专利名称：地电位测量方法
技术领域：
本发明涉及一种基于传统地球物理方法中的地电位测量方法，尤其是高背景噪声 环境下的油田剩余油监测技术的电位测量方法。
背景技术：
石油是一种非再生能源，石油采收率不仅是石油工业界，而且是整个社会关心的 问题。石油开采分为三个阶段。一次采油是依靠地层能量进行自喷开采，其产量约占蕴藏总 量的15% 20%。在地层能量释放以后，用人工注水或注气的方法增补油藏能量，使原油 得以连续开采，这称为二次采油。二次采油的采收率为15% 20%。二次采油开展几十年 后，剩余油以不连续油块的形式被圈捕在油藏砂岩孔隙中，此时采出液含水量达到85% 90 %，有的甚至高达98 %，这时开采已没有经济效益。因此，约有60 % 70 %的原油只能依 靠其他物理和化学方法进行开采，这样的开采称为三次采油，国外亦称之为增强石油开采 技术(Enhanced Oil Recovery，EOR)。目前在三次采油阶段通常采用一些在储层中注水、 注气、注强硫、压裂等调驱技术措施，以提高原油田的回采率。高含水油田剩余油动态监测技术是在三次采油阶段实施的一项重要的技术手段， 通过该技术可动态监测储层中油和水的运移规律，了解储层中油水界面以及水淹和水串情 况，该项技术不仅对三次采油技术方案的实施提供重要的指导意义，而且还能为合理、经济 地制定高含水油田开发方案及寻找剩余油分布提供重要的科学依据。随着含水油田三次 开发方法技术的发展，剩余油实时监测技术已经得到长足的发展，先后开发出四维地震、测 井、电位测量等地球物理方法以及示踪测井等直接测量方法。其中电位测量技术自七十年 代末开始，由法国学者在水力压裂方位和延伸的评价方面进行了试验。八十年代初，美国桑 迪亚实验研究中心，在煤成气压裂评价方面开始试验应用。八十年代末，日本学者在有套管 的地热井和油气生产井的储层评价方面开展初步应用。九十年代后期，电法测量技术在在 国外(美国、法国、日本、德国、印度尼西亚等)多个国家的油田、地热田、煤田、地下水和地 下核废料处理场的地层评价中得到了广泛应用。国内自90年代末也开展了大量理论(何 裕盛等，1999)和野外试验研究(张金成，2001)，电法测试技术已经在油田注水井注水推进 方位和煤层气田压裂裂缝方位得到了广泛的应用。目前现有的电位测量方法均是借用传统地球物理方法中的充电法，即利用钻孔或 者被探测目标体的露头在被探测的目标体中建立一个稳定的直流电场，再利用普通的直流 电法仪器在地表逐点进行点电位或者电位梯度的测量，根据测量的电位值可以反演出探 测目标的空间分布规律。但将该方法直接利用到油田剩余油监测上存在许多问题，其中主 要体现在所建立的直流电场容易受到测试场地游离电场的干扰，同时由于被研究的储层 埋藏深度比较大，地表测量的有效电位值量级非常小，这将直接导致测量结果出现较大的 误差。针对上述问题，近年来国内外有也研制了一些专用的仪器设备，例如加拿大研制的 IPRF-I以及国内的YL-841钻井压裂裂缝方位测量，采用了多通道模式测量和大功率电源， 但是还是没有从根本上解决上述问题。因此针对上述问题提出一种适合于油田剩余油监测的地电位测量方法。
发明内容
本发明的目的就是针对上述现有技术的不足，提供一种适于剩余油监测的地电位
测量方法。本发明的目的是通过以下技术方案实现的地电位测量方法包括下述方法和步骤。a、在测区内布置矩形或环形分布式并行地电位采集系统测网，根据测区范围、地 质条件的复杂程度，布置一个以上乃至N个采集单元，并将上位机、主控单元与采集单元通 过数传电缆连接；b、在测网外1-2公里处布置参考电极，参考电极通过导线与主控单元连接，测网 中每个节点和参考电极之间构成了一个独立的测量回路，构成地面采集测网；C、在测区内选择两口井，其中一 口井作为供电井，另一口井作为汇流井，通过电 缆将供电井和汇流井与大功率数字信号源链接，组成向储层供电的供电回路，构成发射系 统；d、确定大功率数字信号源发射功率和发射频率，供电电流为8 10安培，发射频 率通过屈服深度公式来判断
