過套管電阻率課件

《測井新方法》第6講：過套管電阻率測井張?jiān)匈Y源與信息學(xué)院測井研究中心zhangyz@《測井新方法》第6講：過套管電阻率測井張?jiān)胁捎凸に囇芯吭褐饕獌?nèi)容1、過套管電阻率發(fā)展歷程2、CHFR原理、儀器與應(yīng)用3、EKOS原理、儀器與應(yīng)用

主要內(nèi)容1、過套管電阻率發(fā)展歷程采油工藝研究院1、過套管電阻率發(fā)展歷程1939年原蘇聯(lián)L.M.Alpin提出了“在套管井中進(jìn)行電測的方法”，提出一種測量漏泄電流的方法，但限于以下缺陷未能實(shí)現(xiàn)：（1）不能確定套管厚度和套管電導(dǎo)率的變化對測量結(jié)果的影響。1、過套管電阻率發(fā)展歷程1939年原蘇聯(lián)L.M.Alpin提采油工藝研究院（2）電極距選擇不當(dāng)，與理想的電極距差別很大，對結(jié)果產(chǎn)生重大影響。（3）原理上看只獲得地層相對電導(dǎo)率，不能測得絕對值。Alpin沒認(rèn)識(shí)到：為了消除電場畸變對電壓測量結(jié)果得影響，電流電極與測量電極之間必須保持一定距離。1、過套管電阻率發(fā)展歷程（2）電極距選擇不當(dāng)，與理想的電極距差別很大，對結(jié)果產(chǎn)生重大采油工藝研究院1948年W.H.Stewart“電測方法和儀器”，提出另一種測量漏泄方法，但仍存在以下缺陷未能實(shí)現(xiàn)：（1）電流電極－接收電極和各接收電極之間得距離選擇不當(dāng)，對測量結(jié)果產(chǎn)生很大影響。1、過套管電阻率發(fā)展歷程1948年W.H.Stewart“電測方法和儀器”，提出另一采油工藝研究院（2）不能確定出套管厚度和套管電導(dǎo)率的變化對測量結(jié)果的影響，所以也無法校正影響。（3）在該方案中，每段套管的電流是分別測量，放大器增益、套管電阻率、電源不穩(wěn)會(huì)影響測量結(jié)果，每次測量精度不同。（4）漏泄電流小，不可能測量漏泄電流。1、過套管電阻率發(fā)展歷程（2）不能確定出套管厚度和套管電導(dǎo)率的變化對測量結(jié)果的影響，采油工藝研究院1986年P(guān)ML公司開始研制儀器。1993年Vail等正式發(fā)表研究成果，1997年BakerAtlas買PML產(chǎn)權(quán)。1999-2000年SLB提供商用儀器。Kaufman于1990年前后在科羅拉多礦業(yè)學(xué)院，先后研制出第一、第二代樣機(jī)，均為點(diǎn)測，第二代為10秒/點(diǎn)。1994年Kaufman等人后提出了傳輸線方程簡化模型和曲面積分方程模型，為該方法的研究奠定了基礎(chǔ)。1、過套管電阻率發(fā)展歷程1986年P(guān)ML公司開始研制儀器。1993年Vail等正式發(fā)采油工藝研究院1999年SLB推出第一代的CHFR儀器。2001年SLB推出第二代CHFR_Plus，測速提高了1倍。該儀器在大慶、冀東、吉林、新疆、華北等油田進(jìn)行了測井。測試結(jié)果表明，該方法在解決套管井中的油層動(dòng)態(tài)監(jiān)測問題方面發(fā)揮著重要作用。1999年SLB推出第一代的CHFR儀器。采油工藝研究院1939年前蘇聯(lián)L.M.Alpin”套管井中測量漏電流方法”1947年美國Ennis”在套管井中劃分地層的方法和儀器”1949年STEWART”電測方法和儀器”1949、1952、1956多種方案提出1972年六個(gè)電極和兩步測量法的測井1984美國能源署支持PML公司研究測井技術(shù)方法1990年Kaufman基于傳輸線方程理論和測量理論1991年Vail“測量儀器的移動(dòng)和不同套管電阻補(bǔ)償”1993-1998年測井儀器相關(guān)理論完善Kaufman電極系卡什科-雷赫林斯基電極系2000年阿特拉斯TCRT2000年斯倫貝謝CHFR2002年斯倫貝謝CHFR-PLUS地層電阻率計(jì)算方法2002年EKOS1939年前蘇聯(lián)L.M.Alpin”套管井中測量漏電流采油工藝研究院目前主要的過套管電阻率測量儀器Schlumberger公司CHFR：CasedHoleFormationResistivitytool；CHFR-Plus：2002年推出的第二代儀器；CHFR-Slim：2004年推出的第三代儀器（2.125in）。1、過套管電阻率發(fā)展歷程目前主要的過套管電阻率測量儀器1、過套管電阻率發(fā)展歷程采油工藝研究院目前主要的過套管電阻率測量儀器BakerAtlas公司TCR:ThroughCasingResistivitytool俄羅斯：EKOS1、過套管電阻率發(fā)展歷程目前主要的過套管電阻率測量儀器1、過套管電阻率發(fā)展歷程采油工藝研究院套管井電阻率測量的主要目的油藏動(dòng)態(tài)監(jiān)測：通過時(shí)間推移測井，跟蹤流體飽和度的變化，監(jiān)測生產(chǎn)和注水過程中的流體界面位置，調(diào)整開發(fā)方案，延長油田開采壽命。1、過套管電阻率發(fā)展歷程套管井電阻率測量的主要目的1、過套管電阻率發(fā)展歷程采油工藝研究院1、過套管電阻率發(fā)展歷程套管井電阻率測量的主要目的剩余油分布監(jiān)測：對剩余油的分布評價(jià)與監(jiān)測，開采剩余油、提高采收率。補(bǔ)償裸眼井測井：在因擴(kuò)徑或塌方而未完成裸眼井測量的井中獲得地層電阻率；確定漏失的油層：發(fā)現(xiàn)老井中漏掉的有價(jià)值的油氣層。1、過套管電阻率發(fā)展歷程套管井電阻率測量的主要目的采油工藝研究院2、CHFR的原理、儀器與應(yīng)用套管本身即是一個(gè)巨大的導(dǎo)體，在套管中外加電流時(shí)大部分電流會(huì)沿著套管流動(dòng)。有一小部分泄漏地層中去。過套管電阻率測井就是測量由套管漏失進(jìn)地層的漏失電流的電壓差和電流強(qiáng)度，利用歐姆定律進(jìn)行計(jì)算地層電阻率:ΔU:漏失地層中的電壓；I:漏失地層中的電流強(qiáng)度；K:由測井儀器的幾何形狀決定的系數(shù)。2、CHFR的原理、儀器與應(yīng)用套管本身即是一個(gè)巨大的導(dǎo)體，在采油工藝研究院金屬套管注入總電流泄漏電流ILI(Z+dZ)Z+dZ泄漏電流套管電流I(Z)I(Z)Z

