Многозондовые аппаратурные комплексы индукционного каротажа

Девицын, Вадим Арнольдович

Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему
Многозондовые аппаратурные комплексы индукционного каротажа
ВАК РФ 04.00.12, Геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Многозондовые аппаратурные комплексы индукционного каротажа"

На правах рукописи

РГ5 ОД

! ^ ОЛ >..■".}

ДЕВИЦЫН Вадим Арнольдович

МНОГОЗОНДОВЫЕ АППАРАТУРНЫЕ КОМПЛЕКСЫ ИНДУКЦИОННОГО КАРОТАЖА

Специальность: 04.00.12 — геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

СГ

Тверь - 2000

Работа выполнена в открытом акционерном обществе НПЦ "Тверьгеофизика"

Научные руководители:

доктор технических наук, профессор

Чаадаев Е.В.

• кандидат физико-математических наук Рудяк Б. В.

Официальные оппоненты:

• доктор технических наук, профессор Афанасьев B.C.

• кандидат технических наук Косенков О.М.

Ведущая организация: Московская Государственная Геологоразведочная Академия

Защита состоится 25 мая 2000 г. в 15 часов 30 минут на заседании диссертационного совета Д.169.13.01 при Научно-производственном предприятии по геофизическим работам, строительству и заканчива-нию скважин (АО НПП "Гере") по адресу:

170034, г. Тверь, проспект Чайковского №28/2, конференц-зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НПЦ "Тверь-геофизика"

Автореферат разослан 22 апреля 2000 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук, профессор ■-УЮ&и^УС' А.И.Фионов

У S3 С

и г ¿у о

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Геофизические исследования скважин (ГИС) обеспечивают получение основной информации для решения важнейших задач нефтегазовой геологии: изучения геологического строения месторождения, выделения пластов-коллекторов, определения характера их насыщения, оценки коэффициентов нефтегазонасыщенности и коллекторских свойств пород, подсчета запасов нефти и газа. Важнейшую роль для решения этих задач играет информация об электрических параметрах разреза получаемая методами электрического и индукционного каротажа (ЭК, ИК). Применяемый в настоящее время в России и странах СНГ комплекс электрических и электромагнитных методов ГИС в совокупности с разработанными методиками комплексной интерпретации данных каротажа в целом обеспечивает достоверное определение электрических параметров разреза. Однако в сложных геолого-технических условиях эффективность существующих модификаций аппаратуры ИК резко снижается. Поэтому в последние несколько лет происходит вытеснение одно- и двухзондовой аппаратуры индукционного каротажа более информативной многозондовой аппаратурой. Переход к аппаратуре с цифровой регистрацией и широкое внедрение в практику ГИС современной вычислительной техники позволяют не только значительно увеличить число одновременно регистрируемых каротажных кривых, но и существенно упростить конструкцию зондов, а, следовательно, и повысить их надежность. Использование современных методов математической обработки исходных каротажных данных, в частности цифровой фильтрации, приводит к возможности замены многокатушечных зондов с сильной степенью фокусировки простыми трехкатушеч-ными зондами.

ния достоверной геофизической информации в горизонтальных стволах скважин по бескабельной технологии, где многозондовая аппаратура ИК является практически единственным средством количественной оценки удельного электрического сопротивления разреза, поскольку отсутствие информации о параметрах скважины не позволяет эффективно использовать методы постоянного тока, необходимы автономные приборы.

Учитывая это, а также постоянное увеличение числа поисковых, разведочных и эксплуатационных скважин со сложными условиями проведения ГИС, разработка многозондовых комплексов аппаратуры ИК для различных геолого-технических условий является актуальной задачей.

Целью работы является разработка многозондовых комплексов цифровой аппаратуры ИК для различных геолого-технических условий, включая осложненные, горизонтальные и высокотемпературные скважины на нефть и газ.

Основные задачи исследований:

1. Анализ информативности известных модификаций аппаратуры ИК и обоснование возможностей применения многозондовых установок ИК для повышения эффективности комплекса электрических и электромагнитных методов ГИС.

2. Обоснование основных технических требований к многозон-довой цифровой аппаратуре ИК и выбор параметров зондовых установок;

3. Повышение точности и стабильности измерений зондами ИК и, как следствие, расширения диапазона измерений.

4. Разработка многозондовых комплексов ИК в модификациях:

• серийной четырехзондовой аппаратуры ИКЗ-2 (Т=125°С, Р=100МПа, 073мм);

• термостойкой четырехзондовой аппаратуры ИКЗ-2Т (Т=175°С, Р=120МПа, 090мм);

• малогабаритной трехзондовой аппаратуры ЗИК-45 для работ в осложненных стволах скважин (Т=125°С, Р=100МПа, 045мм);

• автономной четырехзондовой аппаратуры 4ИК-73Г (Т=125°С, Р=100МПа, 073мм);

• автономной трехзондовой малогабаритной аппаратуры ЗИК-45А (Т=125°С, Р=100МПа, 045мм).

5. Опробование и внедрение в производство разработанных аппаратурных комплексов.

Методы исследования. Работа выполнялась с применением методов математического моделирования показаний зондов ИК, физического моделирования зондовых установок и сред с реальными физическими свойствами, лабораторных и скважинных испытаний образцов аппаратуры и детального анализа данных, полученных в тестовых модельных разрезах и в реальных скважинах с помощью программы ЬСЮТООЬБ.

Научная новизна. Автором впервые:

1. Предложен и реализован способ повышения точности измерения зондов, основанный на том, что величины опорных сигналов каждого зонда выбираются независимо от остальных зондов комплекса и различными в активном и реактивном каналах.

2. Разработан и реализован способ повышения точности и стабильности регистрации активной и реактивной компонент сигналов зондов, основанный на конструктивных особенностях исполнения зондовых катушек.

3. Показано, что использование ферритовых сердечников в катушках аппаратуры ИК малого диаметра позволяет сохранить высокую чувствительность зондов.

4. Разработана малогабаритная многозондовая аппаратура ИК с регистрацией активной и реактивной компонент сигнала.

5. Разработаны автономные модули многозондовой аппаратуры ИК.

Практическая ценность работы заключается в разработке, изготовлении, и внедрении многозондовых аппаратурных комплексов ИК в различных модификациях для повышения эффективности электрических и электромагнитных методов ГИС в вертикальных, наклонных и горизонтальных стволах скважин.

Внедрение результатов работы:

16 комплектов многозондовой аппаратуры ИКЗ-2, 4 комплекта термостойкой многозондовой аппаратуры ИКЗ-2Т, 4 комплекта малогабаритной многозондовой аппаратуры ЗИК-45 и 2 комплекта автономной малогабаритной многозондовой аппаратуры ЗИК-45 А.

В период с 1995г. внедрено на производство около 40 комплектов многозондовой аппаратуры индукционного каротажа в различных модификациях.

Основные защищаемые положения

Разработанные модификации многозондовых комплексов индукционного каротажа позволяют проводить скважинные исследования в различных геолого-технических условиях, включая высокотемпературные скважины, сильнонаклонные и горизонтальные стволы и определять геоэлектрические параметры разреза.

Апробация и публикация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на Международной геофизической конференции "Электромагнитные исследования с контролируемыми источниками" в г. Санкт-Петербурге (1996 г.), Научно-практической конференции "Компьютеризованные технологии обработки геолого-геофизической информации" в г. Твери (1997 г.), Семинаре - совещании "Пути повышения эффективности геологической интерпретации геофизических исследований скважин при разведке, эксплуатации и подсчете запасов месторождений нефти и газа Западной Сибири в г. Тюмени (1997 г.), Научно-практической конференции "Пути развития и повышения эффективности электрических и электромагнитных методов изучения нефтегазовых скважин" в г. Новосибирске (1999 г.), рабочих семинарах в г. Твери.

По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 4-х глав и заключения, содержит 110 страниц текста, 13 таблиц, 58 рисунков, список литературы содержит 108 наименований.

Личный вклад автора. Работа включает материалы исследований, выполненных лично автором и при его непосредственном участии в 1993 - 2000 гг.

Автор выражает глубокую признательность научным руководителям работы доктору технических наук, профессору Е.В.Чаадаеву и кандидату физико-математических наук Б.В.Рудяку. Автор считает своим приятным долгом выразить благодарность кандидату

физико-математических наук В.В.Вержбицкому, кандидатам технических наук О.М.Снежко и Ю.Л.Шеину за научные консультации, ценные замечания, сотрудничество и помощь в проведении исследований, и всем сотрудникам НПЦ "Тверьгеофизика", оказавшим помощь при проведении геофизических исследований на скважинах, проведении расчетов и обработке скважинных материалов. Особую благодарность автор выражает Г.Я.Каган и К.Л.Сан-то, сотрудничество с которыми оказало большое влияние на формирование его научных взглядов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность работы, сформулированы цель, основные задачи исследований и защищаемые положения работы, указаны научная новизна и практическая ценность полученных результатов.

