專利名稱：一種用于三維感應(yīng)測(cè)井儀的刻度方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及感應(yīng)測(cè)井技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及ー種用于三維感應(yīng)測(cè)井儀的刻度方法。
背景技術(shù)：
在測(cè)井方面，隨著更復(fù)雜、更隱蔽油氣藏的開發(fā)，人們了解油氣儲(chǔ)層詳細(xì)結(jié)構(gòu)的需要也愈來愈迫切，因而對(duì)測(cè)井提出了更高的要求。感應(yīng)測(cè)井作為測(cè)井中的ー種重要方法，其測(cè)井儀器和地層模型也從簡(jiǎn)單走向復(fù)雜。儀器的頻率域從單頻到多頻，空間域從單線圈感應(yīng)到多線圈感應(yīng)，極化域也從單個(gè)方向極化到三個(gè)正交方向的極化。據(jù)估計(jì)，世界上大約30%的油氣存在于砂泥巖薄互層儲(chǔ)層中。在層積的沙泥巖薄交互儲(chǔ)層中，通常宏觀電阻率表現(xiàn)為單軸各向異性，傳統(tǒng)的感應(yīng)測(cè)井儀器測(cè)得的電阻率響應(yīng)主要反映地層的水平電阻率，砂泥巖薄互層水平電阻率主要反映的是低阻泥巖，由此計(jì)算的含水飽和度偏高，從而可能出現(xiàn)對(duì)油氣層的低估甚至漏估。如何正確評(píng)價(jià)這類儲(chǔ)層促進(jìn)了三分量感應(yīng)測(cè)井儀器的研制，此種新型儀器的線圈系在常規(guī)的軸向線圈系(Z向磁偶極子)的基礎(chǔ)上加上了橫向線圈系(X和Y向磁偶極子)，所以三維感應(yīng)測(cè)井在理論上既能測(cè)得水平方向的電導(dǎo)率又能測(cè)出垂直方向的電導(dǎo)率，從而更精確地評(píng)價(jià)巖石物理性質(zhì)，有助于最大限度地挖掘垂直井、斜井和水平井中的低電阻率、低反差、泥質(zhì)砂巖產(chǎn)油氣層的產(chǎn)能，從而為石油公司獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益，而被視為當(dāng)今石油測(cè)井的技術(shù)前沿，受到極大的重視。在三維感應(yīng)測(cè)井儀的設(shè)計(jì)中有ー個(gè)重要的步驟，就是對(duì)儀器的響應(yīng)進(jìn)行刻度，刻度有兩個(gè)目的:ー是完成電壓信號(hào)與視電導(dǎo)率(視電導(dǎo)率與視電阻率成倒數(shù)關(guān)系)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，ニ是消除線圈系誤差和電子線路誤差的影響。比較理想的刻度環(huán)境是幾種具有不同電導(dǎo)率的無限均勻介質(zhì)，即建立所謂的實(shí)體刻度模型來進(jìn)行ー級(jí)刻度，由于感應(yīng)測(cè)井儀的探測(cè)空間范圍大，ー級(jí)刻度實(shí)體模型耗資太大，技術(shù)難度高，所以直到目前為止尚未看到用于感應(yīng)測(cè)井的ー級(jí)刻度標(biāo)準(zhǔn)。感應(yīng)測(cè)井模擬刻度器，即刻度環(huán)的制作和使用都很方便，在實(shí)際中也被廣泛應(yīng)用，但由于其精度較差，一般作為現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)用的三級(jí)刻度。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述所述的技術(shù)缺陷，本發(fā)明提供一種用于三維感應(yīng)測(cè)井儀的刻度方法，其目的在于，可以較為方便地開展對(duì)感應(yīng)測(cè)井儀的響應(yīng)進(jìn)行刻度，同時(shí)又能保證較高的精度。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案:一種用于三維感應(yīng)測(cè)井儀的刻度方法，包括:三維感應(yīng)測(cè)井儀放置于裝有給定電導(dǎo)率的溶液的刻度裝置中，測(cè)量獲得在所述刻度裝置內(nèi)的響應(yīng)信號(hào)；
