專利名稱：一種激發(fā)極化譜測(cè)井方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用在石油地球物理測(cè)井領(lǐng)域中的測(cè)井方法，具 體的說，是涉及一種基于時(shí)間域的激發(fā)極化譜測(cè)井方法。
背景技術(shù)：
目前石油工業(yè)中使用的激發(fā)極化測(cè)井方法是一種基于時(shí)間域的 測(cè)井方法，它可以被簡(jiǎn)述為將測(cè)井儀器中簡(jiǎn)單排列的電極系下入地 層，對(duì)目標(biāo)地層施以直流電場(chǎng)，待地層建立起比較穩(wěn)定的電場(chǎng)后，切 斷電源，然后測(cè)量斷電瞬間由于地層的電弛豫產(chǎn)生的隨時(shí)間衰減的二 次場(chǎng)電位。這種現(xiàn)有的激發(fā)極化測(cè)井方法由于只有簡(jiǎn)單排列的電極 系，因此只能測(cè)量激發(fā)電場(chǎng)斷開瞬間的二次場(chǎng)電位衰減值，而無法得 到地層的激發(fā)極化衰減譜，因此只能采用極化率參數(shù)定性評(píng)價(jià)地層水 礦化度、滲透率等地層性質(zhì)。由于極化率的影響因素比較復(fù)雜，在做 地層評(píng)價(jià)時(shí)往往存在多解性，效果不理想。鑒于以上因素，現(xiàn)有的這 種激發(fā)極化測(cè)井方法應(yīng)用范圍有限，沒能發(fā)展成為一種常規(guī)的測(cè)井方 法來使用。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有激發(fā)極化測(cè)井方法只能測(cè)量激發(fā)電場(chǎng)斷開瞬間的 二次場(chǎng)電位衰減值從而導(dǎo)致應(yīng)用該方法做地層評(píng)價(jià)效果不理想的問 題，本發(fā)明提供一種激發(fā)極化譜測(cè)井方法，應(yīng)用該方法后，在每個(gè)地 層深度可以采集到若干個(gè)激發(fā)極化二次場(chǎng)電位衰減數(shù)據(jù)，形成激發(fā)極 化二次場(chǎng)電位衰減譜，所包含的信息量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)的激發(fā)極化率 測(cè)井，這些激發(fā)極化二次場(chǎng)電位衰減譜經(jīng)過擬合后可以得到弛豫時(shí)間 譜，通過分析弛豫時(shí)間譜就可以用于確定滲透率等地層參數(shù)，因此使 得激發(fā)極化測(cè)井方法可以得到廣泛的應(yīng)用。
本發(fā)明的技術(shù)方案是:該種激發(fā)極化譜測(cè)井方法，包括以下步驟， 即對(duì)目標(biāo)地層施以直流電場(chǎng)，待地層建立起穩(wěn)定電場(chǎng)后，測(cè)量斷電后 由于地層的電弛豫產(chǎn)生的隨時(shí)間衰減的二次場(chǎng)電位，其獨(dú)特之處在 于 -① 采用一個(gè)陣列電極系，所述陣列電極系由軸向以相等間隔固 定于環(huán)氧玻璃鋼絕緣支架上的若干電極組成，其中，頂端部分電極稱 為供電電極，其余部分電極稱為測(cè)量電極，所述供電電極與測(cè)量電極 之間以絕緣短接相分隔。為了保證了供電的均勻性，測(cè)量電極可以同 時(shí)又做供電電極。 .
② 在單片機(jī)的控制下，向陣列電極系中的供電電極提供恒電位 供電以對(duì)目標(biāo)地層形成激發(fā)電場(chǎng)，此階段稱為電場(chǎng)激發(fā)階段；
◎激發(fā)電場(chǎng)斷開以后，在單片機(jī)的控制下，陣列電極系中的每 個(gè)測(cè)量電極采集其所在地層深度點(diǎn)的電位，并存儲(chǔ)于單片機(jī)中，此階 段稱為電位信息采集階段；
上述電場(chǎng)激發(fā)階段與電位信息采集階段交替進(jìn)行，且時(shí)長(zhǎng)相 同； .
