Устройство для формирования высокоразрешающего изображения среды по данным метода сопротивлений

Номер патента: 14303

Опубликовано: 29.10.2010

Авторы: Беспалов Александре Н., Итскович Грегори Б.

Есть еще 4 страницы.

Смотреть все страницы или скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Устройство для определения удельного сопротивления толщи пород, в которой пробурена скважина, включающее

измерительный электрод, предназначенный для подачи тока зонда через толщу пород,

средство для измерения величины отклонения измерительного электрода от стенки ствола скважины и

процессор для определения удельного сопротивления с использованием величины отклонения, импеданса, определенного исходя из тока зонда, разности потенциалов между измерительным электродом и стандартным электродом сравнения и фонового импеданса, определенного посредством по меньшей мере одного из методов, включающих численное моделирование, измерение в калибровочном баке и измерение, осуществляемое в толще пород с высокой проводимостью.

2. Устройство по п.1, включающее множество измерительных электродов на прижимном башмаке, установленном с возможностью выдвижения от корпуса каротажного прибора, доставляемого в ствол скважины.

3. Устройство по п.2, включающее дополнительный прижимной башмак с измерительными электродами, установленный с возможностью выдвижения от корпуса каротажного прибора.

4. Устройство по п.1 для использования в стволе скважины, содержащем, по существу, непроводящий флюид.

5. Устройство по п.4, в котором частота электрического тока составляет от 100 кГц до 50 МГц.

6. Устройство по п.1, в котором средство для измерения величины отклонения выбрано из группы, включающей акустический каверномер и механический каверномер.

7. Устройство по п.1, выполненное с возможностью получения изображения стенки ствола скважины по данным метода сопротивлений.

8. Устройство по п.1, в котором процессор способен определять удельное сопротивление путем дополнительного вычитания по меньшей мере из одной из величин, включающих величину измеренного импеданса и действительную составляющую измеренного импеданса, значение фонового импеданса из справочной таблицы.

9. Устройство по п.8, в котором таблица содержит по меньшей мере один из параметров, включающих величину отклонения, удельное сопротивление флюида, диэлектрическую постоянную флюида.

10. Устройство по п.1, дополнительно включающее средство для измерения удельного сопротивления флюида в стволе скважины.

11. Способ определения удельного сопротивления толщи пород, где пробурена скважина, при осуществлении которого

через толщу пород подают ток зонда с использованием измерительного электрода,

измеряют величину отклонения по меньшей мере одного измерительного электрода от стенки ствола скважины,

определяют импеданс исходя из тока зонда и разности потенциалов между измерительным электродом и стандартным электродом сравнения и

определяют удельное сопротивление исходя из измеренного импеданса, величины отклонения и фонового импеданса, определенного посредством по меньшей мере одного из методов, включающих численное моделирование, измерение в калибровочном баке и измерение, осуществляемое в толще пород с высокой проводимостью.

12. Способ по п.11, в котором размещают указанный по меньшей мере один измерительный электрод и множество дополнительных измерительных электродов на прижимном башмаке, выдвигаемом от корпуса каротажного прибора, доставляемого в ствол скважины.

13. Способ по п.12, в котором используют дополнительный прижимной башмак с измерительными электродами, выдвигаемый от корпуса каротажного прибора.

14. Способ по п.11, в котором флюид, находящийся в стволе скважины, является, по существу, непроводящим.

15. Способ по п.14, в котором частота электрического тока составляет от 100 кГц до 50 МГц.

16. Способ по п.11, в котором измеряют величину отклонения с использованием средства для измерения величины отклонения, выбранного из группы, включающей акустический каверномер и механический каверномер.

17. Способ по п.11, в котором получают изображение стенки ствола скважины по данным метода сопротивлений.

18. Способ по п.11, в котором для определения удельного сопротивления дополнительно вычитают по меньшей мере из одной из величин, включающих величину измеренного импеданса и действительную составляющую измеренного импеданса, значение фонового импеданса из справочной таблицы.

19. Способ по п.18, в котором дополнительно используют по меньшей мере один из параметров, включающих величину отклонения, удельное сопротивление флюида и диэлектрическую постоянную флюида.

20. Способ по п.11, дополнительно включающий измерение удельного сопротивления флюида в стволе скважины.

