RU2395823C2 - Method for geosteering of horizontal wells and device for its realisation - Google Patents

Abstract

FIELD: mining.

SUBSTANCE: method is based on excitation of impulse electromagnet field and measurement of magnetic fields of eddy currents in rocks. Excitation of electromagnetic field is carried out with the help of electric dipole fed by impulse heteropolar current. Magnetic fields of eddy currents are measured in the period of pause between current pulses by small-sized inductive sensors oriented in three orthogonal directions. Commands are generated by analysis of eddy current magnetic field reduction curves to control position of drilling tool diverter. Device comprises chisel, downhole motor with orientator and diverter, measurement module. Measurement module is arranged in the form of non-magnet high-strength pipe with supply electrodes arranged at the ends, which is rigidly connected to drilling pipes and represents an electric dipole fed by pulse heteropolar current. Measurement module comprises small-sized inductive sensors arranged in pipe body.

EFFECT: increased efficiency of geosteering of horizontal wells in beds of small capacity reservoirs and in close proximity near top of oil or oil-gas reservoir.

2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к геофизическим исследованиям и работам в скважинах, бурящихся на нефть и газ.The invention relates to geophysical research and work in wells drilled for oil and gas.

Известен способ геонавигации горизонтальных скважин [1, 2], заключающийся в проведении высокочастотного индукционного каротажного изопараметрического зондирования (ВИКИЗ). Данный способ получил широкое распространение в геофизических исследованиях нефтегазовых скважин и может использоваться для геонавигации горизонтальных скважин в продуктивных пластах большой мощности.A known method of geosteering horizontal wells [1, 2], which consists in conducting high-frequency induction logging isoparametric sounding (VIKIZ). This method is widely used in geophysical studies of oil and gas wells and can be used for geo-navigation of horizontal wells in productive formations of high power.

В продуктивных же пластах малой мощности (2-3 м) и с интенсивно изменяющейся формой залегания способ ВИКИЗ будет неэффективен по следующим причинам:In productive formations of low power (2-3 m) and with an intensively changing form of bedding, the VIKIZ method will be ineffective for the following reasons:

1) используемые зонды индукционного каротажа сложную по морфологии среду околоскважинного пространства отражают как однородную изотропную среду. В реальной обстановке, в необходимом радиусе исследований (до 1-2 метров) в условиях маломощных субгоризонтальных пластов, морфология зон различного сопротивления имеет анизотропный характер;1) the used induction logging probes reflect the morphological environment of the near-wellbore space as a homogeneous isotropic medium. In a real situation, in the required research radius (up to 1-2 meters) in conditions of low-power subhorizontal layers, the morphology of zones of different resistance is anisotropic in nature;

2) способ ВИКИЗ не оперативен, т.к. для принятия решения о траектории проводки ствола скважин извлекается буровой инструмент, затем на забой доставляется геофизическая аппаратура и выполняется каротаж. После оперативной интерпретации данных выполненного каротажа определяется стратегия дальнейшего бурения. Достаточно точное управление процессом бурения горизонтального ствола в пластах коллекторов малой мощности возможно только пои детальном анализе данной морфологии в системе on-line.2) the VIKIZ method is not operational, because to make a decision on the trajectory of the borehole, the drilling tool is removed, then geophysical equipment is delivered to the bottom and logging is performed. After an operational interpretation of the logging data, a strategy for further drilling is determined. Sufficiently precise control of the horizontal drilling process in reservoirs of low-power reservoirs is possible only by a detailed analysis of this morphology in the on-line system.

Более эффективным является каротаж в процессе бурения, в системах которых используются индукционные зонды различных модификаций [3, 4]. Такие системы каротажа в процессе бурения существуют и за рубежом: Logging Well Drilling или LWD-системы (Schlumberger, Baker Atlas и др.) [5, 6]. Однако и эти системы имеют недостатки, а именно:Logging during drilling is more effective, in the systems of which induction probes of various modifications are used [3, 4]. Such logging systems during drilling also exist abroad: Logging Well Drilling or LWD systems (Schlumberger, Baker Atlas, etc.) [5, 6]. However, these systems have disadvantages, namely:

- применяемые системы оснащены индукционными зондами, которые не имеют геометрической и электродинамической изопараметричности, что не дает возможность достоверно изучать процесс насыщения пластов при образовании скопления пластовой воды вокруг скважины;- the systems used are equipped with induction probes that do not have geometric and electrodynamic isoparametricity, which does not make it possible to reliably study the process of formation saturation during formation of reservoir water around the well;