В первой главе дан краткий анализ истории развития и современного состояния аппаратуры ИК, обоснованы основные направления исследования.

Впервые примененный фирмой "Шлюмберже" в 1948 г. (Г. Г. Долль) метод индукционного каротажа открыл новое направление в развитии методов исследования электрических свойств горных пород, пересеченных скважиной - электромагнитный каротаж, основанный на измерении параметров магнитных полей, возбуждаемых в скважине системой питаемых переменным током генераторных катушек. Усилиями С.М. Аксельрода, Г.Н. Зверева, A.A. Кауфмана, М.И. Плюснина, K.JI. Санто и других исследователей были разработаны теоретические основы метода ИК, созданы первые образцы отечественной аппаратуры и организован ее серийный выпуск.

Дальнейшее развитие индукционного каротажа привело к созданию его многозондовых модификаций, повышению рабочей частоты зондов. Важную роль в этом процессе сыграли: предложение Д.С. Даева о регистрации относительных характеристик электромагнитного поля, идея С.М. Аксельрода об эффективности многочастотных измерений, реализация K.JI. Санто аппаратуры ИК с регистрацией активной и реактивной компонент сигнала. Большой вклад в развитие этих методов внесли С.М. Аксельрод, Ю.Н. Антонов, А.Г. Барминский, Д.С. Даев, С.Б. Денисов,

А.Д. Дьяченко, С.С. Жмаев, И.М. Заслонов, К.Л. Санто, Б.В. Рудяк, М.И. Эпов и др.

К настоящему времени в России и за рубежом разработано значительное количество типов аппаратуры, содержащей от одного до восьми зондов ИК: ПИК-1 (4Ф0.75), ИК-2, АИК-3, АИК-М(6Ф1), ПИК-1М (4И1.0), АИК-4 (8И1.4), ЭЗ, ЭЗМ(6Э1), IEL фирмы Герхарт-Оуэн, V701 фирмы Халлибартон (6FF40), АИК-5 (7И1.6 с регистрацией активной и реактивной компонент сигнала), ВИК (4Ф1; 4Ф1.1 с рабочими частотами 70 кГц и 1000 кГц соответственно), Э6 (6Э1; 8Э0.9), ИКЗ-1 (6И0.8; 4И1.6; 4И3.0 - с регистрацией активной и реактивной компонент). Особо следует отметить разработанную институтом геологии и геофизики СО АН СССР аппаратуру ВИКИЗ с пятью трехкатушечными зондами с длинами, соответственно равными 0.5; 0.7; 1.0; 1.4; 2м, работающими на пяти частотах (от 875 кГц до 14 МГц), выбранными из условия изопараметричности; в каждом зонде регистрируется разность фаз на парных измерительных катушках. В последние годы за рубежом появилась многозондовая аппаратура ИК (AIT), содержащая 8 трехкатушечных зондов, 6 из которых работают на двух частотах, позволяющая одновременно регистрировать (с учетом реактивных компонент) 28 каротажных кривых. Отечественных аналогов подобная аппаратура не имеет.

Для решения прямых задач метода разработан математический аппарат, позволяющий рассчитывать показания зондов ИК в осе-симметричных двумерно-неоднородных средах и в средах с некоторыми нарушениями симметрии. Практически для всех известных зондов на основе математического моделирования их показаний созданы методики и программы для интерпретации полученных ими материалов как отдельно гак и в комплексе с другими методами ЭК, ЭМК. Развитию этого направления посвящено множество работ различных авторов (Ю.Н. Антонов, И.П. Бри-ченко, В.В. Вержбицкий, В.Л. Друскин, Е.В. Захаров,С.М. Зунде-левич, А.Д. Каринский, Л.Е. Кнеллер, М.Д. Красножон,

A.A. Колосов, М.Г. Латышева, В.А. Пантюхин, H.H. Сохранов,

B.Г. Фоменко, Е.В. Чаадаев, Ю.Л. Шеин, М.И. Эпов и др.).

Анализ современного состояния аппаратуры индукционного

каротажа показал, что основными направлениями развития метода является разработка многозондовых измерительных установок, содержащих геометрически подобные трехкатушечные зонды с

одновременной регистрацией активной и реактивной составляющих сигнала, регистрацией относительных характеристик поля или измерений на разных частотах.

Краткий анализ современных технологий и условий вскрытия продуктивных отложений позволил сделать вывод о том, что наряду с базовой аппаратурой ИК, соответствующей наиболее распространенным геолого-техническим условиям проведения ГИС необходима разработка и изготовление модификаций такой аппаратуры для осложненных условий в единичных экземплярах с возможностью ее тиражирования по мере необходимости. Это аппаратура повышенной термостойкости, малого диаметра и автономная аппаратура стандартного и малого диаметров.

Во второй главе дан анализ информативности существующих аппаратурно-методических комплексов электрического и электромагнитного каротажа, включающих многозондовые приборы ИК (ИКЗ-1, ИКЗ-Н, ВИКИЗ). На основе анализа различных геолого-технических условий нефтегазовых скважин дается обоснование рациональных комплексов зондов ИК, формулируются основные технические требования к предлагаемым комплексам индукционного каротажа, выбираются конструктивные параметры зондов комплексов и их рабочие частоты. Проведен сравнительный анализ эффективности выбранных многозондовых комплексов индукционного каротажа в тестовых разрезах.

Анализ информативности существующих аппаратурно-методических комплексов электрического и электромагнитного каротажа включал:

• расчет показаний зондов в модельных разрезах, отвечающих геолого-техническим условиям Сургутского свода (предложены М.П.Пасечником) и анализ формы полученных кривых,

в анализ вертикального расчленения разреза зондами комплексов, в анализ возможности выявления зоны повышающего проникновения в тонкие пласты,

• анализ надежности определения УЭС пластов с зоной проникновения, основанный на результатах оценки погрешностей определения параметров разреза (программа ЭКАР),

• выводы об эффективности комплексов на основе обобщения полученных результатов.

Как показал анализ возможности вертикального расчленения разреза зондами ЭК ЭМК, при выделение границ пластов наибо-

лее информативным методом является зонд бокового каротажа, а зонды индукционного каротажа при решении этой задачи имеют второстепенное значение.

На основе анализа найденных по программе "ЭКАР" величин погрешностей интерпретации данных комплексов электрических и электромагнитных методов в тестовых разрезах определены области эффективности известных модификаций многозондовой аппаратуры ИК. Для обнаружения зон проникновения в тонких пластах с низкими и высокими значениями УЭС наиболее эффективной является аппаратуры ВИКИЗ. При толщине коллекторов свыше 3 — 3.5м наиболее эффективной является аппаратура ИКЗ-1. Для коллекторов средней толщины (от 1.5м до Зм) в зависимости от глубины зоны проникновения и величины УЭС преимуществом обладает ИКЗ-1 или ВИКИЗ, причем аппаратура ВИКИЗ более информативна при высоких УЭС и неглубоких зонах проникновения, а ИКЗ-1 — при глубоких зонах и низких УЭС.

На основе анализа различных геолого-технических условий проведения ГИС автором предложено несколько модификаций многозондовых аппаратурных комплексов индукционного каротажа, включая:

• четырехзондовой комплекс широкого применения ИКЗ-2;

• термостойкий четырехзондовой комплекс ИКЗ-2Т;

• малогабаритный трехзондовой комплекс ЗИК-45;

• автономный четырехзондовой комплекс 4ИК-73Г;

• автономный малогабаритный трехзондовой комплекс ЗИК-45. Все зонды комплексов регистрируют как активную, так и реактивную компоненты сигналов (кажущиеся проводимости). Ниже приведены основные технические требования, предъявляемые к каждому комплексу.

Комплекс ИКЗ-2 ИКЗ-2Т 4ИК-73Г ЗИК-45(А)

Длина блока зондового, м 3.5 3.5 3.2 2.2

Диаметр, мм 73 73 90 45

Температура, 'С 125 175 125 125

Давление, Мпа 100 120 100 100

Диапазон измерений, мСм/м 3 - 2000 3 - 2000 3 - 2000 3 - 2000

Основная погрешность 3%±5мСм/м 3%±5мСм/м 3%±5мСм/м 3%±5мСм/м

Скорость регистрации, м/час 2000 2000 2000 2000

С учетом сформулированных в работе технических требований и опыта эксплуатации аппаратуры ИКЗ-1 и ИКЗ-Н проведен выбор зондов комплексов, а также их конструктивных параметров и рабочих частот. В каждом комплексе предложено использовать простые трехкатушечные зонды ИК с двумя генераторными и одной измерительной катушкой — общей для всех зондов комплекса. Возможность использования простых трехкатушечных зондов вместо традиционных 7-ми — 9-ти катушечных связана с большими возможностями современных математических методов обработки результатов измерений, включая процедуру деконволюции исходных данных, существенно повышающую разрешающую способность метода. В диссертационной работе приводятся пространственные характеристики зондов комплексов — интегральная радиальная, дифференциальная вертикальная и геометрический фактор пластов конечной толщины, а также их основные свойства — радиус исследования, вертикальное разрешение и геометрический фактор скважины. На основе анализа зависимостей верхней и нижней границ диапазонов измеряемых зондами кажущихся проводимостей выбраны рабочие частоты комплексов. Для аппаратуры ИКЗ-2, ИКЗ-2Т и 4ИК-73Г указанная величина составляет ЮОкГц, а для ЗИК-45 и ЗИК-45А - 160кГц.