根據(jù)刻度裝置模型參數(shù)，對(duì)所述裝有給定電導(dǎo)率溶液的刻度裝置整體進(jìn)行數(shù)值建模和仿真計(jì)算，獲得等效均勻地層模型電導(dǎo)率參數(shù)，其中，三維感應(yīng)測(cè)井儀在該等效均勻地層模型下的響應(yīng)信號(hào)與所測(cè)量的三維感應(yīng)測(cè)井儀在裝有給定電導(dǎo)率的溶液的刻度裝置內(nèi)的響應(yīng)信號(hào)相同；根據(jù)所測(cè)得的響應(yīng)信號(hào)和所獲得的等效均勻地層模型電導(dǎo)率參數(shù)，建立響應(yīng)信號(hào)與均勻地層模型參數(shù)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。優(yōu)選地，使用有限元法或有限差分法進(jìn)行仿真計(jì)算。優(yōu)選地，將三維感應(yīng)測(cè)井儀放置于裝有給定電導(dǎo)率的溶液的刻度裝置中，測(cè)量獲得在刻度裝置內(nèi)的響應(yīng)信號(hào)，包括:使用懸掛裝置來懸掛三維感應(yīng)測(cè)井儀；將ー測(cè)控裝置與懸掛裝置連接，用于對(duì)三維感應(yīng)測(cè)井儀進(jìn)行測(cè)控。優(yōu)選地，懸掛裝置由金屬材料制成，懸掛裝置距離刻度裝置的最短距離大于10米。優(yōu)選地，響應(yīng)信號(hào)為電壓信號(hào)。本發(fā)明由于采取以上所述的技術(shù)方案，其包括以下優(yōu)點(diǎn):成本消耗相對(duì)較低，技術(shù)難度可以被實(shí)現(xiàn)，并且精度較高。


在此說明的附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)ー步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，本發(fā)明的示例性的實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制；在附圖中:圖1是依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的刻度方法的流程圖；圖2a是依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的三維感應(yīng)測(cè)井儀的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2b是圖2a的三維感應(yīng)測(cè)井儀中的一個(gè)發(fā)射及接收線圈的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是在工作頻率26KHz、井眼電導(dǎo)率為1.0西門子的情況下21英寸收發(fā)線圈距測(cè)量信號(hào)與地層參數(shù)關(guān)系曲線圖；圖4是在工作頻率26KHz、井眼電導(dǎo)率為0.0西門子的情況下21英寸收發(fā)線圈距測(cè)量信號(hào)與地層參數(shù)關(guān)系曲線圖；圖5是在工作頻率26KHz、井眼電導(dǎo)率為1.0西門子的情況下27英寸收發(fā)線圈距測(cè)量信號(hào)與地層參數(shù)關(guān)系曲線圖；圖6是在工作頻率26KHz、井眼電導(dǎo)率為0.0西門子的情況下27英寸收發(fā)線圈距測(cè)量信號(hào)與地層參數(shù)關(guān)系曲線圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的技術(shù)方案更加清楚明白，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)ー步詳細(xì)闡述。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的各種方式可以相互組合。一種三維感應(yīng)測(cè)井儀結(jié)構(gòu)如圖2a所示，該測(cè)井儀有ー個(gè)發(fā)射線圈(T)和兩個(gè)源距的接收線圈系Rm2和Rml，源距分別是27英寸和21英寸，Rm2為27英寸源距線圈系的主接收線圏，Rb2為27英寸源距線圈系的補(bǔ)償線圏，Rml為21英寸源距線圈系的主接收線圏，Rbl為21英寸源距線圈系的補(bǔ)償線圏，Rb2和Rml在同一個(gè)位置。