[发明专利]套管井周围地层电阻率的测定方法和设备

说明书

本发明涉及测定配置金属套管的油井周围地质岩层的电阻率。

电阻率测井在石油勘探中的重要性是为人熟知的。已知，某一地层的电阻率基本上取决于它所包含的液体。包含导电盐水的地层具有的电阻率要比充满烃类的地层低得多，因而电阻率测量结果对于探测烃类矿床具有不可替代的意义。电阻率测井长时间以来广为应用，特别是借助于具有多个电极的各种装置，不过，现有的一些技术具有的应用范围局限于不加套管的油井(石油工业术语中称作“裸眼”)。在油井中出现的金属套管-此时金属的电阻率与地质岩层典型的数值相比是很微小的(与地层的1至100欧姆·厘米相比，钢质套管是大约2×10^-7欧姆·厘米)-表示对于向围绕套管的地层送进电流有一种很大的屏障。结果，重要的是要在套管安放就位之前完成电阻率测定。特别是，电阻率测量结果不可能从生产油井取得，由于这些油井都配装套管。

因此，最为有利的是能在油井的各已知套管段测定电阻率。这种测定，在生产油井中并在矿床中进行，使得可能判明水-烃界面，并因而可能随时跟踪这些界面的位置，以便监测烃类矿床的动态并优化其开采。还可能在其中在套管安放就位之前不曾进行测定的一油井(或一井段)中取得电阻率测量结果，特别是提高对于矿床的认识，以及或许发现原先不曾判明的各生产层。

在文献资料中可以发现关于这一课题的各种建议。这种判定所基于的原理，在美国专利第2459196号中有所阐述，在于造成一股电流在电流漏出或向地层漏失的各种条件下沿着套管流动。这种漏失是地层电阻率的函数，地层导电性愈强，漏失愈大，因而通过测定漏失，有可能确定地层的电阻率。按照以上提及的专利，电流漏失是通过制定沿着套管流动的电流的分布图而予以估定的。美国专利第2729784号阐述了一种测定方法，采用三个测定电极，沿着套管间隔开来并构成理论上全同的各对相邻电极。各电流电极安放在各测定电极的每一侧上以便在相反方向上向套管注入电流。一反馈回路以伺服方式控制电流注入，以便把外部各测定电极置于同一电势，而达到消除在由各测定电极所形成的各段中套管电阻方面差别的影响。在中间电极处的泄漏电流值通过测定每一对电极上的电压降和通过考虑各电压降之间的差别而获得，所述差别表述为正比于泄漏电流。美国专利第2891215号阐明了一种同一类型的方法，采用一等位于中间测定电极的附加电流电极，后者还设置得以便施加一正好补偿泄漏电流的电流。

一如美国专利第2729784号之中，法国专利第2207278号准备使用三个等距间隔开来的测定电极以测定泄漏电流，并阐明了一种两阶段方法：第一阶段用于测定由各测定电极所形成的那段套管的电阻，在此阶段期间，使电流沿着套管流动，以致无电流漏进地层；以及第二阶段，其间可发生电流漏进地层的情况。为此，设置一电流注入系统，包括一个发射电极和两个回流电极，其一靠近各测定电极并在第一阶段期间发挥作用，而另一位于地面上并在第二阶段期间发挥作用。

美国专利第4796186号阐明一同一类型的两阶段方法，一如前面提及的法国专利第2207278号，并采用各电极的同一设置。此专利提供一电路，用于消除两段套管之间电阻变化的影响，此电路包括连接于各对测定电极的各放大器，以便发送各自的输出电压降。放大器之一具有变动的增益，而其增益在第一阶段期间予以调节以便抵消来自各放大器的输出之间的差别。假定各大小量级规定如上，则此技术是很难实施的。它还需要两个显然不同的测定阶段。

本发明寻求能使泄漏电流以比已知各种技术简单和更为有效的方式加以确定。

本发明提供一种探究配装金属套管的一井孔周围的地质岩层电阻率的方法，此方法的特征在于以下事实，即一电流施加于套管，以便使电流漏入在一给定层位的地层，所述电流由在测定层位每一侧上接触套管的一反馈电路予以分路，所述反馈电路组配得以致在所述层位处沿着套管流动的电流与分流路电流相比是很小的，位于测定层位每一侧上套管相邻各段上的电压降之间的差别得以确定，以及泄漏电流得以从中导出。

本发明在阅读参照附图所作的以下说明之后将会很好地了解，附图中：

图1再现采用通常技术测定套管井电阻率的原理；

图2是表明本发明方法第一实施例的简图；

图3是表明本发明方法第二实施例的简图；

图4表明适于实现本发明的井下设备。