瞬变电磁法三分量过套管储层探测方法研究

Since large numbers of production well in our country have entered in the later stage, oilfield stable and high yield are in great trouble. Acquiring reservoir's physical parameters timely and accurately is very important to enhance oil recovery. This project studies the through casing reservoir detection using three-component transient electromagnetic methods, with the advantage of cancelling the influences of the inhomogeneity of the casing, cement annulus and the reservoir. The main ideal of the project can be summarized as follows. Firstly, by employing the transient electromagnetic methods based logging through casing techniques, the three-dimensional transient electromagnetic response of nonhomogeneous stratified columnar structure shall be analyzed. Then, by optimizing the parameters of three-component electromagnetic transmitter and receiver, the relationship of the three-dimensional transient electromagnetic response and detection range can be derived. Finally, through casing reservoir detection that using three-component transient electromagnetic methods can be achieved with more accurate inversion results, where the influence of the inhomogeneity can be compensated. The expected results of the project is to provide theoretical support for the behind casing reservoir detection and evaluation by forming the forward and inversion model and optimization methods of three-component electromagnetic detector for the three-component transient electromagnetic methods based through casing reservoir detection.

我国大量生产井相继进入中后期，油田稳产高产遇到了很大的困难。及时准确地掌握生产井套后储层动态及油水分布特性，对提高采收率有重要的意义。本项目采用瞬变电磁法三分量过套管测井技术实现生产井套后储层探测，能够对套管、水泥环与地层的非匀质性进行补偿和校正，提高数据解释精度。项目的基本思路是在瞬变电磁法过套管测井技术的基础上，研究非匀质柱状分层介质中的三维瞬变电磁场正演模型与计算方法，分析各层非匀质性对瞬变电磁响应的影响，联合优化三分量电磁探头的发射与接收参数，然后根据优化的发射、接收参数计算三分量瞬变电磁响应信号的幅度与各分量探测距离之间的关系，补偿并校正非匀质性对数据解释的影响，最终实现瞬变电磁法三分量过套管储层探测。预期成果是形成瞬变电磁法三分量过套管储层探测的正演与反演模型、电磁探头发射与接收参数优化设计方法，为生产井套后储层监测和评价提供理论支撑。

该项目研究瞬变电磁法三分量过套管测井技术，计划通过对套管损伤、腐蚀、水泥环与地层的非匀质性进行补偿和校正，提高生产井套后储层探测性能。在获得国家自然科学基金资助后，该项目进展顺利。2016年和2017年基本完成了三分量瞬变电磁法测井的主要研究内容，包括三维瞬变电磁场正演模型的计算，各层非匀质性对瞬变电磁响应的影响和三分量电磁探头的参数优化等工作。项目已形成完整的瞬变电磁法三分量过套管储层探测的正演与反演模型、电磁探头发射与接收参数优化设计方法，可为生产井套后储层监测和评价提供理论支撑。在上述研究基础上，项目组于2017年至2018年针对三分量瞬变电磁探测中的问题，开始研究阵列式瞬变电磁探测方法。先后设计了偏心阵列、多分量阵列、一发射多接收阵列等系统，并先后获得陕西省自然科学基础研究计划、陕西省教育厅重点实验室项目和陕西省高校科协青年人才托举计划等项目的资助。其中，项目组设计的阵列式多分量和偏心阵列瞬变电磁系统在全国研究生电子设计大赛中分别获得了国家一等奖和二等奖。项目组研制的瞬变电磁测井仪已在国内部分油田测井100余井次，取得了明显的增油效果，经济效益和社会效益显著。其中，基于三分量瞬变电磁法的套损检测技术在胜利油田东辛、临盘等采油厂现场应用108井次。该技术的应用能有效判定油水井套管的内壁及外壁腐蚀情况和质量分布，有效避免二次事故，提高注水井分注工艺作业成功率，累计节支125万元。瞬变电磁法过套管储层探测仪累计应用30余井次，其中新增销售收入42.11万元，增收节支总额540万元。结合本项目研究成果，项目与中海油联合申报的“海洋深水钻采工程井筒流体监控技术”于2017年度完成中国石油和化工自动化应用协会组织的科学技术成果鉴定，并获中国石油和化工自动化应用协会科学技术奖科技进步二等奖。