21. Машиночитаемый носитель для использования в устройстве для определения удельного сопротивления толщи пород, в которой пробурена скважина, включающем измерительный электрод, предназначенный для подачи тока зонда через толщу пород, и средство для измерения величины отклонения измерительного электрода от стенки ствола скважины, при этом носитель содержит команды, позволяющие процессору определять удельное сопротивление с использованием величины отклонения, импеданса, определенного исходя из тока и напряжения между измерительным электродом и стандартным электродом сравнения, и фонового импеданса, определенного посредством по меньшей мере одним из методов, включающих численное моделирование, измерение в калибровочном баке и измерение, осуществляемое в среде с высокой проводимостью.

22. Машиночитаемый носитель по п.21, выбранный из группы, включающей запоминающее устройство (ПЗУ), стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство (СППЗУ), электрически стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство (ЭСППЗУ), флэш-память и оптический диск.

Текст

Смотреть все

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ВЫСОКОРАЗРЕШАЮЩЕГО ИЗОБРАЖЕНИЯ СРЕДЫ ПО ДАННЫМ МЕТОДА СОПРОТИВЛЕНИЙ(71)(73) Заявитель и патентовладелец: БЕЙКЕР ХЬЮЗ ИНКОРПОРЕЙТЕД (US) В изобретении описаны измерения, осуществляемые устройством для формирования изображения по данным метода сопротивлений в стволе пробуренной в проводящей толще пород скважины, содержащей непроводящий буровой раствор, которые корректируют с использованием величины отклонения прибора. Коррекция включает извлечение из измеренного импеданса калибровочного сигнала, зарегистрированного в среде с высокой проводимостью. Может использоваться величина и/или действительная часть импеданса. 014303 Предпосылки создания изобретения Область техники, к которой относится изобретение Настоящее изобретение в целом относится к разведочным работам на нефть и газ, включающим электроразведочные работы в стволе скважины, пробуренной в толще пород. Более точно, настоящее изобретение относится к скважинным исследованиям с высокой степенью локализации, включающим внесение и измерение токов отдельных зондов, которые подают в стенку ствола скважины посредством емкостной связи электродов на зонде, перемещающемся по стволу скважины, пробуренной в толще пород. Уровень техники Электрический каротаж скважины хорошо известен, и описаны различные устройства и методы,которые применяют в этих целях. Вообще говоря, существуют две категории устройств, которые применяют в зондах электрического каротажа. К первой категории относится измерительный электрод (источник или сток тока), который применяют в сочетании с диффузионным обратным питающим электродом(таким как корпус зонда). Измерительный ток по цепи, соединяющей источник тока с измерительным электродом, поступает через толщу пород в обратный питающий электрод и обратно в источник тока в зонде. В приборах индукционного каротажа внутри измерительного прибора находится антенна, которая индуцирует прохождение тока через толщу пород. Величину индуцированного тока определяют с использованием той же антенны или отдельной приемной антенны. Настоящее изобретение относится к первой категории. Существует несколько режимов работы: в одном из них поддерживают неизменный ток измерительного электрода и измеряют напряжение, а во втором режиме напряжение электрода является неизменным, и измеряют ток, протекающий через электрод. В идеале желательно, чтобы в случае меняющегося тока и неизменного напряжения, измеряемого на контрольном электроде, ток был обратно пропорционален удельному сопротивлению исследуемой толщи пород. Напротив, если поддерживают неизменный ток, желательно, чтобы напряжение, измеряемое на контрольном электроде, было пропорционально удельному сопротивлению. Согласно закону Ома, если меняется как ток, так и напряжение, удельное сопротивление толщи пород пропорционально отношению напряжения к току. В выданном на имя Birdwell патенте US 3365658, для определения удельного сопротивления толщ пород предложено применение фокусирующего электрода. Центральный каротажный электрод испускает измерительный ток (ток зонда) в прилегающие толщи пород. Этот ток зонда фокусируют в относительно узкий токовый пучок, направленный наружу от ствола скважины, путем использования фокусирующего тока, испускаемого соседними фокусирующими электродами, которые расположены вблизи каротажного электрода и по обе стороны от него. В патенте US 4122387 (Ajam и др.) описано устройство,позволяющее осуществлять одновременный боковой каротаж толщи пород на различных расстояниях от ствола скважины с использованием систем фокусирующих электродов, расположенных на зонде, который опускают в ствол скважины на каротажном кабеле. Один