Анализ формы кривых профилирования зондов предложенных аппаратурных комплексов в модельных разрезах показал, что им присущи те же особенности, что и всем несимметричным зондам ИК, поэтому, чтобы избежать возможного подобия формы градиентных интервалов на кривых КС против пластов низкого сопротивления, наблюдаемой в зонах ВНК, использованы обращенные зонды ИК, с измерительной катушкой, расположенной в нижней части скважинного прибора под генераторными.

При обнаружении зоны повышающего проникновения в тонких пластах информативность ИКЗ-2, ЗИК-45 и ВИКИЗ практически одинакова независимо от величины удельного электрического сопротивления пласта; в толстых (3.5 м и более) пластах высокого сопротивления наиболее информативен комплекс ИКЗ-2, а в тонких (<1м) пластах высокого сопротивления - ВИКИЗ. При определении УЭС продуктивных пластов наиболее высока информативность у аппаратуры ИКЗ-1, несколько ниже и практически одинакова информативность у ИКЗ-2, ЗИК-45 и ВИКИЗ. При опре-

делении УЭС водонасыщенных пластов наиболее высока информативность у ИКЗ-2; несколько ниже у ИКЗ-1 и ЗИК-45.

Третья глава посвящена технической реализации разработанных комплексов индукционного каротажа, выбору структурной схемы построения многозондовых комплексов аппаратуры индукционного каротажа, разработке основных узлов и принципиальных схем аппаратуры, повышению термостабильности и точности измерений зондами ИК.

Разработанные автором комплексы конструктивно состоят из зондового блока и блока электроники. Зондовый блок состоит из радиопразрачного термобаропрочного охранного кожуха и собственно зондового устройства, которое содержит узлы генератора, усилителя, коммутатора и наборы генераторных и измерительных катушек. Электронный блок включает в себя узлы АЦП, интегратора, управления, телеметрии и питания. Все катушки зондовых устройств исполнены на ферритовых сердечниках и крепятся на металлическом несущем стержне, причем основная и фокусирующая катушки генераторной цепи каждого зонда включены параллельно и питаются от источника напряжения. В результате каждый зонд комплекса имеет свой генератор. Напряжение питания для каждого генератора выбирается из условия согласования зондов комплекса по чувствительностям, что обусловлено выбором единого измерительного тракта.

Функциональная схема разработанных комплексов ИК содержит:

• генераторные цепи, включающие наборы генераторных катушек с соответствующими генераторными узлами, настроенными на рабочую частоту зондов;

• приемную цепь (общую для всех зондов комплекса), включающую приемную катушку с узлами детектора и усилителя и катушку опорных сигналов;

• коммутатор, обеспечивающий временное разделение измерений по зондам и каналам;

• узел АЦП, обеспечивающий преобразование аналоговых сигналов в цифровые коды;

• узел телеметрии, обеспечивающий передачу информации на поверхность по кабелю.

Автором разработан измерительный узел, позволяющий: повысить линейность измерительного тракта во всем диапазоне измерений, уменьшить временную нестабильность измерений до уров-

ня 1 мСм/м при времени непрерывной работы 8 часов, увеличить термостабильность коэффициента преобразования в диапазоне рабочих температур, а также термостойкость самого узла до 150°С. Габаритные размеры разработанного приемного узла существенно меньше чем у существующего, что особенно важно при проектировании малогабаритных приборов.

Автором проведен анализ причин нестабильности показаний и точности измерений аппаратуры индукционного каротажа. Даны оценки допустимого технологического разброса параметров катушек, ограничивающих величины сдвигов нулевых уровней зондов. По результатам анализа установлено, что добротности основной и фокусирующей катушек генераторной цепи могут различаться не более чем на определенную величину, зависящую от конкретных технических требований по термостабильности показаний и от параметров зонда. Предложенный подход представляется удобным для оценки в первом приближении температурной нестабильности нулевых уровней фокусированных зондов ИК. В работе выявлены основные причины недопустимо большого разброса характеристик различных образцов катушек зондов ИК, приводящего к неста-бильностям измерений. В результате выработаны технические решения для устранения указанных недостатков, реализованные в разработанных комплексах ИК.

Исследован вопрос влияния трансформаторных связей в межкатушечных соединениях на точностные характеристики аппаратуры. Наличие таких связей усложняет технологию изготовления и настройки аппаратуры и приводит к недопустимым температурным сдвигам нулей в зондах. Автором предложен и реализован способ повышения стабильности и точности измерений зондов ИК, основанный на конструктивных особенностях катушек. На основе теоретического анализа и экспериментальных исследований показано, что для обеспечения высокой стабильности и точности измерений необходимо выравнивать добротности катушек одной цепи с учетом величины омического сопротивления соединений. Автором выработаны рекомендации по конструкции и технологии изготовления зондов ИК для серийного заводского производства аппаратуры.

Изучен вопрос влияния различия в динамических диапазонах регистрируемых сигналов зондами комплекса на точность измерений в выбранной схеме единой измерительной цепи. Предложен

и реализован способ выбора величин опорных сигналов, позволяющих регистрировать активные и реактивные компоненты кажущихся проводимостей зондов, определены их номинальные значения для всех зондов разработанных комплексов. Результатом такого выбора явилось совмещение динамических диапазонов регистрируемых сигналов зондами одного комплекса и, как следствие, повышение точности измерений. Эффективность предложенного автором решения при проектировании многозондовых комплексов геофизической аппаратуры проверена на этапе макетирования, многократными лабораторными испытаниями образцов приборов и в процессе эксплуатации разработанных многозондовых комплексов ИК.

Описаны основные конструктивные, схемотехнические и технологические особенности реализации каждого из разработанных комплексов ИК.

Реализация термостойкого прибора ИКЗ-2Т основана на применении сосуда Дьюара с теплопоглотителем, выборе термостойкой элементной базы и рациональной компоновке электронных узлов. Лабораторные испытания подтвердили температурную устойчивость аппаратуры ИКЗ-2 при ее прогреве до 175°С.

Решены основные проблемы реализации малогабаритной мно-гозондовой аппаратуры ИК, связанные с ограниченностью полезного объема для размещения катушек зондов и электронных плат внутри охранного кожуха и с резким снижением чувствительности зондовых устройств. Решение первой проблемы достигнуто применением технологии поверхностного монтажа и тщательным выбором современных электронных компонентов при разработке электронных узлов.

Для решения второй проблемы проведен анализ эффективности применения катушек с ферритовыми сердечниками в малогабаритной аппаратуре ИК. Поскольку чувствительность зондовой установки пропорциональна четвертой степени диаметра обмоток катушек зонда, то переход от 73-х к 45-и миллиметровой аппаратуре с неизбежностью должен привести к резкому снижению ее чувствительности и, как следствие, к потере точности измерений и сужению диапазона измеряемых проводимостей. Прямыми расчетами и физическим моделированием автором показано, что использование ферритовых сердечников в катушках увеличивает чувствительность зондов более чем в 200 раз по сравнению с

аналогичными зондами без ферритовых сердечников. Как показано в работе, при использовании ферритовых сердечников уменьшение диаметров катушек практически не приводит к снижению чувствительности зондов. Этот нетривиальный факт связан с тем, что величина эффективной магнитной проницаемости сердечника резко зависит от отношения его длины к диаметру. В результате эффективная магнитная проницаемость сердечников катушек у малогабаритной аппаратуры значительно больше, чем соответствующая величина у стандартной аппаратуры ИК, .что практически компенсирует проигрыш по площади витка. Разработанная при непосредственном участии автора малогабаритная аппаратура ЗИК-45 отвечает потребностям современных технологий каротажа в осложненных скважинах.

На базе аппаратуры ИКЗ-2 и ЗИК-45 разработаны автономные многозондовые комплексы 4ИК-73Г и ЗИК-45А для проведения работ по бескабельным технологиям с учетом соотвествующих технических требований. Описаны основные конструктивные и схемотехнические особенности комплексов. Электронный блок автономных комплексов в отличие от серийной аппаратуры включает аккумуляторный блок и блок сбора информации. Аппаратура расчитана на не менее чем 4.5 часа непрерывной работы и долговременное энергонезависимое хранение цифровых данных.