- устройства каротажа конструктивно размещаются на значительном расстоянии от долота и его двигателей (более 10 м), что дает существенно запаздывающую информацию о породах и не позволяет учесть техногенные изменения, обусловленные процессами фильтрации бурового раствора в пласт;- logging devices are structurally located at a considerable distance from the bit and its engines (more than 10 m), which gives significantly lagging information about the rocks and does not allow taking into account technogenic changes caused by the processes of filtering the drilling fluid into the formation;

- известно, что проникновение фильтратов бурового раствора в коллекторы вытесняет не только углеводороды, но и пластовую воду. Пластовая вода, вытесненная вслед за нефтью, образует окаймляющую зону повышенной электропроводности [2, 5, 6]. Модели среды с такими техногенными неоднородностями включают скважину, зону проникновения фильтрата с двумя границами раздела. Границами разделяют пространство около скважины на три зоны с неизвестными абсолютными электрическими свойствами, что чрезвычайно осложняет интерпретацию данных ИК. Таким образом, отметим, что оперативный анализ возможен в первом приближении только по относительным значениям электропроводности зон среды N примерно по схеме: высокая, низкая, высокая, низкая от оси скважины.- it is known that the penetration of mud filtrates into the reservoirs displaces not only hydrocarbons, but also produced water. The produced water displaced after the oil forms a bordering zone of increased electrical conductivity [2, 5, 6]. Environmental models with such technogenic heterogeneities include a well, a filtrate penetration zone with two interfaces. The boundaries divide the space near the well into three zones with unknown absolute electrical properties, which greatly complicates the interpretation of IR data. Thus, we note that operational analysis is possible in a first approximation only by the relative values of the electrical conductivity of the zones of the medium N approximately according to the scheme: high, low, high, low from the axis of the well.

Таким образом, системы LWD, применяемые в Schlumberger и др. западных компаниях, не гарантируют необходимой точности определения положения оси ствола скважины, а также и характера насыщения пород из-за сложности структуры в околоскважинном пространстве, вызванной техногенными процессами.Thus, the LWD systems used by Schlumberger and other Western companies do not guarantee the necessary accuracy in determining the position of the axis of the wellbore, as well as the nature of the saturation of rocks due to the complexity of the structure in the near-wellbore space caused by technogenic processes.

Известны способы и многочисленные устройства бокового (электрического) каротажного зондирования (БКЗ) [7-12] для исследования электрических свойств литологических разностей вблизи ствола скважины. Однако эти способы и устройства не имеют достаточной разрешающей способности к геоэлектрическим свойствам пород, простирающихся вдоль ствола горизонтальной скважины. Кроме того, они в большой степени зависят от сложных экранных эффектов, обусловленных уплотненными слоями, что существенно усложняет интерпретацию результатов измерения. Не менее важным является фактор повышенной проводимости скважинного флюида, что приводит к повышенной концентрации тока по раствору и резкому снижению тока, проникающего в породы. В условиях бурения на соленых растворах, когда удельное сопротивление скважинного флюида составляет доли Ом·м, а сопротивление вмещающих пород N более 100 Ом·м, в среду попадает менее 1% тока, что существенно снижает эффективность методов БК. Существуют также технологические трудности доставки на забой горизонтальных скважин зондовых устройств БКЗ шлангового типа.Known methods and numerous devices of lateral (electric) logging sensing (BKZ) [7-12] for studying the electrical properties of lithological differences near the wellbore. However, these methods and devices do not have sufficient resolution to the geoelectric properties of the rocks, extending along the horizontal wellbore. In addition, they are heavily dependent on complex screen effects caused by compacted layers, which greatly complicates the interpretation of the measurement results. No less important is the factor of increased conductivity of the borehole fluid, which leads to an increased concentration of the current through the solution and a sharp decrease in the current penetrating the rocks. Under salt-based drilling conditions, when the specific resistance of the well fluid is fractions of Ohm · m, and the resistance of the host rocks N is more than 100 Ohm · m, less than 1% of the current enters the medium, which significantly reduces the effectiveness of CD methods. There are also technological difficulties in delivering to the bottom of horizontal borehole type probe devices BKZ.

