Ω·m,5Ω·m,7Ω·m,9Ω·m。

(2)在10Ω·m～50Ω·m,分別測量10Ω·m,15Ω·m,20Ω·m,25Ω·m,30Ω·m,35Ω·m,40Ω·m,45Ω·m,50Ω·m。

(3)在50Ω·m～100Ω·m,分別測量60Ω·m,70 Ω·m,80Ω·m,90Ω·m,100Ω·m。

(4)在100Ω·m～220Ω·m,分別測量120Ω·m,140Ω·m,160Ω·m,180Ω·m,200Ω·m,220Ω·m。

其中:在1Ω·m～100Ω·m之間每個(gè)測點(diǎn)保證最少測量3次,求取平均值。若誤差大于(5+0.1×R)%,增加測量次數(shù),求取平均值。在100Ω·m～220Ω·m之間每個(gè)點(diǎn)保證最少測量5次,求取平均值。

3)刻度結(jié)果見表1。

表1 過套管電阻率測量誤差分析表

從表1中得知過套管電阻率儀器除在電阻率等于1Ω.m和220Ω.m時(shí),測量誤差較大,其相對誤差分別為32.2%和35.8%,其余測量誤差相對較小,相對誤差均小于10.0%。

另外,以Rgive為橫坐標(biāo),以Rmeasure為縱坐標(biāo),觀察每點(diǎn)在Rmeasure=Rgive對角線分布情況。數(shù)據(jù)點(diǎn)離Rmeasure=Rgive線越近,說明儀器測量誤差越小;反之,數(shù)據(jù)點(diǎn)離Rmeasure=Rgive線越遠(yuǎn),說明儀器測量誤差越大。由圖2可知,過套管電阻率儀器在低電阻率地層(Rgive＜500Ω.m)時(shí),測量準(zhǔn)確度較高,在高電阻率地層(Rgive＞500Ω.m)時(shí),測量準(zhǔn)確度相對較低,數(shù)據(jù)點(diǎn)發(fā)散。測量值比實(shí)際值略偏大。該儀器的二者之間的關(guān)系為:

Rmeasure=1.0179R0.99give(2)

圖2 儀器電阻率測量值與已知電阻率值對比圖

3 結(jié) 論

1)由表1可見:過套管電阻率儀器的測量范圍應(yīng)為大于1Ω.m,小于220Ω.m。這也說明俄羅斯公開的儀器測量范圍0～300Ω.m的說法不太嚴(yán)謹(jǐn)。

2)由圖2和表1可知,在高阻地層情況下,通過多次重復(fù)測量,求取平均值,可以大大提高測量精度,減少測量誤差。也可以通過公式(2)對測量結(jié)果進(jìn)行校正,達(dá)到提高測量精度的目的。

[1] 施藍(lán)姆伯格技術(shù)公司.套管井所穿過的地層的電阻率的測定方法和裝置[P].中國專利,CN1349614(2002)

[2] [美]B.Sh.Singer.Measurement of formation resistivity through steel casing[J].SPE,1995,(10)

[3] [俄]用下鋼套管電阻率測井儀Э К О С-31-7技術(shù)說明書和操作規(guī)程.(資料)

PI,2010,24(6):50～51

This paper introduces the principle of measurement for overmetal casing in electric resistivity logging technology,and the verification of the effective measuring range for the Russia-made electric resistivity logging unit is carried out through the instrumental calibration experiment,which serves as reference to the actual measurement of overcasing electric resistivity logging instrument.

Key words:resistivity;calibration;effective calibration range

張 麗

(大慶油田有限責(zé)任公司測試技術(shù)服務(wù)分公司 黑龍江大慶)

Principle of Russia-made overcasing resistivity and verification of the effectiveness for calibrationrange.

Zhang Li.

P681.8+4

B

1004-9134(2010)06-0050-02

張 麗,女,1983年生,助理工程師,2005年畢業(yè)于遼寧石油化工大學(xué)測控技術(shù)與儀器專業(yè),現(xiàn)在大慶測試技術(shù)服務(wù)分公司工作。郵編:163153

2010-06-19編輯:劉雅銘)