CN102966345B - 一种用于试验电磁波电阻率测井仪的模拟井*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于试验电磁波电阻率测井仪的模拟井***，克服现有的模拟井***难以较好满足电磁波电阻率测井仪的试验要求的不足，该***包括模型地层以及纵向贯穿所述模型地层中央的井眼层，所述井眼层包含有所述电磁波电阻率测井仪能够通过的模拟井眼；所述模型地层包括有纵向分布的均匀介质层、电阻率各向异性层以及缓冲层，所述均匀介质层模拟水平电阻率和垂直电阻率相同的地层段，所述电阻率各向异性层模拟水平电阻率和垂直电阻率不同的地层段，所述缓冲层将所述均匀介质层及电阻率各向异性层与外部环境进行隔离。本申请的实施例为电磁波电阻率测井仪提供了一个无感无磁的测试***，能高效、安全地进行操作和试验。

Description

一种用于试验电磁波电阻率测井仪的模拟井***

技术领域

本发明涉及测井仪的试验技术，尤其涉及一种用于试验电磁波电阻率测井仪的模拟井***。

背景技术

一种新型测井仪器在投入使用之前，大都会经过理论研究、试验研究和样机的研制，最后才进行大批量的生产并投入使用。

对于一款新型测井仪器而言，试验研究是非常关键的，既可用来评价仪器响应是否与理论期望相一致，从而验证理论的正确性以及方案的可行性，同时也能根据试验结果对仪器的参数设计提供指导。所以测井仪器的研发都离不开试验，可靠的试验环境对仪器的研发是至关重要。

多分量电磁波传播测井仪主要用于随钻测井领域，相比传统的单轴电磁波传播随钻测井仪，该仪器既能常规测量地层电阻率参数，还能测量方位角，并依靠多分量线圈系对地层界面的灵敏性为钻井地质导向提供帮助。多分量感应测井仪主要用于电缆测井领域，其特点在于在探测常规的地层水平电阻率的同时还能探测地层垂直电阻率，以克服常规感应测井仪在诸如层积的沙泥岩薄交互储层这样的电阻率各向异性层中不能做出正确的地质评价，从而可能出现对油气层的低估甚至漏估的情况。

为了能够评价仪器在一确定的模型下的响应与理论预估值是否一致，首先要求试验井模型为一已知的确定性模型，通常会在地下建一个很大的圆形水池，水池里填充一定电导率的盐溶液。感应测井仪器对地层的探测范围通常比较大，如阵列感应测井仪(AIT)的最大探测深度为90英寸(in)，而其对地层的敏感深度远大于90in。如果将模型井建于地下的话，井桶外的实际地层通常会感应仪器的响应贡献较大，而实际地层通常为非均匀性介质，其电导率未知，而且电导率会随地层的湿度改变而改变，所以井桶外地层对感应仪器响应的影响是研发试验人员不希望看到的。为了得到一个已知的确定性的试验模型，就需要建立规模非常大的地下模型井，且模型井在试验过程中需要改变电导率，需经常换水，从而所需成本极高。减小模型井的另一种方法是把模型井建于地表。将模型井建于地表的话，模型井外面为无感环境的空气，所以其可以被看成径向两层的已知模型，如有试验人员在地表搭建了一个感应测井仪器的试验井，其直径为14英尺(ft)，高度为20ft。但还是存在诸多问题：用什么材料建造才能保证试验环境稳定且无感无磁，建在地表上不等于完全不受大地乃至模型井基础的影响，如何在不影响测试环境无感无磁的情况下在试验井上面建造仪器升降装置和传输装置，如何提高模型井试验时的效率和安全性也是必要的，等等。

电磁波电阻率测井仪是一种通过收发射电磁波来测量地层电阻率参数的测井仪器，其包括用于随钻测井中的各类电磁波传播测井仪，用于电缆测井中的各类电磁波传播测井仪，用于电缆测井中的各类感应测井仪。

电磁波电阻率测井仪的试验对环境的要求也非常严格，测试时仪器除垂直方向外10米内无感无磁，试验环境电参数稳定，安全性要求也较高。现有的地面或者地下的水池均难以较好地满足电磁波电阻率测井仪的试验要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有的模拟井***难以较好满足电磁波电阻率测井仪的试验要求的不足。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于试验电磁波电阻率测井仪的模拟井***，包括模型地层以及纵向贯穿所述模型地层中央的井眼层，其中：

所述井眼层包含有所述电磁波电阻率测井仪能够通过的模拟井眼；

所述模型地层包括有纵向分布的均匀介质层、电阻率各向异性层以及缓冲层，所述均匀介质层模拟水平电阻率和垂直电阻率相同的地层段，所述电阻率各向异性层模拟水平电阻率和垂直电阻率不同的地层段，所述缓冲层将所述均匀介质层及电阻率各向异性层与外部环境进行隔离。