三維感應(yīng)線圈具有X/Y/Z向三個(gè)方向的分量，考慮到X/Y的対稱性，為了簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，本發(fā)明中的三維感應(yīng)測(cè)井儀的發(fā)射線圈和接收線圈可以被設(shè)計(jì)成X/Z向兩個(gè)分量，結(jié)構(gòu)如圖2b所示。為了簡(jiǎn)化，在下文中，用27英寸源距特指圖2a中三維感應(yīng)測(cè)井儀的源距為27英寸的T_Rm2 (RB2)收發(fā)線圈組，用21英寸源距特指圖2a中三維感應(yīng)測(cè)井儀的源距為21英寸的T-Rml (Rbl)收發(fā)線圈組。一種用于三維感應(yīng)測(cè)井儀的刻度方法，如圖1所示，可以包括如下步驟:三維感應(yīng)測(cè)井儀放置于裝有給定電導(dǎo)率的溶液的刻度裝置中，測(cè)量獲得在刻度裝置內(nèi)的響應(yīng)信號(hào)；根據(jù)刻度裝置模型參數(shù)，對(duì)裝有給定電導(dǎo)率溶液的刻度裝置整體進(jìn)行數(shù)值建模和仿真計(jì)算，獲得等效均勻地層模型電導(dǎo)率參數(shù)，其中，三維感應(yīng)測(cè)井儀在該等效均勻地層模型下的響應(yīng)信號(hào)與所測(cè)量的三維感應(yīng)測(cè)井儀在裝有給定電導(dǎo)率的溶液的刻度裝置內(nèi)的響應(yīng)信號(hào)相同；根據(jù)所測(cè)得的響應(yīng)信號(hào)和所獲得的等效均勻地層模型電導(dǎo)率參數(shù)，建立響應(yīng)信號(hào)與均勻地層模型參數(shù)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。在刻度的實(shí)施過程中，調(diào)整刻度裝置的溶液電導(dǎo)率，由低到高，選取但不局限于在
0.01西門子每米到2西門子每米區(qū)間，選取3到5個(gè)點(diǎn)，重復(fù)上述方法操作。通過上述方法，完成對(duì)三維感應(yīng)測(cè)井儀的刻度。可選地，可以使用有限元法或有限差分法進(jìn)行仿真計(jì)算，還可以使用其他的仿真
計(jì)算算法。可選地，將三維感應(yīng)測(cè)井儀放置于裝有給定電導(dǎo)率的溶液的刻度裝置中，測(cè)量獲得在刻度裝置內(nèi)的響應(yīng)信號(hào)，可以包括:可以使用懸掛裝置來懸掛三維感應(yīng)測(cè)井儀；可以將ー測(cè)控裝置與懸掛裝置連接，用于對(duì)三維感應(yīng)測(cè)井儀進(jìn)行測(cè)控?？蛇x地，懸掛裝置可以由金屬材料或者非金屬材料制成，如果由金屬材料制成，則懸掛裝置距離刻度裝置的最短距離大于10米?？蛇x地，響應(yīng)信號(hào)可以為電壓信號(hào)。在本申請(qǐng)的ー個(gè)實(shí)施例中，將有限尺寸的刻度裝置放置于地面之上，為了保證模型參數(shù)的穩(wěn)定性和工程穩(wěn)固性，地面可以設(shè)計(jì)成水泥地面?？潭妊b置里面可以盛裝不同電導(dǎo)率的溶液，對(duì)三維感應(yīng)測(cè)井儀進(jìn)行刻度。具體刻度實(shí)施時(shí)，將刻度裝置放置于水泥地面之上，刻度裝置里面設(shè)有井眼和電各向異性層，該電各向異性層的垂直電阻率(沿井眼軸向方向)和水平電阻率(垂直于井眼軸向平面)之比為8，垂直電阻率值和水平電阻率值可以隨著刻度裝置里面的電導(dǎo)率溶液的電導(dǎo)率值的改變而改變。圖2a所示的三維感應(yīng)測(cè)井儀放置于井眼里面，發(fā)射線圈T在上面，接收線圈在下面，發(fā)射線圈T距離水泥地面的表面7.9米。三維感應(yīng)測(cè)井儀通過從懸掛裝置，例如塔吊上懸掛下來的電纜進(jìn)行懸掛、供電和測(cè)控，電纜可以收放，起吊和下放儀器，塔吊可以是金屬的和非金屬的材料，如果是金屬材料，要求距離刻度裝置的最短距離大于10米，以減小金屬對(duì)刻度的影響。測(cè)控裝置，例如測(cè)控電腦位于測(cè)控房里面，通過電纜與三維感應(yīng)測(cè)井儀連接進(jìn)行測(cè)控。可以在水池里面預(yù)先調(diào)配一定電導(dǎo)率的鹽溶液，然后通過水泵系統(tǒng)注入到刻度裝置里面。
