Резистивиметр в процессе бурения


Скважинный индукционный резистивиметр

Изобретение относится к геофизическим исследованиям скважин и может быть использовано для измерения удельного электрического сопротивления скважинной жидкости.

Известны скважинные электрические резистивиметры, выполненные в виде трехэлектродного или четырехэлектродного зонда небольшого размера. Обычно применяются резистивиметры с градиент-зондами, так как на показания резистивиметров с потенциал-зондом большое влияние оказывают горные породы. Измерение удельного электрического сопротивления скважинной жидкости резистивиметром выполняется по такой же электрической схеме, как и при использовании обычных зондов, чаще по схеме однополюсного зонда. Через токовые электроды А и В пропускают ток, между электродами М и N измеряют разность потенциалов (Дьяконов Д.И., Леонтьев Е.И., Кузнецов Г.С. Общий курс геофизических исследований скважин. - М.: Недра, 1984. - С.68-69). Однако в резистивиметрах такого типа электроды находятся в непосредственном контакте со скважинной жидкостью, в результате чего поверхность электродов быстро окисляется и возникают искажения результатов измерений.

Наиболее близким, принятым за прототип является резистивиметр индукционный скважинный РИС-42, предназначенный для бесконтактного измерения удельной электрической проводимости скважинной жидкости различной минерализации в колонне и насосно-компрессорных трубах эксплуатационных и нагнетательных скважин. В приборе РИС-42 используется индуктивный трансформаторный метод измерения электропроводности жидкости. В жидкости катушкой возбуждается переменное электромагнитное поле, другой катушкой измеряется наведенная ЭДС, величина которой зависит от геометрии катушек, их взаимного положения и электропроводности находящейся между ними жидкости. В этом скважинном приборе катушки выполнены в виде тороидов, расположенных соосно. Внутри катушек проходит измерительный канал, который через окна в кожухе прибора свободно заполняется жидкостью, находящейся в скважине. Первая катушка питается от генератора током большой частоты. Сигнал, пропорциональный проводимости жидкости в измерительном канале, снимается со второй катушки (Аппаратура и оборудование для исследований нефтяных и газовых скважин: Справочник/ А.А. Молчанов и др. - М.: Недра, 1987.- 224 с.). Такая конструкция резистивиметра требует наличия диэлектрического зазора между корпусом катушек и корпусом резистивиметра, который обычно не выдерживает перепада давлений снаружи и внутри прибора. Кроме того, повышение давления в скважине выше 40 МПа приводит к необходимости компенсирования внутреннего и внешнего давления, например, путем заполнения маслом, что оказывает влияние на точность измерения.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности измерений, а также упрощение процесса сборки-разборки скважинного индукционного резистивиметра.

Для решения этой задачи предложен скважинный индукционный резистивиметр, состоящий из металлического корпуса, датчика, включающего генераторную и измерительную тороидальные катушки, расположенные соосно внутри корпуса, заборник жидкости, канал, выполненный в корпусе для прохода скважинной жидкости, причем канал включает измерительную часть, образованную втулкой, выполненной из диэлектрического материала, уплотнительные элементы. В предлагаемом резистивиметре диэлектрическая втулка вынесена за пределы измерительной катушки, при этом втулка выполнена ступенчатой, ее верхняя ступень снабжена уплотнительными элементами. Нижний конец диэлектрической втулки расположен над заборником скважинной жидкости.

На фиг.1 показаны основные элементы конструкции скважинного индукционного резистивиметра, на фиг.2 - принцип действия скважинного индукционного резистивиметра.

Устройство состоит из индукционного датчика, включающего две катушки - генераторную 1 и измерительную 2, выполненные в виде тороидов, расположенных соосно, диэлектрической втулки 3, которая расположена ниже измерительной катушки 2 и выполнена ступенчатой, корпуса 4, уплотнительных элементов (герметизирующих резиновых колец) 5, 6, 7 и корпуса 8, внутри которого размещена преобразовательная схема. Внутри корпуса 4 проходит канал 9, который свободно заполняется жидкостью, находящейся в скважине, через заборник 10. В корпусе также выполнена полость для выхода скважинной жидкости 11. Диэлектрическая втулка 3 вынесена за пределы измерительной катушки 2, при этом втулка выполнена ступенчатой, ее верхняя ступень снабжена уплотнительными элементами. Нижний конец диэлектрической втулки 3 расположен над заборником 10 скважинной жидкости.

