專利名稱：一種井間電磁瞬變監(jiān)測系統(tǒng)及其監(jiān)測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及油田采油工程測試技術(shù)領(lǐng)域。尤其涉及一種井間電磁瞬變監(jiān)測系統(tǒng)及其監(jiān)測的方法。
背景技術(shù)：
常規(guī)測井技術(shù)適用于單井測量，可以精細(xì)反映井眼附近底層信息，但其探測深度淺，難以反映區(qū)域地層信息尤其是井間地層信息，油田開發(fā)過程中，油藏綜合含水高，主力 油層大面積水淹，油水關(guān)系復(fù)雜，剩余油分布零散，挖潛難度加大，挖潛效果也越來越差。地震探測使用了遠(yuǎn)距離聲探測技術(shù)，雖然探測范圍大，但其分辨率低，測量信息對(duì)儲(chǔ)層巖石較為敏感，無法準(zhǔn)確反映流體類型與分布，難以高效勝任當(dāng)前的油儲(chǔ)探測任務(wù)。油田開發(fā)中的地震勘探與電磁勘探方法的基礎(chǔ)研究表明，在水驅(qū)、汽驅(qū)及油層界面高度降低過程中，電磁方法對(duì)于油藏物質(zhì)的電性變化是敏感的，而地震方法不能直接探測到這些變化。通常情況下，經(jīng)過長期的注水與注汽開采，儲(chǔ)層中表現(xiàn)出極強(qiáng)的非均勻性。尤其在孔、滲較好的“優(yōu)勢通道”中，回注的污水飽和度較大，電阻率相對(duì)較低，而巖性致密層段及剩余油飽和度大的層段，電阻率相對(duì)較高，這給電磁勘探方法用于剩余油探測及其油藏動(dòng)態(tài)監(jiān)測提供了地球物理前提。同時(shí)也為井間電磁探測技術(shù)應(yīng)用于流體性質(zhì)檢測及剩余油監(jiān)測奠定了堅(jiān)實(shí)的理論和試驗(yàn)基礎(chǔ)。因此研究開發(fā)高分辨率電磁監(jiān)測方法與技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)剩余油的有效勘探和動(dòng)態(tài)監(jiān)測，從而提高油田開發(fā)的采收率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能夠探測地層相關(guān)參數(shù)，進(jìn)而分析井間剩余油飽和度分布的一種井間電磁瞬變監(jiān)測系統(tǒng)及其監(jiān)測的方法。本發(fā)明提供的技術(shù)方案是
一種井間電磁瞬變監(jiān)測系統(tǒng)，包括發(fā)射器管柱和接收器管柱，發(fā)射器管柱和接收器管柱分別通過電纜與地面上的控制系統(tǒng)連接。發(fā)射器管柱包括發(fā)射器機(jī)械模塊、發(fā)射器供電模塊、發(fā)射器井下CPU模塊、控制線路模塊、電容陣列模塊、大功率發(fā)射線圈組和發(fā)射信號(hào)記錄模塊，發(fā)射器供電模塊跨接發(fā)射器機(jī)械模塊和發(fā)射器井下CPU模塊，發(fā)射器井下CPU模塊連接控制線路模塊，控制線路模塊連接電容陣列模塊，大功率發(fā)射線圈組同時(shí)連接電容陣列模塊和發(fā)射信號(hào)記錄模塊；接收器管柱包括接收器機(jī)械模塊、接收器供電模塊、接收器井下CPU模塊、模擬線路模塊、高分辨率接收線圈組和接收信號(hào)記錄模塊，接收器機(jī)械模塊連接接收器供電模塊，接收器供電模塊連接接收器井下CPU模塊，模擬線路模塊同時(shí)連接接收器井下CPU模塊和高分辨率接收線圈組，接收信號(hào)記錄模塊連接高分辨率接收線圈組。具體的，所述控制線路模塊包括升壓儲(chǔ)能模塊和大功率放電模塊，升壓儲(chǔ)能模塊連接接收器井下CPU模塊，大功率放電模塊連接高分辨率接收線圈組。具體的，所述高分辨率接收線圈組包括水平接收線圈和垂直接收線圈。