進(jìn)行刻度時(shí)，對(duì)刻度裝置整體(包括電各向異性層、具有給定電導(dǎo)率的溶液和井眼)及三維感應(yīng)測(cè)井儀進(jìn)行整體數(shù)值建模(測(cè)控房、塔吊及電纜對(duì)儀器響應(yīng)的影響極小，可以忽略不計(jì)，建模中忽略)，采用有限元方法，得到4組刻度裝置電導(dǎo)率參數(shù)與等效均勻地層電導(dǎo)率參數(shù)關(guān)系曲線，見圖3、圖4、圖5、圖6，曲線中橫坐標(biāo)是刻度裝置中的溶液I的電導(dǎo)率。圖3是井眼電導(dǎo)率為1.0西門子吋，工作頻率26KHz下，21英寸收發(fā)線圈距測(cè)量信號(hào)與地層參數(shù)關(guān)系曲線(0.01 10000歐姆米)。其物理含意為:如當(dāng)模擬井溶液電導(dǎo)率A = 0.1時(shí)的響應(yīng)等于電導(dǎo)率B = 0.77S/m均勻無限大地層在沒考慮趨膚效應(yīng)影響時(shí)所對(duì)應(yīng)的響應(yīng)。因此，上面曲線給出了溶液電導(dǎo)率與均勻無限大地層的對(duì)應(yīng)關(guān)系。只要模擬井溶液電導(dǎo)率一定，即可通過上圖查到與之對(duì)應(yīng)的均勻無限大地層的電導(dǎo)率。因此通過模擬井溶液可對(duì)儀器響應(yīng)進(jìn)行刻度。同樣地，圖4是井眼電導(dǎo)率為0.0西門子時(shí)(無溶液)，工作頻率26KHz下，21英寸收發(fā)線圈距測(cè)量信號(hào)與地層參數(shù)關(guān)系曲線(0.01 10000歐姆米)。圖5是井眼電導(dǎo)率為1.0西門子吋，工作頻率26KHz下，27英寸收發(fā)線圈距測(cè)量信號(hào)與地層參數(shù)關(guān)系曲線(0.01 10000歐姆米)。圖6是井眼電導(dǎo)率為0.0西門子時(shí)(無溶液)，工作頻率26KHz下，27英寸收發(fā)線圈距測(cè)量信號(hào)與地層參數(shù)關(guān)系曲線(0.01 10000歐姆米)。由于視電導(dǎo)率=電壓/儀器常數(shù)，儀器常數(shù)與儀器自身設(shè)計(jì)參數(shù)有關(guān)，這樣，就建立起了測(cè)量的響應(yīng)信號(hào)(可以是電壓信號(hào))和均勻地層模型電導(dǎo)率之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，通過在刻度裝置中ー些典型電導(dǎo)率溶液(如0.002，0.01，0.l，l，10s/m)下對(duì)儀器進(jìn)行測(cè)試，就建立起了測(cè)量的響應(yīng)信號(hào)(可以是電壓信號(hào))和均勻地層模型電導(dǎo)率之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，就完成了對(duì)儀器的刻度。應(yīng)用示例I通過上述方法刻度后的三維感應(yīng)測(cè)井儀，在天然湖泊進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試水體深度約為18米，水體電阻率29.6ohm.m(用電阻率測(cè)試儀CM-MR-3測(cè)量獲得，電導(dǎo)率與電阻率互為倒數(shù)關(guān)系)，由于水體深度比較大，范圍比較廣，近似于無限大均勻水體，水平電阻率=垂直電阻率。將該三維感應(yīng)測(cè)井儀水平放置于水深約9米處(儀器距離水面和湖底距離均約9米)進(jìn)行測(cè)試，21英寸源距Z向線圈測(cè)量電阻率(水平電阻率)為30.03168歐姆米，相對(duì)誤差1.458364%，21英寸源距X向線圈測(cè)量電阻率(垂直電阻率)為30.55966歐姆米，相對(duì)誤差3.242108%;27英寸源距Z向線圈測(cè)量電阻率(水平電阻率)為30.18293歐姆米，相對(duì)誤差1.96937%，27英寸源距X向線圈測(cè)量電阻率(垂直電阻率)為29.81366歐姆米，相對(duì)誤差0.721827%。測(cè)量結(jié)果表明，本發(fā)明所述的刻度方法能夠?qū)θS感應(yīng)測(cè)井儀進(jìn)行有效的刻度，經(jīng)過該刻度方法刻度后的三維感應(yīng)測(cè)井儀在均勻水體中的測(cè)量精度較高，能夠比較準(zhǔn)確地測(cè)量均勻媒質(zhì)的電阻率。