过套管测井PPT课件

1、国内外技术现状国外 2000年阿特拉斯（Baker Atlas）研制出现场测试样机TCRT（Through Casing Resistivity Tool）过套管电阻率测井仪。 1995年斯伦贝谢（Schlumberger）在评价顺磁PML (Para Magnetic Logging)技术的基础上继续开发过套管地层电阻率测井仪器CHFR（Cased Hole Formation Resitivity）。 并很快在全球开展CHFR测量服务。 2000年斯伦贝谢公司推广CHFR仪器，同年4月在中国申请专利。 2002年该公司又推出CHFR-PLUS，对第一代仪器做了较大地改进。 第1页/共47页

2、国内外技术现状国内 1996年江汉石油学院中石油集团公司（CNPC）青年基金项目立项，从事方法研究。 1996年西安石油大学发表了关于采用纯电阻网格法模拟过套管电阻率测井方法的文章，并完成对相关资料的调研工作。 1997年北京石油大学和江苏油田进行了简易物理模型试验，在测井技术上发表文章。 1998年原江汉测井研究所开展了部分调研工作，利用套管井测井传输线模型，考察了测井响应。 2005年CNPC储备基础项目开始立项研究。 第2页/共47页目目 录录 国内外技术现状 过套管测井原理 技术方案 研究历程 技术成果 实验结果 下一步的研究方向第3页/共47页过套管测井原理原理dZ)Z( II2Z1

3、ZLdZ)Z(II2Z1ZLdj 注入总电流泄漏电流ILZ + d ZZ被测地层I2I1V回路电极BZ1Z2IC2Z1ZZ21ZLIIdz(z)II TUARMDV0G金属套管套管电流Iz第4页/共47页过套管测井原理原理 如果在长度为Z的套管上漏入地层的电流为I，则地层的视电阻率可用下式计算IVzka0第5页/共47页过套管测井原理三种测量模式CAJEDFCAJEDFCAJEDFGBGGBB电路电路电路参考电压模式套管电阻模式泄漏电流模式V0V2V1VVV1V2第6页/共47页过套管测井原理参考电压模式CAJEDFGB电路参考电压模式V 电流从电极A注入电流I 0 ,从地面的回路电极B返回

4、,这时测量J相对应参考电极G的电位 V ,这时测量部分套管和地层的总电阻为 oIVQ第7页/共47页过套管测井原理套管电阻模式 测量电极C和D以及D和E间电阻。在这种测量模式下，从A极注入电流In ，回路电极在F极。此时极间泄露到地层的电流可以被忽略，这时测量C和D间的电压 V1和V2，计算出极间套管的电阻分别为 ：CAJEDFB电路套管电阻模式V2V1VnIVR11nIVR22 ， ，第8页/共47页过套管测井原理泄漏电流模式CAJEDFGB电路泄漏电流模式VV1V2 电流Im从电极A注入，回路电极在B极。通过测量C和D间的电压V1、D和E间的电压V2来估计泄露到地层的电流。 2211RVR

5、VI12211VVVVIIKQnma地层视电阻率由下式计算：第9页/共47页过套管测井原理信号的水平nanovoltmillivoltmicrovolt 感应测井仪器过套管电测井侧向测井仪器10-610-710-810-910-1010-310-410-510-2噪声电平第10页/共47页过套管测井原理信号的水平第11页/共47页过套管测井原理直接测量对象 频率已知正弦信号， 信号频率范围110Hz， 信号幅度：V级 信号中叠加了加性噪声干扰 幅度检测精度要求高，分辨率达到nV级第12页/共47页目目 录录 国内外技术现状 过套管测井原理 技术方案 研究历程 技术成果 实验结果 下一步的研究方

