geophystechГеофизические технологииRussian Journal of Geophysical Technologies2619-1563IPGG SB RAS10.18303/2619-1563-2023-3-17geophystech-325Research ArticleСтатьиВлияние эксцентриситета на сигналы электромагнитного каротажного зондирования приборами LWD И ВЭМКЗ (результаты численного моделирования по некоторым публикациям)Effect of eccentricity on electromagnetic logging signals with LWD and VEMKZ instruments (numerical simulation results from some publications)https://orcid.org/0000-0002-8570-5880СухоруковаК. В.SukhorukovaK. V.

Доктор технических наук, заведующая лабораторией многомасштабной геофизики Института нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН. Основные научные интересы: количественная интерпретация комплекса данных скважинной электрометрии в вертикальных и субгоризонтальных скважинах.

suhorukkv@gmail.comИнститут нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАН<br> 630090, Новосибирск, просп. Акад. Коптюга, 3РоссияTrofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics SB RAS<br> Koptyug Ave., 3, Novosibirsk, 630090Russian Federation202321022024031735Copyright &#x00A9; Сухорукова К.В., 20242024Сухорукова К.В.Sukhorukova K.V.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.rjgt.ru/jour/article/view/325

При бурении пластовые флюиды оттесняются вглубь пласта. Вследствие этого изменяются электрические свойства вблизи скважины. Для определения УЭС неизмененной при бурении удаленной от скважины части применяются методы зондирования. Среди этих методов электромагнитный каротаж характеризуется наилучшим пространственным разрешением. Однако при анализе практических данных часто наблюдаются "неправильные" соотношения сигналов зондов разной длины, в том числе показывающие проникновение в заведомо непроницаемых отложениях. Одной из причин может быть влияние смещения прибора с оси симметрии среды. В работе рассматриваются результаты численного моделирования сигналов смещенных зондов приборов LWD и ВЭМКЗ в некоторых моделях.

During drilling, formation fluids are pushed aside by mud filtrate. As a result, the electrophysical properties of rocks near the borehole wall change. Sounding methods are used to determine the resistivity of the part of the reservoir that is remote from the well and unchanged during drilling. Among these methods, electromagnetic logging has the best spatial resolution. However, when analyzing the practical data of electromagnetic sounding, "wrong" ratios of signals from probes of different lengths are often observed, including those showing penetration in impermeable rocks. One of the reasons may be the influence of the shift of the device from the axis of symmetry of the medium. The paper considers the results of numerical simulation of signals from decentralized probes of LWD and VEMKZ instruments in some models.

Электромагнитный каротажзондированиевлияние эксцентриситета приборарезультаты численного моделированияприбор LWDприбор ВЭМКЗElectromagnetic loggingsoundinginfluence of probe eccentricityresults of numerical simulationLWD equipmentVEMKZ equipmentИсследование выполнено при финансовой поддержке проекта ФНИ № FWZZ-2022-0026 «Инновационные аспекты электродинамики в задачах разведочной и промысловой геофизики».ReferencesАнтонов Ю.Н., Кривопуцкий В.С. Моделирование зондов изопараметрического каротажного зондирования // Геология и геофизика. – 1981. – № 10. – С. 127–131.Anderson B., Barber T., Kennedy D., Shen L. New dimensions in modeling resistivity // Shlumberger Oilfield Review. – 1997. – Vol. 9. – P. 41–56.