⑤在電場(chǎng)激發(fā)階段與電位信息采集階段，所述陣列電極系均處 于勻速上升狀態(tài)，如果設(shè)上升速度為M厘米/秒，則測(cè)量電極之間的
間隔亦為M厘米； .
◎?qū)⒚總€(gè)測(cè)量電極所采集到的其所在各個(gè)地層深度點(diǎn)的激發(fā)極 化二次場(chǎng)電位，經(jīng)過深度歸位后，以激發(fā)極化二次場(chǎng)電位為縱坐標(biāo)， 以電位衰減時(shí)間為橫坐標(biāo)作圖，形成各地層深度點(diǎn)的激發(fā)極化二次場(chǎng)
電位衰減譜；
⑦激發(fā)極化二次場(chǎng)電位衰減譜經(jīng)過擬合后可以得到弛豫時(shí)間 譜，通過分析弛豫時(shí)間譜可以用于確定滲透率等地層參數(shù)。
在上述方案基礎(chǔ)上，結(jié)合測(cè)井具體要求和地層情況，給出一個(gè)優(yōu) 化方案如下
所述陣列電極系共44個(gè)測(cè)量電極，彼此絕緣，采fl在單片機(jī)控 制下兩組電極系組合的陣列式結(jié)構(gòu)，即電極1 電極29為A組電極 系，電極16 電極44為B組電極系；其中，電極16 電極29既作 為A組電極系的補(bǔ)充電極，采集主工作電極1 電極15的后續(xù)數(shù)據(jù)， 同時(shí)電極16 電極30又做為B組電極系的主工作電極，而B組電極 系中的電極31 電極44作為電極16 電極30的補(bǔ)充電極，負(fù)責(zé)采 集電極16 電極30的后續(xù)數(shù)據(jù)。
所述電場(chǎng)激發(fā)階段中對(duì)電極系供電時(shí)間為15秒，斷電后，電位信息采集階段中測(cè)量時(shí)間亦為15秒，測(cè)速為10厘米/每秒。
本發(fā)明具有如下有益效果由于采取上述方案后，測(cè)井儀器通過 單片機(jī)控制陣列電極系來激發(fā)地層和采集數(shù)據(jù)，在每個(gè)地層深度可以 采集到若干個(gè)激發(fā)極化二次場(chǎng)電位衰減數(shù)據(jù)，形成激發(fā)極化二次場(chǎng)電 位衰減譜，所包含的信息量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)的激發(fā)極化率測(cè)井。這些 得到的激發(fā)極化二次場(chǎng)電位衰減譜經(jīng)過擬合后可以得到弛豫時(shí)間譜， 通過分析弛豫時(shí)間譜就可以用于確定滲透率等地層參數(shù)，從而使得激 發(fā)極化測(cè)井可以廣泛應(yīng)用在石油測(cè)井領(lǐng)域。


圖1是本發(fā)明中所涉及的陣列電極系的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2是本發(fā)明中所述陣列電極系的工作原理示意圖。 圖3是本發(fā)明中所述陣列電極系的連續(xù)測(cè)量原理示意圖。 圖4不同供電時(shí)間的弛豫時(shí)間譜。
圖5不同斷電時(shí)間的弛豫時(shí)間譜。 圖6不同供電電流的弛豫時(shí)間譜。
圖7為應(yīng)用本發(fā)明所測(cè)得的實(shí)際地層中某個(gè)深度點(diǎn)的激發(fā)極化
二次電位衰減譜。
圖中l(wèi)一上絕緣頭，2 —數(shù)據(jù)傳遞短接，3—電路筒，4一供電電 極，5 —絕緣短接，6 —測(cè)量電極，7 —下絕緣頭。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明
本種激發(fā)極化譜測(cè)井方法，是基于現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，即對(duì)目標(biāo) 地層施以直流電場(chǎng)，待地層建立起穩(wěn)定電場(chǎng)后，測(cè)量斷電后由于地層 的電弛豫產(chǎn)生的隨時(shí)間衰減的二次場(chǎng)電位。具體的說，在上述現(xiàn)有技
