套管非匀质性对过套管电阻率测井影响的数值模拟与分析

套管非匀质性对于过套管电阻率测井响应会产生显著影响.首次采用数值模式匹配法模拟过套管电阻率测井响应,在此基础上分析了各种套管局部变化对于测井响应的影响.模拟结果表明,套管异常区域及其附近的测井响应出现异常变化,异常变化程度与套管参数局部变化程度呈现正相关性;通过模拟不同类型电极系还发现,双注入电极系对套管非匀质性具有很好的补偿作用.文中首次模拟了井温梯度对过套管电阻率测井响应的影响.计算结果表明,该数值方法能够很好地解决包含套管非匀质性因素的过套管电阻率测井数值模拟问题.     

实际井眼条件下过套管电阻率测井响应的传输线方程正演算法

过套管电阻率测井通过测量套管壁电势实现测量地层视电阻率，不同的地层模型对过套管电阻率测井会有不同的测井响应. 在传输线方程系数中本文考虑了径向含多个界面地层的影响，对轴向（井轴方向）呈层状、径向阶跃变化地层模型，给出了电势分布递推公式，计算了过套管电阻率测井响应，绘出了测井响应曲线. 算例表明，该方法有较强的轴向地层界面分辨能力；对径向均匀地层计算结果非常接近地层模型电导率，能较好地反映实际地层特征；对高电导地层，低电导水泥环有明显的测井响应；当径向存在多个地层界面时计算结果则为径向各层电导率的综合反映，不是某一径向层的电导率；算例显示该方法有较快（算例运行时间在1s内）的计算速度.     

含裂缝地层的过套管电阻率测井响应特征研究

由于石油压裂开采等开发措施的实施,会使在套管周围存在着许多被油气等高阻流体填充的微裂缝.尽管这些裂缝或孔隙可能很小,但对套管井电阻率测量会有非常大的影响,甚至会改变原地层的电阻率测井特征,因此裂缝测井响应的计算及考察对过套管电阻率测井十分重要.为解决裂缝测井响应的计算问题,本文提出了计算等效电阻的电流通量管模型,利用该电流通量管模型给出了含垂直裂缝地层横向电阻的计算方法,基于传输线方程法及地层电阻的过套管测量方法实现了含裂缝地层的过套管电阻率测井响应的数值计算,通过计算实例考察了地层裂缝对过套管电阻率测井响应的影响.算例表明:裂缝中的高阻流体对地层视电阻率测量结果会有较大的影响;环形裂隙比垂直裂缝有更大的电阻率测井响应.本文的研究为解决微裂缝过套管电阻率测井响应的计算这一关键技术问题提供了一种可行的计算与考察方法.     

套管接箍对过套管电阻率测井的影响分析

过套管电阻率测井是一种新的测井方法,能在普通的金属套管井中测量地层的电阻率.但其测量结果受到来自套管、水泥环和围岩等诸多因素的影响,其中套管接箍是一个重要的影响因素.采用修正的传输线理论,通过数值模拟全面分析了套管接箍厚度、长度及单位长度电阻对过套管电阻率测井的影响.结论认为,套管接箍厚度对过套管电阻率测井的影响较小;过套管电阻率测井在以套管接箍为中心、上下各半个仪器电极距的深度范围内受套管接箍影响;套管接箍单位长度电阻与套管单位长度电阻差异越大影响越大.     

过套管电阻率测井响应数值模拟研究进展

套管井电阻率测井仪的研制成功是套管井测井技术的重要进展,在老井地层评价中起到了越来越重要的作用.对过套管电阻率测井响应数值模拟,本文综述了近十几年来的研究现状和进展,分析了过套管电阻率测井的测量方法,比较了过套管电阻率测井响应的计算方法,讨论了多层状地层、有限长套管测井响应计算的结果,对我们最近计算的套管接箍测井响进行了分析.针对过套管电阻率测井响应计算问题,指出了在实际应用中尚需解决的实际问题和解决的基本思路,并力图展望今后的研究发展趋势和解决问题的方法.     