以上所述實(shí)施例僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以刻意對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種修改和變型而不偏離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些修改和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于三維感應(yīng)測(cè)井儀的刻度方法，包括: 將三維感應(yīng)測(cè)井儀放置于裝有給定電導(dǎo)率的溶液的刻度裝置中，測(cè)量獲得在所述刻度裝置內(nèi)的響應(yīng)信號(hào)； 根據(jù)刻度裝置模型參數(shù)，對(duì)所述裝有給定電導(dǎo)率溶液的刻度裝置整體進(jìn)行數(shù)值建模和仿真計(jì)算，獲得等效均勻地層模型電導(dǎo)率參數(shù)，其中，三維感應(yīng)測(cè)井儀在該等效均勻地層模型下的響應(yīng)信號(hào)與所測(cè)量的三維感應(yīng)測(cè)井儀在裝有給定電導(dǎo)率的溶液的刻度裝置內(nèi)的響應(yīng)信號(hào)相同； 根據(jù)所測(cè)得的響應(yīng)信號(hào)和所獲得的等效均勻地層模型電導(dǎo)率參數(shù)，建立響應(yīng)信號(hào)與均勻地層模型參數(shù)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中， 使用有限元法或有限差分法進(jìn)行仿真計(jì)算。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中， 所述將三維感應(yīng)測(cè)井儀放置于裝有給定電導(dǎo)率的溶液的刻度裝置中，測(cè)量獲得在所述刻度裝置內(nèi)的響應(yīng)信號(hào)，包括: 使用懸掛裝置來懸掛所述三維感應(yīng)測(cè)井儀； 將ー測(cè)控裝置與所述懸掛裝置連接，用于對(duì)所述三維感應(yīng)測(cè)井儀進(jìn)行測(cè)控。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中， 所述懸掛裝置由金屬材料制成，所述懸掛裝置距離所述刻度裝置的最短距離大于10米。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中， 所述響應(yīng)信號(hào)為電壓信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于三維感應(yīng)測(cè)井儀的刻度方法，該方法包括將三維感應(yīng)測(cè)井儀放置于裝有給定電導(dǎo)率的溶液的刻度裝置中，測(cè)量獲得在刻度裝置內(nèi)的響應(yīng)信號(hào)；根據(jù)刻度裝置模型參數(shù)，對(duì)裝有給定電導(dǎo)率溶液的刻度裝置整體進(jìn)行數(shù)值建模和仿真計(jì)算，獲得等效均勻地層模型電導(dǎo)率參數(shù)，其中，三維感應(yīng)測(cè)井儀在該等效均勻地層模型下的響應(yīng)信號(hào)與所測(cè)量的三維感應(yīng)測(cè)井儀在裝有給定電導(dǎo)率的溶液的刻度裝置內(nèi)的響應(yīng)信號(hào)相同；根據(jù)所測(cè)得的響應(yīng)信號(hào)和所獲得的等效均勻地層模型電導(dǎo)率參數(shù)，建立響應(yīng)信號(hào)與均勻地層模型參數(shù)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。本發(fā)明所述的刻度方法可以較為方便地開展對(duì)三維感應(yīng)測(cè)井儀的響應(yīng)進(jìn)行刻度，同時(shí)又能保證較高的精度。
文檔編號(hào)E21B49/00GK103089252SQ20131001645
公開日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2013年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月16日
發(fā)明者李愛勇, 羅曦, 孫向陽 申請(qǐng)人:中國(guó)海洋石油總公司, 中海油田服務(wù)股份有限公司