Горбатенко А.А., Вологдин Ф.В., Сухорукова К.В. Моделирование влияния неровностей стенки скважины и эксцентриситета каротажного зонда на показания высокочастотного электромагнитного каротажного зондирования в скважинах с высокопроводящим раствором // Каротажник. – 2013. – № 2. – С. 54–64.Antonov Yu.N., Krivoputsky V.S. Modeling of probes of isoparametric logging sounding // Soviet Geology and Geophysics. – 1981. – Vol. 10. – P. 127–131.Игнатов В.С., Сухорукова К.В. Влияние эксцентриситета зонда на сигналы высокочастотного электромагнитного каротажа // Каротажник. – 2009. – № 182. – С. 101–110.Barber T., Jammes L., Smits J.W., Klopf W., Ramasamy A., Reynolds L., Sibbit A., Terry R. Real-time openhole evaluation // Oilfield Review. – 1999. – Summer. – P. 36–57.Кауфман А.А., Каганский А.М., Кривопуцкий В.С. Радиальные характеристики индукционных зондов, смещенных относительно оси скважины// Геология и геофизика. – 1974. – № 7. – С. 102–116.Chaadaev E.V. Development of the theory and methodology for the interpretation of electrical and induction logging data. SciD Thesis [in Russian]. – VNIIGIS, Tver, 1991. – 32 p.Литвиченко Д.А., Сухорукова К.В., Нечаев О.В. Влияние смещения прибора к стенке скважины на сигналы электромагнитного каротажа и их трансформации // Каротажник. – 2018. – № 9 (291). – С. 35–45.Chen K.Ch., Vang Kh. Device and method for account of influence of centering error of chink: Patent RU 2 347 243 C2. Date of publication: 20.02.2009. – Bull. 5. – 21 p.Нестерова Г.В., Ельцов И.Н., Киндюк В.А., Назаров Л.А., Назарова Л.А. Моделирование гидродинамических процессов в напряженно-деформированной прискважинной зоне и геофизические приложения // Петрофизика сложных коллекторов: проблемы и перспективы 2014: Сборник статей. – М.: «ЕАГЕ Геомодель». – 2014. – С. 327–344.Epov M., Yeltsov I., Kashevarov A., Sobolev A., Ulyanov V. Time evolution of the near borehole zone in sandstone reservoir from the data of repeated high-frequency electromagnetic logging // SPWLA 43rd Annual Logging Symposium. June 2–5, 2002. – 2002. – Paper SPWLA-2002-ZZ, https://onepetro.org/SPWLAALS/proceedings-abstract/SPWLA-2002/All-SPWLA-2002/SPWLA-2002-ZZ/27387.Сухорукова К.В. Определение электрофизических параметров терригенных отложений на основе совместной численной инверсии данных электрического и электромагнитного каротажа в вертикальных и наклонных скважинах: Диссертация ... д. техн. наук. – Новосибирск, 2017. – 357 с. http://www.ipgg.sbras.ru/ru/publications/ibc/2017/ds-2017-sukhorukova.pdfEpov M.I., Antonov Yu.N., Yeltsov I.N., Zhmaev S.S., Petrov A.N., Ulyanov V.N., Glinskikh V.N., Eremin V.N., Kayurov K.N., Kiselev V.V., Lavrukhov V.T., Martakov S.V., Nikitenko M.N., Revva M.Yu., Sobolev A.Yu., Sukhorukova K.V., Cheryauka A.B. VIKIZ Method for Logging Oil and Gas Boreholes [in Russian]. – Novosibirsk, GEO, 2002. – 112 p.Сухорукова К.В., Нечаев О.В., Суродина И.В., Петров А.М. Практические приложения численного моделирования и инверсии в задачах электрокаротажа // Марчуковские научные чтения–2018: Труды Международной конференции "Вычислительная математика и математическая геофизика", посвящ. 90-летию со дня рождения акад. А.С. Алексеева (г. Новосибирск, Академгородок, 8–12 октября 2018 г.) – Новосибирск, 2018. – С. 368–374.Epov M.I., Kayurov K.N., Yeltsov I.N., Sukhorukova K.V., Petrov A.N., Sobolev A.Yu., Vlasov A.A. New SKL logging equipment, methods and EMF PRO programs for data interpretation // Burenie i Neft. – 2010. – Vol. 2. –P. 16–19.