Известен способ оснащения бурового инструмента системами каротажа, который выполняется в процессе бурения ВИКПБ-7 [15]. Данная технология основана на выполнении высокочастотных электромагнитных зондирований семью индукционными зондами разной глубинности. Диапазон измерения сопротивления 1-200 Ом·м. Технология проведения исследований ВИКПБ-7 кроме конструктивных особенностей мало отличается от технологии ВИКИЗ [1, 2] и ей присущи те же недостатки, описанные выше. Оборудование также основано на применении различных зондов индукционного каротажа, что позволяет судить количественно о сопротивлении пород в радиусе от 0.3 до 2.0 м. Однако есть ограничение, что отмечается авторами разработки [2], радиусы исследований до центра откликов зависят от удельных сопротивлений среды. Низкое сопротивление среды уменьшает глубинность исследования.A known method of equipping a drilling tool with a logging system, which is performed in the process of drilling VIKPB-7 [15]. This technology is based on the performance of high-frequency electromagnetic soundings by seven induction probes of different depths. Range of measurement of resistance is 1-200 Ohm · m. The VIKPB-7 research technology, in addition to the design features, differs little from the VIKIZ technology [1, 2] and it has the same disadvantages described above. The equipment is also based on the use of various induction logging probes, which makes it possible to quantitatively judge the rock resistance in a radius of 0.3 to 2.0 m. However, there is a limitation, which is noted by the authors of the development [2], the research radii to the center of responses depend on the resistivities of the medium. Low environmental resistance reduces the depth of the study.

Целью предлагаемого изобретения является повышение эффективности геонавигации горизонтальных скважин в пластах коллекторов малой мощности за счет регистрации изменений параметров пород в процессе бурения одновременно по трем ортогональным направлениям, что дает возможность принятия решения об изменении траектории бурения в режиме on-line.The aim of the invention is to increase the efficiency of geo-navigation of horizontal wells in reservoirs of low power due to the registration of changes in rock parameters during drilling simultaneously in three orthogonal directions, which makes it possible to make decisions about changing the drilling path on-line.

Это достигается тем, что способ геонавигации горизонтальных скважин основан на возбуждении импульсного электромагнитного поля и измерении магнитных полей вихревых токов в породах.This is achieved by the fact that the method of geosteering horizontal wells is based on the excitation of a pulsed electromagnetic field and the measurement of magnetic fields of eddy currents in the rocks.

Отличительной особенностью предлагаемого способа является то, что возбуждение электромагнитного поля проводят с помощью электрического диполя, питаемого импульсным разнополярным током, а измерения магнитных полей вихревых токов проводят в период паузы между импульсами тока малогабаритными индуктивными датчиками, ориентированными в трех ортогональных направлениях, и по анализу кривых спада магнитных полей вихревых токов формируют команды на управление положением отклонителя бурильного инструмента. При этом с помощью индуктивных датчиков измеряют не менее трех кривых спада магнитных полей вихревого тока.A distinctive feature of the proposed method is that the electromagnetic field is excited using an electric dipole fed by a pulsed bipolar current, and the magnetic fields of eddy currents are measured during a pause between current pulses by small-sized inductive sensors oriented in three orthogonal directions and by the analysis of decay curves magnetic fields of eddy currents form commands to control the position of the diverter of the drilling tool. At the same time using inductive sensors measure at least three decay curves of the eddy current magnetic fields.

Данный способ реализуется устройством, содержащим долото, забойный двигатель с ориентатором и отклонителем, измерительный модуль, связанный с наземным приемно-обрабатывающим комплексом.This method is implemented by a device containing a chisel, a downhole motor with an orientator and a diverter, a measuring module connected to a ground receiving and processing complex.

Отличие предлагаемого устройства для геонавигации горизонтальных скважин от других аналогичных устройств заключается в том, что измерительный модуль выполнен в виде немагнитной высокопрочной трубы с расположенными на концах питающими электродами, жестко соединенной с бурильными трубами и представляющей собой электрический диполь, питаемый импульсным разнополярным током, при этом измерительный модуль содержит малогабаритные индуктивные датчики для измерения магнитных полей вихревых токов, при этом индуктивные датчики расположены в теле трубы, а их магнитные моменты сориентированы в трех ортогональных направлениях.The difference between the proposed device for geo-navigation of horizontal wells and other similar devices is that the measuring module is made in the form of a non-magnetic high-strength pipe with feed electrodes located at the ends, rigidly connected to the drill pipes and representing an electric dipole fed by a pulsed bipolar current, while the module contains small-sized inductive sensors for measuring the magnetic fields of eddy currents, while the inductive sensors are located in the body of the pipe, and their magnetic moments are oriented in three orthogonal directions.

На фиг.1 изображен общий вид устройства;Figure 1 shows a General view of the device;

на фиг.2 представлена конструкция измерительного модуля;figure 2 presents the design of the measuring module;

на фиг.3 отражены физические основы работы модуля;figure 3 shows the physical basis of the module;

на фиг.4 показано расположение индуктивных датчиков в теле трубы.figure 4 shows the location of inductive sensors in the body of the pipe.

