Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 5
1. ОБОСНОВАНИЕ КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ АППАРАТУРЫ II
1.1. Электромагнитные зонды в однородной среде II
1.1.1. Основные определения.
1.1.2. Связь характеристик поля с удельным сопротивлением 13
1.1.3. Выбор максимальной частоты 16
1.2. Радиальные характеристики электромагнитных зондов.. 19
1.2,4. Дифференциальные и интегральные радиальные. характеристики 19
1.2.2. Учет влияния скважины. Выбор короткого зонда 32
1.2.3. Трехслойная модель среды. Определение максимальной длины зонда 37
1.2.4. Моделирование окаймляющей зоны. Обоснование количества зондов в комплексе 40
1.3. Вертикальные характеристики электромагнитных зондов 45
1.3.1. Дифференциальные и интегральные вертикальные характеристики. Выбор точки записи 45
1.3.2. Электромагнитные зонды в пластах ограниченной мощности 52
1.4. Выводы. Рекомендации по выбору параметров аппаратуры 59
2. РАЗРАБОТКА АППАРАТУРЫ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО КАРОТАЖНОГО ЗОНДИРОВАНИЯ 63
2.1. Экспериментальные исследования электромагнитных зондов
2.1.1. Задачи экспериментальных исследований. Классификация погрешностей аппаратуры 63
2.1.2. Учет конечных размеров катушек. Экранирование
2.1.4. Искажения пространственного распределения поля 71
2.1.5. Повышение точности измерения электронной , схемы 72
2.1.6. Защита скважинного прибора от внешних воздействий 73
2.2. Скважинный прибор аппаратуры ЭМКЗ 75
2.2.1. Общая характеристика 75
2.2.2. Описание структурной схемы 76
2.2.3. Конструкция 81
2.3. Принципиальная схема скважинного прибора 84
2.3.1. Генераторный блок 84
2.3.2. Приемно-усилительный блок 87
2.3.3. Измерительная система 95
2.3.4. Блок питания 1 2.4. Наземный прибор аппаратуры ПО
2.5. Метрологическое обеспечение аппаратуры ЭМКЗ 115
2.5.1. Методика расчета имитатора однородной среды 115
2.5.2. Опенка погрешностей изготовления и настройки кольца-имитатора 121
2.5.3. Результаты расчетов 125
2.6. Основные результаты и выводы 127
ОПРОБОВАНИЕ АППАРАТУРЫ В СКВАЖИНАХ И РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ 130
3.1. Палаточный материал для аппаратуры ЭМКЗ 130
3.1.1. Палетки для учета влияния скважины 130
3.1.2. Палетки для учета влияния вмещающих пород , 133
3.1.3. Палетки трехслойных цилиндрически-слоистых, сред 133
3.2, Последовательность интерпретации результатов ЭМКЗ 137
3.2.1. Выделение пористо-проницаемых пластов 137
3.2.2. Определение эффективной мощности пластов-коллекторов 138
3.2.3. Опенка электрических параметров пласта 139
3.3, Анализ результатов скважинных измерений 144
3.3.1. Скважина I830-A Южно-Ромашкинской площади 144
3.3.2. Скважина 3500-Р Быстринской площади , 149
3.3.3. Скважина Варьеганской площади 153
3.4, Выводы и рекомендации , 157
ЗАКЛШЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА 161
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Введение к работе
Актуальность проблемы. Основные направления экономического и социального развития СССР на І98І-І985 годы и на период до 1990 года предусматривают "обеспечить дальнейшее развитие Западно-Сибирского территориально-производственного комплекса. Довести здесь добычу нефти, включая газовый конденсат, до 385-395 млн.тонн, газа до 330-370 млрд.куб.метров" [39] Одним из путей решения поставленных задач является повышение эффективности геофизических исследований в скважинах (ГИС) при одновременном сокращении сроков каротажных работ. В настоящее время исследования скважин эксплуатационного бурения в Западной Сибири осуществляют с помощью комплекса методов электрического каротажа (ШЗ, КС, ПС, ЕК и ЙК). По результатам исследований выделяют пласты-коллекторы, определяют их удельное электрическое сопротивление (УЭС) и характер насыщения, оценивают коэффициент нефтегазонасыщенности продуктивных пластов. Однако комплекс электрических методов обладает известными недостатками [21, 25, 26, 29, 31, 43] . Зонды ЕКЗ, КС и НС имеют малую разрешающую способность в области низких сопротивлений. Показания зондов ЕКЗ подвержены экранирующему влиянию прослоев высокого сопротивления. На показания зондов ИК значительное влияние оказывают вмещающие породы. Кроме того, выполнение электрического комплекса ГИС существующими приборами все еще занимает значительное время. Так, среднее время окончательного каротажа по Управлению Запсибнефтегеофизика в 1981 году равнялось 12,5 ч, что составляло 20-25$ рвремени механического бурения скважины [37].