一種井間電磁瞬變監(jiān)測方法，包括
在采油井相應(yīng)目的段層中放置發(fā)射器管柱，使其與地面儀器通過電纜連接，以傳輸信
號(hào);
在選定井相應(yīng)目的段層中放置接收器管柱，同樣使其與地面儀器通過電纜連接，以傳輸信號(hào);
地面儀器控制發(fā)射器管柱發(fā)射瞬變電磁信號(hào)，接收器管柱接收由瞬變電磁信號(hào)產(chǎn)生的地層二次場相應(yīng)信號(hào)，接收器管柱記錄此信號(hào)并傳遞給地面儀器的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行分析；
根據(jù)測量結(jié)果獲得的層析成像來監(jiān)測地層深處流體的流動(dòng)情況，綜合電磁感應(yīng)和層析成像的特點(diǎn)，生成地層電阻率分布剖面圖，進(jìn)而對(duì)油儲(chǔ)層做出準(zhǔn)確的定位分析。 具體的，所述地面儀器包括工控機(jī)，包括信號(hào)采集記錄模塊、曼徹斯特編解碼模塊、驅(qū)動(dòng)電路模塊三個(gè)模塊；信號(hào)采集記錄模塊在測試過程中將采集記錄深度信號(hào)、磁信號(hào)分量、GPS信號(hào)及與工控機(jī)間的通信；曼徹斯特編解碼模塊將負(fù)責(zé)控制信號(hào)、采集信號(hào)與工控機(jī)間的通信；驅(qū)動(dòng)電路模塊通過電纜與發(fā)射器管柱和接收器管柱供電和通信，同時(shí)包含GPS模塊以實(shí)現(xiàn)發(fā)射系統(tǒng)與接收系統(tǒng)間的信號(hào)同步及數(shù)據(jù)傳輸。具體的，所述信號(hào)采集記錄模塊的數(shù)據(jù)包含時(shí)間的同步信息和地層深度的對(duì)應(yīng)信
肩、O具體的，所述曼徹斯特編解碼模塊的數(shù)據(jù)包含時(shí)間同步信息。本發(fā)明的井間電磁瞬變監(jiān)測管柱結(jié)構(gòu)簡單，監(jiān)測結(jié)果準(zhǔn)確可靠；利用井間電磁瞬變監(jiān)測管柱監(jiān)測油井剩余油的方法的優(yōu)點(diǎn)在于其方法靈活、成本低廉且功效高?，F(xiàn)場測量時(shí)，分別將發(fā)射器管柱和接收器管柱下入預(yù)先選定好的信號(hào)發(fā)射井和信號(hào)接收井的相應(yīng)目的層段。通過地面系統(tǒng)控制發(fā)射器管柱發(fā)射瞬變電磁信號(hào)，接收器管柱接收由瞬變電磁信號(hào)產(chǎn)生的地層二次場響應(yīng)信號(hào)，記錄信號(hào)并傳回?cái)?shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行分析。油藏管理人員根據(jù)井間測量結(jié)果獲得的層析成像來監(jiān)測地層深處流體的流動(dòng)情況，綜合電磁感應(yīng)和層析成像的特點(diǎn)，生成井間電阻率分布剖面圖，進(jìn)而對(duì)油儲(chǔ)層做出準(zhǔn)確的定位分析，確定非均質(zhì)性和儲(chǔ)層的連通性。


圖I是井間電磁瞬變測井結(jié)構(gòu)示意圖。I發(fā)射器管柱2接收器管柱3地面儀器4地面儀器5電纜。圖2是井間電磁瞬變監(jiān)測方法的模塊圖。圖3是發(fā)射器管柱的結(jié)構(gòu)模塊圖。圖4是接收器管柱的結(jié)構(gòu)模塊圖。
具體實(shí)施例方式如圖I所示為井間電磁瞬變測井結(jié)構(gòu)示意圖。進(jìn)行井間電磁瞬變監(jiān)測時(shí)，首先在采油井相應(yīng)目的段層中放置發(fā)射器管柱構(gòu)成發(fā)射器系統(tǒng)，使其與地面儀器通過電纜連接，以傳輸信號(hào)；