IpHi = S 03 Ij其中HS为储层埋藏深度，P为大地的平均电阻率，fb为发射机的频率；e、当地面采集测网和发射系统组网并设置完成后，利用无线电或者GPS授时同步 方式，控制采集系统和发射系统同步工作，实现数据的采集；f、通过对采集系统采集到的信号进行数字信号拾取与发射系统同频率信号的幅 值，算出测网中每个节点与参考电极之间的电位数据，环形测网根据电位数据直接绘制电 位云图或经反演计算绘制地下储层电阻率的云图，矩形测网根据电位数据直接绘制电位等 值线图或经反演计算绘制地下储层电阻率的等值线图，从而获得测区的电阻率空间分布 特征，进而获得油田储层中剩余油的分布规律。本发明的目的还可以通过以下方式实现环形测网是以供电井为圆心，将采集单元放置在供电井处，采集单元处于测线的 中间位置，由10个以上乃至N个采集单元构成的测线中心点重合于测网的圆心，且呈放射 状分布，测线夹角相同，测线夹角为5° -30°，测线间夹角随着测线数量增加而减小。矩形测网由10个以上乃至N个采集单元构成等间距的平行测线，每条测线上由12 个测点组成，测点间距20 100米，测线的间距为50米。供电井应选择独立的注水井，如果是群井供水则需要选择其中的一个并断开与其 它注水井的连接管路，汇流井应该选择被测试区块之外的油井或者注水井。有益效果本发明主要通过分布式并行电位测量方式采集测网中所有节点与公共 参考电极之间的电位差方式实现对测试环境中随时间变化的游离电场干扰源的抑制，同时 发射机采用频率编码方式，在不增加发射机发射功率的前提条件下，利用数字信号处理技术实现对弱信号的精确测量。此种测量方法的设计不仅可以提高地电位测量数据的精度， 同时也使得整个测量系统具有施工效率高、设备轻便等特点。
图1地电位测量方法环形测试网络布置图。图2地电位测量方法矩形测试网络布置图。图3地电位测量方法流程4地电位测量方法环形测试地电位云5地电位测量方法矩形测试地电位等值线图
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明进一步的详细说明地电位测量方法包括以下的顺序和步骤a、在测区内布置矩形或环形分布式并行地电位采集系统测网，根据测区范围、地 质条件的复杂程度，布置一个以上乃至N个采集单元，并将上位机、主控单元与采集单元通 过数传电缆连接；环形测网是以供电井为圆心，将采集单元放置在供电井处，采集单元处于 测线的中间位置，由10个以上乃至N个采集单元构成的测线中心点重合于测网的圆心，且 呈放射状分布，测线夹角相同，测线夹角为5° -30°，测线间夹角随着测线数量增加而减 小，矩形测网由10个以上乃至N个采集单元构成等间距的平行测线，每条测线上由12个测 点组成，测点间距20 100米，测线的间距为50米。测点间距受测量精度和被测储层埋藏 深度影响，通常储层越深极距越大，精度越高极距越小。b、在测网外1. 0-2. 0公里处布置参考电极，参考电极通过导线与主控单元连接， 测网中每个节点和参考电极之间构成了一个独立的测量回路，构成地面采集测网；C、在测区内选择两口井，其中一口井作为供电井，另一 口井作为汇流井，通过电缆 将供电井和汇流井与大功率数字信号源链接，组成向储层供电的供电回路，构成发射系统; 供电井应选择独立的注水井，如果是群井供水则需要选择其中的一个并断开与其它注水井 的连接管路，汇流井应该选择被测试区块之外的油井或者注水井。d、确定大功率数字信号源发射功率和发射频率，供电电流为8 10安培，发射频 率通过屈服深度公式来判断