Для устранения отмеченных недостатков ведутся исследования новых методов ГИС и разрабатываются новые типы каротажной аппаратуры. Одним из перспективных направлений является развитие высокочастотных методов электромагнитного каротажа, в которых измеряются относительные характеристики магнитного поля. Теоретические предпосылки таких методов были разработаны Д.С.Даевым [22]. Дальнейшее развитие высокочастотные методы подучили в работах О.Б.Денисова, И.М.Заслонова, А.И.Костина и других исследователей [23, 24, 30, 32, 33, 40]. Для повышения разрешающей способности электромагнитных измерений УЭС пластов малой мощности и детального изучения распределения УЭС в зоне проникновения Ю.Н.Антоновым в 1978 году предложен метод высокочастотного индукционного каротажного изопараметрического зондирования (ВЙКИЗ) [5, б]. Актуальность работы определяется необходимостью практической реализации метода ВИКИЗ. При этом требуется обосновать конструктивные параметры зондов, разработать соответствующую аппаратуру, опробовать ее в скважинах и определить возможность внедрения в практику ГИС.
Цель работы. Разработка аппаратуры электромагнитного каротажного зондирования (ЭМКЗ), реализующей метод ВЙКИЗ и предназначенной для повышения геологической эффективности исследования скважин, бурящихся на нефть и газ, увеличения точности определения электрических параметров горных пород и сокращения времени исследований в каждой скважине.
Основные задачи исследования.
1. Обоснование конструктивных параметров электромагнитных зондов.
2. Разработка и изготовление макета аппаратуры ЭМКЗ.
3. Опробование аппаратуры в скважинах и определение ее эффективности при.проведении ГИС.
Научная новизна. На основе дифференциальных и интегральных характеристик электромагнитных зондов предложен подход к обоснованию их оптимальных конструктивных параметров.
Реализованы новые принципы построения высокочастотной аппаратуры ЭМКЗ:
- синхронизация работы всей аппаратуры от единого кварцевого генератора;
- цифровой способ измерения разности фаз с накоплением сигналов;
- схема двухтактного измерения о перекрестным подключением измерительных катушек;
- временное разделение работы зондов»
Разработана аппаратура ЭМКЗ для измерения УЭС пластов с помощью пяти зондов различной глубинности исследования за одну спуско-подъемную операцию.
Обосновано применение кольцевого имитатора однородной среды в качестве метрологического обеспечения аппаратуры ЭМКЗ.
Доказана возможность выявления окаймляющей зоны низкого сопротивления в нефтегазонасыщенных пластах-коллекторах с помощью аппаратуры ЭМКЗ.
Практическая ценность. Аппаратура ЭМКЗ увеличивает точность и достоверность оценки УЭС пластов в сложных геолого-технических условиях, повышает производительность каротажных работ. В скважинах, обсаженных стеклопластиковыми трубами, аппаратура ЭМКЗ позволяет контролировать процессы расформирования зоны проникновения, а также обводнение пластов в процессе разработки месторождения. Ожидаемый экономический эффект от внедрения аппаратуры ЭМКЗ составляет около 10 тыо.рублей в год на один комплект.