6、向第13页/共47页技术方案总体方案第14页/共47页技术方案大电流发射装置大功率压控电流源RVii第15页/共47页技术方案低噪声前置放大器第16页/共47页技术方案信号采集与处理第17页/共47页目目 录录 国内外技术现状 过套管测井原理 技术方案 研究历程 技术成果 实验结果 下一步的研究方向第18页/共47页研究历程影响测量的因素分析 激励信号类型 激励信号频率 趋肤深度 激励电流源功率 信号水平 噪声水平第19页/共47页研究历程测量参数的选取 激励信号：正弦交流信号 信号频率：110Hz 功率管选择 低噪声前放选择 前放电路参数选择（增益、通频带、传递函数）第20页/共47页研究历

7、程测量误差分析 IVKaaaaaaaIdIdVVdIIdVdV= nnIdIVdVVdVVVVVVdVVdVVVVVIId22222112111112211111 视电阻率的测量误差主要来源于V1、V1、V2、V2、的测量误差nIVR11nIVR222211RVRVI第21页/共47页研究历程数字信号处理方法仿真 )n(Nsin)(sffn2Anx信号：x(t)=s(t)+N(t)； s(t)=Asin(wt+) N(t)为均值为零的加性高斯白噪声信号1M0i)(M1)m(ixx 累加平均是利用噪声信号均值为零的特性，对同一样点进行多次采样累加平均来压制噪声，提高信噪比。累加平均第22页/共4

8、7页研究历程数字信号处理方法仿真 相敏检波第23页/共47页研究历程大电流发射装置设计调试第24页/共47页研究历程前放电路设计调试第25页/共47页研究历程数据采集电路仿真与实现（1）利用评估板进行软硬件仿真调试（2）设计完成目标硬件电路缩短了开发周期，节约了人力物力成本第26页/共47页研究历程室内模拟实验第27页/共47页研究历程利用模拟装置进行实验第28页/共47页目目 录录 国内外技术现状 过套管测井原理 技术方案 研究历程 技术成果 实验结果 下一步的研究方向第29页/共47页技术成果完成的硬件微弱信号采集处理电路大电流发射装置第30页/共47页技术成果信号采集处理软件第31页/共

9、47页技术成果信号采集处理软件第32页/共47页目目 录录 国内外技术现状 过套管测井原理 技术方案 研究历程 技术成果 实验结果 下一步的研究方向第33页/共47页实验结果采集到的信号波形第34页/共47页实验结果直接测量信号的量级微弱电压信号的量级（激励电流：2.97A）第35页/共47页实验结果直接测量信号的不确定度微弱电压信号的测量不确定度V1的标准偏差：V1=4.07nV V1的测量不确定度：12.21nVV2的标准偏差：V2=5.94nV V2的测量不确定度：17.82nV第36页/共47页实验结果漏电流测量不确定度漏电流测量不确定度I的标准偏差：I =0.47mA , I的测量不

10、确定度：1.41mA第37页/共47页实验结果漏电流线性测试第38页/共47页实验结果漏电流线性测试数据激励电流激励电流I0（峰值，（峰值，A）漏电流漏电流I（mA）线性拟合值线性拟合值(mA)非线性误差非线性误差(%)3.12 173.17 176.30 -1.78 2.60 150.67 148.35 1.56 2.08 122.39 120.41 1.65 1.48 90.53 88.69 2.08 1.03 61.50 64.52 -4.68 第39页/共47页实验结果仪器常数K测试第40页/共47页实验结果视电阻率测量线性测试第41页/共47页实验结果视电阻率测量线性测试数据介质电阻

11、率Ra,（m）11.4311.5914.90 22.64参考电位VR,V22.3422.9128.1439.03漏电流IL,mA634630.5649598VR/I35.24 36.34 43.36 65.27 电阻率实测值11.5 11.9 14.5 22.7 测量的相对误差%0.20 2.38 -2.65 0.43 拟合方程Y=K(VR/I)+b,K=0.3758,b=-1.7875第42页/共47页实验结果成果取得的成果 完成了过套管电阻率测井大电流发射装置及微弱信号检测软硬件系统 微弱正弦电压检测分辨率小于20nV 完成了模拟实验装置检测实验，视电阻率测量非线性误差小于3%（10m25m），验证了过套管电阻率测井的可行性第43页/共47页目目 录录 国内外技术现状 过套管测井原理 技术方案 研究历程 技术成果