В четвертой главе изложены результаты опробования и внедрения разработанных многозондовых аппаратурных комплексов индукционного каротажа в Западной Сибири, Франции, Казахстане и Туркменистане. Исследования в вертикальных скважинах (аппаратура ИКЗ-2, ИКЗ-2Т, ЗИК-45) проводилась совместно с обязательным комплексом БКЗ, БК и ВИКИЗ, в горизонтальных (аппаратура 4ИК-73Г) - совместно с аппаратурой ВИКИЗ, в тестовых скважинах фирмы Шлюмберже (аппаратура ЗИК-45) -совместно с двухзондовой аппаратурой ОПТ).

Комплексная обработка материалов БКЗ, БК, ИК, включающая оценку качества материалов по каждому использованному зонду, получение кривых КС для зондов ИК, экспресс-оценку геоэлектрических параметров разреза в поточечном режиме, выделение пластов-коллекторов и определение их электрических параметров в попластовом режиме, оценку погрешностей определения электрических параметров пластов-коллекторов, проводилась по программе ЭКАР.

В районе работ треста "Сургутнефтегазгеофизика", где впервые (в 1995г.) была опробована аппаратура ИКЗ-2, глубина исследованных скважин достигала 2980.0 м, номинальный диаметр скважин составлял 0.216 м и 0.295 м, УЭС пресной промывочной жидкости - 1.5-2.0 Ом м. Каротаж аппаратурой ИКЗ -2 проводился совместно с БКЗ и БК. Качество записи кривых кажущейся проводимости во всех скважинах как правило хорошее, что позволило уверенно определить электрические параметры разреза несмотря на сложные условия проведения каротажа, обусловленные тонкослоистыми интервалами и наличием пластов с высокими УЭС (>100 Ом м). Опыт опробования аппаратуры ИКЗ-2 в районе работ треста "Сургутнефтегазгеофизика" показал, что, несмотря на отсутствие в этом регионе проницаемых интервалов с глубокими зонами проникновения, в условиях тонкослоистого разреза и в том числе с неоднородными вмещающими породами использование материалов аппаратуры ИКЗ-2 позволяет уверенно определять УЭС пластов-коллекторов толщиной более 1.5 м и выделять в разрезе прослои толщиной не менее 0.7 м.

В районе работ ОАО "Томскнефтегазгеология" основной объем опробования аппаратуры ИКЗ-2 был выполнен в течение 1997-1999 годов. Исследования были проведены в более чем десяти скважинах с номинальным диаметром 0.19 м и 0.216 м при значении УЭС промывочной жидкости равном 1.0-3.0 Ом м. Глубина скважин достигала 2780 м. Исследования проводились совместно с обязательным комплексом БКЗ, БК, ИК (аппаратура АИК-5 с зондом 7И1.6). Качество данных, полученных аппаратурой ИКЗ-2, как правило хорошее. В продуктивных и водонасыщенных пластах благодаря использованию аппаратуры ИКЗ-2 были обнаружены зоны проникновения большой глубины (1>/с1 = 9.2-13.7). Автором показано, что при такой глубине зоны проникновения определение УЭС пластов по данным обязательного комплекса БКЗ, БК, ИК приводит к недопустимо большим погрешностям. Аппаратура ИКЗ-2 позволила уверенно определить УЭС неизмененной части пласта в диапазоне 3.3-160.0 Ом м при наличие глубоких зон проникновения, причем в проницаемых пластах большой толщины вполне удовлетворительные результаты дает даже экспресс-оценка геоэлектрических параметров разреза несмотря на наличие глубокой зоны проникновения.

В районе работ ДАО "ТЭГИС" (г. Тюлькубас) исследования аппаратурой ИКЗ-2 начали проводиться с 1998 года в Центральном Казахстане. За время опробования аппаратурой ИКЗ-2 на площадях Ащисай и Алтай было исследовано около пяти скважин. Исследования проводились совместно с обязательным комплексом БКЗ, БК, ИК (аппаратура АИК-5) в скважинах глубиной до 1300м. Качество записи кривых кажущихся проводимостей в целом хорошее. Ввиду низких значений УЭС и отсутствия глубоких зон проникновения, точность определения УЭС неизмененной части проницаемых пластов оказалась весьма высокой (погрешность определения рп не превосходит 10%). Особый интерес вызывают результаты интерпретации данных ЭК и ИК при определении электрических параметров пластов, имеющих значение УЭС меньше 1.0 Ом м (до 0.5 Ом-м), где использование комплекса ИКЗ-2 представляется весьма перспективным.

В районе работ Небит-Дагского управления буровых работ исследования аппаратурой ИКЗ-2Т были начаты в 1998 году в Западном Туркменистане. Исследования проводились совместно с БКЗ и БК на площадях Небит-Даг и Карпедже в скважинах глубиной до 1505.0 м с УЭС ПЖ равным 0.5-1.0 Ом-м и номинальным диаметром 0.295 м. В настоящее время аппаратурой ИКЗ-2Т исследовано более пяти скважин. Качество записи кривых КП аппаратурой ИКЗ-2Т как правило хорошее. Характерной особенностью исследованных разрезов является крайне низкое УЭС пород, особенно водонасыщенных пластов-коллекторов (от единиц Ом м до 0.25 Ом м). Электрические параметры разреза определялись как в попластовом режиме, так и в поточечном, причем там где обработка была выполнена в обоих вариантах, наблюдается практически полное совпадение результатов интерпретации. Результаты опробование аппаратуры ИКЗ-2Т в Туркменистане показали, что она может быть эффективна и в разрезах с низким УЭС.

В 5-ти горизонтальных скважинах треста "Сургутнефтегазгеофи-зика" в 1998 г. были проведены испытания аппаратурно-методи-ческого автономного комплекса (АМАК "Обь"), включающего модули 4ИК-73Г и ВИКИЗ. Абсолютная глубина исследованных скважин достигала 2700 м при длине ствола 3200 м. Диаметр скважин - 0.216 м, УЭС промывочнной жидкости в горизонтальной части - 2.0 Ом м. Длина горизонтальных участков скважины в неф-тенасыщенных пластах достигала 500 м. В большинстве случаев

кривые КС всех зондов ИК хорошо согласуются между собой. Анализ полученных в горизонтальных стволах материалов показал, что при малой глубине зоны проникновения (D/d = 2 - 5) и достаточном удалении горизонтальной части ствола от границ с вмещающими породами использование данных как аппаратуры 4ИК-73Г, так и ВИКИЗ, позволяет уверенно определять УЭС неизмененной части пласта по показаниям длинных зондов. Вместе с тем, аппаратура 4ИК-73Г позволяет решать задачу определения анизотропии неф-тенасыщенных коллекторов, которая аппаратурой ВИКИЗ не может решаться в принципе ввиду ее одинакового влияния на все зонды комплекса. Практически в любом районе исследований всегда будут существовать геолого-технические условия, в которых оба метода решают ту или иную задачу одинаково эффективно, условия, когда более эффективен один из методов, и сложные условия, в которых какую-то полезную информацию можно получить, лишь используя оба метода одновременно. Естественно, границы между этими областями весьма расплывчаты и существенно зависят от уровня развития аппаратуры, программно-методического обеспечения и характера решаемых задач.

Малогабаритная аппаратура ЗИК-45 была впервые опробована в 1996 г. под Парижем в двух тестовых скважинах фирмы "Шлюм-берже" Test well Villijast № 1 и № 2 с номинальным диаметром 0.2 м и пресным раствором с удельным сопротивлением около 1.0 Омм. Аппаратурой ЗИК-45 получены качественные материалы, хорошо согласующиеся, как по вертикальному расчленению, так и по абсолютным значениям УЭС пород, с данными однозон-довой аппараратуры АИК-Зб (зонд ЗИ1.0) НПЦ "Тверьгеофизи-ка" и аппаратуры DITD (зонды ILD и ILM) фирмы Шлюмберже, полученными ранее в 1994 году. Обработка кривых кажущейся проводимости зондов ИК заключалась в их исправлении за скважину, скин-эффект и фильтрации активных составляющих с последующим преобразованием кривых в масштаб сопротивлений. Опыт работы в тестовых скважинах фирмы "Шлюмберже" показал, что аппаратура ЗИК-45 позволяет определять удельное электрическое сопротивление прослоев до 300 Ом-м толщиной не менее 0.6-1.0 м в скважинах диаметром до 0.2 м, заполненных пресной промывочной жидкостью.

В вертикальных скважинах Западной Сибири аппаратура ЗИК-45 была опробована совместно с аппаратурой ВИКИЗ в 1998 году в

районе работ ОАО "Когалымнефтегазгеофизика". Исследования проводились совместно с обязательным комплексом электрического каротажа БКЗ, БК, ИК в скважинах с забоем до 3038 м, номинальным диаметром 0.216 м и УЭС ПЖ равным 1.0-2.0 Ом м. Были исследованы разрезы двух скважин и получены записи хорошего качества, позволившие провести количественную обработку данных с определением УЭС проницаемых пластов толщиной 1.5 — 3 м с высокой точностью при существующих диаметрах зоны проникновения (Б/с1 = 3 — 6).