Устройство геонавигации горизонтальных скважин содержит долото 1, забойный двигатель 2 с ориентатором и отклонителем, измерительный модуль 3, связанный с помощью блок-системы 4 с наземным программно-обрабатывающим комплексом 5 (см. фиг.1).The device for geo-navigation of horizontal wells contains a bit 1, a downhole motor 2 with an orientator and a diverter, a measuring module 3, connected by means of a block system 4 with a ground-based software-processing complex 5 (see figure 1).

Измерительный модуль 3 (см. фиг.1 и 2) выполнен в виде немагнитной высокопрочной трубы с расположенными на концах питающими электродами и представляющей собой электрический диполь, питаемый импульсным разнополярным током. Измерительный модуль 3 жестко соединен с блоком телесистемы 4 и бурильными трубами и представляет собой комплексную дипольную систему, позволяющую проводить измерения кажущегося сопротивления в трехмерном пространстве вблизи ствола скважины.The measuring module 3 (see figures 1 and 2) is made in the form of a non-magnetic high-strength pipe with feed electrodes located at the ends and representing an electric dipole fed by a pulsed bipolar current. The measuring module 3 is rigidly connected to the telesystem 4 unit and drill pipes and is a complex dipole system that allows measurements of apparent resistance in three-dimensional space near the wellbore.

Измерительный модуль 3 выполнен из немагнитного высокопрочного материала (несущая труба длиной до 5 м), что делает его радиопрозрачным для магнитных полей вихревых токов в среде и одновременно чрезвычайно прочным для вибрации и осевых ударных нагрузок при проведении процесса бурения. Внутренний диаметр трубы выполнен полым для пропуска бурового раствора.The measuring module 3 is made of non-magnetic high-strength material (a supporting tube up to 5 m long), which makes it radio-transparent for eddy current magnetic fields in the medium and at the same time extremely durable for vibration and axial shock loads during the drilling process. The inner diameter of the pipe is hollow to pass the drilling fluid.

Малогабаритные индуктивные датчики X, Y и Z, магнитные моменты которых ориентированы в трех ортогональных направлениях (см. фиг.4), и все платы с электроникой размещаются в теле несущей трубы в герметичных специализированных контейнерах.Small inductive sensors X, Y and Z, the magnetic moments of which are oriented in three orthogonal directions (see figure 4), and all the boards with electronics are placed in the body of the carrier pipe in sealed specialized containers.

Принцип работыPrinciple of operation

Возбуждение N гальваническое. Основной источник N диполь А(+) NB(-). Форма тока - знакопеременная с паузами, длительность импульса и паузы N 150 ms. Сила тока в импульсе 100 mA. Токовая цепь замыкается через буровой раствор и среду.Excitation N is galvanic. The main source is N dipole A (+) NB (-). The shape of the current is alternating with pauses, the duration of the pulse and pause N 150 ms. Pulse current 100 mA. The current circuit closes through the drilling fluid and the medium.

Прием N индуктивный. Индуктивные датчики X, Y, Z размещены в теле несущей немагнитной трубы.Reception N is inductive. Inductive sensors X, Y, Z are placed in the body of the carrier non-magnetic pipe.

При индуктивном возбуждении в случае применения электрического диполя существуют всего четыре основных источника магнитного поля (для индуктивных датчиков X, Y, Z):With inductive excitation in the case of the use of an electric dipole, there are only four main sources of magnetic field (for inductive sensors X, Y, Z):

1) первичный омический ток от одного электроду к другому;1) primary ohmic current from one electrode to another;

2) ток поляризации внутри поляризуемого тела (если оно есть);2) the polarization current inside the polarizable body (if any);

3) ток в силовом кабеле;3) current in the power cable;

4) вихревой ток, возникающий в породе под действием первичного магнитного поля силового кабеля.4) eddy current arising in the rock under the influence of the primary magnetic field of the power cable.

Из этих источников интерес представляет только вихревой ток, возникающий в породе под воздействием первичного магнитного поля силового кабеля.Of these sources, only eddy current arising in the rock under the influence of the primary magnetic field of the power cable is of interest.

Измерения магнитных полей вихревых токов проводят в период паузы между импульсами (см. фиг.3), когда влияние этих магнитных полей омического тока и тока в силовом кабеле исчезающе мало.The magnetic fields of eddy currents are measured during the period between the pulses (see Fig. 3), when the influence of these magnetic fields of the ohmic current and current in the power cable is vanishingly small.

Аналогично в отношении с магнитным током поляризации - поляризуемое тело отсутствует. Поляризация нефти в порах коллектора не превышает 0.5%.Similarly, with respect to polarization magnetic current, there is no polarized body. The polarization of oil in the pores of the reservoir does not exceed 0.5%.