術(shù)的大框架下，本發(fā)明做出的改進(jìn)點(diǎn)在于
① 采用一個(gè)陣列電極系，所述陣列電極系由軸向以相等間隔固 定于環(huán)氧玻璃鋼絕緣支架上的若干電極組成，其中，頂端部分電極稱 為供電電極，其余部分電極稱為測(cè)量電極，所述供電電極與測(cè)量電極 之間以絕緣短接相分隔。為了保證了供電的均勻性，測(cè)量電極同時(shí)又 做供電電極。圖1是本發(fā)明中所涉及的陣列電極系的結(jié)構(gòu)示意圖。
② 在單片機(jī)的控制下，向陣列電極系中的供電電極提供恒電位供電以對(duì)目標(biāo)地層形成激發(fā)電場(chǎng)，此階段稱為電場(chǎng)激發(fā)階段；
③激發(fā)電場(chǎng)斷開以后，在單片機(jī)的控制下，陣列電極系中的每
個(gè)測(cè)量電極采集其所在地層深度點(diǎn)的電位，并存儲(chǔ)于單片機(jī)中，此階
段稱為電位信息采集階段；
上述電場(chǎng)激發(fā)階段與電位信息采集階段交替進(jìn)行，且時(shí)長(zhǎng)相
同；
⑤在電場(chǎng)激發(fā)階段與電位信息采集階段，所述陣列電極系均處 于勻速上升狀態(tài)，如果設(shè)上升速度為M厘米/秒，則測(cè)量電極之間的 間隔即為M厘米；
◎?qū)⒚總€(gè)測(cè)量電極所采集到的其所在各個(gè)地層深度點(diǎn)的激發(fā)極 化二次場(chǎng)電位，經(jīng)過深度歸位后，以激發(fā)極化二次場(chǎng)電位為縱坐標(biāo)， 以電位衰減時(shí)間為橫坐標(biāo)作圖，形成各地層深度點(diǎn)的激發(fā)極化二次場(chǎng) 電位衰減譜；
⑦激發(fā)極化二次場(chǎng)電位衰減譜經(jīng)過擬合后可以得到弛豫時(shí)間 譜，通過分析弛豫時(shí)間譜可以用于確定滲透率等地層參數(shù)。
以上為本發(fā)明的基本方案。下面給出一個(gè)符合測(cè)井具體要求以及 地層實(shí)際情況的優(yōu)選實(shí)施例
所述陣列電極系共44個(gè)測(cè)量電極，彼此絕緣，采用在單片機(jī)控 制下兩組電極系組合的陣列式結(jié)構(gòu)，即電極1 電極29為A組電極 系，電極16 電極44為B組電極系；其中，電極16 電極29既作 為A組電極系的補(bǔ)充電極，采集主工作電極1 電極15的后續(xù)數(shù)據(jù)， 同時(shí)電極16 電極30又做為B組電極系的主工作電極，而B組電極 系中的電極31 電極44作為電極16 電極30的補(bǔ)充電極，負(fù)責(zé)采 集電極16 電極30的后續(xù)數(shù)據(jù)。 ，
所述電場(chǎng)激發(fā)階段中對(duì)電極系供電時(shí)間為15秒，斷電后，電位 信息采集階段中測(cè)量時(shí)間亦為15秒，測(cè)速為10厘米/每秒。
之所以作出上述選擇，原因分述如下 '
首先，選擇電極系供電時(shí)間為15秒，斷電后測(cè)量時(shí)間為15秒，
且恒流源供電，這是因?yàn)楸景l(fā)明的目的在于應(yīng)用陣列電極系采集激 發(fā)極化二次場(chǎng)電位衰減譜，再經(jīng)過擬合得到激發(fā)極化弛豫時(shí)間譜，再 根據(jù)弛豫時(shí)間譜確定地層參數(shù)。因此，需要分析供電時(shí)間和斷電測(cè)量時(shí)間對(duì)弛豫時(shí)間譜的影響程度，據(jù)此來確定電極系參數(shù)、設(shè)計(jì)測(cè)井儀
祖
益o
圖4是不同供電時(shí)間的弛豫時(shí)間譜。圖中可見，在小孔隙對(duì)應(yīng)的 短弛豫時(shí)間范圍內(nèi)，所有供電時(shí)間的弛豫時(shí)間譜完全重合；隨著供電 時(shí)間的延長(zhǎng)，極化逐漸充分，弛豫時(shí)間譜逐漸展寬。當(dāng)供電時(shí)間大于 10秒時(shí)，各弛豫時(shí)間譜的形態(tài)和幅值接近相同，因此選擇供電時(shí)間 15秒。