Одним из перспективных направлений применения аппаратуры ЗИК-45 являются исследования боковых стволов малого диаметра, забуриваемых в скважинах старого фонда через стальную колонну в продуктивные пласты на конечной стадии эксплуатации месторождения. Впервые такие исследования аппаратурой ЗИК-45 были выполнены в 1998 году в районе работ треста "Сургутнефтегазгео-физика" на месторождениях Савуйское, Лянторское и С-Русскин-ское. В исследованных скважинах боковые стволы забуривались с глубины 2050-2800 м, имели длину 80-170м, номинальный диаметр - 0.16 м, УЭС промывочной жидкости - 1.0-2.0 Ом м. Материалы, полученные аппаратурой ЗИК-45 на 10 скважинах, как правило, хорошего или удовлетворительного качества. По данным зондов комплекса удалось выделить проницаемые пласты и уверенно определить УЭС разреза.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате теоретических, экспериментальных и опытно-конструкторских работ разработаны многозондовые комплексы индукционного каротажа для различных геолого-технических условий и технологий проведения ГИС. Разработан комплект КД для заводского серийного выпуска аппаратуры ИКЗ-2. С 1995 по 2000 гг. было выпущено более пятидесяти комплектов различных вариантов разработанной аппаратуры из них 26 комплектов — Киевским заводом геофизического приборостроения.

В процессе работы были решены следующие задачи:

1. Проведен анализ информативности известных модификаций аппаратуры ИК и обоснованы возможности применения много-зондовых установок ИК для повышения эффективности комплекса электрических и электромагнитных методов ГИС.

2. Обоснованы основные технические требования к многозон-довой цифровой аппаратуре ИК, выбраны параметры зондовых установок.

3. Повышена точность и стабильность измерений зондами ИК и, как следствие, расширен диапазон измерений.

4. Разработаны многозондовые комплексы ИК в модификациях:

• серийной четырехзондовой аппаратуры ИКЗ-2 (Т=125°С, Р=100МПа, 073мм);

• термостойкой четырехзондовой аппаратуры ИКЗ-2Т (Т=175°С, Р=120МПа, 090мм);

• малогабаритной трехзондовой аппаратуры ЗИК-45 для работ в осложненных стволах скважин (Т=125°С, Р=100МПа, 045мм);

• автономной четырехзондовой аппаратуры 4ИК-73Г (Т=125°С, Р=100МПа, 073мм);

• автономной трехзондовой малогабаритной аппаратуры ЗИК-45А (Т=125°С, Р=100МПа, 045мм).

5. Опробованы и внедрены в производство разработанные аппаратурные комплексы.

Выбран состав зондов для каждого комплекса, обоснованы конструктивные параметры аппаратуры и технические параметры зондов, их рабочие частоты. Эффективность выбранных комплексов подтверждена на модельных тестовых разрезах. Разработаны функциональные и принципиальные схемы аппаратурных комплексов с учетом их особенностей (малые габариты, высокая термостойкость, автономность функционирования).

Исследованы точностные характеристики зондов, их чувствительность к внешним влияющим факторам. Проведенные лабораторные испытания и опытно-методические работы подтвердили соответствие технических характеристик разработанных комплексов предъявленным техническим требованиям. Опробование различных видов аппаратуры проводилось в районе работ ОАО "Том-скнефтегазгеология", треста "Сургутнефтегазгеофизика", ОАО "Когалымнефтегазгеофизика", ДАО "ТЕГИС", Небит-Дагского управления буровых работ и на тестовых скважинах фирмы Шлюм-берже. Результаты опробования положительные.

Внедрено около 40 комплектов аппаратуры в различные производственные организации Западной Сибири, Казахстана, Туркменистана, Прикаспия.

Основное содержание диссертации изложено в следующих опубликованных работах:

1. Многозондовые комплексы индукционного каротажа. (В.А. Девицын, Г.Я, Каган, В.А. Пантюхин, М.П. Пасечник, Б.В. Рудяк, О.М. Снежко, Ю.Л. Шеин). //Научно-технический вестник АИС "Каротажник". - Тверь,

1997, вып. 30, с. 24-32.

2. Малогабаритная аппаратура индукционного каротажа. (В.И.Белов, В.А. Девицын, A.B. Зуев, Г.Я. Каган, В.А. Пантюхин, Б.В. Рудяк, О.М.Снежко, Ю.Л. Шеин). // Научно-технический вестник АИС "Каротажник". - Тверь, 1997, вып. 30, с. 53-56.

3. Опыт опробования многозондовых комплексов индукционного каротажа в условиях Западной Сибири. (В.А. Девицын, М.П. Пасечник, Б.В. Рудяк, О.М. Снежко, Ю.Л. Шеин). // Тезисы докладов на Международной геофизической конференции "Электромагнитные исследования с контролируемыми источниками", Санкт-Петербург, 1996, с. 92-93.

4. Пути повышения достоверности определения электрических параметров разрезов скважин Западной Сибири (В.А. Девицын, М.П. Пасечник, Б.В. Рудяк и др.). // Тезисы докладов и выступлений Семинара-совещания "Пути повышения эффективности геологической интерпретации геофизических исследований скважин при разведке, эксплуатации и подсчете запасов месторождений нефти и газа Западной Сибири". Минтопэнерго, Мин. природ», ресурсов России, РАО "Газпром", ЕАГО, г. Тюмень, 1997, с. 19-20.

5. Пути повышения достоверности определения электрических параметров разрезов разведочных скважин. (В.А. Девицын, Б.В. Рудяк, О.М. Снежко, Ю.Л. Шеин, М.П. Пасечник) // Научно-технический вестник АИС "Каротажник". - Тверь, 1997, вып. 41, с. 16 - 31.

6. Результаты испытаний модуля 4ИК-73Г в горизонтальных скважинах треста "Сургутнефтегеофизика". (В.В.Вержбицкий, В.А.Девицын, О.М.Снежко) // Научно-технический вестник АИС "Каротажник". - Тверь,

1998, вып. 57, с. 87 - 97.

7. Многозондовые комплексы индукционного каротажа (аппаратура, программно-методическое обеспечение,результаты опробования). (В.А. Девицын, В.А. Панттюхин, Б.В. Рудяк, О.М. Снежко, Ю.Л. Шеин) // Материалы научно-практической конференции "Пути развития и повыше-

ния эффективности электрических и электромагнитных методов изучения нефтяных скважин" г. Новосибирск, 1999г, с. 221-215.

8. Автономные модули ИК (Аппаратура, методическое обеспечение, результаты испытаний). (Н.В. Беляков, В.В. Вержбицкий, H.JI. Всеволожский, В.А. Девицын, Б.В. Рудяк, О.М. Снежко, Ю.Л. Шеин) // Материалы научно-практической конференции "Пути развития и повышения эффективности электрических и электромагнитных методов изучения нефтяных скважин" г. Новосибирск, 1999г, с. 145-146.

Текст публикуется в авторской редакции с сохранением орфографии и пунктуации. Отпечатано в типографии издательства "ГЕРС". Лицензия ПЛД № 74-19. г. Тверь, ул. Новоторжская, 12Б. Формат 60 х 84 '/16. Бумага офсетная. Гарнитура Times. Печать офсетная. Усл. печ. л. - 1,2. Подписано в печать 19.04.2000 г. Тираж 100 экз. Заказ № 203.

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Девицын, Вадим Арнольдович

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ МЕТОДА ИНДУКЦИОННОГО КАРОТАЖА И ВЫБОР НАПРАВЛЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Обзор существующей аппаратуры ИК и ее методические возможности.

1.2. Выбор направления работ.

1.3. Выводы.

2. ОБОСНОВАНИЕ РАЦИОНАЛЬНЫХ МНОГОЗОНДОВЫХ КОМПЛЕКСОВ ИНДУКЦИОННОГО КАРОТАЖА ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ГЕОЛОГО-ТЕХНИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ

2.1. Анализ информативности существующих аппаратурно-методических комплексов электрического и электромагнитного каротажа, включающих многозон^5войМК.

2.2. Основные технические требойЖшй^предъявляемые к аппаратуре индукционного каротажа для различных технических условий.

2.3. Выбор основных конструктивных параметров зондов комплексов аппаратуры индукционного каротажа.

2.4. Анализ эффективности выбранных многозондовых комплексов аппаратуры ИК.

2.5. Выводы.

3. ТЕХНИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ КОМПЛЕКСОВ МНОГОЗОНДОВОЙ АППАРАТУРЫ ИНДУКЦИОННОГО КАРОТАЖА.

3.1. Выбор структурной схемы построения многозондовых комплексов аппаратуры индукционного каротажа и разработка основных узлов.

3.2. Повышение термостабильности и точности измерений зондами индукционного каротажа.

3.3. Техническая реализация разработанных комплексов.