излучатель регулирует частоты двух токов,проходящих через толщу пород на различных заданных расстояниях от ствола скважины. Оплетка каротажного кабеля действует в качестве обратного питающего электрода одной из систем фокусирующих электродов, а электрод электродного комплекта кабеля непосредственно над каротажным зондом действует в качестве обратного питающего электрода второй системы фокусирующих электродов. Также описаны два варианта осуществления, в которых измеряют опорные напряжения на электродах электродного комплекта кабеля и систем фокусирующих электродов. Ранее предлагались методы исследования толщи пород с использованием группы измерительных электродов (см., например, патент US 2930969, выданный на имя Baker, патент СА 685727, выданный на имя Mann и др., патент US 4468623, выданный на имя Gianzero, и патент US 5502686, выданный на имяDory и др.). В патенте US 2930969 предложено использование множества электродов, каждый из которых состоит из дисков, электрически соединенных гибкими проводами с дисками и проводами, заделанными в поверхность гибкой трубы. В патенте СА 685727 предложено использование группы небольших электродных дисков, которые установлены на приборе или прижимном башмаке и каждый из которых вносит отдельно измеряемый измерительный ток для исследования толщи пород электрическими методами. Электродные диски помещают в горизонтальной плоскости с зазорами по окружности между электродами и устройством для последовательного возбуждения и измерения измерительного тока электродов. В патенте US 4468623 описаны приборы с прижимными башмаками, на каждом из которых расположено множество небольших измерительных электродов, отдельно измеряемые измерительные токи которых вводят в стенку ствола скважины. Измерительные электроды образуют группу, в которой они расположены, по меньшей мере, по окружности (вокруг оси ствола скважины) через определенные промежутки таким образом, чтобы измерительные токи, которые вводят в участки стенки ствола скважины,до заданной степени перекрывали друг друга по мере движения прибора вдоль ствола скважины. Измерительные электроды имеют небольшие размеры, позволяющие подробно исследовать электрическими методами прилегающий участок окружности ствола скважины и получать информацию о стратиграфии толщи пород вблизи ствола скважины, а также о трещинах и их ориентации. В одном из вариантов осуществления для определения пространственной структуры электрической энергии, вводимой централь-1 014303 ным электродом, используют группу измерительных электродов, образующих пространственно замкнутый контур вокруг центрального электрода. В другом варианте осуществления для ввода тока в толщу пород через преимущественно прилегающий участок окружности ствола скважины используют линейную группу измерительных электродов. Дискретные составляющие тока могут быть измерены по отдельности, в результате чего может быть получено множество геодезических сигналов, которые отображают плотность тока, поступающего от группы, и на основании которых может быть составлено подробное электрическое изображение прилегающего участка окружности ствола скважины по мере движения прибора вдоль ствола скважины. Группа измерительных электродов также может иметь замкнутый контур, такой как круг, что позволяет непосредственно определять ориентацию удельного сопротивления аномалий. В патенте US 6714014, выданном на имя Evans и др., правопреемником которого является правопреемник настоящего изобретения и содержание которого полностью включено в настоящее описание в порядке ссылки, предложено применение емкостной связи с использованием бурового раствора как на углеводородной основе, так на водной основе. В патенте US 5502686 описано применение акустического датчика в сочетании с установленными на прижимном башмаке электродами, при этом акустические датчики позволяют заполнять пробелы в изображении, получаемом с использованием электродов, за счет того, что в стволах скважин большого диаметра электроды неизбежно не обеспечивают полный охват ствола скважины. Известные устройства, которые представляют собой прижимные зонды, чувствительны к влиянию шероховатости стенок ствола скважины: токи, протекающие через электроды, зависят от наличия хорошего контакта между электродом и стенкой ствола скважины. Если стенка ствола скважины имеет неровную форму, нарушается контакт и ток от электродов, в результате чего получают неточное изображение ствола скважины. Вторым недостатком является относительная малая глубина исследования из-за того, что используемые измерительные электроды имеют тот же потенциал, что и прижимной башмак, в результате чего происходит отклонение токов зонда. Другой недостаток состоит в том, что в толщах пород с низким удельным сопротивлением (таких как в Мексиканском