不良胶结水泥环缝隙中高阻流体的过套管电阻率测井响应

考虑不良胶结水泥环缝隙中高阻流体对地层横向电阻的影响后,由传输线方程实现了缝隙中含流体的过套管电阻率测井响应的计算,并考察了缝隙中高阻流体的过套管电阻率测井响应.算例表明:水泥环不良胶结缝隙中的高阻流体对低阻地层视电阻率测量结果会有较大的影响;地层视电阻率曲线与流体包围套管的扇环张角呈非线性关系,高阻流体环比高阻流体扇环有更高的电阻率测井响应.     

过套管电阻率测井仪器的径向探测特性

为研究过套管电阻率测井仪器的径向探测特性,本文给出了反映地层径向介质变化的几何因子.利用过套管电阻率测井的传输线方程实现了电阻率测井几何因子的数值计算,针对Schlumberger公司的CHFR测井仪和俄罗斯的ЭКОС-31-7测井仪分别计算了几何因子响应曲线,通过曲线分析发现：两种测井仪对低侵剖面（有低阻流体侵入）均有较大的探测半径,但随侵入流体电阻的增大（高侵剖面）仪器的径向探测半径在减小,本文的研究为地层电阻率测井解释和仪器径向探测特性分析提供了理论依据.     

过套管电阻率测井的地层电阻率快速反演算法

过套管电阻率测井是通过测量套管壁电势实现测量地层的视电阻率,基于传输线方程理论,针对层状地层,给出了套管壁电势、电流对地层横向电阻导数的微分方程(称Jacobi矩阵微分方程)及边界条件;利用Jacobi矩阵微分方程边值问题导出了过套管电阻率测井反演地层参数的Jacobi矩阵系数的解析表示,利用Marquardt方法实现了过套管测井的地层电阻率反演;通过计算对Jacobi矩阵的特性进行了探讨,并获得了较快的计算速度(因为Jacobi矩阵是用解析解表示的),反演结果与地层模型取得了较好的逼近.本文实现了过套管电阻率测井地层参数的Jacobi系数矩阵的快速计算及地层电阻率反演,为进一步开展电阻率测井数据处理提供了理论依据和快速反演算法.     

金属套管井中电磁测井响应的数值计算

分析了金属套管井中有限尺寸线圈的电磁响应特征,讨论了井眼泥浆参数、套管参数和不同线圈尺寸对电磁测井响应的影响,考察了金属套管中电磁测井对地层电阻率变化的灵敏度.径向非均匀介质的模拟计算表明,在套管井中井眼泥浆对电磁测井的影响较大,必须进行校正.在低频条件下,井间测量响应中金属套管与地层的电磁响应是非耦合的,两者可以分离.在套管参数一定时,套管响应与地层的响应的比值近似一个常数.电磁响应对地层电阻变化的灵敏度分析显示,井间电磁测量在储层研究尺度对地层电阻率变化响应灵敏,套管引起的衰减稳定.在其它参数相同的前提下,线圈直径的增大有助于有效电磁响应信号的增强,给大井间距测量提供了可能.不同磁导率金属套管的电磁响应分析表明,电磁测井中,采用非磁性或弱磁性套管要优于一般的铁磁性套管.     

过套管电阻率测井数值模拟研究

国内油气田的剩余油评价和动态监测需要过套管电阻率测井技术,开展过套管电阻率测井基础理论和方法研究非常必要.本文在全面论述过套管电阻率测井原理的基础上,首次提出修正的传输线方程法(MTLEM),并用之于过套管电阻率测井响应模拟计算;基于数值模拟方法,分析了过套管电阻率测井的影响因素(地层电阻率、水泥环和套管等),得到了规律性认识,并确定了不同地层条件下测量信号的大小,可以为国内过套管电阻率测井仪器研制以及实际资料的应用提供定量依据.     

井中磁源瞬变电磁响应特征研究

井中瞬变电磁波勘探是一个全空间地球物理场问题.采用Gaver-Stehfest逆拉氏变换方法,正演计算了瞬变信号激励下接收线圈上的电磁场响应.分析了包含井眼泥浆、套管、水泥环和地层的轴对称多层介质模型的电磁场响应特征,考察了各层介质参数对井中瞬变电磁响应的影响.不同电导率井眼泥浆的电磁场响应衰减曲线表明,井眼泥浆电导率...     