Скважинный индукционный резистивиметр работает следующим образом (фиг.2). Прибор опускается в скважину на каротажном кабеле и через полость заборника 10 осуществляется проток скважинной жидкости по центральному каналу 9, диэлектрической втулке 3 и выход через полость 11. Генераторная катушка 1 возбуждает в измерительной катушке 2 ток, величина которого обратно пропорциональна сопротивлению жидкости, проходящей через канал 9. Так как в предлагаемом устройстве диэлектрическая втулка 3, образующая измерительный канал, вынесена за пределы измерительной катушки 2, ток, возбужденный генераторной катушкой 1, замкнется по контуру abcd.

В связи с тем, что сопротивлением металлического корпуса можно пренебречь из-за малой величины, измерительной катушкой 2 в измерительном канале abc фиксируется величина тока, пропорциональная сопротивлению скважинной жидкости. Оцифрованное в преобразовательной схеме значение тока измерительной катушки передается по кабелю на поверхность.

Таким образом, вынесение измерительного канала, изготовленного из диэлектрика, за пределы измерительной катушки 2 позволяет перенести нагрузку, возникающую из-за действия гидростатического столба жидкости и скважинной температуры, на металлический корпус 4 и 8. Кроме того, предлагаемая конструкция позволяет увеличить проходное сечение канала для жидкости, а также исключить необходимость компенсирования скважинного гидростатического давления и, как следствие, увеличить чувствительность и точность резистивиметра.

Таким образом, предложенное устройство позволяет повысить надежность работы, улучшить эксплуатационные возможности скважинного индукционного резистивиметра, упростить процесс сборки и разборки резистивиметра и его обслуживание.

1. Скважинный индукционный резистивиметр, состоящий из металлического корпуса, датчика, включающего генераторную и измерительную тороидальные катушки, расположенные соосно внутри корпуса, заборник жидкости, канал, выполненный в корпусе для прохода скважинной жидкости, включающий измерительную часть, образованную втулкой, выполненной из диэлектрического материала, уплотнительные элементы, отличающийся тем, что диэлектрическая втулка вынесена за пределы измерительной катушки.

2. Скважинный индукционный резистивиметр по п.1, отличающийся тем, что втулка выполнена ступенчатой, верхняя ступень втулки снабжена уплотнительными элементами.

3. Скважинный индукционный резистивиметр по п.1, отличающийся тем, что нижний конец диэлектрической втулки расположен над заборником.

findpatent.ru

Резистивиметр WPR

Прибор волнового измерения удельного сопротивления спроектирован для буровых и сервисных компаний предназначен для каротажа во время бурения (LWD) и каротажа после бурения (MAD) во всех типах скважин. Прибор может применяться для геонавигации, корреляции разреза, отслеживания тенденции изменения пластового давления, определения глубины установки обсадной колонны.

Возможны варианты использования в качестве альтернативы каротажу на кабеле, конфигурация прибора позволяет осуществлять каротаж во время спуска компоновки, с активированным или неактивированным (в случае «сухого» бурения или использования вспененных растворов) датчиком потока.

Резистивиметр WPR™ может работать во всех типах бурового раствора, включая растворы на нефти и соленасыщенные растворы. Данные с высоким разрешением записываются в память прибора объемом 32 Мб и могут быть считаны на поверхности. В комплекте с резистивиметром поставляется полный пакет ПО, включающий в себя модули коррекции на скважинные условия, геонавигации и интерпретации.

Двухчастотный (400 КГц и 2 МГц), двухзонный симметричный каротажный прибор для каротажа во время бурения (LWD).

Запись в память 8 компенсированных параметров и передача в реальном времени до 4 кривых.

geo-trend.ru

Резистивиметрия

Резистивиметрия основана на измерении удельного электрического сопротивления бурового раствора или жидкости, заполняющей скважину. 

Основным фактором, определяющим сопротивление водного раствора, является содержание в нем растворимых солей.

В гидрогеологической геофизике резистивиметрию  используют для определения скорости фильтрации подземных потоков. В предварительно засоленной скважине выполняют измерения УЭС жидкости во времени,  изучая скорость опреснения электролита , которая связана с фильтрационными свойствами водоносного горизонта.

Наблюдения проводят в необсаженной скважине или в скважине, оборудованной фильтром, в интервале водоносного горизонта.