заливе) измеренный сигнал находится под влиянием внутреннего импеданса измерительной системы и под влиянием скважинного флюида. Таким образом, требуются устройство и способ определения удельного сопротивления толщи пород, которые относительно нечувствительны к шероховатости стенок ствола скважины и могут применяться при использовании бурового раствора на водной или углеводородной основе. Данная задача решена в настоящем изобретении. Краткое изложение сущности изобретения В одном из вариантов осуществления изобретения предложено устройство для определения параметра удельного сопротивления толщи пород, в которой пробурена скважина. Устройство включает по меньшей мере один измерительный электрод, соединенный с источником электрического тока. По меньшей мере один измерительный электрод подает ток зонда через толщу пород. Устройство также включает средство для измерения величины отклонения по меньшей мере одного измерительного электрода от стенки ствола скважины и процессор, способный определять параметр удельного сопротивления, по меньшей мере, частично на основании параметра импеданса, определенного исходя из тока зонда и(или) потенциала электрода, а также величину отклонения. Может использоваться множество измерительных электродов на прижимном башмаке, выдвигаемом от корпуса каротажного прибора, доставляемого в ствол скважины. Могут использоваться дополнительные прижимные башмаки с дополнительными измерительными электродами. В стволе скважины может находиться по существу непроводящий флюид. Электрический ток может иметь частоту от 100 кГц до 50 МГц. Величина отклонения может быть измерена акустическим каверномером или механическим каверномером. По данным метода сопротивлений может быть получено изображение стенки ствола скважины. Процессор может оценивать параметр удельного сопротивления путем вычитания калибровочного коэффициента, взятого из справочной таблицы, из величины действительной части измеренного импеданса. Справочная таблица может быть основана на величине отклонения, удельном сопротивлении флюида и(или) импедансе, измеренном в толще пород с высокой проводимостью. В изобретении также предложен способ определения параметра удельного сопротивления толщи пород, в которой пробурена скважина. В ходе осуществления способа через толщу пород подают ток зонда с использованием по меньшей мере одного измерительного электрода. Измеряют величину отклонения по меньшей мере одного измерительного электрода от стенки ствола скважины. Исходя из тока зонда и(или) потенциала электрода определяют импеданс. Исходя из измеренного импеданса и величины отклонения определяют параметр удельного сопротивления. Указанный по меньшей мере один измерительный электрод и множество дополнительных измерительных электродов могут размещаться на прижимом башмаке, отходящем от корпуса каротажного прибора, доставляемого в ствол скважины. Может использоваться дополнительный прижимной башмак с множеством измерительных электродов. В стволе скважины может находиться преимущественно непроводящий флюид. Электрический ток может иметь частоту от 100 кГц до 50 мГц. Параметр удельного сопротивления может быть определен путем вычитания значения, взятого из справочной таблицы, из величины действительной части измеренного импеданса. Справочная таблица может включать величину отклонения, удельное сопротивление бурового рас-2 014303 твора и(или) импеданс, измеренный в толще пород с высокой проводимостью. Способ может дополнительно включать измерение удельного сопротивления флюида в стволе скважины. В другом варианте осуществления изобретения предложен машиночитаемый носитель для использования с устройством для определения параметра удельного сопротивления толщи пород, в которой пробурена скважина. Устройство включает по меньшей мере один измерительный электрод, соединенный с источником электрического тока и подающий ток зонда через толщу пород, и средство для измерения величины отклонения по меньшей мере одного измерительного электрода от стенки ствола скважины. Носитель содержит команды, позволяющие процессору определять параметр удельного сопротивления на основании измеренного импеданса и величины отклонения. Считываемым компьютером носителем может являться запоминающее устройство (ПЗУ), стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство (СППЗУ), электрическистираемое программируемое постоянное запоминающее устройство (ЭСППЗУ), флэш-память и(или) оптический диск. Краткое описание чертежей Для лучшего понимания настоящего изобретения оно проиллюстрировано на приложенных чертежах, на которых одинаковые элементы обозначены одинаковыми позициями и на которых на фиг. 1 (уровень техники) показан стандартный каротажный прибор, подвешенный в стволе скважины,на фиг. 2 А (уровень техники) - механическая