IL=I1-I2被測量地層BI2I1V井眼軸線回路電極Z過套管電阻率測井方法原理與電流分布金屬套管注入總電流泄漏電流ILI(Z+dZ)Z+采油工藝研究院

TelemetryElectronicsInsulatingjointTopcurrentelectrodeArmsectionHydraulicsBottomcurrentelectrode0.0m13.0mCHFR過套管電阻率測井是一種側(cè)向測井。測量部分由上下電流電極、四組測量電極組成，每組測量電極有三個(gè)相距180°的電極，每兩組相鄰電極相距2英尺（60cm）。TelemetryElectronicsInsulat采油工藝研究院

TelemetryElectronicsInsulatingjointTopcurrentelectrodeArmsectionHydraulicsBottomcurrentelectrode0.0m13.0m每三組相鄰電極完成一個(gè)深度點(diǎn)測。每次點(diǎn)測可以測量兩個(gè)相距2英尺（60cm）深度點(diǎn)數(shù)據(jù)。2、CHFR的原理、儀器與應(yīng)用TelemetryElectronicsInsulat采油工藝研究院

第一步通過頂部電流電極向套管施加低頻交流電流，大部分電流通過套管上下傳遞最后到達(dá)地面；很少一部分從套管漏失到地層，其通過的路徑與裸眼側(cè)向測井類似。2、CHFR的原理、儀器與應(yīng)用第一步通過頂部電流電極向套管施加低頻交流電流，大部分電采油工藝研究院

儀器每次測量使用三組相鄰電極，每兩組電極間電壓降之和即是泄漏到地層中的電流造成的電壓降和套管上電壓降之和。2、CHFR的原理、儀器與應(yīng)用儀器每次測量使用三組相鄰電極，每兩組電極間電壓降之和即采油工藝研究院

