專利名稱：一種井間電磁瞬變監測系統及其監測方法
技術領域：
本發明涉及油田采油工程測試技術領域。尤其涉及一種井間電磁瞬變監測系統及其監測的方法。
背景技術：
常規測井技術適用于單井測量，可以精細反映井眼附近底層信息，但其探測深度淺，難以反映區域地層信息尤其是井間地層信息，油田開發過程中，油藏綜合含水高，主力 油層大面積水淹，油水關系復雜，剩余油分布零散，挖潛難度加大，挖潛效果也越來越差。地震探測使用了遠距離聲探測技術，雖然探測范圍大，但其分辨率低，測量信息對儲層巖石較為敏感，無法準確反映流體類型與分布，難以高效勝任當前的油儲探測任務。油田開發中的地震勘探與電磁勘探方法的基礎研究表明，在水驅、汽驅及油層界面高度降低過程中，電磁方法對于油藏物質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，經過長期的注水與注汽開采，儲層中表現出極強的非均勻性。尤其在孔、滲較好的“優勢通道”中，回注的污水飽和度較大，電阻率相對較低，而巖性致密層段及剩余油飽和度大的層段，電阻率相對較高，這給電磁勘探方法用于剩余油探測及其油藏動態監測提供了地球物理前提。同時也為井間電磁探測技術應用于流體性質檢測及剩余油監測奠定了堅實的理論和試驗基礎。因此研究開發高分辨率電磁監測方法與技術，實現對剩余油的有效勘探和動態監測，從而提高油田開發的采收率。
發明內容
本發明的目的是提供一種能夠探測地層相關參數，進而分析井間剩余油飽和度分布的一種井間電磁瞬變監測系統及其監測的方法。本發明提供的技術方案是
一種井間電磁瞬變監測系統，包括發射器管柱和接收器管柱，發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連接。發射器管柱包括發射器機械模塊、發射器供電模塊、發射器井下CPU模塊、控制線路模塊、電容陣列模塊、大功率發射線圈組和發射信號記錄模塊，發射器供電模塊跨接發射器機械模塊和發射器井下CPU模塊，發射器井下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，大功率發射線圈組同時連接電容陣列模塊和發射信號記錄模塊；接收器管柱包括接收器機械模塊、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記錄模塊，接收器機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，模擬線路模塊同時連接接收器井下CPU模塊和高分辨率接收線圈組，接收信號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能模塊和大功率放電模塊，升壓儲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測方法，包括
在采油井相應目的段層中放置發射器管柱，使其與地面儀器通過電纜連接，以傳輸信
號;
在選定井相應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;
地面儀器控制發射器管柱發射瞬變電磁信號，接收器管柱接收由瞬變電磁信號產生的地層二次場相應信號，接收器管柱記錄此信號并傳遞給地面儀器的數據處理系統進行分析；
根據測量結果獲得的層析成像來監測地層深處流體的流動情況，綜合電磁感應和層析成像的特點，生成地層電阻率分布剖面圖，進而對油儲層做出準確的定位分析。 具體的，所述地面儀器包括工控機，包括信號采集記錄模塊、曼徹斯特編解碼模塊、驅動電路模塊三個模塊；信號采集記錄模塊在測試過程中將采集記錄深度信號、磁信號分量、GPS信號及與工控機間的通信；曼徹斯特編解碼模塊將負責控制信號、采集信號與工控機間的通信；驅動電路模塊通過電纜與發射器管柱和接收器管柱供電和通信，同時包含GPS模塊以實現發射系統與接收系統間的信號同步及數據傳輸。具體的，所述信號采集記錄模塊的數據包含時間的同步信息和地層深度的對應信
