俄罗斯过套管电阻率原理及测量范围有效性验证

文章介绍了过金属套管电阻率测井技术的测量原理,并通过仪器的刻度实验对俄罗斯过套管电阻率测井仪的有效测量范围进行了验证,对过套管电阻率测井仪器的实际测量具有借鉴意义。

电阻率;刻度;有效测量范围

0 引 言

地层电阻率是评价储层含烃量必不可少的要素,因而电阻率的测量对于定位烃类矿层具有不可替代的工程价值[1]。传统的电阻率测量是在裸眼井中进行,如果油井下过金属套管后,由于金属套管的电阻率与地层电阻率相比是极微小的,因此,传统的电阻率测井仪器无法实现对地层电阻率的测量,有必要发展过套管地层电阻率测井仪器。该仪器通过测量套管上的微小的电压降,达到测量地层电阻率,从而实现对油层剩余油饱和度进行评价,指导油田进一步调整和开发。它可以发现过去由于测井技术条件的限制而没有发现的油层,也可以评价油层水淹状况、监测储层流体饱和度的变化,为油田开发方案的调整、充分挖潜剩余油、提高油田最终采收率提供依据。

1 过套管电阻率的工作原理[2、3]

当有电流通过上下电极注入套管中时,大部分电流会通过套管向上或向下流动,但还有一部分微小电流会泄露到地层。测量原理如图1所示,当上下电极向套管中注入数安培的大电流时,测量所记录的主要有:U点电位电极相对位于井口的远点N的电位;电位的第一差分ΔU=ΔUM1N+ΔUNM2(M1M2的距离为1 m)和M1和M2两点之间电位的第二差分Δ2U=ΔUM1N-ΔUNM2(三个测量电极系从上到下依次为M1,N,M2)。下井仪停在给定的深度下进行这些测量,并且在每个点测量两次:经过电流电极A1和电流电极A2给套管供电时各测一次。然后用公式(1)计算从而算出地层的视电阻率:

图1 测量原理图

式中,UN(IA1),UN(IA2)为向电极系的上、下电流电极供电时中间测量电极同套管接触点套管电场的电位,V;

ΔUM2M1(IA1),ΔUM2M1(IA2)为向电极系的上、下电流电极供电时,电极系的两个测量电极同套管接触点之间套管部分电场电位的第一差分,V;

Δ2U(IA1,Δ2U(IA2)为向电极系的上、下电流电极供电时,电极系的所有三个测量电极同套管接触点之间套管部分电场电位的第二差分,V;A1,A2为电极系的上、下电流电极同套管接触点供给套管的电流,A。

2 测量范围有效性验证

1)实验目的:检验过套管地层电阻率测井仪器测量范围:1Ω·m～200Ω·m。

2)验证方案:在室内刻度装置内进行刻度实验,验证方案如下:

(1)在1Ω·m～10Ω·m,分别测量1Ω·m,3Ω·m,5Ω·m,7Ω·m,9Ω·m。

(2)在10Ω·m～50Ω·m,分别测量10Ω·m,15Ω·m,20Ω·m,25Ω·m,30Ω·m,35Ω·m,40Ω·m,45Ω·m,50Ω·m。

(3)在50Ω·m～100Ω·m,分别测量60Ω·m,70 Ω·m,80Ω·m,90Ω·m,100Ω·m。

(4)在100Ω·m～220Ω·m,分别测量120Ω·m,140Ω·m,160Ω·m,180Ω·m,200Ω·m,220Ω·m。

其中:在1Ω·m～100Ω·m之间每个测点保证最少测量3次,求取平均值。若误差大于(5+0.1×R)%,增加测量次数,求取平均值。在100Ω·m～220Ω·m之间每个点保证最少测量5次,求取平均值。

3)刻度结果见表1。

表1 过套管电阻率测量误差分析表

从表1中得知过套管电阻率仪器除在电阻率等于1Ω.m和220Ω.m时,测量误差较大,其相对误差分别为32.2%和35.8%,其余测量误差相对较小,相对误差均小于10.0%。

另外,以Rgive为横坐标,以Rmeasure为纵坐标,观察每点在Rmeasure=Rgive对角线分布情况。数据点离Rmeasure=Rgive线越近,说明仪器测量误差越小;反之,数据点离Rmeasure=Rgive线越远,说明仪器测量误差越大。由图2可知,过套管电阻率仪器在低电阻率地层(Rgive＜500Ω.m)时,测量准确度较高,在高电阻率地层(Rgive＞500Ω.m)时,测量准确度相对较低,数据点发散。测量值比实际值略偏大。该仪器的二者之间的关系为:

Rmeasure=1.0179R0.99give(2)

图2 仪器电阻率测量值与已知电阻率值对比图

3 结 论

1)由表1可见:过套管电阻率仪器的测量范围应为大于1Ω.m,小于220Ω.m。这也说明俄罗斯公开的仪器测量范围0～300Ω.m的说法不太严谨。

2)由图2和表1可知,在高阻地层情况下,通过多次重复测量,求取平均值,可以大大提高测量精度,减少测量误差。也可以通过公式(2)对测量结果进行校正,达到提高测量精度的目的。

[1] 施蓝姆伯格技术公司.套管井所穿过的地层的电阻率的测定方法和装置[P].中国专利,CN1349614(2002)

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

[3] [俄]用下钢套管电阻率测井仪Э К О С-31-7技术说明书和操作规程.(资料)

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

张 丽

(大庆油田有限责任公司测试技术服务分公司 黑龙江大庆)

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

张 丽,女,1983年生,助理工程师,2005年毕业于辽宁石油化工大学测控技术与仪器专业,现在大庆测试技术服务分公司工作。邮编:163153

2010-06-19编辑:刘雅铭)