Технология исследования нефтегазовых скважин на основе ВИКИЗ: Методическое руководство / ред. М.И. Эпов, Ю.Н. Антонов. – Новосибирск: Изд-во СО РАН, НИЦ ОИГГМ, 2000. – 121 с.Epov M.I., Suhorukova C.V., Nikitenko M.N., Gorbatenko A.A., Arzhantsev V.S. Electromagnetic sounding in deviated and horizontal wells: mathematical modeling and real data interpretation // SPE Russian Oil & Gas Exploration & Production Technical Conference & Exhibition (Moscow, Russia 16–18th October 2012). – Moscow, 2012. – Paper SPE-162034-MS, doi: 10.2118/162034-MS.Чаадаев Е.В. Развитие теории и методики интерпретации данных электрического и индукционного каротажа : автореф. дис. ... д. техн. наук. – Тверь, ВНИИГИС, 1991. – 32 с.Epov M.I., Sukhorukova K.V. Electric and electromagnetic logging sounding in realistic models of oil-gas collectors: numerical modeling and interpretation // Geofizicheskii Zhurnal (Kiev). – 2012. – Vol. 34 (4). – P. 5–15.Чен К.Ч., Ванг Х. Устройство и способ для учета влияния эксцентриситета скважины: Пат. RU 2 347 243 C2. Опубл. 20.02.2009. Бюл. 5. 21 с.Gianzero S.C. Effect of sonde eccentricity on responses of conventional induction-logging tools // IEEE Transactions on Geoscience Electronics. – 1978. – Vol. 16 (4). – P. 332–339, doi: 10.1109/TGE.1978.294593.Эпов М.И., Каюров К.Н., Ельцов И.Н., Петров А.Н., Сухорукова К.В., Соболев А.Ю., Власов А.А. Новый аппаратурный комплекс геофизического каротажа СКЛ и программно-методические средства интерпретации EMF Pro // Бурение и нефть. – 2010. – № 2. – С. 16–19.Gianzero S.C., Rau R. The effect of sonde position in the hole on responses of resistivity logging tools // Geophysics. – 1977. – Vol. 42 (3). – P. 642–654, doi: 10.1190/1.1440734.Эпов М.И., Сухорукова К.В. Электрические и электромагнитные каротажные зондирования в реалистичных моделях нефтегазовых коллекторов: численное моделирование и интерпретация // Геофизический журнал (Киев). – 2012. – № 34 (4). – С. 5–15.Gorbatenko A.A., Vologdin F.V., Sukhorukova K.V. Simulation of the effect of rough borehole walls and an excentered logging sonde on the readings of high-frequency electromagnetic logging sounding in wells filled with a high-conductivity drilling mud // Karotazhnik. – 2013. – Vol. 2. – P. 54–64.Anderson B., Barber T., Kennedy D., Shen L. New dimensions in modeling resistivity // Shlumberger Oilfield Review. – 1997. – Vol. 9. – P. 41–56.Hou J., Bittar M. Correction for the borehole effect of multi-component array induction log data // PIERS Proceedings (July 5–8, 2010). – Cambridge, USA, 2010. – P. 403–409.Barber T., Jammes L., Smits J.W., Klopf W., Ramasamy A., Reynolds L., Sibbit A., Terry R. Real-time openhole evaluation // Oilfield Review. – 1999. – Summer. – P. 36–57.Hou J., Sanmartin L., Wu D., Torres D., Celepcikay T. A new multi-frequency triaxial array induction tool for enhancing evaluation of anisotropic formations and its field testing // SPWLA 54th Annual Logging Symposium (June 22–26, 2013). – New Orleans, Louisiana, 2013. – Paper SPWLA-2013-CCC.Epov M., Yeltsov I., Kashevarov A., Sobolev A., Ulyanov V. Time evolution of the near borehole zone in sandstone reservoir from the data of repeated high-frequency electromagnetic logging // SPWLA 43rd Annual Logging Symposium. June 2–5, 2002. – 2002. – Paper SPWLA-2002-ZZ, https://onepetro.org/SPWLAALS/proceedings-abstract/SPWLA-2002/All-SPWLA-2002/SPWLA-2002-ZZ/27387.Hue Y.