优选地，所述电阻率各向异性层中交替设置有含孔隙的薄层固体和液体。

优选地，所述电阻率各向异性层中交替设置有具导电能力所述薄层固体和具导电能力的所述液体。

优选地，所述电阻率各向异性层中交替设置有不具导电能力所述薄层固体和具导电能力的所述液体。

优选地，所述缓冲层中填充有各项同性的导电介质。

优选地，所述缓冲层位与所述均匀介质层及电阻率各向异性层的下方。

优选地，该***包括：

绝缘基础，承载所述井眼层以及模型地层。

优选地，该***包括：

起重传输子***，在进行所述试验时起吊所述电磁波电阻率测井仪，为所述电磁波电阻率测井仪提供电力和通信设施。

优选地，该***包括：

配液子***，为所述模型地层提供导电介质。

与现有技术相比，本申请的实施例为电磁波电阻率测井仪提供了一个无感无磁的测试***，能高效、安全地进行操作和试验。本申请的实施例在对电磁波电阻率测井仪进行试验时，仪器除垂直方向外10米内无感无磁，试验环境电参数稳定，能验证多分量测井仪对地层电阻率各向异性的灵敏度，并且操作简单高效，安全性高。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。

图1为本申请实施例的用于试验电磁波电阻率测井仪的模拟井***的构造示意图。

图2为本申请实施例的用于试验电磁波电阻率测井仪的另一模拟井***的构造示意图。

图3为本申请实施例的用于试验电磁波电阻率测井仪的第三模拟井***的构造示意图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。本申请实施例以及实施例中的各个特征在不相冲突前提下的相互结合，均在本发明的保护范围之内。

如图1所示，本申请实施例的用于试验电磁波电阻率测井仪的模拟井***包含有主要由井眼层110以及模型地层120构成的主水罐10。

主水罐10为测井仪提供测试环境。主水罐10内在径向上分为井眼层110以及模型地层120，井眼层110纵向贯穿模型地层120的中央。井眼层110包含有模拟地层井眼的模拟井眼，模拟井眼的内径大于测井仪的外径，便于测井仪的通过。本申请的实施例中，井眼层110为一根套管，套管可以是绝缘材料管，也可以是具有一定导电能力的复合材料管。

模型地层120的外径为主水罐10的内径，模型地层120在纵向上从上到下依次包括有均匀介质层121、电阻率各向异性层122以及缓冲层123。

均匀介质层121模拟水平电阻率和垂直电阻率相同的地层段，为电磁波电阻率测井仪器的各向同性探测能力的试验提供试验环境。电阻率各向异性层122电磁波电阻率测井仪器的各向异性探测能力的试验。缓冲层123主要是将均匀介质层121以及电阻率各向异性层122与外部环境进行隔离，以对均匀介质层121以及电阻率各向异性层122进行电磁保护，避免周围环境尤其是大地对测试仪器的影响，保证测试环境电参数的稳定。

本申请的实施例中，均匀介质层121以及电阻率各向异性层122的上下关系可以调换。也即，电阻率各向异性层122也可以设置于均匀介质层121的上方。

均匀介质层121中设置有各向同性导电介质。本申请的实施例中，均匀介质层121中设置的各向同性导电介质为具有一定电导率的盐溶液。

电阻率各向异性层122模拟水平电阻率和垂直电阻率不同的地层段，为电磁波电阻率测井仪器的各向异性探测能力的试验提供试验环境，这种地层段通常为沙泥岩薄交互储层。本申请的实施例中，电阻率各向异性层122中交替设置有含孔隙的薄层固体和液体，其中含孔隙的薄层固体和液体各自具有导电能力。本申请的实施例中，薄层固体也可以是绝缘体。

本申请的实施例通过交替设置含孔隙的薄层固体和液体，来模拟水平电阻率和垂直电阻率不同的地层段，以测试测井仪水平电阻率和垂直电阻率的性能。

本申请的实施例中，可以根据需要改变电阻率各向异性层122的电阻率值。

本申请的实施例中，虽然电阻率各向异性层122所用的材料本身并不具有各向异性，通过整个材料层的叠加组合，在宏观上可以等效为各向异性材料，以此来模拟各向异性材料的特性。

缓冲层123设置在均匀介质层121以及电阻率各向异性层122与大地之间，隔离大地电阻率对均匀介质层121以及电阻率各向异性层122的影响。

本申请的实施例中，缓冲层123中填充有各项同性导电介质，比如盐溶液。为方便操作，缓冲层123中盐溶液的电阻率可以与主水罐10中其他层的盐溶液电阻率一致。缓冲层123高度理论上越大越好，但实际操作中只需保证各种测井仪器在电阻率各向异性层122中不受大地响应信号干扰即可。