3.4. Выводы.

4. РЕЗУЛЬТАТЫ ОПРОБОВАНИЯ АППАРАТУРЫ ИКЗ-2, ИКЗ-2Т,

4ИК-73Г и ЗИК-45.

4.1. Результаты опробования аппаратуры ИКЗ-2 в вертикальных скважинах Западной Сибири и Казахстана.

4.2. Результаты опробования аппаратуры ИКЗ-2Т в вертикальных скважинах Туркменистана.

4.3. Результаты опробования аппаратуры 4ИК-73Г в горизонтальных скважинах Западной Сибири.

4.4. Результаты опробования аппаратуры ЗИК-45.

4.4.1. Вертикальные скважины фирмы Шлюмберже и Западной Сибири.

4.4.2. Боковые стволы в скважинах Западной Сибири.

4.5. Выводы.

Введение Диссертация по геологии, на тему "Многозондовые аппаратурные комплексы индукционного каротажа"

Актуальность работы. Геофизические исследования скважин (ГИС) обеспечивают получение основной информации для решения важнейших задач нефтегазовой геологии: изучения геологического строения месторождения, выделения пластов-коллекторов, определения характера их насыщения, оценки коэффициентов нефтегазонасыщенности и коллекторских свойств пород, подсчета запасов нефти и газа. Важнейшую роль для решения этих задач играет информация об электрических параметрах разреза получаемая методами электрического и индукционного каротажа (ЭК, ИК). Применяемый в настоящее время в России и странах СНГ комплекс электрических и электромагнитных методов ГИС, в совокупности с разработанными методиками комплексной интерпретации данных каротажа в целом обеспечивает достоверное определение электрических параметров разреза. Однако в сложных геолого-технических условиях эффективность существующих модификаций аппаратуры ИК резко снижается. Поэтому в последние несколько лет происходит вытеснение одно- и двухзондовой аппаратуры индукционного каротажа более информативной многозондовой аппаратурой. Переход к аппаратуре с цифровой регистрацией и широкое внедрение в практику ГИС современной вычислительной техники позволяют не только значительно увеличить число одновременно регистрируемых каротажных кривых но и существенно упростить конструкцию зондов, а следовательно и повысить их надежность. Использование современных методов математической обработки исходных каротажных данных, в частности цифровой фильтрации, приводит к возможности замены многокатушечных зондов с сильной степенью фокусировки простыми трехкатушечными зондами.

Разнообразие геолого-технических условий проведения ГИС в различных регионах приводит к необходимости создания различных модификаций аппаратуры. Проведение исследований в условиях повышенных температур требует разработки термостойкой аппаратуры. Увеличение объемов кустового бурения с забуриванием новых стволов из старых вертикальных скважин, горизонтального бурения с проводкой приборов при каротаже через инструмент а также потребности бурения в труднодоступных районах приводят к необходимости создания аппаратуры ИК малого диаметра. Для получения достоверной геофизической информации в горизонтальных стволах скважин по бескабельной технологии, где многозондовая аппаратура ИК является практически единственным средством количественной оценки удельного электрического сопротивления разреза, поскольку отсутствие информации о параметрах скважины не позволяет эффективно использовать методы постоянного тока, необходимы автономные приборы.

Основные задачи исследований:

2. Обоснование основных технических требований к многозондовой цифровой аппаратуре ИК и выбор параметров зондовых установок;

3. Повышение точности и стабильности измерений зондами ИК и, как следствие, расширения диапазона измерений.

4. Разработка многозондовых комплексов ИК в модификациях:

• серийной четырехзондовой аппаратуры ИКЗ-2 (Т=125°С, Р=100МПа, 073мм);

• термостойкой четырехзондовой аппаратуры ИКЗ-2Т (Т=175°С, Р=120МПа, 090мм);

• малогабаритной трехзондовой аппаратуры ЗИК-45 для работ в осложненных стволах скважин (Т=125°С, Р=100МПа, 045мм);

• автономной четырехзондовой аппаратуры 4ИК-73Г (Т=125°С, Р=100МПа, 073мм);

• автономной трехзондовой малогабаритной аппаратуры ЗИК-45А (Т=125°С, Р=100МПа, 045мм).

5. Опробование и внедрение в производство разработанных аппаратурных комплексов.

Научная новизна. Автором впервые:

5. Разработаны автономные модули многозондовой аппаратуры ИК.

Внедрение результатов работы:

В 1997 г. НПЦ "Тверьгеофизика" была разработана и сдана на Киевский завод геофизического приборостроения конструкторская документация для серийного изготовления аппаратуры ИКЗ-2. В период с 1998г. по 2000г. на Киевском заводе геофизического приборостроения выпущено 26 комплектов многозондовой аппаратуры ИКЗ-2. В НПЦ "Тверьгеофизика" с 1995г. по 2000г. изготолено: 16 комплектов многозондовой аппаратуры ИКЗ-2, 4 комплекта термостойкой многозондовой аппаратуры ИКЗ-2Т, 4 комплекта малогабаритной многозондовой аппаратуры ЗИК-45 и 2 комплекта автономной малогабаритной многозондовой аппаратуры ЗИК-45 А.

В период с 1995г внедрено на производство около 40 комплектов многозондовой аппаратуры индукционного каротажа в различных модификациях.

Основные защищаемые положения

По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 4-х глав и заключения, содержит 110 страницы текста, 13 таблиц, 58 рисунков, список литературы содержит 108 наименований.

Заключение Диссертация по теме "Геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых", Девицын, Вадим Арнольдович

4.5 Выводы

1 .В районе работ ОАО "Томскнефтегазгеология" с целью надежного определения электрических параметров продуктивных и водонасыщенных пластов с глубокими (Б/<1 = 9-14) зонами проникновения необходимо включить в обязательный комплекс электрического каротажа многозондовую аппаратуру ИК ИКЗ-2.

2.На фактических материалах показано, что по данным ИКЗ-2 и ИКЗ-2Т можно определять УЭС пластов в интервале значений 0.25-160.0 Ом-м в скважинах с номинальным диаметром равным 0.19-0.295 м и пресной ПЖ.

3.Данные зондов аппаратуры ИКЗ-2, ИКЗ-2Т и ЗИК-45 позволяют выделять в разрезе скважины прослои толщиной не менее 0.7 м.

4.Данные аппаратуры 4ИК-73Г, полученные в горизонтальных скважинах с пресной ПЖ, позволяют уверенно определять УЭС неизмененной части пласта; обнаруживать приближение ствола скважины к вмещающим породам или прослоям с УЭС, отличным от УЭС исследуемого пласта, и оценивать расстояние до них; оценивать величину анизотропии исследуемого пласта.

5.На фактических материалах показано, что по данным ЗИК-45 можно определять УЭС пластов в интервале значений 2.5-300.0 Ом-м в скважинах с номинальным диаметром равным 0.16-0.216 м и пресной ПЖ.

6.Показано, что при повышающем проникновении комплексы зондов ИКЗ-2, ЗИК-45 имеет большую глубину исследования чем ВИКИЗ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате теоретических, экспериментальных и опытно-конструкторских работ разработаны многозондовые комплексы индукционного каротажа для различных геолого-технических условий и технологий проведения ГИС. Разработан комплект КД для заводского серийного выпуска аппаратуры ИКЗ-2. С 1995 по 2000 гг. было выпущено более пятидесяти комплектов различных вариантов разработанной аппаратуры из них 26 комплектов - Киевским заводом геофизического приборостроения.

В процессе работы были решены следующие задачи:

1. Проведен анализ информативности известных модификаций аппаратуры ИК и обоснованы возможности применения многозондовых установок ИК для повышения эффективности комплекса электрических и электромагнитных методов ГИС.

2. Обоснованы основных технических требований к многозондовой цифровой аппаратуре ИК, выбраны параметры зондовых установок.

3. Повышена точность и стабильность измерений зондами ИК и, как следствие, расширен диапазон измерений.

4. Разработаны многозондовые комплексы ИК в модификациях:

• серийной четырехзондовой аппаратуры ИКЗ-2 (Т=125°С, Р=100МПа, 073мм);

• термостойкой четырехзондовой аппаратуры ИКЗ-2Т (Т=175°С, Р=120МПа, 090мм);

• малогабаритной трехзондовой аппаратуры ЗИК-45 для работ в осложненных стволах скважин (Т=125°С, Р=100МПа, 045мм);

• автономной четырехзондовой аппаратуры 4ИК-73Г (Т=125°С, Р=100МПа, 073мм);

• автономной трехзондовой малогабаритной аппаратуры ЗИК-45А (Т=125°С, Р=100МПа, 045мм). 5. Опробованы и внедрены в производство разработанные аппаратурные комплексы.