肩、O具體的，所述曼徹斯特編解碼模塊的數據包含時間同步信息。本發明的井間電磁瞬變監測管柱結構簡單，監測結果準確可靠；利用井間電磁瞬變監測管柱監測油井剩余油的方法的優點在于其方法靈活、成本低廉且功效高。現場測量時，分別將發射器管柱和接收器管柱下入預先選定好的信號發射井和信號接收井的相應目的層段。通過地面系統控制發射器管柱發射瞬變電磁信號，接收器管柱接收由瞬變電磁信號產生的地層二次場響應信號，記錄信號并傳回數據處理系統進行分析。油藏管理人員根據井間測量結果獲得的層析成像來監測地層深處流體的流動情況，綜合電磁感應和層析成像的特點，生成井間電阻率分布剖面圖，進而對油儲層做出準確的定位分析，確定非均質性和儲層的連通性。
圖I是井間電磁瞬變測井結構示意圖。I發射器管柱2接收器管柱3地面儀器4地面儀器5電纜。圖2是井間電磁瞬變監測方法的模塊圖。圖3是發射器管柱的結構模塊圖。圖4是接收器管柱的結構模塊圖。
具體實施例方式如圖I所示為井間電磁瞬變測井結構示意圖。進行井間電磁瞬變監測時，首先在采油井相應目的段層中放置發射器管柱構成發射器系統，使其與地面儀器通過電纜連接，以傳輸信號；
第二在選定井相應目的段層中放置接收器管柱構成接收器系統，同樣使其與地面儀器通過電纜連接，以傳輸信號；
然后地面儀器控制發射器管柱發射瞬變電磁信號，接收器管柱接收由瞬變電磁信號產生的地層二次場相應信號，接收器管柱記錄此信號并傳遞給地面儀器的數據處理系統進行分析；
最后根據測量結果獲得的層析成像來監測地層深處流體的流動情況，綜合電磁感應和層析成像的特點，生成地層電阻率分布剖面圖，進而對油儲層做出準確的定位分析。所述地面儀器包括工控機，包括信號采集記錄模塊、曼徹斯特編解碼模塊、驅動電路模塊三個模塊；信號采集記錄模塊在測試過程中將采集記錄深度信號、磁信號分量、GPS信號及與工控機間的通信；信號采集記錄模塊的數據包含時間的同步信息和地層深度的對應信息；曼徹斯特編解碼模塊將負責控制信號、采集信號與工控機間的通信，曼徹斯特編解碼模塊的數據包含時間同步信息；驅動電路模塊通過電纜與井下管柱供電和通信，同時包含GPS模塊以實現發射系統與接收系統間的信號同步及數據傳輸。 如圖3所示，為發射器管柱結構模塊圖，發射器管柱包括發射器機械模塊、發射器供電模塊、發射器井下CPU模塊、控制線路模塊、電容陣列模塊、大功率發射線圈組和發射信號記錄模塊。控制線路模塊包括升壓儲能模塊和大功率放電模塊。發射器機械模塊是儀器主體與測井電纜相連接的機械裝置，這部分還包括電源調節器，并起到為電子線路部分降溫的作用。發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。發射器井下CPU模塊是井間電磁瞬變監測發射器管柱的核心。它控制井下發射器管柱運行和從傳感器采集數據，包括磁場變化、套管檢測和各種溫度數據。發射器井下(PU模塊由井下模/數轉換電路、計算機調制解調電路、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；調諧電容的選擇；平均參數的設定；磁通量和套管檢測線圈數據的采集；控制井下調制解調器與地面之間的數據傳送和接收。控制線路模塊的功能是調節電源，產生和調節發射信號、監測大功率發射線圈輸出和發射，供地面采集數據。控制線路模塊包括升壓儲能模塊和大功率放電模塊，升壓儲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發射器線圈進行合理的調諧，以使在規定的頻率下達到最大輸出。由于發射線圈的較大電感，因此在高頻時其輸出受到嚴重限制。電容陣列模塊對電路進行合理地調諧，從而有效地消除了由于發射線圈電感造成的感抗。發射信號記錄模塊由電流、磁通監測取樣及信號采集記錄模塊組成。如圖4所示為接收器管柱結構模塊圖，包括接收器機械模塊、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記錄模塊。接收器機械模塊和供電模塊與發射器管柱的發射器機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行和從傳感器采集數據，包括磁場變化、套管檢測和各種溫度數據；磁通量和套管檢測線圈數據的采集；控制井下調制解調器與地面之間的數據傳送和接收。與發射器管柱的井下CPU模塊主要區別在于接收器管柱中井下(PU模塊中有一個集成的直流磁力計和加速度計，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高分辨率接收線圈組接收到的模擬信號進行放大、濾波處理。模擬線路模塊還包含若干個放大器增益和濾波選擇。放大器與每一個線圈匹配，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決定了線圈的譜信號和噪聲特性。高分辨率線圈組通過一個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。