第二在選定井相應(yīng)目的段層中放置接收器管柱構(gòu)成接收器系統(tǒng)，同樣使其與地面儀器通過電纜連接，以傳輸信號(hào)；
然后地面儀器控制發(fā)射器管柱發(fā)射瞬變電磁信號(hào)，接收器管柱接收由瞬變電磁信號(hào)產(chǎn)生的地層二次場相應(yīng)信號(hào)，接收器管柱記錄此信號(hào)并傳遞給地面儀器的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行分析；
最后根據(jù)測量結(jié)果獲得的層析成像來監(jiān)測地層深處流體的流動(dòng)情況，綜合電磁感應(yīng)和層析成像的特點(diǎn)，生成地層電阻率分布剖面圖，進(jìn)而對(duì)油儲(chǔ)層做出準(zhǔn)確的定位分析。所述地面儀器包括工控機(jī)，包括信號(hào)采集記錄模塊、曼徹斯特編解碼模塊、驅(qū)動(dòng)電路模塊三個(gè)模塊；信號(hào)采集記錄模塊在測試過程中將采集記錄深度信號(hào)、磁信號(hào)分量、GPS信號(hào)及與工控機(jī)間的通信；信號(hào)采集記錄模塊的數(shù)據(jù)包含時(shí)間的同步信息和地層深度的對(duì)應(yīng)信息；曼徹斯特編解碼模塊將負(fù)責(zé)控制信號(hào)、采集信號(hào)與工控機(jī)間的通信，曼徹斯特編解碼模塊的數(shù)據(jù)包含時(shí)間同步信息；驅(qū)動(dòng)電路模塊通過電纜與井下管柱供電和通信，同時(shí)包含GPS模塊以實(shí)現(xiàn)發(fā)射系統(tǒng)與接收系統(tǒng)間的信號(hào)同步及數(shù)據(jù)傳輸。 如圖3所示，為發(fā)射器管柱結(jié)構(gòu)模塊圖，發(fā)射器管柱包括發(fā)射器機(jī)械模塊、發(fā)射器供電模塊、發(fā)射器井下CPU模塊、控制線路模塊、電容陣列模塊、大功率發(fā)射線圈組和發(fā)射信號(hào)記錄模塊?？刂凭€路模塊包括升壓儲(chǔ)能模塊和大功率放電模塊。發(fā)射器機(jī)械模塊是儀器主體與測井電纜相連接的機(jī)械裝置，這部分還包括電源調(diào)節(jié)器，并起到為電子線路部分降溫的作用。發(fā)射器供電模塊為井下電子線路模塊提供40V DC、土 12V DC、±5 V DC電壓。發(fā)射器井下CPU模塊是井間電磁瞬變監(jiān)測發(fā)射器管柱的核心。它控制井下發(fā)射器管柱運(yùn)行和從傳感器采集數(shù)據(jù)，包括磁場變化、套管檢測和各種溫度數(shù)據(jù)。發(fā)射器井下(PU模塊由井下模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路、計(jì)算機(jī)調(diào)制解調(diào)電路、相位鎖定電路以及與接收器管柱保持同步的線路組成，其功能有頻率選擇；調(diào)諧電容的選擇；平均參數(shù)的設(shè)定；磁通量和套管檢測線圈數(shù)據(jù)的采集；控制井下調(diào)制解調(diào)器與地面之間的數(shù)據(jù)傳送和接收?？刂凭€路模塊的功能是調(diào)節(jié)電源，產(chǎn)生和調(diào)節(jié)發(fā)射信號(hào)、監(jiān)測大功率發(fā)射線圈輸出和發(fā)射，供地面采集數(shù)據(jù)?？刂凭€路模塊包括升壓儲(chǔ)能模塊和大功率放電模塊，升壓儲(chǔ)能模塊連接接收器井下CPU模塊，大功率放電模塊連接高分辨率接收線圈組。電容陣列模塊用來對(duì)發(fā)射器線圈進(jìn)行合理的調(diào)諧，以使在規(guī)定的頻率下達(dá)到最大輸出。