схема стандартного формирователя изображений,на фиг. 2 Б (уровень техники) - подробный вид электродного башмака стандартного каротажного прибора,на фиг. 3 - эквивалентная схема прибора каротажа сопротивленийв стволе скважины,на фиг. 4 а и 4 б - графики величины измеренного импеданса в качестве функции удельного сопротивления толщи пород до и после выверки по однородной толще пород,на фиг. 5 - блок-схема, иллюстрирующая предложенный в настоящем изобретении способ,на фиг. 6 а и 6 б - графики действительной составляющей измеренного импеданса в качестве функции удельного сопротивления толщи пород до и после выверки по однородной толще пород,на фиг. 7 а и 76 - графики величины измеренного импеданса в качестве функции удельного сопротивления толщи пород до и после выверки по модели слоистой среды и на фиг. 8 а и 8 б - графики действительной составляющей измеренного импеданса в качестве функции удельного сопротивления толщи пород до и после выверки по модели слоистой среды. Подробное описание изобретения На фиг. 1 показан стандартный прибор 10 для формирования изображения (формирователь изображения), подвешенный в стволе 12 скважины, пробуренной в толщах пород, таких как 13, на соответствующем кабеле 14, который проходит через шкив 16, установленный на буровой вышке 18. Согласно отраслевому стандарту кабель 14 включает несущий элемент и семь проводников для передачи команд прибору и приема данных, поступающих от прибора, а также для питания прибора. Прибор 10 поднимают и спускают на буровой лебедке 20. Находящийся на поверхности 23 электронный модуль (ЭМ) 22 передает необходимые команды и в ответ принимает данные, которые могут быть сохранены в архивном запоминающем устройстве любого желаемого типа для одновременной или последующей обработки. Данные могут передаваться в аналоговой или цифровой форме. Для анализа данных в полевых условиях в режиме реального времени могут быть использоваться процессоры данных, такие как соответствующий компьютер (СК) 24, или зарегистрированные данные могут передаваться в центр обработки для их последующей обработки. На фиг. 2 а схематически показан вид снаружи формирователя изображения боковой стенки скважины. Прибор 10, представляющий собой формирователь изображения, включает установки 26 метода сопротивлений и необязательно датчик 30 массы бурового раствора и периферийную акустическую телевизионную камеру 32. Электронные модули 28 и 38 могут быть расположены в соответствующих, необязательно указанных положениях. Компоненты могут быть установлены на штоке 34 зонда хорошо известным обычным способом. Узел имеет наружный диаметр около 5 дюймов и длину около 15 дюймов. Над узлами 26 и 32 формирования изображения может быть установлен модуль 36 ориентации,включающий магнитометр и акселерометр, или инерциальная система наведения. На верхнем участке 38 прибора 10 находится модуль телеметрии для выборки, оцифровывания и передачи выборок данных,поступающих от различных компонентов, наземному электронному оборудованию 22 обычным способом. В случае сбора акустических данных их предпочтительно оцифровывают, хотя в альтернативной конструкции данные могут быть сохранены в аналоговой форме для передачи на поверхность, где их затем оцифровывает наземное электронное оборудование 22. На фиг. 2 А также показаны три установки 26 метода сопротивлений (четвертая установка скрыта на этом виде). Как показано на фиг. 2 А и 2 Б, каждая установка включает измерительные электроды 41 а,41b, . . . 41n для ввода электрического тока в толщу пород, фокусирующие электроды 43 а, 43b для горизонтального фокусирования электрического тока измерительных электродов и фокусирующие электроды 45 а, 45b для вертикального фокусирования электрического тока измерительных электродов. Условно считается, что "вертикальный" означает направление вдоль оси ствола скважины, а "горизонтальный"-3 014303 означает плоскость, перпендикулярную вертикальной плоскости. На фиг. 3 показана приблизительная принципиальная схема. На ней показано, что ток в схеме зависит от внутреннего импеданса Zi прибора, импеданса Zr вследствие отклонения обратного питающего электрода от толщи пород, импеданса Zg вследствие зазора между приемником и толщей пород и импеданса Zf толщи пород. Если принять U за приложенное напряжение, то ток в схеме равен: Когда в проводящей толще пород (р 10 Омм) используют буровой раствор на углеводородной основе, влияние толщи пород на действительный импеданс является небольшим: и можно предположить, что чувствительность к удельному сопротивлению толщи пород снижается. Эти предположения подтверждает математическое моделирование. На фиг. 4 показаны результаты математического моделирования в типичном случае, когда прибор находится в стволе скважины диаметром 8,5 дюймов (21,59 см), который