权利要求
一种地电位的测量方法，其特征在于，包括以下顺序和步骤a、采用分布式并行电位采集系统在测区内布置矩形或环形分布测网，根据测区范围、地质条件的复杂程度，测网由布置一个以上乃至N个采集单元，并将上位机、主控单元与采集单元通过数传电缆连接组成；b、在测网外1 2公里处布置参考电极，参考电极通过导线与主控单元连接，测网中每个节点和参考电极之间构成了一个独立的测量回路，构成地面电位采集系统；c、在测区内选择两口井，其中一口井作为供电井，另一口井作为汇流井，通过电缆将供电井和汇流井与大功率数字信号源链接，组成向储层供电的供电回路，构成发射系统；d、确定大功率数字信号源发射功率和发射频率，供电电流为8～10安培，发射频率通过屈服深度公式来判断 <mrow><msub> <mi>H</mi> <mi>δ</mi></msub><mo>=</mo><mn>503</mn><msqrt> <mfrac><mi>ρ</mi><msub> <mi>f</mi> <mi>b</mi></msub> </mfrac></msqrt> </mrow>其中Hδ为储层埋藏深度，ρ为大地的平均电阻率，fb为发射机的频率；e、当地面采集测网和发射系统组网并设置完成后，利用无线电或者GPS授时同步方式，控制采集系统和发射系统同步工作，实现数据的采集；f、通过对采集系统采集到的信号进行降噪处理等处理，拾取与发射系统同频率信号的幅值，算出测网中每个节点与参考电极之间的电位数据。环形测网根据电位数据直接绘制电位云图或经反演计算绘制地下储层电阻率的云图，矩形测网根据电位数据直接绘制电位等值线图或经反演计算绘制地下储层电阻率的等值线图，从而获得测区的电阻率空间分布特征，进而获得油田储层中剩余油的分布规律。
2.按照权利要求1所述的地电位的测量方法，其特征在于，环形测网是以供电井为圆 心，将采集单元放置在供电井处，采集单元处于测线的中间位置，由10个以上乃至N个采 集单元构成，测线中心点重合于测网的圆心，且呈放射状分布，测线夹角相同，测线夹角为 5° -30°，测线间夹角随着测线数量增加而减小。
3.按照权利要求1所述的地电位的测量方法，其特征在于，矩形测网由10个以上乃至 N个采集单元构成等间距的平行测线，每条测线上由12个测点组成，测点间距20 100米， 测线的间距为50米。，
4.按照权利要求1所述的地电位的测量方法，其特征在于，供电井应选择独立的注水 井，如果是群井供水则需要选择其中的一个并断开与其它注水井的连接管路，汇流井应该 选择被测试区块之外的油井或者注水井。全文摘要
本发明涉及一种地电位测量方法。在测区内布置矩形或环形分布式并行地电位采集系统测网，根据测区范围、地质条件的复杂程度，布置一个以上乃至N个采集单元，并将上位机、主控单元与采集单元通过数传电缆连接；在测网外布置参考电极，参考电极通过导线与主控单元连接构成地面采集测网；在测内选择两口井作为供电井和汇流井，通过电缆将供电井和汇流井与大功率数字信号源链接，构成发射系统。通过并行采集方式实现了随时间变化的游离电场干扰源的抑制，发射机采用频率编码方式，在不增加发射机发射功率的条件下，通过数字信号处理实现对弱信号的精确测量。上述测量方式有效地提高了地电位测量数据的精度，提高了工作效率，降低了野外施工成本。
文档编号E21B49/08GK101949973SQ20101028157
公开日2011年1月19日 申请日期2010年9月15日 优先权日2010年9月15日
发明者巩向博, 牛建军, 邱建惠 申请人:吉林大学