第二步稱為校準(zhǔn)階段，其電流回路同樣開始于電流發(fā)射端，但電流沿套管向下流動(dòng)到測井儀底部電極。泄漏到地層中的電流可以忽略，因?yàn)殡娏鞑恍枰ㄟ^地層完成回路。2、CHFR的原理、儀器與應(yīng)用第二步稱為校準(zhǔn)階段，其電流回路同樣開始于電流發(fā)射端，但電流采油工藝研究院使用測量階段測量電極測量的電壓降即可求出套管的電阻率。如套管電阻率已知，就可求得套管臂厚，并對其腐蝕情況進(jìn)行檢查。2、CHFR的原理、儀器與應(yīng)用使用測量階段測量電極測量的電壓降即可求出套管的電阻率。2、C采油工藝研究院

完成兩步測量后，按右圖公式計(jì)算出泄漏到地層的電流△I，再按下面公式就可計(jì)算出地層電阻率。Rt=K×Vds/△IVds：測點(diǎn)到地面的電壓降，△I：地層電流；K：儀器因子。

ABC完成兩步測量后，按右圖公式計(jì)算出泄漏到地層的電流△I，再按采油工藝研究院應(yīng)用單獨(dú)程序進(jìn)行精確的測量：直流電流從底部電流電極發(fā)射，沿著和測量地層電流同樣的路徑返回地面。測量底部電流電極與地面另一個(gè)參考電極兩端的電壓。改變發(fā)射電流極性，正極和負(fù)極各測量一次，以減少極化和漂移這樣的系統(tǒng)誤差。ABC應(yīng)用單獨(dú)程序進(jìn)行精確的測量：直流電流從底部電流電極發(fā)射，沿著采油工藝研究院2、CHFR的原理、儀器與應(yīng)用2、CHFR的原理、儀器與應(yīng)用采油工藝研究院Step1Step2ABCABC2、CHFR的原理、儀器與應(yīng)用Step1Step2AA2、CHFR的原理、儀器與應(yīng)用采油工藝研究院過套管電阻率測井對井況的要求測井井段為單層套管；固井質(zhì)量良好；套管無嚴(yán)重變形，腐蝕等；套管內(nèi)壁清洗后基本無各種污垢；電阻率范圍在1～100歐姆米。2、CHFR的原理、儀器與應(yīng)用過套管電阻率測井對井況的要求2、CHFR的原理、儀器與應(yīng)用采油工藝研究院

CHFR的主要指標(biāo)：套管電阻率：一般2×10-7Ωm；泄漏到地層電流與總電流之比△I∕I在10-3～10-5；地層電流在毫安級(jí)、套管電阻在微歐姆級(jí)、測量電壓在納伏級(jí)。儀器長43ft(13.1m)；直徑3.375in(8.57cm)；

2、CHFR的原理、儀器與應(yīng)用CHFR的主要指標(biāo)：2、CHFR的原理、儀器與應(yīng)用采油工藝研究院

CHFR的主要指標(biāo)套管外徑范圍4.5-9.625in(11.43-24.45cm)；最大溫度320℉(150℃)；最大壓力15000psi(103Mpa)；點(diǎn)測時(shí)間約２分鐘；電阻率范圍1-100Ωm；垂直分辨率1.2m，探測深度2-10m，測量精度±10%。2、CHFR的原理、儀器與應(yīng)用CHFR的主要指標(biāo)2、CHFR的原理、儀器與應(yīng)用采油工藝研究院

CHFR的主要應(yīng)用新井或老井下套管后電阻率測量；儲(chǔ)層監(jiān)測；漏失油氣層確定；剩余油飽和度確定；不能進(jìn)行裸眼測井井眼中的補(bǔ)救測井；裸眼井無法測量時(shí)的初次評價(jià)。2、CHFR的原理、儀器與應(yīng)用CHFR的主要應(yīng)用2、CHFR的原理、儀器與應(yīng)用采油工藝研究院3、EKOS的原理、儀器與應(yīng)用3、EKOS的原理、儀器與應(yīng)用采油工藝研究院

3、EKOS的原理、儀器與應(yīng)用3、EKOS的原理、儀器與應(yīng)用采油工藝研究院

EKOS測井系統(tǒng)由地面、井下儀兩部分組成。地面部分又細(xì)分為：供電和控制器、套管供電電源、電流變換器。在供電和控制器中有遙測系統(tǒng)的地面部分、電子電路井下部分和液壓傳動(dòng)裝置泵的電源。3、EKOS的原理、儀器與應(yīng)用EKOS測井系統(tǒng)由地面、井下儀兩部分組成。3、EKOS采油工藝研究院