由于發(fā)射線圈的較大電感，因此在高頻時(shí)其輸出受到嚴(yán)重限制。電容陣列模塊對(duì)電路進(jìn)行合理地調(diào)諧，從而有效地消除了由于發(fā)射線圈電感造成的感抗。發(fā)射信號(hào)記錄模塊由電流、磁通監(jiān)測取樣及信號(hào)采集記錄模塊組成。如圖4所示為接收器管柱結(jié)構(gòu)模塊圖，包括接收器機(jī)械模塊、接收器供電模塊、接收器井下CPU模塊、模擬線路模塊、高分辨率接收線圈組和接收信號(hào)記錄模塊。接收器機(jī)械模塊和供電模塊與發(fā)射器管柱的發(fā)射器機(jī)械模塊和供電模塊的功能一樣。接收器井下CPU模塊它控制井下儀器運(yùn)行和從傳感器采集數(shù)據(jù)，包括磁場變化、套管檢測和各種溫度數(shù)據(jù)；磁通量和套管檢測線圈數(shù)據(jù)的采集；控制井下調(diào)制解調(diào)器與地面之間的數(shù)據(jù)傳送和接收。與發(fā)射器管柱的井下CPU模塊主要區(qū)別在于接收器管柱中井下(PU模塊中有一個(gè)集成的直流磁力計(jì)和加速度計(jì)，用于以地磁場為參考確定磁場傳感器的方位。模擬線路模塊主要用來對(duì)高分辨率接收線圈組接收到的模擬信號(hào)進(jìn)行放大、濾波處理。模擬線路模塊還包含若干個(gè)放大器增益和濾波選擇。放大器與每一個(gè)線圈匹配，保證在目的頻率能獲得最佳的信噪比。
高分辨率接收線圈組由各接收器芯棒的長度和匝數(shù)決定了線圈的譜信號(hào)和噪聲特性。高分辨率線圈組通過一個(gè)垂直接收線圈和兩套水平接收線圈組合測量，以得到完整的磁場矢量測量參數(shù)。
權(quán)利要求
1.一種井間電磁瞬變監(jiān)測系統(tǒng)，包括發(fā)射器管柱和接收器管柱，發(fā)射器管柱和接收器管柱分別通過電纜與地面上的控制系統(tǒng)連接，其特征在于，發(fā)射器管柱包括發(fā)射器機(jī)械模塊、發(fā)射器供電模塊、發(fā)射器井下CPU模塊、控制線路模塊、電容陣列模塊、大功率發(fā)射線圈組和發(fā)射信號(hào)記錄模塊，發(fā)射器供電模塊跨接發(fā)射器機(jī)械模塊和發(fā)射器井下CPU模塊，發(fā)射器井下CPU模塊連接控制線路模塊，控制線路模塊連接電容陣列模塊，大功率發(fā)射線圈組同時(shí)連接電容陣列模塊和發(fā)射信號(hào)記錄模塊；接收器管柱包括接收器機(jī)械模塊、接收器供電模塊、接收器井下CPU模塊、模擬線路模塊、高分辨率接收線圈組和接收信號(hào)記錄模塊，接收器機(jī)械模塊連接接收器供電模塊，接收器供電模塊連接接收器井下CPU模塊，模擬線路模塊同時(shí)連接接收器井下CPU模塊和高分辨率接收線圈組，接收信號(hào)記錄模塊連接高分辨率接收線圈組。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種井間電磁瞬變監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述控制線路模塊包括升壓儲(chǔ)能模塊和大功率放電模塊，升壓儲(chǔ)能模塊連接接收器井下CPU模塊，大功率放電模塊連接高分辨率接收線圈組。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種井間電磁瞬變監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述高分辨率接收線圈組包括水平接收線圈和垂直接收線圈。