Реализация результатов работы. Отчет о разработке аппаратуры электромагнитного каротажного зондирования ЭМК31-823 передан в Томское СКТБ IT для проведения опытно-конструкторской работы и последующего серийного производства аппаратуры, а также во ВНЙИнефтепромгеофизику (г.Уфа) и ВНЙГИК (г.Калинин) для использования. По результатам опробования аппаратуры в скважинах составлены заключения о характере насыщения плаотов-коллек-торов и о величине их удельного сопротивления. Заключения переданы в тресты "Сургутнефтегеофизика" и "Нижневартрвскнефтегео-физика" для использования. В соответствии с программами Мин-нефтепрома аппаратура ЭМКЗ включена в комплекс для исследования оценочных скважин, а также контрольных скважин, обсаженных стеклопластиковыми трубами.
Основные защищаемые положения.
1. Аппаратура электромагнитного каротажного зондирования увеличивает точность и достоверность геофизических исследований в скважинах, повышает производительность каротажных работ.
2. Кольцевой имитатор однородной среды может использовать -ся в качестве метрологического обеспечения для аппаратуры ЭМКЗ.
3. Дифференциальные и интегральные характеристики электромагнитных зондов упрощают обоснование их конструктивных параметров.
4. Аппаратура ЭМКЗ позволяет выявлять окаймляющую зону низкого сопротивления в нефтегазонаоыщенных пластах-коллекторах.
Апробация работы. Результаты работы докладывались на Всесоюзном семинаре по разработке геофизической аппаратуры (Киев, 1981), на заседаниях научно-технических советов Управления Зап-сибнефтегеофизика (Тюмень, 1981, 1982) и ВНИЙнефтепромгеофизики (Уфа, 1979, 1981, 1982, 1984), на конференции молодых ученых в СибОКБ НЕЮ "Союзнефтегеофизика" (Новосибирск, 1979), а также в трестах "ТатнеФтегеофизика" (I960, 1981), "Сургутнефтегеофизика" (1982, 1984), "Нижневартовскнефтегеофизика" (1984). По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ, получено I авторское свидетельство. Кроме того исследования по теме отражены в 6 научно-технических отчетах;
Диссертация состоит из введения, трех разделов, заключения и содержит ПО стр. машинописного текота, 42 рисунка, 18 таблиц. Список использованной литературы составляет 49 наименований.
Работа выполнена в Сибирской геофизической экспедиции Миннефтепрома СССР и в Институте геологии и геофизики им.60-летия Союза ССР СО АН СССР.
Автор выражает искреннюю благодарность научному руководителю Ю.Н.Антонову за постановку и организацию исследований и постоянную помощь в работе.
В создании программ расчета магнитных полей и в разработке принципиальных схем аппаратуры участвовали Л.А.Табаровский, М.И.Эпов, В.С.Кривопуцкий, А.МЛСаганский, В.И.Большаков, В.В. Киселев, В.П.Снопков.
Большую помощь в организации и проведении научных и практических работ оказали Н.Н.Цузырев, Н.А.Савостьянов, Л.П.Мехед, Г.В.Ведерников, Б.М.Бикбулатов, В.Н.Раоторгуев, А.ИЛСостин, В.В.Лаптев, И.М. За слонов, В.ДЛухвичев, В.С.Акбашев, Ю.З.Губ-лер, АЛС.Мавлютов и другие товарищи.
Ряд ценных советов и замечаний дали Ю.Л.Брылкин, В.П.Соколов, Ю.А.Дашевский, Г.В.Шаров, В.Г.Бурков.
Все упомянутым выше товарищам автор считает приятным долгом выразить глубокую благодарность.
Исследования проводились в соответствии с тематичеоким-планом Сибирской геофизической экспедиции на I98I-I985 годы,., утвержденным Управлением промысловой и полевой геофизики,Миннефтепрома 19.02.81, планом НИР ИГиГ в XI пятилетке I98I-I985 годы, утвержденным постановлением Jfc 156-13000 Президиума АН СССР от 17,10,80, планом ИГиГ по теме 54, б), утвержденным Постановлением ПСНТ СССР, Госплана СССР и АН СССР.» 516/272/174 от 29,12.81, Программой "Сибирь" - 1,1,2.6, 1.2.1.8 и техническим заданием Шганефтепрома ТЗ 39-04-854-82 НИР.
Похожие диссертации на Аппаратура электромагнитного каротажного зондирования для исследования нефтяных скважин