заполнен буровым раствором с удельным сопротивлением 10 Е+5 Омм. Для моделирования толщи пород используют цилиндрический слой с удельным сопротивлением, меняющимся в пределах от 0,1 до 10 Омм. Поступающие от прибора данные отображают проводящий цилиндр радиусом 0,0508 м и длиной 10 м. Ток вводят в толщу пород через 1,6-см цилиндрический электрод с отклонением в 1 мм от толщи пород. Передатчик подает выходное напряжение в 1 В на частоте 1 МГц. На фиг. 4 а показано, что величина импеданса 121 имеет небольшой динамический диапазон от 880 до 1000 Ом, а удельное сопротивление толщи пород (ось абсцисс) меняется в пределах двух порядков величины от 0,1 до 10 Омм. На фиг. 5 проиллюстрирован предложенный в настоящем изобретении способ. Исходя из измеренного кажущегося сигнала прибора, на шаге 151 определяют кажущийся импеданс. Для этого может использоваться ток в измерительном электроде, потенциал измерительного электрода относительно опорного потенциала или их сочетание. На шаге 155 вычитают фоновый импеданс 153, чтобы получить калиброванный импеданс. Фоновый импеданс соотносят с количеством Zback = Zi + Zr + Zg. В одном из вариантов осуществления изобретения кажущимся импедансом является величина импеданса цепи, заданная знаменателем уравнения (1), а фоновым импедансом является величина Zback. Фоновый импеданс зависит от прибора, и его определяют путем реального физического измерения с помощью прибора, подвешенного в калибровочном баке. В качестве альтернативы, фоновый импеданс определяют путем численного моделирования. Далее рассмотрены различные факторы, влияющие на фоновый импеданс. Одной из составляющих Zback является внутренний импеданс Zi прибора. Он может быть измерен в лаборатории и при необходимости скорректирован с поправкой на изменения температуры в стволе скважины с использованием известных поправок на температурный дрейф. Второй составляющей является импеданс Zr вследствие зазора между обратным питающим электродом и толщей пород. Как показано на фиг. 3, он имеет омическую составляющую Rr, параллельную емкостной составляющей Сг. Импеданс Zr задан следующим уравнением: При использовании непроводящего бурового раствора (на углеводородной основе) на рабочих частотах (обычно 100 кГц - 10 мГц), импеданс Zr является небольшим из-за большой площади эквивалентного конденсатора. Следовательно, влиянием Zr обычно можно пренебречь. Аналогичным образом, Самой большой составляющей фонового импеданса является Zg. Rg возрастает линейно с увеличением зазора между измерительным электродом и стенкой ствола скважины, тогда как Cg меняется в обратной зависимости от увеличения зазора, в результате чего произведение CgRg является приблизительно неизменным. Таким образом, с качественной точки зрения основное влияние вызвано линейным увеличением Rg с увеличением зазора в уравнении (4). Если известны удельное сопротивление бурового раствора и диэлектрическая постоянная, фоновый импеданс может быть определен путем измерения зазора между измерительным электродом и толщей пород. Такое измерение легко осуществимо с использованием механического каверномера или акустического каверномера. Если осуществить поверку путем вычитания импеданса, который соответствует толще пород с идеальной проводимостью, из показанной на фиг. 4 кривой, полученная кривая (фиг. 4 б) будет иметь гораздо лучший динамический диапазон (40-200 Омм). Иными словами, показанная на фиг. 4 б кривая 201 отображает более высокую чувствительность импеданса к удельному сопротивлению толщи пород. В другом варианте осуществления изобретения вместо величины импеданса используют действительную часть удельного сопротивления. На фиг. 6 а показана действительная часть импеданса 221 в ка-4 014303 честве функции удельного сопротивления толщи пород и более широкий динамический диапазон (и,следовательно, лучшая разрешающая способность) по сравнению с величиной импеданса. За счет поверки действительной части импеданса дополнительно повышается чувствительность действительной части импеданса к удельному сопротивлению толщи пород. Смотри кривую 241 на фиг. 6 б. Преимущество калиброванных измерений и измерений действительной части импеданса могут быть дополнительно проиллюстрированы на примере слоистой среды. На фиг. 7 а-8 б представлены результаты математического моделирования слоистой среды, включающей последовательность резистивных (10 Омм) и проводящих (1 Омм) слоев. Толщина слоев меняется слева направо в пределах 0,5-4 дюйма (1,27-10,16 см). Как показано на фиг. 7 а, на основании величины импеданса 261 почти совершенно невозможно различить отдельные слои. На фиг. 7 б показано, что на основании калиброванной величины импеданса 263 можно различить более толстые слои. Применительно к той же модели на фиг. 8 а показано, что на основании