不同斷電時(shí)間的弛豫時(shí)間譜如圖5所示。與不同供電時(shí)間的情況 一樣，隨著斷電時(shí)間的延長(zhǎng)，恢復(fù)平衡逐漸充分，弛豫時(shí)間譜逐漸展 寬；當(dāng)斷電時(shí)間大于10秒時(shí)，各弛豫時(shí)間譜的形態(tài)和幅值接近相同， 差異可以忽略不計(jì)，因此選擇斷電時(shí)間15秒。
為了在地層中建立起穩(wěn)定的激發(fā)電場(chǎng)，采用恒電位供電方式，以 避免因不同巖性的地層對(duì)電流的傳導(dǎo)能力不同而造成的激發(fā)電場(chǎng)不 穩(wěn)定。采用恒電位供電方式會(huì)導(dǎo)致供電電流密度的不確定，而實(shí)驗(yàn)表 明，供電電流的大小對(duì)激發(fā)極化弛豫時(shí)間譜影響非常小，圖6中2mA、 4mA和6mA三種電流供電時(shí)的弛豫時(shí)間譜基本重合。另有資料證明， 巖石的激發(fā)極化二次場(chǎng)電位在很大范圍內(nèi)不受供電電流變化的影響， 因此選擇恒電位供電方式是有理論和實(shí)驗(yàn)依據(jù)的。
其次，選擇測(cè)速為360m/h，由計(jì)算機(jī)控制斷電后的數(shù)據(jù)采集， 電極l采集斷電瞬間所在深度第一個(gè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)；l秒鐘后，當(dāng)電極2 到達(dá)第一個(gè)采集點(diǎn)的深度時(shí)進(jìn)行該深度第二點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集；再過1 秒鐘，電極3采集該深度第三個(gè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，依次類推。當(dāng)電極15在 同一深度采集完成后，即可得到該深度點(diǎn)斷電后15秒內(nèi)15個(gè)點(diǎn)的激 發(fā)極化二次場(chǎng)電位衰減數(shù)據(jù)。
從電極2開始，每個(gè)電極都是公用電極，都需要采集多個(gè)數(shù)據(jù)。 即電極2采集第二深度點(diǎn)的第一個(gè)數(shù)據(jù)，同時(shí)采集第一深度點(diǎn)的第二 個(gè)數(shù)據(jù)，共采集2個(gè)數(shù)據(jù)；電極3采集第三深度點(diǎn)的第一個(gè)數(shù)據(jù)，同 時(shí)采集第二深度點(diǎn)的第二個(gè)數(shù)據(jù)和第一深度點(diǎn)的第三個(gè)數(shù)據(jù)，共采集
3個(gè)數(shù)據(jù)；依次類推，電極4采集4個(gè)數(shù)據(jù)，......，電極15
采集1 15深度點(diǎn)的全部數(shù)據(jù)，每個(gè)深度點(diǎn)采集一次，如圖2所示， 圖2為本發(fā)明中所述陣列電極系的工作原理示意圖。之所以選擇兩組電極系組合的陣列式結(jié)構(gòu)，是為了使測(cè)量連續(xù)進(jìn)
行，采用電極1 29為一組，電極16 44為另一組。電極16 30 一方面與電極1 15同樣工作，同時(shí)也作為電極1 15的補(bǔ)充電極采 集其后續(xù)數(shù)據(jù)；同理，電極31 44作為電極16 30的補(bǔ)充電極，負(fù) 責(zé)采集電極16 30的后續(xù)數(shù)據(jù)。圖3為電極系的連續(xù)測(cè)量原理示意 圖。因?yàn)閮x器供電時(shí)間15秒，斷電時(shí)間15秒，測(cè)速10cm/s，所以 儀器供電、測(cè)量一個(gè)周期內(nèi)移動(dòng)3米；而每套電極系每周期可以采集 1.5米的地層數(shù)據(jù)，兩套電極系剛好完成3米的地層測(cè).