EKOS測井系統(tǒng)由地面、井下儀兩部分組成。套管供電電源是一個(gè)大功率電源，可以提供10A以內(nèi)的穩(wěn)定電流。電流變換器可以保證改變給定頻率電流的極性。井下儀器是由上部和下部供電電極、三個(gè)探測電極一個(gè)電位電極、遙測系統(tǒng)、液壓控制系統(tǒng)和加重組成，電極之間采用鋼纜軟連接而成。3、EKOS的原理、儀器與應(yīng)用EKOS測井系統(tǒng)由地面、井下儀兩部分組成。3、EKOS采油工藝研究院

3、EKOS的原理、儀器與應(yīng)用3、EKOS的原理、儀器與應(yīng)用采油工藝研究院

測量要求及方式：EKOS測井不需要刮削套管壁來清潔銹蝕、結(jié)垢，不需要洗凈井內(nèi)臟物、刮蠟和熱水洗井或酸洗；只要儀器可以到井底就可以測量。測量過程分為上供電測量和下供電測量2次測量。3、EKOS的原理、儀器與應(yīng)用測量要求及方式：EKOS測井不需要刮削套管壁來清潔銹蝕采油工藝研究院

探測深度：EKOS儀器的探測深度也定義為在無限厚地層中的某一點(diǎn)，在該點(diǎn)處內(nèi)介質(zhì)對整個(gè)測量信號(hào)的貢獻(xiàn)為50%。通過數(shù)值模擬確定儀器的探測深度在2m間變化，具體受地層參數(shù)的影響。3、EKOS的原理、儀器與應(yīng)用探測深度：EKOS儀器的探測深度也定義為在無限厚地層中采油工藝研究院

分辨率和測量范圍：理論上儀器的分辨率和測量電極間距有關(guān)。電極間距為0.5m，理論上的分辨率也為1m。儀器測量的下限為1Ω·m，上限為300Ω·m。3、EKOS的原理、儀器與應(yīng)用分辨率和測量范圍：理論上儀器的分辨率和測量電極間距有關(guān)采油工藝研究院

測井速度：EKOS測井儀測量信號(hào)幅度變化非常小，并且電極在套管中運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的噪聲信號(hào)遠(yuǎn)大于測量信號(hào)，EKOS測井必須靜止測井。靜止時(shí)間包括井下深度校準(zhǔn)及液壓推靠2～5min；EKOS測井儀的測井速度約為15～37m/h。3、EKOS的原理、儀器與應(yīng)用測井速度：EKOS測井儀測量信號(hào)幅度變化非常小，并且電采油工藝研究院

測量要求：不需要刮削套管壁來清潔銹蝕、結(jié)垢等，不需要洗凈井內(nèi)臟物、刮蠟和熱水洗井，不需要酸洗；只要儀器可以下到井底。3、EKOS的原理、儀器與應(yīng)用測量要求：不需要刮削套管壁來清潔銹蝕、結(jié)垢等，不需要洗采油工藝研究院

遙測系統(tǒng)液壓系統(tǒng)上供電電極測量電極下供電電極測量系統(tǒng)I回路電極ΔU3、EKOS的原理、儀器與應(yīng)用遙測系統(tǒng)液壓系統(tǒng)上供電電極測量電極下供電電極測量系統(tǒng)I采油工藝研究院

EKOS的優(yōu)勢：電極間采用鋼纜軟連接使電極在不規(guī)則的套管中也能使探頭同套管緊貼，增加測量成功率。獨(dú)特的探針電極，在液壓推靠的壓力下扎透套管的污垢層，使電極系與套管接觸電阻小于0.1Ω，確保在不需要刮削套管壁來清潔銹蝕、結(jié)垢，不需要洗凈井內(nèi)臟物、刮蠟和熱水洗井，不需要酸洗的情況下完成測量，極大的降低了測井成本。3、EKOS的原理、儀器與應(yīng)用EKOS的優(yōu)勢：3、EKOS的原理、儀器與應(yīng)用采油工藝研究院

EKOS的優(yōu)勢：儀器具有完善的質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)。可以在車間進(jìn)行刻度，在出車前就可以檢查儀器的狀態(tài)。具有實(shí)時(shí)測井監(jiān)控軟件，在測井過程中如果測井?dāng)?shù)據(jù)有疑問時(shí)