權利要求
1.一種井間電磁瞬變監測系統，包括發射器管柱和接收器管柱，發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連接，其特征在于，發射器管柱包括發射器機械模塊、發射器供電模塊、發射器井下CPU模塊、控制線路模塊、電容陣列模塊、大功率發射線圈組和發射信號記錄模塊，發射器供電模塊跨接發射器機械模塊和發射器井下CPU模塊，發射器井下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，大功率發射線圈組同時連接電容陣列模塊和發射信號記錄模塊；接收器管柱包括接收器機械模塊、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記錄模塊，接收器機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，模擬線路模塊同時連接接收器井下CPU模塊和高分辨率接收線圈組，接收信號記錄模塊連接高分辨率接收線圈組。
2.根據權利要求I所述一種井間電磁瞬變監測系統，其特征在于，所述控制線路模塊包括升壓儲能模塊和大功率放電模塊，升壓儲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.根據權利要求I所述一種井間電磁瞬變監測系統，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測方法，其特征在于，包括 在信號發射井相應目的段層中放置發射器管柱，使其與地面儀器通過電纜連接，以傳輸信號; 在信號接收井相應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； 地面儀器控制發射器管柱發射瞬變電磁信號，接收器管柱接收由瞬變電磁信號產生的地層二次場相應信號，接收器管柱記錄此信號并傳遞給地面儀器的數據處理系統進行分析； 根據測量結果獲得的層析成像來監測地層深處流體的流動情況，綜合電磁感應和層析成像的特點，生成地層電阻率分布剖面圖，進而對油儲層做出準確的定位分析。
5.根據權利要求4所述的一種井間電磁瞬變監測方法，其特征在于，所述地面儀器包括工控機，包括信號采集記錄模塊、曼徹斯特編解碼模塊、驅動電路模塊三個模塊；信號采集記錄模塊在測試過程中將采集記錄深度信號、磁信號分量、GPS信號及與工控機間的通信；曼徹斯特編解碼模塊將負責控制信號、采集信號與工控機間的通信；驅動電路模塊通過電纜與發射器管柱和接收器管柱供電和通信，同時包含GPS模塊以實現發射系統與接收系統間的信號同步及數據傳輸。
6.根據權利要求5所述的一種井間電磁瞬變監測方法，其特征在于，所述信號采集記錄模塊的數據包含時間的同步信息和地層深度的對應信息。
7.根據權利要求5所述的一種井間電磁瞬變監測方法，其特征在于，所述曼徹斯特編解碼模塊的數據包含時間同步信息。
全文摘要
本發明涉及油田采油工程測試技術領域。尤其涉及一種井間電磁瞬變監測系統及其監測的方法。井間電磁瞬變監測方法在信號發射井相應目的段層中放置發射器管柱，使其用電纜與地面儀器連接；在信號接收井相應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；地面儀器控制發射器管柱發射瞬變電磁信號，接收器管柱接收由瞬變電磁信號產生的地層二次場相應信號，接收器管柱記錄此信號并傳遞給地面儀器的數據處理系統進行分析；根據測量結果獲得的層析成像來監測地層深處流體的流動情況，綜合電磁感應和層析成像的特點，生成地層電阻率分布剖面圖，進而對油儲層做出準確的定位分析。本發明方法的優點在于其方法靈活、成本低廉且功效高。
文檔編號E21B49/08GK102966349SQ201210491890
公開日2013年3月13日 申請日期2012年11月28日 優先權日2012年11月28日
發明者褚萬泉, 胡瑞華, 呂晶, 劉安, 朱軍, 齊紅玉 申請人:褚萬泉