Единственный источник поля в период паузы - магнитное поле вихревых токов, возбуждаемых в породах окружающей среды.The only source of the field during the pause is the magnetic field of the eddy currents excited in the rocks of the environment.

На времени задержки 0.001 с (1 mS) поле от породы с сопротивлением 100 Ом·м составляет около 3 нТл на расстоянии 0.05 м. На времени t=0.1 секунды (100 ms) N уже 0.3 нТл, на расстоянии 1 метр и времени 1 ms N 1.6 нТл.At a delay time of 0.001 s (1 mS), the field from the rock with a resistance of 100 Ω · m is about 3 nT at a distance of 0.05 m. At a time t = 0.1 seconds (100 ms) N is already 0.3 nT, at a distance of 1 meter and a time of 1 ms N 1.6 nTl.

В теле несущей трубы размещаются три приемных индуктивных датчика (фиг.3).In the body of the carrier pipe are three receiving inductive sensors (figure 3).

В качестве зондов используются три приемных индуктивных датчика N кроме датчика Z, ориентированного по оси скважины, еще размещаются датчики Х и Y по ортогональным направлениям. В качестве индуктивных датчиков используются известные преобразователи магнитной индукции, разработанные в ИГ УрО РАН и представляющие собой симметричные мультивибраторы с насыщающимися сердечниками. Сердечник из аморфного сплава, кольцевой с двумя симметричными катушками. Напряжение питания 5.5 В (стабилизированное, однополярное). Частота мультивибратора 0.5 N 5 МГц. Коэффициент преобразования от 0.1 до 1 мкВ/нТл. Размер зонда 1-2 см³. Чувствительность приемника - 0.1 нТл. Все измерения кривой спада электромагнитного поля вихревых токов заканчиваются до 120 mS.As probes, three receiving inductive sensors N are used, in addition to the sensor Z oriented along the axis of the well, sensors X and Y are also placed in orthogonal directions. As inductive sensors, we use the well-known magnetic induction transducers developed at the IG UB RAS and representing symmetric multivibrators with saturable cores. Amorphous alloy core, ring with two symmetrical coils. Supply voltage 5.5 V (stabilized, unipolar). The multivibrator frequency is 0.5 N 5 MHz. Conversion coefficient from 0.1 to 1 μV / nT. The size of the probe is 1-2 cm ³ . The sensitivity of the receiver is 0.1 nT. All measurements of the decay curve of the eddy current electromagnetic field end up to 120 mS.

Тем самым, получена ортогонально-ориентированная система при условии привязки к гироскопическим данным телеметрической системы всего управляемого бурильного комплекса с применением бурового раствора любой минерализации.Thereby, an orthogonally-oriented system is obtained, provided that the entire controlled drilling complex is connected to the gyroscopic data of the telemetry system using a drilling fluid of any mineralization.

Скорость и морфология кривой спада магнитного поля вихревых токов после выключения генераторного импульса зависит от силы вихревых токов в ближней (R1), средней (R2) и дальней (R3) зонах окружающей среды, т.е. фактически N от морфологии спектра кажущегося сопротивления литологических разностей.The speed and morphology of the magnetic field decay curve of eddy currents after the generator pulse is turned off depends on the strength of the eddy currents in the near (R1), middle (R2) and far (R3) zones of the environment, i.e. actually N from the morphology of the spectrum of the apparent resistance of lithological differences.

Значение индукции (В) регистрируемого вторичного магнитного поля вихревого тока в той или иной литологической разности определяется силой этого тока, зависящего от кажущегося сопротивления (КС) конкретного литотипа, расположенного на расстоянии R (см. фиг.2). Определение значений КС по значениям регистрируемой магнитной индукции на конкретных временах спада сигнала сделано на основе принципов, изложенных в [16].The value of the induction (B) of the recorded secondary magnetic field of the eddy current in one or another lithological difference is determined by the strength of this current, depending on the apparent resistance (CS) of a particular lithotype located at a distance R (see figure 2). The determination of the CS values from the values of the recorded magnetic induction at specific times of the decay of the signal is based on the principles set forth in [16].

Магнитное поле вихревых токов, возбуждаемых в породах, расположенных непосредственно от ствола, достигает датчиков на самых ранних временах регистрации (до 30-40 ms) N R1. Сигнал от более удаленных зон, сформированных в процессе осадконакопления и при изменении пласта в процессе бурения, поступает на датчики на относительно средних временах (от 50 до 85 ms) - R2. Наиболее дальние литологические разности от оси консолидируют вихревые токи, магнитное поле которых достигает приемных датчиков в период от 90 до 130 ms N R3. Границы неизмененных, как правило, более плотных пород, вмещающих пласты нефтяной флюид, характеризуются существенно более контрастными изменениями электрического сопротивления [2].The magnetic field of eddy currents excited in the rocks located directly from the trunk reaches the sensors at the earliest recording times (up to 30-40 ms) N R1. The signal from more distant zones formed during sedimentation and when the formation changes during drilling, is transmitted to the sensors at relatively average times (from 50 to 85 ms) - R2. The farthest lithological differences from the axis consolidate eddy currents, the magnetic field of which reaches the receiving sensors in the period from 90 to 130 ms N R3. The boundaries of unchanged, as a rule, denser rocks containing oil fluid reservoirs are characterized by significantly more contrasting changes in electrical resistance [2].

