过套管电阻率测井刻度概述*

郑 璐 张家田 严正国

(西安石油大学光电油气测井与检测教育部重点实验室 陕西西安)

过套管电阻率测井刻度概述*

郑 璐 张家田 严正国

(西安石油大学光电油气测井与检测教育部重点实验室 陕西西安)

文章从测井仪器刻度定义出发,根据过套管电阻率测井原理,提出了过套管电阻率测井刻度的意义及需要解决的主要问题。综合过套管电阻率测井中遇到的实际影响因素,设计出了刻度筒模型;根据测井中的不均匀地层的性质,提出了具体的刻度方法。

过套管电阻率;刻度;不均匀地层

0 引 言

石油测井仪器是测井行业专用计量器具,测井行业中的“刻度”相当于计量学中的“校准”。测井仪器无论是在室内检查还是在井场使用前后,我们都必须对它们进行刻度,以保证仪器处于良好的工作状态,确保能够采集到优质的测井资料。

在石油生产测井中,过套管电阻率测井技术是我国正在研究的高技术测井方法之一。通过测量套管上的电压降从而达到测量地层电阻率。对它的刻度从而能保证其测量数据的真实性、准确性,同时,对系统的功能要求也更加复杂。

1 测井仪器刻度

在《中华人民共和国石油天然气行业准则》(SY/T 5880.1—1997)的《石油测井仪器刻度总则》中对测井仪器刻度的定义为[1]:

测井仪器刻度是利用刻度装置建立测井仪器的测量值与相应刻度装置已知量值之间关系的全部工作过程。文中所称的“刻度”,仅是专业习惯说法;广义来说它应该称为“计量”,明确这点的意义在于,要明确认识测井仪器刻度工作属于计量工作范畴,为使石油测井仪器刻度与计量学接轨。

刻度的目的是保证同一类型仪器计量结果的统一。在测井时,获得的测量值(例如,电阻率测井信号以毫伏为单位的测量值)是一种间接数据,它并不直接反映地层的性质。因此,必须精确找出测量值转换为反映地层物理参数工程值之间的关系。目前,主要用刻度方法来建立这种关系。确定测量值与工程值之间的转换关系,其精确度取决于刻度时所用刻度装置的级别,以及井下仪器制造条件与测量精度指标。

在测井仪器刻度中存在的主要问题是[2]:单位不统一、量值不标准,没有在纵向/横向上形成刻度体系,从而给取全取准测井资料及其解释结果带来影响。因此建立石油测井仪器的刻度体系,提高测井资料解释精度,是急需解决的问题。

2 过套管电阻率测井刻度

在《中华人民共和国石油天然气行业准则》(SY/T 5880.1—1997)的《石油测井仪器刻度总则》中对电阻率测井的规定为[1]:

刻度应给出电极系系数K值。在标准的井眼和测井条件下,使仪器在均匀且各向同性的无限大介质中测得的视电阻率值就等于该介质的真电阻率,由此确定测量信号与电阻率的关系,根据这个原则,K值可采用等效电阻率模拟法确定,K值在由仪器建立的电场所涉及的范围内有效,它仅与仪器特性有关。

2.1 过套管电阻率测井原理

过套管电阻率测井原理就是在套管内通过测量套管上的电压降从而达到测量地层电阻率目的[3]。如图1所示,如果有电流被注入套管,大部分电流会沿套管向上或向下流动,只有小部分的电流泄漏到周围地层。如果我们能估计在Δz长度范围内泄漏电流的大小ΔI,这样可计算出地层的视电阻率,其公式为:

图1 过套管地层电阻率测量原理图

按照式(1),视电阻率除了与测量电极间电压,电流有关外,还受仪器参数K的影响。

根据刻度规定要求,对过套管电阻率测井器进行刻度,关键在于求出仪器的参数K值。K值又称电极系常数,在均匀地层中,它的数值与电极间的距离有关。而在非均匀地层中,它既与电极系尺寸类型有关,又与地层参数有关。

