俄羅斯過套管電阻率原理及測量范圍有效性驗證

文章介紹了過金屬套管電阻率測井技術的測量原理,并通過儀器的刻度實驗對俄羅斯過套管電阻率測井儀的有效測量范圍進行了驗證,對過套管電阻率測井儀器的實際測量具有借鑒意義。

電阻率;刻度;有效測量范圍

0 引 言

地層電阻率是評價儲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值[1]。傳統(tǒng)的電阻率測量是在裸眼井中進行,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現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,達到測量地層電阻率,從而實現對油層剩余油飽和度進行評價,指導油田進一步調整和開發(fā)。它可以發(fā)現過去由于測井技術條件的限制而沒有發(fā)現的油層,也可以評價油層水淹狀況、監(jiān)測儲層流體飽和度的變化,為油田開發(fā)方案的調整、充分挖潛剩余油、提高油田最終采收率提供依據。

1 過套管電阻率的工作原理[2、3]

當有電流通過上下電極注入套管中時,大部分電流會通過套管向上或向下流動,但還有一部分微小電流會泄露到地層。測量原理如圖1所示,當上下電極向套管中注入數安培的大電流時,測量所記錄的主要有:U點電位電極相對位于井口的遠點N的電位;電位的第一差分ΔU=ΔUM1N+ΔUNM2(M1M2的距離為1 m)和M1和M2兩點之間電位的第二差分Δ2U=ΔUM1N-ΔUNM2(三個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行這些測量,并且在每個點測量兩次:經過電流電極A1和電流電極A2給套管供電時各測一次。然后用公式(1)計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、下電流電極供電時中間測量電極同套管接觸點套管電場的電位,V;

ΔUM2M1(IA1),ΔUM2M1(IA2)為向電極系的上、下電流電極供電時,電極系的兩個測量電極同套管接觸點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,電極系的所有三個測量電極同套管接觸點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供給套管的電流,A。

2 測量范圍有效性驗證

1)實驗目的:檢驗過套管地層電阻率測井儀器測量范圍:1Ω·m～200Ω·m。

2)驗證方案:在室內刻度裝置內進行刻度實驗,驗證方案如下:

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

3)刻度結果見表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,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,以Rmeasure為縱坐標,觀察每點在Rmeasure=Rgive對角線分布情況。數據點離Rmeasure=Rgive線越近,說明儀器測量誤差越小;反之,數據點離Rmeasure=Rgive線越遠,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,測量準確度較高,在高電阻率地層(Rgive＞500Ω.m)時,測量準確度相對較低,數據點發(fā)散。測量值比實際值略偏大。該儀器的二者之間的關系為:

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 論

1)由表1可見:過套管電阻率儀器的測量范圍應為大于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的說法不太嚴謹。

2)由圖2和表1可知,在高阻地層情況下,通過多次重復測量,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)對測量結果進行校正,達到提高測量精度的目的。

[1] 施藍姆伯格技術公司.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

(大慶油田有限責任公司測試技術服務分公司 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測控技術與儀器專業(yè),現在大慶測試技術服務分公司工作。郵編:163153

2010-06-19編輯:劉雅銘)