действительной части импеданса 281 можно различить все слои за исключением самых тонких слоев. Наконец, как показано на фиг. 8 б, на основании калиброванной реальной части импеданса 283 можно различить все слои. Механические каверномеры и акустические каверномеры, применимые для определения величины отклонения, хорошо известны из уровня техники (например, патент US 6560889, выданный на имяLechen, и патент US 5737277, выданный на имя Priest, правопреемником которого является правопреемник настоящего изобретения и содержание которого полностью включено в настоящее описание в порядке ссылки). Определение удельного сопротивления бурового раствора может осуществляться в стволе скважины с помощью способа и устройства, которые описаны в патенте US 6803039, выданном на имяFabris и др., правопреемником которого является правопреемник настоящего изобретения и содержание которого полностью включено в настоящее описание в порядке ссылки. Для определения диэлектрической постоянной может использоваться способ и устройство, описанные в патенте US 5677631, выданном на имя Reittinger и др., правопреемником которого является правопреемник настоящего изобретения и содержание которого полностью включено в настоящее описание в порядке ссылки. В памяти наземного или скважинного процессора могут храниться заранее вычисленные таблицы, а поиск по справочной таблице осуществляют с использованием измеренной величины отклонения. Это может делаться отдельно для каждого из прижимных башмаков формирователя изображения. В одном из вариантов осуществления удельное сопротивление бурового раствора принимают за известную величину, поскольку тем самым упрощается справочная таблица. В другом варианте осуществления изобретения удельное сопротивление бурового раствора измеряют в стволе скважины. В соответствии со способом также необходимо, чтобы справочная таблица включала в качестве параметров величину отклонения и удельное сопротивление бурового раствора. Подразумевается, что термин "процессор", используемый в настоящем описании, включает такие устройства, как программируемые пользователем вентильные матрицы (FPGA, от английского - field programmable gate array). Изобретение описано применительно к каротажным приборам, которые доставляют на кабеле. Вместе с тем, предложенный в настоящем изобретении способ также применим в зондах для измерений во время бурения (MWD, от английского - measurement-while-drilling) или зондах для каротажа во время бурения (LWD, от английского - logging while drilling), доставляемых на бурильной колонне или гибких труб малого диаметра. Пример формирователя изображения по данным метода сопротивлений для применения в зонде MWD описан в патенте US 6600321, выданном на имя Evans, правопреемником которого является правопреемник настоящего изобретения и содержание которого полностью включено в настоящее описание в порядке ссылки. Подразумевается, что при обработке данных используют компьютерную программу, реализованную на соответствующем машиночитаемом носителе, позволяющем процессору осуществлять управление и обработку. Машиночитаемый носитель может включать ПЗУ, СППЗУ, ЭППЗУ, флэш-память и оптические диски. Как отмечено выше, обработка может осуществляться в скважине или на поверхности. Несмотря на то что в описании раскрыты предпочтительные варианты осуществления изобретения,для специалиста в данной области техники будут очевидны различные усовершенствования. Предполагается, что раскрытие охватывает все изменения, входящие в сущность и объем приложенных притязаний. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Устройство для определения удельного сопротивления толщи пород, в которой пробурена скважина, включающее измерительный электрод, предназначенный для подачи тока зонда через толщу пород,средство для измерения величины отклонения измерительного электрода от стенки ствола скважины и процессор для определения удельного сопротивления с использованием величины отклонения, импеданса, определенного исходя из тока зонда, разности потенциалов между измерительным электродом и стандартным электродом сравнения и фонового импеданса, определенного посредством по меньшей ме-5 014303 ре одного из методов, включающих численное моделирование, измерение в калибровочном баке и измерение, осуществляемое в толще пород с высокой проводимостью. 2. Устройство по п.1, включающее множество измерительных электродов на прижимном башмаке,установленном с возможностью выдвижения от корпуса каротажного прибора, доставляемого в ствол скважины. 3. Устройство по п.2, включающее дополнительный прижимной башмак с измерительными электродами, установленный с возможностью выдвижения от корпуса каротажного прибора. 4. Устройство по п.1 для использования в стволе скважины, содержащем, по существу, непроводящий флюид. 