Исследованы точностные характеристики зондов, их чувствительность к внешним влияющим факторам. Проведенные лабораторные испытания и опытно-методические работы подтвердили соответствие технических характеристик разработанных комплексов предъявленным техническим требованиям. Опробование различных видов аппаратуры проводилось в районе работ ОАО «Томскнефтегазгеология», треста «Сургутнефтегазгеофизика», ОАО «Когалымнефтегазгеофизика», ДАО «ТЕГИС», Небит-Датского управления буровых работ и на тестовых скважинах фирмы Шлюмберже. Результаты опробования положительные.

Библиография Диссертация по геологии, кандидата технических наук, Девицын, Вадим Арнольдович, Тверь

1. Аксельрод С.М., Гулиев A.C. Опытный прибор индукционного каротажа. Азербайджанское нефтяное хозяйство (сборник статей), Баку, 1959,№8, с. 12-13.

2. Аксельрод С.М. Высокочастотные методы исследования скважин. -М.:Гостоптехиздат, 1961.-45 с.

3. Аксельрод С.М., Саркисова Е.А. Палетки для учета влияния скважины и зоны проникновения на результаты измерений при индукционном каротаже. Азербайджанское нефтяное хозяйство, 1962, №7, с. 12-14.

4. Аксельрод С.М., Беленький В.Г., Гаузер Г.Е. Интерпретация результатов индукционного каротажа с использованием геометрического фактора, учитывающего скин-эффект.- Труды ВНИИГеофизики. Азерб. отд., 1978, №5, с. 22-27.

5. Альпин J1.M. К теории электрического каротажа буровых скважин. М., ОНТИ., 1938, 38 с.

6. Анализ методических возможностей многозондовых комплексов ИК. (М.П. Пасечник, Б.В. Рудяк, О.М. Снежко, Ю.Л. Шеин) // Научно-техн. вестник АИС «Каротажник». Тверь, 1997, вып. 46, с. 18-33.

7. Антонов Ю.Н., Приворотский Б.И. Высокочастотный индукционный каротаж. Новосибирск, Наука, 1975. 260 с.

8. Антонов Ю.Н., Кауфман A.A. Диэлектрический индуктивный каротаж. Новосибирск, Наука, 1971.

9. Антонов Ю.Н. Высокочастотные индукционные методы электрометрии нефтяных и газовых скважин. Геология и геофизика, 1978, №4, с. 8695.

10. Ю.Антонов Ю.Н. К обоснованию высокочастотного индукционного каротажа для изучения неоднородных пластов-коллекторов.

11. Электромагнитные методы исследования скважин. Новосибирск, Наука, 1979, с. 3-33.

12. П.Антонов Ю.Н. Изопараметрическое каротажное зондирование. Геология и геофизика, 1980, №6, с. 81-91.

13. Антонов Ю.Н. Вертикальные характеристики изопараметрического каротажного зондирования. Геология и геофизика, 1981, №5, с. 123129.

14. Антонов Ю.Н., Изюмов И.Ф. Результаты опробования высокочастотного индукционного каротажа.- Разведочная геофизика. М., Недра, 1970, вып.42, с. 146-151.

15. Аппаратура индукционного каротажа типа ИК-2-ОКС. Техническое описание, рекомендации по применению и комплект палеток. (ВНИИГеофизика, МГРИ им. С. Орджоникидзе, трест Геофизнефтеуглеразведка), М., Ротапринт ВНИИГеофизики, 1968, 68 с.

16. Аппаратура индукционного каротажа АИК-3. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. ОКБ ГП Мингео УССР, Киев, 1971, 70с.

17. Аппаратура индукционного каротажа ПИК-1М. Руководство по эксплуатации. ВУ 514.00.00.000 РЭ/ВНИИГИС, Октябрьский, 1972, 30 с.

18. Аппаратура индукционного каротажа АИК-5. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. ВНИГИК, НПО «Союзпромгеофизика», Мингео СССР, Калинин, 1987, 60 с.

19. Афонина Н.М., Чукин В.Т. Комплект палеток для интерпретации диаграмм индукционного каротажа зондом 6Ф1. М., ВНИИГеофизика, 1970, 20 с.

20. Барминский А.Г., Дьяченко А.Д., Кулигин A.A. Прибор индукционного каротажа ЭЗ. Известия ВУЗов. Нефть и газ, 1983, №1, с. 84-89.

21. Барминский А.Г., Проскурин В.И. Комплексный прибор индукционного и бокового каротажа Э6. В сб. Исследование коллекторов сложного строения, техника и методика. Уфа, 1982, вып. 12, с. 73-79.

22. Бондаренко М.Т., Зефиров H.H., Чукин В.Т. Эффективность различных комплексов каротажа сопротивлений. Прикладная геофизика, М., Недра, 1969, вып. 56, с. 190-208.

23. Бондаренко М.Т., Чукин В.Т. Методическое руководство по интерпретации данных электрического каротажа с целью определения удельного сопротивления пластов в условиях разрезов Среднего Приобья Тюменской области. М., ВНИИГеофизика, 1980, 46 с.

24. Бриченко И.П., Санто K.JL, Чаадаев Е.В. Определение электрических параметров проницаемых пластов малой мощности. Нефтегазовая геология и геофизика. М., ВНИИОЭНГ, 1980, №9, с. 19-24.

25. Вержбицкий В.В., Пантюхин В.А., Чаадаев Е.В. Поле вертикального магнитного диполя в пласте ограниченной мощности с проникновением. Разведочная геофизика: теория, методика, результаты, Киев, Наукова думка, 1984, с. 82-89.

26. Вержбицкий В.В., Чаадаев Е.В., Ручкин A.B. Влияние азимутальной неоднородности зоны проникновения на результаты электрического и индукционного каротажа. Изв.вузов,Геол. и pa3B.,1989,N2,c.87-93.

27. Выбор комплекса зондов индукционного каротажного зондирования. А.Н. Пестов, Г.Я. Каган, A.B. Малинин, K.JI. Санто. Геофизическая аппаратура. JL, недра, 1989, вып. 91, с. 67-71.

28. Даев Д.С. Высокочастотные электромагнитные исследования скважин. М., недра, 1974, 191 с.

29. Даев Д.С. , Денисов С.Б. О высокочастотном индукционном каротаже.-Разведочная геофизика. М., Недра, 1970, вып.42, с. 106-123.

30. Дахнов В.Н. Электрические и магнитные методы исследования скважин. М., Недра, 1981, 344 с.

31. Денисов С.Б. Высокочастотные электромагнитные методы исследования нефтяных и газовых скважин. М., Недра, 1982, 224 с.

32. Денисов С.Б. Современное развитие диэлектрического каротажа. М., ВНИИОЭНГ, 1980, 62 с.

33. Инструкция по интерпретации диаграмм методов электрического каротажа (с комплектом палеток). (H.H. Зефиров, В.Т. Чукин, Е.В. Чаадаев и др.). М., ВНИИГеофизика, 1983.

34. Инструкция по обработке БКЗ с комплектом палеток и теоретических кривых электрического каротажа (М.Т. Бондаренко, И.П. Бриченко, В.П. Журавлев, А.И. Сидорчук). JL, Нефтегеофизика. 1984, 18 с.

35. Интерпретация результатов геофизических исследований нефтяных и газовых скважин. Справочник (Под ред. В.М. Добрынина). М., Недра, 1988, 476 с.

36. Каган Г.Я., Пантюхин В.А., Рудяк Б.В. Анализ систематической составляющей погрешности измерений аппаратуры индукционного каротажа, обусловленной технологией изготовления зондов. Геофизическая аппаратура, вып. 92, JI. Недра. 1990, с. 76 82.

37. Кауфман A.A. Теория индукционного каротажа. Новосибирск, Наука, СО АН СССР, 1965,236 с.

38. Кнеллер JI.E., Сидорчук А.И. Новый алгоритм определения удельного сопротивления пластов. Прикладная геофизика, вып. 104, М., Недра, с. 172-183.

39. Комаров С.Г. Каротаж по методу сопротивлений (интерпретация). М., Гостоптехиздат, 1950, 229 с.

40. Кулинкович А.Е. Основы машинной интерпретации каротажных диаграмм. Киев, Наукова думка, 1974, 188 с.

41. Малогабаритная аппаратура индукционного каротажа. (В.И.Белов, В.А. Девицын, А.В.Зуев, Г.Я, Каган, В.А. Пантюхин, Б.В. Рудяк, О.М. Снежко,

42. Ю.Л. Шеин). // Научно-технический вестник АИС «Каротажник». -Тверь, 1997, вып. 30, с. 53-56.

43. Методика комплексной интерпретации данных БКЗ, БК, ИК. (H.H. Зефиров, М.Т. Бондаренко, Р.Т. Кучеров, В.А. Пантюхин). Новые разработки в области детальных геофизических исследований на нефть и газ. М., Недра, 1985.

44. Методическое руководство по интерпретации диаграмм индукционного, бокового и микрокаротажаю (H.H. Зефиров, С.М. Зунделевич, Н.С. Оникиенко и др.). М., ВНИИГеофизика, 1989, 30 с.