过套管地层电阻率曲线环境影响校正方法研究

过套管电阻率测井是在金属套管井中测量地层电阻率的一种电法测井技术,其测量结果受套管、层厚/围岩、水泥环等井眼环境因素的影响,所以在进行过套管电阻率测井资料解释时必须进行测井环境影响因素校正.本文在论述过套管电阻率测井原理的基础上,针对大庆油田引进的俄罗斯过套管电阻率测井仪器ECOS,分别考察了层厚/围岩、水泥环对测量结果的响应规律,利用正演模拟方法研制完成了层厚/围岩影响校正图版以及水泥环影响校正图版.在计算机上实现了层厚/围岩、水泥环影响校正的算法,并利用模型算例和测井实例验证了本文方法的合理性.该方法能够减少水泥环的影响,提高层厚小于1.0 m薄层电阻率的测量精度,为过套管电阻率测井资料正确解释提供了保障.     

Study on forward modeling of through-casing resistivity logging

Through-casing resistivity logging (TCRL) is a new kind of logging method for formation evaluation,reservoir monitoring and saturation changes tracking. In this paper,the basic principle of TCRL is de-tailed,and the modified transmission line equation method (MTLEM) is first proposed in China. The MTLEM has been employed to simulate the responses of TCRL,on the basis of which,the effects of formation resistivity,cement and casing on the responses of TCRL are analyzed,and the signals in-duced in different formations are also calculated,which can help the design of TCRL tool and data processing and interpretation in China.     

双层套管井中单极子声波测井的响应特征

目前,在深井中采用多层套管实现层间封隔的方法已非常普遍,对多层套管井固井质量评价的需求越来越迫切,目前还未有针对外层套管与地层之间水泥胶结评价的有效手段.本文利用三维有限差分仿真了单极声波测井在双层套管井中的响应特征,探讨了利用套管波幅度和斯通利波频散特征识别外层套管与地层之间环空是否胶结水泥的可行性.数值计算结果显示在两层套管之间胶结水泥时,套管波的幅度或衰减对外层套管和地层之间是否胶结水泥非常敏感,外层环空若充填水泥则全波中的套管波幅度降低明显;在两层套管之间充填泥浆时,全波波形中首先到达的套管波幅度较大,其对外层套管的胶结状况不再敏感,通过对接收的阵列波形做频率-慢度相关分析发现,在外层套管和地层之间胶结水泥后,井孔内接收到的低于10 kHz的外斯通利波慢度明显增大,仿真波形的处理结果与解析计算的斯通利波的频散曲线吻合较好,进一步验证了可尝试利用内层环空激发的外斯通利波判断外层套管与地层之间是否胶结水泥.     

金属套管对多分量电磁感应测井信号的影响

研究金属套管对低频电磁场各分量透射信号和反射信号的影响规律对采用过套管电磁感应测井技术监测生产过程中的流体移动具有重要价值.采用柱状成层各向异性介质中的并矢Green函数模拟当发射源在套管内、接收器分别在套管内和套管外时多分量电磁感应的响应,并系统分析了金属套管对透射磁场和反射磁场各主分量的影响规律.计算结果表明,无论是透射场还是反射场,由于所采用的频率较低,金属套管对每个分量信号的影响可以与地层对该分量信号的影响分开.在低频段,磁性金属套管对磁场各分量仍存在稳定的反射,但不同分量被反射的程度不同,受套管磁屏蔽作用大的分量(如ρρ分量)被反射的程度高于受套管磁屏蔽作用小的分量(如zz分量).随着频率的升高,反射磁场的强度逐渐增大并最终达到饱和,信号被全反射.磁性金属套管的存在导致透射磁场各分量出现不同程度的幅度衰减和相位延迟,受套管磁屏蔽作用大的分量的幅度衰减程度大.在固定套管参数和频率的情况下,磁性套管对透射磁场不同分量的影响程度虽然不同但是恒定,其所导致的各分量的幅度衰减和相位延迟与线圈系位置和地层电参数无关.在低频段,套管外透射场的各分量处于准静态,其幅度和相位均不随频率而改变,受套管磁屏蔽作用大的分量的幅度随套管磁导率和厚度的不同而存在明显变化.当频率超过某一临界值后,套管的影响逐渐从以静态屏蔽为主转到以趋肤效应为主,导致透射场幅度的衰减和相位的延迟,套管的厚度越大、套管的电导率和相对磁导率值越大,所对应的频率临界值越小.