5. Устройство по п.4, в котором частота электрического тока составляет от 100 кГц до 50 МГц. 6. Устройство по п.1, в котором средство для измерения величины отклонения выбрано из группы,включающей акустический каверномер и механический каверномер. 7. Устройство по п.1, выполненное с возможностью получения изображения стенки ствола скважины по данным метода сопротивлений. 8. Устройство по п.1, в котором процессор способен определять удельное сопротивление путем дополнительного вычитания по меньшей мере из одной из величин, включающих величину измеренного импеданса и действительную составляющую измеренного импеданса, значение фонового импеданса из справочной таблицы. 9. Устройство по п.8, в котором таблица содержит по меньшей мере один из параметров, включающих величину отклонения, удельное сопротивление флюида, диэлектрическую постоянную флюида. 10. Устройство по п.1, дополнительно включающее средство для измерения удельного сопротивления флюида в стволе скважины. 11. Способ определения удельного сопротивления толщи пород, где пробурена скважина, при осуществлении которого через толщу пород подают ток зонда с использованием измерительного электрода,измеряют величину отклонения по меньшей мере одного измерительного электрода от стенки ствола скважины,определяют импеданс исходя из тока зонда и разности потенциалов между измерительным электродом и стандартным электродом сравнения и определяют удельное сопротивление исходя из измеренного импеданса, величины отклонения и фонового импеданса, определенного посредством по меньшей мере одного из методов, включающих численное моделирование, измерение в калибровочном баке и измерение, осуществляемое в толще пород с высокой проводимостью. 12. Способ по п.11, в котором размещают указанный по меньшей мере один измерительный электрод и множество дополнительных измерительных электродов на прижимном башмаке, выдвигаемом от корпуса каротажного прибора, доставляемого в ствол скважины. 13. Способ по п.12, в котором используют дополнительный прижимной башмак с измерительными электродами, выдвигаемый от корпуса каротажного прибора. 14. Способ по п.11, в котором флюид, находящийся в стволе скважины, является, по существу, непроводящим. 15. Способ по п.14, в котором частота электрического тока составляет от 100 кГц до 50 МГц. 16. Способ по п.11, в котором измеряют величину отклонения с использованием средства для измерения величины отклонения, выбранного из группы, включающей акустический каверномер и механический каверномер. 17. Способ по п.11, в котором получают изображение стенки ствола скважины по данным метода сопротивлений. 18. Способ по п.11, в котором для определения удельного сопротивления дополнительно вычитают по меньшей мере из одной из величин, включающих величину измеренного импеданса и действительную составляющую измеренного импеданса, значение фонового импеданса из справочной таблицы. 19. Способ по п.18, в котором дополнительно используют по меньшей мере один из параметров,включающих величину отклонения, удельное сопротивление флюида и диэлектрическую постоянную флюида. 20. Способ по п.11, дополнительно включающий измерение удельного сопротивления флюида в стволе скважины. 21. Машиночитаемый носитель для использования в устройстве для определения удельного сопротивления толщи пород, в которой пробурена скважина, включающем измерительный электрод, предназначенный для подачи тока зонда через толщу пород, и средство для измерения величины отклонения измерительного электрода от стенки ствола скважины, при этом носитель содержит команды, позволяющие процессору определять удельное сопротивление с использованием величины отклонения, импеданса, определенного исходя из тока и напряжения между измерительным электродом и стандартным электродом сравнения, и фонового импеданса, определенного посредством по меньшей мере одним из методов, включающих численное моделирование, измерение в калибровочном баке и измерение, осуществ-6 014303 ляемое в среде с высокой проводимостью. 22. Машиночитаемый носитель по п.21, выбранный из группы, включающей запоминающее устройство (ПЗУ), стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство (СППЗУ), электрически стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство (ЭСППЗУ), флэш-память и оптический диск.

МПК / Метки

МПК: G01V 3/02, G01V 3/00, G01V 3/20

Метки: устройство, метода, сопротивлений, высокоразрешающего, изображения, среды, формирования, данным

Код ссылки

<a href="http://easpatents.com/12-14303-ustrojjstvo-dlya-formirovaniya-vysokorazreshayushhego-izobrazheniya-sredy-po-dannym-metoda-soprotivlenijj.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Устройство для формирования высокоразрешающего изображения среды по данным метода сопротивлений</a>

Похожие патенты