2.2 过套管电阻率测井刻度筒设计

对于刻度筒的设计,要求能够模拟出过套管电阻率测井中的实际地层环境、套管自身因素的影响。综合考虑过套管电阻率测井的影响因素,刻度筒设计如图2所示。

图2 刻度筒模型

影响过套管电阻率测井常见因素有:

(1)地层电阻率因素

常见地层电阻率在1Ω·m～1 000Ω·m之间,为了能模拟出常见的地层电阻率,刻度筒采取在套管外加阵列电阻的方法来模拟地层的真实情况。

(2)地层介质环境

考虑到地层水所含的盐的成分、离子浓度、温度等因素的影响,在刻度池中加不同浓度的Nacl溶液,来模拟不同的地层介质条件。

(3)套管接箍和水泥环

对于测量电极间距内套管电阻率的局部变化,例如套管接箍、套管外水泥环厚度及性能的变化等。用套管上接箍和外加水泥环来模拟出实际中套管接箍和水泥环对电阻率测量的影响。

2.3 刻度方法

在均匀介质中,对于电极系一定的仪器来说,其K值是一个常数。但在实际遇到的地层并不一定是均匀介质[4],测井仪器所处的环境较为复杂。对于过套管电阻率测井来说,其测量结果还会受井眼、侵入、原状地层、围岩等因素的影响。对于这样的非均质地层,采用不同的非均质K值将给仪器刻度带来困难。有效的方法就是制作视电阻率校正图版。

在实际刻度中,具体步骤分为两部:

(1)先由刻度系统进行测试,得出K值的图板校准,然后由被刻度仪器进行测试,得出测试图板。对应仪器测试图板,经过刻度系统的图板校正,得出仪器的刻度系数K值。

(2)分别注入三种不同的介质,对应模拟不同的地层介质情况,分别对刻度系统和刻度仪器进行测试,测试结果与刻度系统测试结果进行对比,得出被刻度仪器的最终系数K值。

3 结 论

文章介绍了测井仪器的刻度定义以及对于过套管电阻率测井刻度的主要问题:仪器的K值。根据过套管电阻率测井中遇到的实际影响因素,设计了刻度筒模型。并且,根据实际测井中遇到的非均匀介质,测井仪器所处环境复杂的情况,提出了采用制作视电阻率校正图版,并且采用模拟多种地质条件的方法,综合对比,最后得出仪器系数K值的方法。

[1] SY/T 5880.1—1997.中华人民共和国石油天然气行业准则[S].荆州:查传钰,韩景文,1997

[2] 丁 峰,胡玉堂,刘文华,等.谈石油测井仪器的刻度体系[J].石油工业技术监督,2000,16(8)

[3] 吴银川,张家田,严正国.过套管地层电阻率测井技术综述[J].石油仪器,2006,20(5)

[4] 张建华,刘振华,忤 杰.电法测井原理与应用[M].西安:西北大学出版社,2002

An overview of the cased hole formation resistivity logging cali- bration.

Zheng Lu,Zhang Jiatian and Yan Zhengguo.

Based on the definition of the well logging tool calibration,and according to the principle of the cased hole formation resistivity,the article brings forward the significance of the CHFR logging calibration and the main problem to be solved.By synthesizing the CHFR the factors encountered in the practical implications,the articles designed a calibration cased model.According to the uneven formation in logging,the article proposes the method of the calibration system measurement.

Cased hole formation resistivity(CHFR);calibration;uneven formation

P631.8+3

B

1004-9134(2010)01-0007-02

陕西省自然科学基金项目(2007D01)

郑 璐,男,1985年生,硕士研究生,2007年6月毕业于西安石油大学电子信息科学与技术专业获工学学士学位,现在西安石油大学电子工程学院光电油气测井与检测教育部重点实验室攻读硕士研究生。邮编:710065

2009-08-31编辑刘雅铭)

PI,2010,24(1):7～8

·开发设计·