 До засоления в скважине выполняют комплекс геофизических исследований, включающий методы стандартного электрического и радиоактивного каротажа, термометрию,  кавернометрию  и резистивиметрию . По кривой удельного электрического сопротивления жидкости, заполняющей скважину, оценивают естественную минерализацию подземных вод. 

Затем производят засоление скважины, растворяя в ней соль (как правило NaCl ) , добиваются резкого понижения сопротивления жидкости в скважине по сравнению с сопротивлением пластовой воды.

Сразу после засоления регистрируют первую диаграмму УЭС, по которой оценивают качество засоления (однородность электролита по стволу скважины). Концентрация солевого раствора не должна превышать естественную минерализацию пластовых вод более чем в 3-4 раза.

Через равные промежутки времени (от 10-15 мин до нескольких  часов), в зависимости от скорости опреснения жидкости в скважине, регистрируют несколько кривых. Работы продолжают, как правило, до полного опреснения электролита в интервале исследования (обычно это время составляет от нескольких часов до нескольких суток). 

Кривые резистивиметрии до засоления скважины и зарегистрированные в разные моменты времени, наносят на сводный график ,  по которому определяют наличие зон активного водообмена, выделяют места притоков подземных вод в скважину.  На кривых  это проявляется в последовательном увеличении электрического сопротивления раствора против интервалов фильтрации. Против водоупорных интервалов пород концентрация раство­ра и его сопротивление остаются практически неизменными. 

Скорость фильтрации в момент времени t1 - t2 вычисляют по формуле:

       

где  d - диаметр скважины по данным кавернометрии;

 С0 - естественная минерализация подземных вод  (до засоления) в эквиваленте NaCl в г/л;

 С1 и С2 - концентрация электролита в моменты  времени t1 и t2  в г/л;

М - коэффициент, характеризующий степень отличия скорости движения воды в скважине от скорости фильтрации воды в породе. Он ме­няется от 0 до 2 в зависимости от проницаемости стенок фильтра. В идеально водопроницаемой (совершенной) скважине М= 2.

Наилучшие результаты метод резистивиметрии  дает при изучении разрезов, сложенных крупнообломочным материалом.  В благоприятных условиях производят оценку значений коэффициента фильтрации с  погрешностью ± 15 – 25%.

Метод  нельзя применять для оценки фильтрационных свойств пород в скважинах заглинизированных буровым раствором и неочищенных от него.

 Если скважиной вскрыты несколько водоносных горизонтов с различными гидростатическими уровнями, то по стволу скважины происходят  естественные вертикальным перетоки  подземных вод до установления объединеного уровня жидкости.  Этот процесс  осложняет  интерпретацию данных резистивиметрии. В таких случаях   удается уверенно определить только нижнюю границу  зоны активного  водообмена.

www.velco.ru

Резистивиметрия

РЕЗИСТИВИМЕТРИЯ (от английский resistivity — сопротивление и греч. metreo — измеряю * а. resistivimetry; н. Resistivimetrie, Messung des Spulungswiderstandes; ф. diagraphie des boues, mesure de resistivite; и. resistivometria) — измерение удельного электрического сопротивления бурового раствора и других жидкостей, заполняющих скважину. Применяется для определения мест притока пластовой жидкости в скважину, уровня бурового раствора и флюидов, минерализации жидкости, состава флюидов при разработке нефтяных месторождений, гидрогеологических исследованиях, контроле технического состояния скважин, а также для интерпретации данных электрического каротажа (Бокового каротажа и др.).

При проведении резистивиметрии через питающие электроды, один из которых расположен на поверхности, другой — в скважине, пропускается ток (I), а между измерительными электродами, расположенными в скважине, измеряется разность потенциалов (DU). Для определения используется скважинный резистивиметр, представляющий собой 3-электродный каротажный градиент-зонд. Зонд размещается внутри экранирующего цилиндра, исключающего влияние пород, окружающих скважину. Влияние экрана на изменение сопротивления жидкости учитывается коэффициент резистивиметра (k), предварительно определяемым на поверхности. Удельное электрическое сопротивление (r) жидкости, заполняющей скважину, определяется по формуле: Q=kDU/I. Иногда измерения проводятся на поверхности лабораторным резистивиметром, измеряющим удельное электрическое сопротивление проб жидкости, отобранных из скважины.

www.mining-enc.ru


Смотрите также