試，見圖2。 電場(chǎng)切斷以后，電極1 15處在第二段地層的位置，這些電極與電極 16 29組成第一套電極系，完成對(duì)第二段地層的測(cè)試；而電極16 30處在第一段地層的位置，這些電極與電極31 44組成第二套電極 系，完成對(duì)第一段地層的測(cè)試。15秒之后，儀器已經(jīng)運(yùn)行1.5米， 完成了對(duì)第一、二段地層的數(shù)據(jù)采集， 一個(gè)測(cè)量周期結(jié)束，開始第二 次供電。當(dāng)供電15秒以后，第一套電極系的主電極，即電極1 電 極15到達(dá)第四段地層的位置，開始對(duì)第四段地層進(jìn)行測(cè)試，同理， 第二套電極系的主電極，即電極16 電極30到達(dá)第三號(hào)地層的位置， 開始對(duì)第三號(hào)地層進(jìn)行測(cè)試。整個(gè)測(cè)量過程中，第一套電極系總是測(cè) 量偶數(shù)層段、第二套電極系測(cè)量奇數(shù)層段，如此循環(huán)往復(fù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)地 層激發(fā)極化衰減譜的連續(xù)測(cè)量。
圖2中，ml m44為測(cè)量電極；D1 D 30表示深度，tl tl5 是時(shí)間，在深度隨時(shí)間變化的坐標(biāo)系中，所選中的節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)均為有效 數(shù)據(jù)，其它節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)都是無效數(shù)據(jù)；每個(gè)深度都可采集到一組共 15個(gè)隨時(shí)間衰減的激發(fā)極化二次場(chǎng)電位數(shù)據(jù)。采樣后的數(shù)據(jù)經(jīng)過深 度歸位后可得到各深度點(diǎn)的二次場(chǎng)電位衰減譜，再經(jīng)過擬合得到激發(fā) 極化弛豫時(shí)間譜。具體擬合過程可參考專利200410037439. 8和專利 200410037440. 0文獻(xiàn)中所公開的內(nèi)容。
每組數(shù)據(jù)包括電位值和時(shí)間，以時(shí)間為橫坐標(biāo)，極化電位為縱坐 標(biāo)，畫出激發(fā)激化譜。每個(gè)深度對(duì)應(yīng)一組譜的數(shù)據(jù)，這樣通過不斷循 環(huán)，完成不同深度的激發(fā)極化譜測(cè)量。應(yīng)用本方法已經(jīng)在大慶油田進(jìn) 行了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)井，圖8即為應(yīng)用本發(fā)明所測(cè)得的實(shí)際地層中某個(gè)深度點(diǎn) 的激發(fā)極化二次電位衰減譜，經(jīng)過驗(yàn)證，與巖心實(shí)驗(yàn)給出的規(guī)律完全一致，由此可知本方法具有實(shí)用性與準(zhǔn)確性，電極系工作正常，達(dá)到 了預(yù)期的設(shè)計(jì)效果。綜上所述，應(yīng)用本發(fā)明中所述方法后，可以使得 激發(fā)極化測(cè)井方法得到廣泛的應(yīng)用。
權(quán)利要求