4.一種井間電磁瞬變監(jiān)測方法，其特征在于，包括 在信號(hào)發(fā)射井相應(yīng)目的段層中放置發(fā)射器管柱，使其與地面儀器通過電纜連接，以傳輸信號(hào); 在信號(hào)接收井相應(yīng)目的段層中放置接收器管柱，同樣使其與地面儀器通過電纜連接，以傳輸信號(hào)； 地面儀器控制發(fā)射器管柱發(fā)射瞬變電磁信號(hào)，接收器管柱接收由瞬變電磁信號(hào)產(chǎn)生的地層二次場相應(yīng)信號(hào)，接收器管柱記錄此信號(hào)并傳遞給地面儀器的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行分析； 根據(jù)測量結(jié)果獲得的層析成像來監(jiān)測地層深處流體的流動(dòng)情況，綜合電磁感應(yīng)和層析成像的特點(diǎn)，生成地層電阻率分布剖面圖，進(jìn)而對(duì)油儲(chǔ)層做出準(zhǔn)確的定位分析。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種井間電磁瞬變監(jiān)測方法，其特征在于，所述地面儀器包括工控機(jī)，包括信號(hào)采集記錄模塊、曼徹斯特編解碼模塊、驅(qū)動(dòng)電路模塊三個(gè)模塊；信號(hào)采集記錄模塊在測試過程中將采集記錄深度信號(hào)、磁信號(hào)分量、GPS信號(hào)及與工控機(jī)間的通信；曼徹斯特編解碼模塊將負(fù)責(zé)控制信號(hào)、采集信號(hào)與工控機(jī)間的通信；驅(qū)動(dòng)電路模塊通過電纜與發(fā)射器管柱和接收器管柱供電和通信，同時(shí)包含GPS模塊以實(shí)現(xiàn)發(fā)射系統(tǒng)與接收系統(tǒng)間的信號(hào)同步及數(shù)據(jù)傳輸。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種井間電磁瞬變監(jiān)測方法，其特征在于，所述信號(hào)采集記錄模塊的數(shù)據(jù)包含時(shí)間的同步信息和地層深度的對(duì)應(yīng)信息。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種井間電磁瞬變監(jiān)測方法，其特征在于，所述曼徹斯特編解碼模塊的數(shù)據(jù)包含時(shí)間同步信息。
全文摘要
本發(fā)明涉及油田采油工程測試技術(shù)領(lǐng)域。尤其涉及一種井間電磁瞬變監(jiān)測系統(tǒng)及其監(jiān)測的方法。井間電磁瞬變監(jiān)測方法在信號(hào)發(fā)射井相應(yīng)目的段層中放置發(fā)射器管柱，使其用電纜與地面儀器連接；在信號(hào)接收井相應(yīng)目的段層中放置接收器管柱，同樣使其用電纜與地面儀器連接；地面儀器控制發(fā)射器管柱發(fā)射瞬變電磁信號(hào)，接收器管柱接收由瞬變電磁信號(hào)產(chǎn)生的地層二次場相應(yīng)信號(hào)，接收器管柱記錄此信號(hào)并傳遞給地面儀器的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行分析；根據(jù)測量結(jié)果獲得的層析成像來監(jiān)測地層深處流體的流動(dòng)情況，綜合電磁感應(yīng)和層析成像的特點(diǎn)，生成地層電阻率分布剖面圖，進(jìn)而對(duì)油儲(chǔ)層做出準(zhǔn)確的定位分析。本發(fā)明方法的優(yōu)點(diǎn)在于其方法靈活、成本低廉且功效高。
文檔編號(hào)E21B49/08GK102966349SQ201210491890
公開日2013年3月13日 申請日期2012年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月28日
發(fā)明者褚萬泉, 胡瑞華, 呂晶, 劉安, 朱軍, 齊紅玉 申請人:褚萬泉