Непосредственно зондирование по глубине среды осуществляется при системном анализе кривых спада магнитного поля вихревых токов каждого приемного индуктивного датчика на ранних (ближняя зона) и поздних (дальняя зона) временах регистрации (см. фиг.2 и 3).Sensing directly through the depth of the medium is carried out during a system analysis of the magnetic field decay curves of the eddy currents of each receiving inductive sensor at the early (near zone) and late (far zone) recording times (see Figs. 2 and 3).

При этом достигаются фактически глубины областей измеряемых сопротивлений до 1.0-1.4 метра (в зависимости от удельного сопротивления зоны проникновения) от оси скважины, что фактически позволило осуществлять управляемую проводку в нефтяных пластах всего от 2 до 3 метров.In this case, in fact, the depths of the areas of measured resistances are achieved up to 1.0-1.4 meters (depending on the specific resistance of the penetration zone) from the axis of the well, which actually allowed for controlled wiring in oil formations of only 2 to 3 meters.

Точка привязки полученной информации находится в 6 метрах от бурильного долота, что в значительной степени повышает оперативность подачи команд на управление отклонителя винтового забойного двигателя системы.The reference point for the received information is located 6 meters from the drill bit, which greatly increases the efficiency of command submission to control the diverter of the downhole screw motor of the system.

Система управления заключается в следующем. В процессе бурения горизонтального ствола в том случае, если ось скважины идет параллельно границам пласта, изменения в регистрируемых кривых спада по всем трем датчикам отсутствуют. В том случае, если ось скважины начинает приближаться к одной из границ пласта с вмещающими породами на расстояние ближе 1 метра, произойдет изменение уровня сигнала магнитного поля вихревого тока в различной степени по каждой ортогональной составляющей.The management system is as follows. In the process of drilling a horizontal well if the axis of the well runs parallel to the boundaries of the formation, there are no changes in the recorded decline curves for all three sensors. In the event that the axis of the well begins to approach one of the boundaries of the reservoir with the host rocks closer than 1 meter, a change in the level of the magnetic field signal of the eddy current to varying degrees for each orthogonal component.

К примеру, при приближении центра расположения приемных индуктивных датчиков (модуля 3) к кровле пласта-коллектора в том случае, если породы кровли сложены из глин, произойдет изменение кажущегося сопротивления (КС). Данное изменение произойдет на фоне проработки ближней зоны пласта скважинным флюидом. Проработка в значительной степени зависит от анизотропии перового или трещинного пространства, но для данной задачи это носит интегральный характер. Градиент изменения будет возрастать по мере приближения к кровле пласта (или подошве), а его знак будет зависеть от того, какой именно водой (пресной или минерализованной) насыщены породы, слагающие кровлю.For example, when the center of location of the receiving inductive sensors (module 3) approaches the roof of the reservoir, if the roof rocks are composed of clay, a change in apparent resistance (CS) will occur. This change will occur against the background of the development of the near zone of the formation by well fluid. The study largely depends on the anisotropy of the feather or fissure space, but for this task it is integral in nature. The gradient of change will increase as you approach the formation roof (or sole), and its sign will depend on what kind of water (fresh or mineralized) the rocks composing the roof are saturated with.

Это изменение, начиная с 10% (к примеру, если нефтесодержащие породы N 100 Ом·м, а глины N более 200 Ом·м), становится основой формирования команды микропроцессору с учетом данных гироскопической привязки ведущей телесистемы (4) для следующего формирования последующей команды через наземный управляющий комплекс на отклонитель забойного двигателя (2), который начинает отклонение оси долота (1) начиная с 1°.This change, starting from 10% (for example, if oil-bearing rocks are N 100 Ohm · m, and clay N is more than 200 Ohm · m), it becomes the basis for forming a command for the microprocessor, taking into account the data of the gyroscopic binding of the leading television system (4) for the next formation of the subsequent command through the ground control system to the downhole motor diverter (2), which starts the deviation of the bit axis (1) starting from 1 °.

Процесс изменения кажущегося электрического сопротивления в различной степени отражается на разноориентированных индуктивных датчиках. В частности, в том случае, если процесс изменения КС отражается только на одной из составляющих (к примеру, X) и практически не сказывается на других компонентах, то оператор делает вывод о критическом приближении границы со стороны направления X.The process of changing the apparent electrical resistance to varying degrees is reflected in differently oriented inductive sensors. In particular, if the process of changing the CS affects only one of the components (for example, X) and practically does not affect the other components, the operator concludes that the boundary is approaching critically from the direction of X.

Таким образом предлагаемый способ геонавигации и устройство для его реализации позволят качественно и оперативно (в режиме on-line) проводить проводку горизонтальных скважин в пластах малой мощности, а также в непосредственной близости от кровли нефтяного или нефтегазового коллектора.Thus, the proposed method of geosteering and a device for its implementation will allow high-quality and efficient (on-line) to conduct horizontal wells in low-power formations, as well as in the immediate vicinity of the roof of an oil or gas reservoir.

Использованная литератураReferences

1. Пат. РФ 2230343, МПК G01V 3/26. Способ геонавигации горизонтальных скважин / Ю.Н.Антонов, М.И.Эпов, Н.К.Глебов и др; заявит. и патентооблад. ОАО «Сургутнефтегаз».- заявл. 24.08.01, опубл. 10.6.04, бюл. №16.1. Pat. RF 2230343, IPC G01V 3/26. The method of geosteering horizontal wells / Yu.N. Antonov, M.I. Epov, N.K. Glebov and others; will declare. and patent. OJSC "Surgutneftegas" .- declared. 08/24/01, publ. 10.6.04, bull. No. 16.

2. Антонов Ю.Н., Эпов М.И. ВИКИЗ в вертикальных и горизонтальных скважинах. // НТВ «Каротажник». Тверь: Изд. АИС. 2005. Вып.1 (128). С.69-89.2. Antonov Yu.N., Epov M.I. VIKIZ in vertical and horizontal wells. // NTV "Logger". Tver: Publ. AIS. 2005. Issue 1 (128). S.69-89.

3. Патент РФ 2278236, МПК Е21В 47/022. Устройство для проводки наклонно направленных и горизонтальных скважин / В.П.Чупров, Р.А.Шайхутдинов, А.В.Бельков, Ю.С.Мишин; заявит и патентовладелец ОАО НПП ВНИИГИС. - заявл. 11.11.04, опубл. 20.06.06, бюл. №17.3. RF patent 2278236, IPC ЕВВ 47/022. Device for posting directional and horizontal wells / V.P. Chuprov, R.A. Shaikhutdinov, A.V. Belkov, Yu.S. Mishin; the patent holder of NPP VNIIGIS will also declare. - declared. 11.11.04, publ. 06/20/06, bull. Number 17.

4. Навигационно-технологическая компьютеризированная система (НКТС) «ВОЛНА» для контроля за проводкой наклонно направленных и горизонтальных скважин. НТВ «Каротажник» №94, С.93-95.4. The VOLNA Navigation and Technological Computerized System (NTSS) for monitoring the installation of directional and horizontal wells. NTV "Logger" No. 94, S.93-95.

5. Betts P. and others. Acquiring and interpreting Logs in Horizontal Wells. Oilfield Review, vol.2, №3. 07.1990.5. Betts P. and others. Acquiring and interpreting Logs in Horizontal Wells. Oilfield Review, vol. 2, No. 3. 07/07/1990.

6. Боковой каротаж HDLL с высокой степенью определения: Каталог / фирмы Baker Atlas (США), 2006. - №1667. N С.1.6. High-definition lateral logging HDLL: Catalog / Baker Atlas (USA), 2006. - No. 1667. N C.1.

7. Комаров С.Г. К вопросу оценки коллекторских свойств пластов по результатам геофизических исследований скважин. Прикладная геофизика. Вып.6. - М.: Гостоптехиздат, 1963, с.195-213.7. Komarov S.G. On the issue of assessing reservoir properties of reservoirs based on the results of geophysical surveys of wells. Applied Geophysics. Issue 6. - M .: Gostoptekhizdat, 1963, p. 195-213.

8. Итенберг С.С. Интерпретация результатов геофизических исследований скважин. - М.: Недра, 1975, 375 с.8. Itenberg S.S. Interpretation of the results of geophysical surveys of wells. - M .: Nedra, 1975, 375 p.