45. Методические указания по многоэлектродному боковому каротажу (М.Т. Бондаренко, A.C. Ревил, В.Т. Чукин и др.). М., ВНИИГеофизика, 1975,23 с.

46. Методические указания по трехэлектродному боковому каротажу.(М.Т. Бондаренко, О.Г. Евсеева, В.П. Журавлев и др.). М., ВНИИГеофизика, 1979, 29 с.

47. Методические указания по комплексной интерпретации данных БКЗ, БК, ИК (с комплектом палеток). (Е.В. Чаадаев, И.П. Бриченко, А.А Левченко, A.B. Малинин, В.А. Пантюхин). Калинин, 1990, 76 с.

48. Многозондовые комплексы индукционного каротажа. (В.А. Девицын, Г.Я, Каган, В.А. Пантюхин, М.П. Пасечник, Б.В. Рудяк, О.М. Снежко, Ю.Л. Шеин). // Научно-технический вестник АИС «Каротажник». -Тверь, 1997, вып. 30, с. 24-32.

49. Многозондовые комплексы индукционного каротажа (аппаратура, программно-методическое обеспечение,результаты опробования). (В.А.Девицын, В.А.Панттюхин, Б.В.Рудяк, О.М. Снежко , Ю.Л.Шеин) //

50. Материалы научно-практической конференции «Пути развития и повышения эффективности электрических и электромагнитных методов изучения нефтяных скважин» г. Новосибирск, 1999г, с. 221-215.

51. Нелепченко О.М., Ахияров В.Х., Басин Я.Н. Оптимальные комплексы геофизических исследований нефтяных и газовых скважин Западной Сибири. Тр. ЗапСибНИГНИ, М.,Недра, 1976, вып. 91.

52. Пантюхин В.А., Чаадаев Е.В., Юматова Т.Г. Эквивалентность при индукционном каротаже наклонных анизотропных пластов. Известия Вузов. Геологияи Разведка, 1986, № 2, с. 148-151.

53. Пантюхин В.А., Рудяк Б.В. Тест-характеристика двухкатушечного зонда индукционного каротажа с ферритовыми сердечниками. Известия Вузов. Геология и разведка., 1989, №10, с. 105-110.

54. Пасечник М.П., Снежко О.М. Опыт опробования аппаратуры трехзондового ИК в районе работ ОАО «Ноябрьскнефтегазгеофизика».// Научно-техн. вестник АИС «Каротажник». Тверь, 1998, вып. 45, с. 107118.

55. Пирсон С.Д. Справочник по интерпретации данных каротажа. М., "Недра", 1966,413с.

56. Плюснин М.И. Индукционный каротаж. М., "Недра", 1968, 142с.

57. Потапов А.П., Кнеллер JI.E. Решение прямой и обратной задач индукционного каротажа для сред с произвольным и дискретным распределением проводимости по глубине. Геология и геофизика, СО АН СССР, Наука, 1990, №5, с. 122-130.

58. Пути повышения достоверности определения электрических параметров разрезов разведочных скважин. (В.А. Девицын, Б.В. Рудяк, О.М. Снежко, Ю.Л. Шеин, М.П. Пасечник) // Научно-техн. вестник АИС «Каротажник». Тверь, 1997, вып. 41, с. 16-31.

59. Результаты испытаний модуля 4ИК-73Г в горизонтальных скважинах треста "Сургутнефтегеофизика". (В.В.Вержбицкий, В.А.Девицын,

60. О.М.Снежко) // Научно-технический вестник АИС «Каротажник». -Тверь, 1998, вып. 57, с. 87 97.

61. Рудяк Б.В., Шеин Ю.Л. Оценка достоверности определения электрических параметров пластов-коллекторов. Изв. ВУЗов, Геология и разведка, М., 1989, №10, с. 105-110.

62. Рудяк Б.В. Взаимное влияние двухкатушечной пары зонда индукционного каротажа. Известия Вузов. Геология и разведка., 1988, №3, с. 124-126.

63. Санто К.Д., Румянцев В.Н., Ахметов Р.Т. Результаты скважинных испытаний аппаратуры индукционного каротажа АИК-4. ЭИ. ВИЭМС. Регион, разв. и пром. геофизика, 1977, №22, с. 25-33.

64. Санто К.Л., Каган Г.Я., Демин.Ф., Рудяк Б.В., Вержбицкий В.В. Зонд индукционного каротажа. Авт. Свид. № 1454959, 1989.

65. Состояние сырьевой базы ОАО «Ноябрьскнефтегаз» и перспективы ее развития. (Ф.М. Тайк, В.А. Городилов, Р.Н. Мухамедзянов, С.И. Типикин и др.). Нефтяное хозяйство, 1997, № 12, с. 12-14.

66. Техническая инструкция по : ;нию геофизических исследований в скважинах. М., Недра, 1985, 215 с.

67. Фоменко В.Г. Корректировка нулевой линии на диаграмме индукционного каротажа.- Разведочная геофизика. М., Недра, 1979, вып. 87, с. 146-151.

68. Чаадаев Е.В., Гайдаш А.Д., Санто К.Л., Пантюхин В.А. Индукционный каротаж наклонных анизотропных пластов. Геология и геофизика, 1980, № 10, с. 106-112.

69. Чаадаев Е.В., Павлова Л.И. Пятиэлектродный зонд псевдобокового каротажа в анизотропной среде с цилиндрическими поверхностями раздела. Геофизическая аппаратура. Л., Недра, 1980, вып. 70,с. 115-123.

70. Эпов М.И. Электромагнитное поле горизонтального магнитного диполя в горизонтально-слоистой анизотропной среде. Сб. Электромагнитные исследования скважин. Новосибирск, Наука, 1979, с. 129-141.

71. Эпов М.И., Никитенко М.Н. Решение обратной задачи высокочастотного каротажного изопараметрического зондирования (ВИКИЗ) для цилиндрически-слоистой среды. Новосибирск, ИГиГ СО АН СССР, 1988-21 с. Деп. в ВИНИТИ 01.08.88 №6258-888.

72. AIT (Array Induction Imager) / Schlumberger Wireline & Testing? 1992.

73. Atlas wireline services. Services Catalog (Western Atlas International), 1984, 135 p.

74. Duesterhoef W.C. The Effect of coil design on the performance of the induction log. Journal of Petroleum Technology, 1961, vl3, № 11, p. 11371150.

75. Duesterhoef W.C. Propagation effects in induction logging. Geophysics, 1961, v. 26, № 2, p.l 92-204.

76. Freedman R., Minerbo G.N. Maximum entropy inversion of induction-log date. SPE Formation Evaluation, 1991, p.259-268.

77. HRI (High Resolution Induction Logging) / Halliburton Energy Services, 1994.

78. Instruction manual series 701 high temperature induction logging tool. Halliburton services. Duncan, 1971, 36 p.

79. Induction Log. Gearhart industries, inc. 36 p.

80. Log interpretation charts. Schlumberger limited. 1977, 83 p.

81. Moran J.H., Kunz K.S. Basic theory of induction logging and application to study of two coil sondes. Geophysics, 1962, v. 27, №6, p. 829-859.

82. Phasor Induction Service / Schlumberger limited, 1988.

83. Services Catalog: technical report (Schlumberger limited), 1977, 68 p.

84. Study Guide resistivity. (Gearhart / the GO company), 1983, 65 p.

85. System catalog. / Dresser copyright, 1976, 63 p.

86. Schlumberger. Wireline Services Catalog, 1991, 111 p.1. Б. Рукописные.

87. Антонов Ю.Н. Высокочастотные зондирования в нефтяных скважинах. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. Новосибирск, 1984.

88. ЮО.Барминский А.Г. Разработка и внедрение комплекса геофизической аппаратуры для электрических исследований в глубоких и сверхглубоких скважинах. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук.

89. Демин А.Ф. Разработка аппаратуры индукционного каротажа с регистрацией полного сигнала и ее метрологическое обеспечение. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Тверь, 1990.

90. Ю4.Пасечник М.П.Повышение эффективности индукционного каротажа при исследовании тонкослоистых разрезов нефтегазовых скважин Ноябрьского региона Западной Сибири. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Тверь, 1998.

91. Пестов А.Н. Многозондовая аппаратура индукционного каротажа и ее методическое обеспечение для исследования нефтегазоносных скважин. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Москва, 1991.

92. Юб.Чаадаев Е.В. Развитие теории и методики интерпретации данных электрического и индукционного каротажа. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. Тверь, 1991.187

93. Шерман Г.Х. Разработка и исследование индукционного каротажа для измерения поперечной проводимости горных пород. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Москва, 1978.

Информация о работе

Девицын, Вадим Арнольдович
кандидата технических наук
Тверь, 2000
ВАК 04.00.12

Диссертация

Многозондовые аппаратурные комплексы индукционного каротажа - тема диссертации по геологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы