對儲層狀況的電磁延時遙感的制作方法

本發(fā)明涉及在生產油氣期間對儲層狀況的遙感。更具體地說，本發(fā)明涉及用于測量和解譯生產井的襯套(或套管)中的由位于相鄰無襯套段中的電磁源感應出的電流的系統(tǒng)和方法。

背景技術：

在油氣生產和管理期間(特別是在注水期間)，水竄的發(fā)生因油/水比率的下降以及對受影響的生產井進行修復而可能產生的額外成本而成為不期望事件。水竄還可能意味著改變儲層的特性，例如可能難以恢復的潤濕性和相對滲透率等。將注水井和生產井連接起來的注水路徑的地層可能繞開儲層中的最佳位置，從而導致無法有效擴大生產，并最終因不經濟的水/油分割(water/oil-cut)等級而導致受到影響的生產井的廢棄?，F(xiàn)有技術在已經到達井時檢測到濱水區(qū)(例如美國專利申請公開No.2008/0262735A1)，或在位于距井筒的距離短的位置時感測到正接近的濱水區(qū)(例如，現(xiàn)有的感應電磁式測井儀器)，使得生產變量的修改不能避免已經在生產井附近發(fā)生的儲層特性的不期望的改變以及與水竄有關的有害結果和成本。

例如美國專利申請公開No.2006/003857A1或美國專利申請公開No.2009/0005994A1中的一者所公開的現(xiàn)有電磁監(jiān)測系統(tǒng)使用地表上的傳感器或源來監(jiān)測儲層的變化，但這使這些技術的可檢測性和識別力下降，并且即使當提出將源和接收器設置在井中時，目前已公開的系統(tǒng)也沒有提出測量在相鄰襯套或套管中感應出的電流，該相鄰襯套或套管作為接收器(檢測器)的感測地表下的電磁響應的部分。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明涉及在生產油氣期間使用電磁場來遙感儲層狀況，具體而言，本發(fā)明涉及用于測量和解譯生產井的襯套(或套管)中的由位于相鄰裸眼井段中的電磁源感應出的電流的系統(tǒng)和方法。這些測量意圖確定儲層的電導率以及因生產期間的流體置換而導致的電導率隨時間的變化。這將允許較早地檢測接近生產井的濱水區(qū)(即，在發(fā)生水竄之前)，從而幫助改進儲層特性。

本公開內容的各個實施例使用套管或襯套中的由位于井的相鄰裸眼井段中的電磁源感應出的電流來提高電磁監(jiān)測系統(tǒng)的可檢測范圍和分辨力，因為將套管或襯套用作尺寸增大的天線，從而提高了系統(tǒng)的靈敏度。本文所公開的系統(tǒng)和方法設置用于對儲層進行電磁監(jiān)測，該系統(tǒng)和方法使用相鄰襯套或套管中的感應電流并且包括用于快速檢測接近井的濱水區(qū)的穩(wěn)健的定性解譯方法并且可以使用數(shù)據(jù)反演技術來得到對數(shù)據(jù)的更定量的解譯，因此，提高了監(jiān)測系統(tǒng)的性能。

本公開內容的各個實施例提供了用于遙感和監(jiān)測裸眼井的系統(tǒng)和方法，該系統(tǒng)和方法允許較早地響應于濱水區(qū)的接近，從而避免水竄、改進生產管理、延長儲層的壽命和生產并降低運行成本。本公開內容的系統(tǒng)和方法可以降低或消除通常在生產井經受水竄時所使用的修復措施的成本、因產量下降而造成的損失，并且在一些情況中，當這些井不有利地響應于修復措施時，該系統(tǒng)和方法可以降低或消除廢棄成本以及鉆探新替換井的成本。因為可以檢測與生產井相距幾十米處的正接近的濱水區(qū)，所以可以較早地實施防護措施以避免水竄，并且可以實施這些措施來防止生產井附近的潤濕性和滲透性的不期望的變化以及通過改進清掃(sweeping)策略來使采油最大化。所得到的信息也可以用于升級油藏模型，并因此優(yōu)化石油生產和波及系數(shù)。本公開內容的各個實施例在水平井中是特別有用的。

在本公開內容的一個實施例中，用于從包括有襯套段(其具有襯套)和相鄰無襯套段的地下生產井中感測油氣儲層狀況的方法包括：在有襯套段的下端附近將電流傳感器附接至襯套，以測量流動通過該位置處的襯套的電流?？梢匝刂噜彑o襯套段設置多個電磁源。通過分別啟動每個電磁源來產生電磁場，從而由每個電磁源產生源電流。在啟動這種電磁源期間，利用電流傳感器測量襯套中的由每個電磁源感應出的產生電流。

在替代實施例中，在經歷一些時間之后，通過利用電磁源產生源電流來重復另一系列的測量，并且利用電流傳感器測量在啟動各個電磁源期間在襯套中感應出的產生電流?？梢酝ㄟ^將襯套中的由每個電磁源感應出的測量出的產生電流與襯套中的由每個電磁源感應出的后續(xù)(延時)測量出的產生電流進行比較來計算油氣儲層的電導率的變化。

在替代實施例中，可以執(zhí)行對根據(jù)以上描述收集的數(shù)據(jù)的反演來得到生產井附近的電導率及電導率的相應的延時變化。可以分析或解譯電導率的變化，并可以確定從地下井至可能正接近的濱水區(qū)的距離。此外，該技術允許通過觀察每個電磁源的感應電流隨時間的延時變化的任意極性反轉來進行可選的、穩(wěn)健且快速的定性解譯。當給定電磁源的感應電流的延時變化表現(xiàn)出極性反轉時，濱水區(qū)變得相對于其他電磁源(尚未觀察到延時變化的極性反轉)而言更接近該電磁源。該定性基準是穩(wěn)健的，并允許生產管理的快速實施在不可能得到或不能立即得到對所得數(shù)據(jù)的反演的情況下作出響應。

從地下井的軸線垂直地測量出的檢測范圍(或穿透深度)可以在大約幾十米至幾百米的量級。確切的檢測范圍取決于電磁場的頻率、電磁源的強度(功率)以及所使用的電流傳感器的靈敏度。所產生的電磁場的頻率越低，則檢測范圍越大。類似的是，電磁源功率越大且電流傳感器越靈敏，則檢測范圍越大。因此，上述檢測范圍僅為借助于數(shù)值模型得到的估值，該數(shù)值模型假設使用現(xiàn)有技術(電磁源的功率和電流傳感器的靈敏度)和典型裸眼生產井方案。

在其他替代實施例中，多個電磁源中的一個電磁源位于地下井的有襯套段的下端附近，并且該方法包括：使用襯套中的由該較近電磁源感應出的產生電流來使襯套中的由其他電磁源中的每一個電磁源感應出的產生電流歸一化。

在其他替代實施例中，可以產生頻率通常在0.1Hz至10KHz的范圍內(但不限于此)的電磁場。一旦選定頻率(或一組頻率)之后，可以根據(jù)期望的穿透深度(檢測范圍)、電流傳感器的靈敏度以及系統(tǒng)中的總噪聲水平(即，自然噪聲加上儀器噪聲)來建立要用于電磁源的功率(或一組功率值)。

在本公開內容的另一個實施例中，用于從包括有襯套段(其具有襯套)和相鄰無襯套段的地下井中感測可能接近油氣儲層的濱水區(qū)的方法包括：在有襯套段的下端處將電流傳感器附接至襯套。沿著無襯套段設置多個電磁源。利用電磁源產生源電流，并且利用電流傳感器測量襯套中的由每個電磁源感應出的初始產生電流。利用電磁源產生后續(xù)源電流，并且利用電流傳感器測量襯套中的由每個電磁源感應出的后續(xù)產生電流。將襯套中的由每個電磁源感應出的后續(xù)產生電流與由前述電磁源感應出的初始產生電流比較，以確定產生電流隨時間的變化。變換初始產生感應電流和后續(xù)產生感應電流，以得到儲層中的電導率分布以及儲層中的電導率分布隨時間的變化，從而識別正接近的濱水區(qū)。

在本公開內容的另一個實施例中，用于從包括有襯套段(其具有襯套)和無襯套段的地下井中感測油氣儲層狀況的系統(tǒng)包括多個電磁源，多個電磁源沿著無襯套段間隔開。電磁源選擇性地產生源電流。電流傳感器在有襯套段的下端處被附接至襯套。電流傳感器測量襯套中的由每個電磁源感應出的產生電流。

在替代實施例中，每個電磁源均包括電偶極，電偶極的每個端部均具有被絕緣材料隔離開的電極。作為替代，每個電磁源均可以為磁偶極或感應電偶極。

在其他替代實施例中，襯套延伸部可以位于電流傳感器的與襯套相反的端部，且電流傳感器將襯套電連接至襯套延伸部或測量從襯套流動至襯套延伸部的電流。這樣，實際上可以得到電流檢測器的位置的最佳距離。

在其他替代實施例中，多個電磁源包括歸一化電磁源，歸一化電磁源位于有襯套段的下端附近并與襯套間隔開。控制系統(tǒng)可以設定產生源電流的定時。數(shù)據(jù)收集和分析系統(tǒng)可以收集襯套中的由每個電磁源感應出的產生電流，并確定生產井周圍的儲層的電導率及其延時變化等，從而可以解譯從地下井至可能正接近的濱水區(qū)的垂直距離。

在本公開內容的另一個實例中，具有如上所述的電磁源和電流傳感器的系統(tǒng)可以位于襯套的多個下端中以及相應裸眼井段中，以覆蓋對完整井的監(jiān)測并共同地處理和解譯數(shù)據(jù)。類似的是，如果存在以足夠小距離隔離開的相鄰井而允許布置在一個井中的接收器測量有效信號(即，在噪聲水平以上)，當啟動相鄰井中的電磁源時，該數(shù)據(jù)還可以被用于反演和解譯，以得到儲層中的電導率及其延時變化。因此，多個電磁源可以沿著地下井的無襯套段、相鄰井的無襯套段或地下井的多分支部分的無襯套段間隔開。電流傳感器可以被附接至地下井的襯套、相鄰井的襯套和/或地下井的多分支部分的襯套。

在本公開內容的替代實施例中，多個電磁源可以包括在單個儀器中間隔開的多個受控電磁源的陣列，或者多個電磁源可以包括具有單個電磁源的儀器，并該儀器可以操作為沿著地下井的無襯套段移動并且在沿著地下井的不同的預建立位置處被啟動。

附圖說明

可以通過參考本發(fā)明的在構成該說明書的一部分的附圖中示出的實施例來簡單總結本發(fā)明的更具體的描述，從而以這種方式得到并可以詳細理解本發(fā)明的以上列舉的特征、方面和優(yōu)點以及將變得顯而易見的其他部分。然而，值得注意的是，所附視圖僅示出了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并且因為本發(fā)明可以允許其他同樣有效的實施例，所以所附視圖不被認為是限制本發(fā)明的范圍。

圖1是具有根據(jù)本公開內容的實施例的遙感系統(tǒng)的地下井的示意性縱剖圖。

圖2是本公開內容的實施例的電流傳感器位置的實例的示意性透視圖。

圖3a是本公開內容的實施例的遙感系統(tǒng)的電磁源的實例的示意性透視圖。

圖3b是用于啟動本公開內容的實施例的不同電磁源構造(在該特定實例中為電偶極源(galvanic electric dipole source))的受控陣列的替代實例的示意性透視圖。

圖4a是用于對本公開內容的實施例的遙感系統(tǒng)進行計算機模擬的油藏模型的實例的視圖。

圖4b是在圖4a的油藏模型實例的不同延時處的濱水區(qū)的位置的細節(jié)。

圖4c是圖4a的油藏模型實例的地下井、套管或襯套和電磁源的位置的細節(jié)。

圖5a至圖5c是分別示出了根據(jù)使用圖4a的油藏模型實例的計算機模擬由源S1、S2和S4沿著套管感應出的電流的實部在延時T0、T2和T4處的曲線圖。

圖6a和圖6b是分別示出了根據(jù)使用圖4a的油藏模型實例的計算機模擬由源S1、S2和S4沿著套管感應出的電流的實部在延時間隔T0至T2和T0至T4處的延時變化的曲線圖。

具體實施方式

現(xiàn)在，將在下文中參考附圖來更充分描述本發(fā)明，附圖示出了本發(fā)明的各個實施例。然而，本發(fā)明可以以許多不同形式呈現(xiàn)，并不應解釋為限于本文所述的所示實施例。確切的說，提供這些實施例使得本發(fā)明將是徹底和完整的，并將本發(fā)明的范圍完全傳達給本領域的普通技術人員。在全文中相同標號指代相同的元件，并且撇號(如果使用的話)指代可選實施例中的相似元件或位置。

在以下討論中，闡述了許多特定細節(jié)以提供對本發(fā)明的充分理解。然而，對本領域的普通技術人員來說顯而易見的是，本發(fā)明可以在沒有這些特定細節(jié)的情況下實施。此外，對本文的大部分而言，已省略了關于鉆井、儲層測試、完井等的細節(jié)，這是因為這些細節(jié)被認為對得到本發(fā)明的完整理解而言不是必需的，并被認為落入本領域的普通技術人員的技術范圍內。

參考圖1，油氣開發(fā)包括地下井10。地下井10可以具有延伸到地下井10的井筒13中的生產油管12，生產油管12用于將從油氣儲層生產出的油氣以及來自地下井10中的其他流體送回至地表14。封隔器16可以將生產油管12的下端與地下井10的井筒13的內周之間的環(huán)形間隙密封起來。地下井10的井筒13包括：主井眼13a，其可以是豎直或近似豎直的；以及水平井眼或分支井眼13b，其從主井眼13a延伸出來。

地下井10包括有襯套段18，有襯套段18沿著井筒13的內周具有管狀套管或襯套20。地下井10還具有無襯套段22，無襯套段22是裸露的因而沿著井筒13的內周不存在管狀部件。在圖1的實例中，地下井10具有單個有襯套段18，單個有襯套段18靠近地表14，并沿著主井眼13a延伸且延伸到分支井眼13b中。單個無襯套段22位于有襯套段18的端部并沿著分支井眼13b延伸。在替代實施例中，地下井10在沿著井筒13的多個位置處可以包括不只一個有襯套段18以及不只一個無襯套段22。

參考圖1、圖3a和圖3b，遙感系統(tǒng)23包括電磁源24。當利用與介質的電耦合時，電磁源24的兩個以上表面可以電鍍有惰性金屬，以在包圍井筒13的地層中允許更高效的電流注入。選擇性地啟動電磁源24，以在周圍介質中產生電磁場。電磁源可以產生具有0.1Hz至10KHz的典型頻率范圍(但不限于此)的電磁場，并且作為選擇，該頻率為10Hz。電磁源24可以定位在井筒13中，使得源軸線30與井眼中心軸線32平行或大致平行。

在圖1和圖3a的實施例中，多個獨立電磁源24'從襯套20的底端沿著地下井10的無襯套段22以等距間隔開。作為選擇，可以使單個電磁源沿著裸眼井段移動至不同位置以進行連續(xù)測量，盡管這不太實用。作為實例，每個電磁源24'均可以為簡單的，因此為與井軸線平行的耐用的電偶極，從而將低頻電流注入至周圍介質，并具有受控和被監(jiān)測(即，被測量)的電流幅值和相位。電磁源24'的每個端部均可以包括電極26'。每個電磁源24'的電極26'均被絕緣材料28'隔離開。

雖然為了說明本發(fā)明而將電偶極源描述為實例，但本發(fā)明不限于僅使用該類型的源。作為另一實例，替代的電磁源為螺旋電感線圈。當螺旋電感線圈源的對稱軸線平行于井軸線時，該電磁源產生與上述電偶極源類似的輻射圖案，但在該情況下，該電磁源與周圍介質的耦合是感應的，在存在弱電耦合(電磁源與周圍介質之間)的情況下，這可以是有益的。類似的是，雖然本發(fā)明所述的偶極源的取向可以與監(jiān)測系統(tǒng)的最大靈敏度對應，但在可能有益于監(jiān)測和檢測的情況下，本發(fā)明的公開內容暗含且包含使用不同的偶極源取向作為例如空間分辨能力。

在圖3b的可選實施例中，受控電極陣列29包括多個潛在的電磁源24”。電極陣列29位于地下井10的無襯套段22(圖1)中。電極陣列29可以包括多個電極26”，絕緣材料28”將每個電極26”與相鄰電極26”分離。每個電磁源24”由被絕緣材料28”(并且如果適用的話，由其他電極26”)間隔開的一對電極26”限定。為了產生源電流，可以由控制系統(tǒng)40選擇電流所穿過的一對電極26”。將在下文中進一步描述控制系統(tǒng)40。這樣，可以控制電磁源24”的沿著地下井10的無襯套段22的長度和位置。例如，如果每個電極26”均與相鄰電極26”以距離L間隔開，則可以選擇以距離L間隔開或以多個距離L間隔開(例如以2L或3L間隔開)的一對電極26”。地層中的源電流的在沿與中心軸線32垂直的方向測量出的穿透距離直接取決于電磁源24”的長度，從而一對電極26”之間的距離越大，則地層中的源電流的穿透越強。另外，所選的一對電極26”之間的距離的中心點的位置將決定監(jiān)測系統(tǒng)的沿著井軸線(中心軸線32)的方向的空間分辨率。因此，操作者可以選擇性地啟動某些對電極26”以設置電磁源24”，電磁源24”將提供源電流的期望的穿透深度以及沿著井軸線的空間分辨率，從而更好地查明正接近的濱水區(qū)的位置。

轉而參考圖1和圖2，在地下井10的井筒13的有襯套段18的下端處電流傳感器34附接至襯套20。在某些實施例中，襯套延伸部36可以選擇性地設置于電流傳感器34的與襯套20相反的端部，在該情況下，電流傳感器34將襯套20電連接至(即，允許電流來回流動)襯套延伸部36。

電流傳感器34測量襯套20中的由每個電磁源24感應出的產生電流。為了使本公開內容的系統(tǒng)和方法檢測與井筒13相距幾十米(并且在某些實施例中，與井筒13相距高達幾百米)的正接近的濱水區(qū)，襯套20中的產生電流的幅值可以具有5至6數(shù)量級的動態(tài)范圍。特別是當使用鎖相鑒別和放大時，電流傳感器34具有檢測動態(tài)范圍為5至6數(shù)量級的電流的能力。因為電流傳感器34的位置位于有襯套段18的下端處，所以電流傳感器34測量進入或離開襯套20的產生電流，這里，在襯套20中感應出的電流具有接近其最大值的幅值。使用最佳長度的襯套延伸部36可以幫助使檢測電流最大。因此，在提供最高靈敏度的位置測量襯套20中的產生電流。

另外，本公開內容的系統(tǒng)和方法的靈敏度和有效性在某種程度上取決于如下因素：具有顯著長度(例如，在圖1所示的實例中，襯套20從地表14起一直延伸)的襯套20用作非常大的天線。用作非常大的天線的襯套20提高了遙感系統(tǒng)23的靈敏度，并允許遙感與井筒13相距幾十米(并且在優(yōu)選的條件下高達幾百米)的距離處的濱水區(qū)。然而，由于使用襯套來實現(xiàn)較長距離上的遙感，因此當襯套20與周圍地層的電耦合的變化與油氣儲層中的變化無直接關系時，重要的是具有用于修正襯套20與周圍地層的電耦合的變化的機構。為了提供這種修正機構，多個電磁源24中的一個電磁源為歸一化電磁源38。歸一化電磁源38位于有襯套段18的下端附近但與該下端相隔一定距離，使得歸一化電磁源38不接觸襯套20。歸一化電磁源38可以用作基準電磁源，該基準電磁源用于將襯套20中由其他電磁源24中的每一個電磁源感應出的產生電流歸一化。這將提供對襯套20與包圍襯套20的地層之間的電耦合中的其他變化(即，與儲層無關)不敏感的耐用的系統(tǒng)和方法。

遙感系統(tǒng)23包括控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)40，控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)40可以控制并設定要啟動的電磁源24的選擇、產生源電流的定時，并測量和記錄由電流傳感器(一個或多個)34檢測到的電流?？刂葡到y(tǒng)40還可以包括數(shù)據(jù)收集和分析系統(tǒng)，該數(shù)據(jù)收集和分析系統(tǒng)用于收集襯套20中的由每個電磁源24感應出的產生電流，并處理和解譯所得數(shù)據(jù)，以確定井筒13的裸眼井段附近的儲層的電導率的分布和延時變化以及從井筒13至可能正接近的濱水區(qū)的距離。控制系統(tǒng)40可以使用電線來發(fā)射和接收信號，并且作為替代，可以使用井筒無線通信工具來執(zhí)行控制系統(tǒng)40的一些功能?？刂葡到y(tǒng)40還可以提供操作電磁源24和電流傳感器34所需的電力。

如圖1所示，作為替代，地下井10'可以為不具有水平井眼或分支井眼的直井或近似直井。在這種實施例中，地下井10'具有延伸到地下井10'中的生產油管12'，生產油管12'用于將從油氣儲層中生產出的油氣以及來自地下井10'中的其他流體送回至地表14，并且地下井10'還具有封隔器16'。地下井10具有：有襯套段18'，其沿著地下井10'的內周具有管狀套管或襯套20'；以及無襯套段22'。遙感系統(tǒng)23'包括：電流傳感器34'，其在地下井10'的有襯套段18'的下端處附接至襯套20'；以及多個電磁源24'，其沿著地下井10'的無襯套段22'間隔開。在本公開內容中，涉及地下井10以及地下井10的各個部件的討論同樣適于地下井10'和地下井10'的各個部件。

在操作的實例中，襯套20的下端附近可以附接有電流傳感器34，并且電磁源24可以沿著無襯套段22設置。為電磁源24選定的電流幅值將足夠高以到達期望的穿透深度(檢測距離)。在選定要使用的頻率組之后，可以根據(jù)期望的穿透深度(檢測距離)以及電流傳感器34的靈敏度來選擇用于電磁源24的相應功率(其與電磁源24的電流成正比)組，使得可以基于儲層中的期望檢測距離處的可能的電導率變化得到足夠的信噪比。

可以利用電磁源24產生源電流，并且可以利用電流傳感器34測量襯套20中的由每個電磁源24感應出的產生電流，以確定襯套20中的由各個電磁源24感應出的初始產生電流。在襯套20中感應出的電流的大部分經由襯套20的與無襯套段22相鄰的底端進入(或離開)襯套20。對遙感系統(tǒng)23而言，在該位置處由電流傳感器34測量出的產生電流提供最大靈敏度。然后，電流將從襯套20中逐步地漏出或離開(漏進或進入襯套20)，并循環(huán)返回至電磁源24。

在某些時間間隔處，可以再次利用電磁源24產生源電流，并且可以利用電流傳感器34測量襯套20中的由每個電磁源24感應出的產生電流，以確定襯套20中的由每個電磁源24感應出的多個后續(xù)產生電流?？梢詫⒑罄m(xù)產生電流與初始產生電流進行比較，以確定產生電流隨時間的變化。還可以比較后續(xù)產生電流，以確定(產生電流的)隨時間的變化(即，延時變化)。每次進行數(shù)據(jù)采集，都可以利用襯套20中的由歸一化電磁源38感應出的產生電流來將襯套20中的由其他電磁源24的每一個電磁源感應出的產生電流歸一化。

對每個電磁源24(除了歸一化電磁源38之外)而言，由于在用水移置油氣時儲層中的電導率發(fā)生變化，因此在使用來自歸一化電磁源38的產生電流進行修正之后襯套20中的產生電流的相對變化大體上取決于濱水區(qū)與特定電磁源24的相對距離。

當濱水區(qū)接近一個電磁源24時，襯套20中的感應電流將增大，達到最大值，并然后隨著濱水區(qū)持續(xù)接近而減小。就相對遠離正接近的濱水區(qū)的其他電磁源24而言，在襯套20中感應出的產生電流可能不表現(xiàn)出隨時間的可感知的變化，或可能僅表現(xiàn)出小幅增大。襯套20中的由相對遠離正接近的濱水區(qū)的電磁源24感應出的產生電流的小幅增大的幅值可能與襯套20中的由更靠近正接近的濱水區(qū)的電磁源24感應出的產生電流的增大的幅值相近；然而，襯套20中的由相對遠離正接近的濱水區(qū)的電磁源24感應出的產生電流的幅值的將不會隨后減小。該特征允許進行用于檢測和定位正接近的濱水區(qū)的快速定性解譯，當不能在少量時間內獲得數(shù)據(jù)的反演以得到儲層中的電導率分布以及電導率分布隨時間的變化時，該快速定性解譯可以用于快速實施生產管理措施。

因此，可以通過檢查產生電流隨時間的變化(延時變化)來檢測儲層中的電導率的變化。通過分析儲層中的電導率的變化(在執(zhí)行數(shù)據(jù)的反演之后)，可以將從井筒13至濱水區(qū)的距離確定為沿著無襯套段22中的中心軸線32的位置的函數(shù)。此外，本領域的技術人員將能夠觀察到，如果使用具有非同軸對準且沿不同方位方向旋轉的偶極源，則在井的裸眼井段周圍的電導率的方位方向上的部分分辨率也是可以的。雖然將用于預期滲透的有效非同軸對準偶極包括進來可能實際上是困難的(由于井的直徑)并使采集系統(tǒng)更復雜且不太耐用，但該特征必須被認為是本文所述的系統(tǒng)和方法的可選實施例。

濱水區(qū)相對于井筒13的位置可以被確定為相距幾十米的距離處，并且在一些優(yōu)選條件中，該距離高達幾百米。可以比較產生電流的變化以確定襯套20中的由特定電磁源24感應出的產生電流的初始增大量以及后續(xù)減小量(隨時間的變化)。該減小量被識別為由電磁源24感應出的感應電流的延時變化的極性反轉(polarity reversal)，并表示濱水區(qū)更接近該特定電磁源。可以容易且有力地識別出產生電流隨時間的變化的該極性反轉。

這里所呈現(xiàn)的系統(tǒng)和方法特別使用在水平井中，在水平井中，裸眼井段可以為幾十或幾百米長?？梢匝刂鵁o襯套段22使用相當大數(shù)量的電磁源24，并且可以確定由每個電磁源24感應出的感應電流隨時間的變化的極性。因為遙感系統(tǒng)23的檢測范圍可以為幾十米以上，所以監(jiān)測計劃可以是靈活和稀少的，并可以依然允許花費相當長的時間來對生產制度進行改變，以避免可能降低儲層的生產管理的靈活性的水竄或濱水區(qū)接近。

如果擔心存在潛在的正接近的濱水區(qū)以及在擔心存在潛在的正接近的濱水區(qū)時，電流傳感器34和電磁源24可以被永久地安裝在地下井10中或可以被臨時地安裝在地下井10中。不論哪種情況，遙感系統(tǒng)23可以被控制系統(tǒng)40控制為在需要時(即，僅當建議或需要檢查儲層狀況時)設定產生源電流的定時以及對產生電流的測量。由于與井筒13相距幾十米以上的遙感系統(tǒng)23具有相當大的檢測范圍，因此監(jiān)測計劃可具有該靈活性。這節(jié)省了能量和運行成本，但仍然允許花費相當長的時間來對生產制度進行改變，以避免可能降低油氣儲層的生產管理的靈活性的水竄或濱水區(qū)接近。作為替代，控制系統(tǒng)40可以提供啟動電磁源的定時以及對產生感應電流的測量的預定計劃。

計算機模型實例

轉而參考圖2、圖3、圖4a至圖4c、圖5a至圖5c以及圖6a和圖6b，對具有遙感系統(tǒng)23的地下井10的綜合計算機模型進行分析。圖2和圖3分別示出了襯套20的具有電流傳感器34的下端的模型以及電磁源24的模型。圖4a示出了油藏模型。在綜合模型中，地下井是豎直的，并且濱水區(qū)從注入井沿水平方向移動，該注入井位于與地下生產井相距約3km的水平距離處。地下生產井從地表向下至位于約1000m的深度處的儲層頂部均被包覆。穿過100m厚的儲層及下方的地下生產井變?yōu)槁懵兜?未包覆或無襯套)。模型還假設：注入水為鹽度與海水鹽度大約相等的鹽水，并且未侵入的儲層的孔隙率和初始相對含水飽和度為使得水淹儲層的電阻率至少比未侵入的儲層的電阻率小一個數(shù)量級。在該合理且現(xiàn)實的實例中電阻率(電導率的倒數(shù))的該對比是典型和足夠的，以允許檢測在與生產井相距幾百米的范圍內的正接近的濱水區(qū)，該檢測可以從圖6a中呈現(xiàn)的感應電流的延時變化的結果觀察到，并且在下文中我們將繼續(xù)詳細說明這點。

如圖4b所看到的，綜合模型具有與各個延時T0、T1、T2、T3和T4對應的多個濱水區(qū)位置。在各個延時處在與地下井10相距一定水平距離處測量出的濱水區(qū)的位置為：

延時T0：不存在濱水區(qū)(在注水開始之前的初始條件)

延時T1：濱水區(qū)位于與生產井相距800m的位置處

延時T2：濱水區(qū)位于與生產井相距510m的位置處

延時T3：濱水區(qū)位于與生產井相距250m的位置處

延時T4：濱水區(qū)位于與生產井相距20m的位置處

圖4c是地下井10的模型的放大視圖，示出了無襯套段中的電磁源24的模型的位置以及無襯套段上方的襯套的位置。在儲層區(qū)及其下方，電磁源24被模型化為在儲層區(qū)中或下方的電流幅值為0.5A、頻率為10Hz并沿著井軸線設置的2m長的電偶極。為了進行比較，該綜合實例中包括位于儲層下方的電磁源模型，并且該電磁源模型可以被看作為無襯套段長于100m且注水僅在無襯套段的上部100m中移動。第一電磁源S1的中心位于儲層頂部下方5m處；第二電磁源S2的中心位于儲層頂部下方50m處；而第四電磁源S4的中心位于儲層頂部下方150m處。

轉而參考圖5a至圖5c，分別示出了在延時T0、T2和T4處襯套中的由電磁源S1、S2和S4感應出的產生電流的實部(real part)的幅值作為沿著地下井的z軸線的豎直位置的函數(shù)。可以看到的是，在圖5a所使用的比例下，由電磁源S1(電磁源S1在模型中用作歸一化電磁源模型)感應出的產生電流的自相關延時變化量基本不變。此外，由電磁源S1感應出的產生電流的幅值比由電磁源S2和S4(圖5b至圖5c)感應出的產生電流大若干個數(shù)量級。這在意料之中，因為電磁源S1非常接近套管或襯套下端或邊緣。

另外，由電磁源S2和S4感應出的產生電流的自相關延時變化量比由電磁源S1感應出的產生電流的自相關延時變化量大。這是由于如下事實：與儲層的發(fā)生電導率變化(由于正接近的濱水區(qū))的區(qū)域的距離相比，從電磁源S1至襯套端部的距離非常小，然而電磁源S2和S4至襯套邊緣的距離比電磁源S1至襯套邊緣的距離大，并且這些距離開始變得與距儲層的發(fā)生電導率變化的區(qū)域的距離相當。因此，介質(在該情況下為儲層)中的電導率的變化對介質中的由電磁源S2和S4感應出的產生電流的路徑具有較大作用，因此，在襯套中感應出電流。

還值得注意的是，當濱水區(qū)接近生產井時，由電磁源S2和S4感應出的產生電流的幅值增大了若干個數(shù)量級。對電磁源S2而言，產生電流的變化在時間間隔T0至T2是可忽略的，但在時間間隔T2至T4顯著下降。對電磁源S4而言，產生電流的變化在時間間隔T0至T2是可忽略的，但在時間間隔T2至T4顯著增大。

現(xiàn)在參考圖6a和圖6b，針對延時間隔T0至T2和T0至T4分別示出了襯套中的由電磁源S1、S2和S4感應出的產生電流的實部的沿著井的z軸線的延時變化。對延時間隔T0至T2而言，襯套中的由電磁源S1和S2感應出的產生電流表現(xiàn)出顯著增大，并且襯套中的由電磁源S4感應出的產生電流表現(xiàn)出相對小的增大。對延時間隔T0至T4而言，在圖6b的比例下，襯套中的由電磁源S1和S2感應出的產生電流再次表現(xiàn)出顯著增大，而襯套中的由電磁源S4感應出的產生電流表現(xiàn)出相對小的變化。

對延時間隔T0至T4而言，在延時T4處，當濱水區(qū)接近電磁源S2時，襯套中的由電磁源S2感應出的產生電流減小，使得襯套中的由電磁源S2感應出的產生電流的延時變化改變極性，并且對于Z≤-900m(其與襯套的位于儲層頂部附近的下段對應)，該延時變化在圖6b的曲線圖中為負數(shù)。對電磁源S1和S4而言，延時間隔T0至T4的延時變化保持相同極性，從而對于Z≤-900m，這些延時變化在圖6b的曲線圖中為正數(shù)。這是由于電磁源相對于正接近的濱水區(qū)具有不同的相對位置和距離。在延時T4處電磁源S2變?yōu)榕c濱水區(qū)最接近的電磁源，但仍然相對地遠離襯套，因此，被注入到地層中的來自電磁源S2的電流將優(yōu)先循環(huán)(分流)通過儲層的發(fā)生水淹的電導率增大的區(qū)域。

因此，對正接近的濱水區(qū)的相對位置的直接定性解譯是可行的。另外，在對襯套與周圍地質的電耦合的由電磁源S1感應出的產生電流所給定的可能變化進行修正和歸一化之后，襯套中的感應產生電流的延時變化的變換(inversion)因電磁源定位不同而可以將濱水區(qū)與地下井的距離設置作為沿著無襯套段附近的生產井軸線的位置的函數(shù)。

如本文討論的那樣，本公開內容的遙感系統(tǒng)23具有如下優(yōu)點：提供以襯套20的形式呈現(xiàn)的大的接收天線，從而允許在儲層中使用低頻率和較大的檢測范圍。以襯套20的形式呈現(xiàn)的更高效且更大的天線還為遙感系統(tǒng)23提供若干個數(shù)量級的固有放大，從而與其他全鉆井電磁遙感技術相比使遙感系統(tǒng)23更耐用。以歸一化電磁源38的形式呈現(xiàn)的歸一化機構允許遙感系統(tǒng)23不受襯套20與包圍襯套20的地層的電耦合的變化的影響。

因此，與當前技術相比，遙感系統(tǒng)23及其方法的使用提供了更大范圍的可檢測性以及對所得數(shù)據(jù)的更簡單的解譯。遙感系統(tǒng)23的鉆井儀器也是簡單、耐用的，并且使得結果因使用簡單安排的源電極以及受控且被監(jiān)測的源電流而不受電磁源24的電耦合的影響，并因使用歸一化電磁源38的歸一化過程而不受襯套20與周圍地層的電耦合的影響。另外，因為遙感系統(tǒng)23基于鉆井，所以遙感系統(tǒng)23對遠離儲層和地下井10的背景電導率的變化(例如近地表中的電導率和電阻率的變化)不太敏感，背景電導率的變化被認為影響鉆井-地表、地表-鉆井或地表-地表電磁技術，因此，對這些技術而言，需要額外的數(shù)據(jù)處理和測量，以試圖補償近地表變化的影響。對鉆井環(huán)境中的部署而言，所有這些因素使遙感系統(tǒng)23更有效且相對便宜。

因此，本文所述的本發(fā)明良好地適于實施該目的，并得到上述結果和優(yōu)點以及本文固有的其他結果和優(yōu)點。雖然已為了公開而給出本發(fā)明的現(xiàn)有優(yōu)選實施例，但為了得到期望結果，許多改變存在于詳細程序中。本領域的技術人員將容易地想起這些和其他類似變型例，并且這些和其他類似變型例意圖被包含在本文所公開的本發(fā)明的精神以及所附權利要求的范圍中。