如图1所示，本申请的实施例中，主水罐10可以设置在绝缘基础15上。由于绝缘基础15和周围地层电阻率不易测量，并随天气变化而非常不稳定，而且一般会采用绝缘支架来支撑主水罐10，不适合均匀介质层121以及电阻率各向异性层122对测井仪的试验。本申请的实施例，包含有井眼层110以及模型地层120的主水罐10承载在绝缘基础15上，可以进一步避免周围环境对井眼层110以及模型地层120等的影响。

本申请的实施例中，可以采用高强度、耐碱纤维增强聚合物(FRP)筋代替传统钢筋建造绝缘基础15。为保证试验环境无感无磁，因此对***地基的建设提出了更高的要求，传统的钢筋混凝土结构不能满足本套***的使用要求。本申请的实施例采用高强度耐碱螺纹玻璃钢，用以代替传统钢筋进行基础建设。

为方便作业人员的作业和操作，本申请的实施例还包括设置在主水罐10***且无感无磁的框架平台，方便作业人员登高作业。

上述主水罐10以及绝缘基础15可以合称为试验子***。

如图2所示，本申请的实施例还可以包括起重传输子***20，在进行测井仪的试验时起吊测井仪并为测井仪提供电力和通信设施，方便测井仪利用该试验子***进行各种试验。

本申请的实施例中，起重传输子***20主要由塔式起重机和测井电缆组成，是为测井仪提供动力和通信供电的辅助***。测井电缆从地面***沿塔机身、塔机臂、吊钩引入测井仪的仪器串中。由于塔式起重机的结构特点，能满足仪器在试验子***中试验时保证周围10米内无金属(竖直方向测井电缆不影响测井)，避免传输线从模拟井眼层110直接引至地面破坏无感无磁环境。测试时，起重传输子***20能保证测井仪在试验子***内垂直运动的同时与地面***进行数据交换和保持供电。

如图3所示，本申请的实施例还可以包括配液子***30，与模型地层120中的均匀介质层121、电阻率各向异性层122以及缓冲层123相连，为试验子***中的模型地层120等提供具有一定电阻率的导电介质。本申请的实施例中，导电介质比如可以是盐溶液，配液子***30主要包含有向试验子***中注入液体的注入泵、从试验子***中抽出液体的排出泵以及配液子***30自身进行排放的配液排水泵。本申请的实施例中，配液子***30中还可以设置潜水搅拌机。潜水搅拌机可以在短时间内将试验所需导电液体迅速搅拌均匀。与传统的依靠水罐内循环来使盐融化使盐水均匀的作业方式，本申请实施例中的配液子***30可以大量节约时间和能源。

与传统模拟环境一般采用固定电阻率的薄层交互重叠来模拟井电阻率各向异性地层相比，与申请相比可以根据需要较方便地改变各向异性层的电导率(或者说电阻率)。

传统的模拟井与本发明相比没有设计缓冲层，大地对测试环境产生的影响明显。由于大地的电参数随天气存在不确定性，这种影响是很难消除的。本申请通过设置缓冲层，克服了大地等外在因素对测试环境的影响，提高了试验准确性。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (6)

1.一种用于试验电磁波电阻率测井仪的模拟井***，包括为测井仪提供测试环境的主水罐，主水罐内设置模型地层以及纵向贯穿所述模型地层中央的井眼层，还包括起重传输子***、配液子***和绝缘基础，其中：

所述井眼层包含有所述电磁波电阻率测井仪能够通过的模拟井眼；

所述模型地层包括有纵向分布的均匀介质层、电阻率各向异性层以及缓冲层，所述均匀介质层模拟水平电阻率和垂直电阻率相同的地层段，所述电阻率各向异性层模拟水平电阻率和垂直电阻率不同的地层段，所述缓冲层将所述均匀介质层及电阻率各向异性层与外部环境进行隔离，隔离大地电阻率对均匀介质层以及电阻率各向异性层的影响，使各种测井仪器在电阻率各向异性层中不受大地响应信号干扰；

起重传输子***，在进行所述试验时起吊所述电磁波电阻率测井仪，为所述电磁波电阻率测井仪提供电力和通信设施；

配液子***，为所述模型地层提供导电介质；

绝缘基础，承载所述井眼层以及模型地层，所述绝缘基础采用高强度耐碱螺纹玻璃钢代替传统钢筋。

2.根据权利要求1所述的***，其中：

所述电阻率各向异性层中交替设置有含孔隙的薄层固体和液体。

3.根据权利要求2所述的***，其中：

所述电阻率各向异性层中交替设置有具导电能力所述薄层固体和具导电能力的所述液体。

4.根据权利要求2所述的***，其中：

所述电阻率各向异性层中交替设置有不具导电能力所述薄层固体和具导电能力的所述液体。

5.根据权利要求1所述的***，其中：

所述缓冲层中填充有各项同性的导电介质。

6.根据权利要求1所述的***，其中：

所述缓冲层位于所述均匀介质层及电阻率各向异性层的下方。