1、一種激發(fā)極化譜測(cè)井方法，包括以下步驟，即對(duì)目標(biāo)地層施以直流電場(chǎng)，待地層建立起穩(wěn)定電場(chǎng)后，測(cè)量斷電后由于地層的電弛豫產(chǎn)生的隨時(shí)間衰減的二次場(chǎng)電位，其特征在于①采用一個(gè)陣列電極系，所述陣列電極系由軸向以相等間隔固定于環(huán)氧玻璃鋼絕緣支架上的若干電極組成，其中，頂端部分電極稱為供電電極，其余部分電極稱為測(cè)量電極，所述供電電極與測(cè)量電極之間以絕緣短接相分隔；②在單片機(jī)的控制下，向陣列電極系中的供電電極提供恒電位供電以對(duì)目標(biāo)地層形成激發(fā)電場(chǎng)，此階段稱為電場(chǎng)激發(fā)階段；③激發(fā)電場(chǎng)斷開以后，在單片機(jī)的控制下，陣列電極系中的每個(gè)測(cè)量電極采集其所在地層深度點(diǎn)的電位，并存儲(chǔ)于單片機(jī)中，此階段稱為電位信息采集階段；④上述電場(chǎng)激發(fā)階段與電位信息采集階段交替進(jìn)行，且時(shí)長(zhǎng)相同；⑤在電場(chǎng)激發(fā)階段與電位信息采集階段，所述陣列電極系均處于勻速上升狀態(tài)，如果設(shè)上升速度為M厘米/秒，則測(cè)量電極之間的間隔即為M厘米；⑥將每個(gè)測(cè)量電極所采集到的其所在各個(gè)地層深度點(diǎn)的激發(fā)極化二次場(chǎng)電位，經(jīng)過深度歸位后，以激發(fā)極化二次場(chǎng)電位為縱坐標(biāo)，以電位衰減時(shí)間為橫坐標(biāo)作圖，形成各地層各深度點(diǎn)的激發(fā)極化二次場(chǎng)電位衰減譜；⑦激發(fā)極化二次場(chǎng)電位衰減譜經(jīng)過擬合后可以得到弛豫時(shí)間譜，通過分析弛豫時(shí)間譜可以用于確定滲透率等地層參數(shù)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的激發(fā)極化譜測(cè)井方法，其特征在于 所述陣列電極系共44個(gè)測(cè)量電極，彼此絕緣，采用在單片機(jī)控制下兩組電極系組合的陣列式結(jié)構(gòu)，即電極1 電極29為A組電極 系，電極16 電極44為B組電極系；其中，電極16 電極29既作 為A組電極系的補(bǔ)充電極，采集主工作電極1 電極15的后續(xù)數(shù)據(jù)， 同時(shí)電極16 電極30又做為B組電極系的主工作電極，而B組電極系中的電極31 電極44作為電極16 電極30的補(bǔ)充電極，負(fù)責(zé)采 集電極16 電極30的后續(xù)數(shù)據(jù)；所述電場(chǎng)激發(fā)階段中對(duì)電極系供電時(shí)間為15秒，斷電后，電位 信息采集階段中測(cè)量時(shí)間亦為15秒，測(cè)速為10厘米/每秒。
全文摘要
一種激發(fā)極化譜測(cè)井方法。主要解決現(xiàn)有激發(fā)極化測(cè)井方法只能測(cè)量激發(fā)電場(chǎng)斷開瞬間的二次場(chǎng)電位衰減值從而導(dǎo)致應(yīng)用該方法做地層評(píng)價(jià)效果不理想的問題。其特征在于電極系采用陣列式組合結(jié)構(gòu)，測(cè)井儀器通過單片計(jì)算機(jī)控制電極系來激發(fā)地層和采集數(shù)據(jù)，在每個(gè)地層深度可以采集到若干個(gè)激發(fā)極化二次場(chǎng)電位衰減數(shù)據(jù)，形成激發(fā)極化二次場(chǎng)電位衰減譜，激發(fā)極化二次場(chǎng)電位衰減譜經(jīng)過擬合后可以得到弛豫時(shí)間譜。應(yīng)用該方法后，通過分析弛豫時(shí)間譜就可以確定滲透率等地層參數(shù)，因此使得激發(fā)極化測(cè)井方法可以得到廣泛的應(yīng)用。
文檔編號(hào)E21B47/00GK101592029SQ20091007247
公開日2009年12月2日 申請(qǐng)日期2009年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月2日
發(fā)明者柱 丁, 姜亦忠, 張寶昆, 張家舉, 曹慶芳, 王偉男, 童茂松, 袁曉燕 申請(qǐng)人:大慶油田有限責(zé)任公司