9. Устройство для бокового каротажа скважин: А.С. №1022107, G01V 3/20 / Мечетин В.Ф., Королев В.А.; ВНИНПГ. - № заявки 337973/18-25; заявл. 06.01.82, опубл. 07.06.83, Бюл. 21.9. Device for lateral logging of wells: A.S. No. 1022107, G01V 3/20 / Mechetin V.F., Korolev V.A .; VNINPG. - application number 337973 / 18-25; declared 01/06/82, publ. 06/07/83, Bull. 21.

10. Детальное азимутальное электрическое сканирование. - Краснодар: Министерство энергетики РФ, ОАО НПО «НЕФТЕГЕОФИЗПРИБОР», 2000.10. Detailed azimuthal electrical scanning. - Krasnodar: Ministry of Energy of the Russian Federation, OJSC NPO NEFTEGOOFIZPRIBOR, 2000.

11. Двойной (компенсированный) боковой микрокаротаж (ДМБК). - Краснодар: Министерство энергетики РФ, ОАО НПП «НЕФТЕНЕОФИЗПРИБОР», 2000.11. Double (compensated) lateral micro-logging (DMBK). - Krasnodar: Ministry of Energy of the Russian Federation, OJSC NPP NEFTENEOFIZPRIBOR, 2000.

12. Чаадаев Е.В., Павлова Л.И. К теории кольцевых зондов в анизотропной цилиндрически-слоистой среде. / Изв. ВУЗов, Геология и разведка, 1980. №10. N С.105-112.12. Chaadaev E.V., Pavlova L.I. On the theory of ring probes in an anisotropic cylindrically layered medium. / Izv. Universities, Geology and exploration, 1980. No. 10. N S. 105-112.

13. Ильинский В.М. Боковой каротаж. - М.: Недра, 1971.13. Ilyinsky V.M. Lateral logging. - M .: Nedra, 1971.

14. Устройство для электрического каротажа. А.С. №1511728.14. Device for electric logging. A.S. No. 1511728.

15. В.Н. Еремин. Прибор высокочастотного электромагнитного каротажа в процессе бурения ВИКПБ-7. АИС., НТВ «Каротажник» №5-6 (132-133), С.235-243.15. V.N. Eremin. The high-frequency electromagnetic logging tool while drilling VIKPB-7. AIS., NTV "Logger" No. 5-6 (132-133), S.235-243.

16. Сидоров В.А. Импульсная индуктивная электроразведка N М:. Недра, 1985. N 192 с.16. Sidorov V.A. Pulse inductive electrical exploration N M :. Nedra, 1985. N 192 p.

Claims (2)

1. Способ геонавигации горизонтальных скважин, заключающийся в возбуждении импульсного электромагнитного поля и измерении магнитных полей вихревых токов в породах, отличающийся тем, что возбуждение электромагнитного поля проводят с помощью электрического диполя, питаемого импульсным разнополярным током, а измерения магнитных полей вихревых токов проводят в период паузы между импульсами тока малогабаритными индуктивными датчиками, ориентированными в трех ортогональных направлениях, и по анализу кривых спада магнитных полей вихревых токов формируют команды на управление положением отклонителя бурильного инструмента.1. The method of geo-navigation of horizontal wells, which consists in the excitation of a pulsed electromagnetic field and the measurement of magnetic fields of eddy currents in rocks, characterized in that the excitation of an electromagnetic field is carried out using an electric dipole fed by a pulsed bipolar current, and measurements of the magnetic fields of eddy currents are carried out during a pause between current pulses by small-sized inductive sensors oriented in three orthogonal directions, and by the analysis of magnetic field decay curves, vortices form command currents for position whipstock drilling tool. 2. Устройство геонавигации горизонтальных скважин, содержащее долото, забойный двигатель с ориентатором и отклонителем, измерительный модуль, связанный с наземным приемно-обрабатывающим комплексом, отличающееся тем, что измерительный модуль выполнен в виде немагнитной высокопрочной трубы с расположенными на концах питающими электродами, жестко соединенной с бурильными трубами и представляющей собой электрический диполь, питаемый импульсным разнополярным током, при этом измерительный модуль содержит малогабаритные индуктивные датчики для измерения магнитных полей вихревых токов, при этом индуктивные датчики расположены в теле трубы, а их магнитные моменты ориентированы в трех ортогональных направлениях. 2. The device for geo-navigation of horizontal wells, containing a bit, a downhole motor with an orientator and a diverter, a measuring module associated with a ground receiving and processing complex, characterized in that the measuring module is made in the form of a non-magnetic high-strength pipe with feed electrodes located at the ends, rigidly connected to drill pipes and representing an electric dipole, fed by a pulsed bipolar current, while the measuring module contains a small inductive sensor tics for measuring the magnetic fields of eddy currents, while inductive sensors are located in the body of the pipe, and their magnetic moments are oriented in three orthogonal directions.

Images