-K., Teixeira F.L., San Martin L.E., Bittar M. Three-dimensional simulation of eccentric LWD tool response in boreholes through dipping formations // IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing. – 2005. – Vol. 43 (2). – P. 257–268, doi: 10.1109/TGRS.2004.841354.Epov M.I., Suhorukova C.V., Nikitenko M.N., Gorbatenko A.A., Arzhantsev V.S. Electromagnetic sounding in deviated and horizontal wells: mathematical modeling and real data interpretation // SPE Russian Oil & Gas Exploration & Production Technical Conference & Exhibition (Moscow, Russia 16–18th October 2012). – Moscow, 2012. – Paper SPE-162034-MS, doi: 10.2118/162034-MS.Ignatov V.S., Sukhorukova K.V. Sonde eccentricity effect on high-frequency electromagnetic log responses // Karotazhnik. – 2009. – Vol. 5. – P. 101–110.Gianzero S.C. Effect of sonde eccentricity on responses of conventional induction-logging tools // IEEE Transactions on Geoscience Electronics. – 1978. – Vol. 16 (4). – P. 332–339, doi: 10.1109/TGE.1978.294593.Kaufman A., Itskovich G. Basic principles of induction logging: electromagnetic methods in borehole. – Elsevier, 2017. – 501 p.Gianzero S.C., Rau R. The effect of sonde position in the hole on responses of resistivity logging tools // Geophysics. – 1977. – Vol. 42 (3). – P. 642–654, doi: 10.1190/1.1440734.Kaufman A.A., Kaganskii A.M., Krivoputskii V.S. Radial characteristics of induction probes in an off-axis position in a borehole // Soviet Geology and Geophysics. – 1974. – Vol. 7. – P. 78–88.Hou J., Bittar M. Correction for the borehole effect of multi-component array induction log data // PIERS Proceedings (July 5–8, 2010). – Cambridge, USA, 2010. – P. 403–409.Lee H., Teixeira F., San Martin L., Bittar M. Numerical modeling of eccentered LWD borehole sensors in dipping and fully-anisotropic earth formations // IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing. – 2012. – Vol. 50 (3). – P. 727–735, doi: 10.1109/TGRS.2011.2162736.Hou J., Sanmartin L., Wu D., Torres D., Celepcikay T. A new multi-frequency triaxial array induction tool for enhancing evaluation of anisotropic formations and its field testing // SPWLA 54th Annual Logging Symposium (June 22–26, 2013). – New Orleans, Louisiana, 2013. – Paper SPWLA-2013-CCC.Li Q., Omeragic D., Chou L., Yang L., Duong K., Smits J., Yang J., Lau T., Liu C., Dworak R., Dreuillault V., Ye H. New directional electromagnetic tool for proactive geosteering and accurate formation evaluation while drilling // SPWLA 46th Annual Logging Symposium (June 26–29, 2005). – New Orleans, Louisiana, 2005. – Paper SPWLA-2005-UU.Hue Y.-K., Teixeira F.L., San Martin L.E., Bittar M. Three-dimensional simulation of eccentric LWD tool response in boreholes through dipping formations // IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing. – 2005. – Vol. 43 (2). – P. 257–268, doi: 10.1109/TGRS.2004.841354.Litvichenko D.A., Sukhorukova K.V., Nechaev O.V. The effect of a tool bias towards the borehole wall on electromagnetic-log responses and their transformations // Karotazhnik. – 2018. – Vol. 9. – P. 35–45.Kaufman A., Itskovich G. Basic principles of induction logging: electromagnetic methods in borehole. – Elsevier, 2017. – 501 p.Liu Q.-H. Electromagnetic field generated by an off-axis source in a cylindrically layered medium with an arbitrary number of horizontal discontinuities // Geophysics. – 1993. – Vol. 58 (5). – P. 616–625, doi: 10.1190/1.1443445.Lee H., Teixeira F., San Martin L., Bittar M. Numerical modeling of eccentered LWD borehole sensors in dipping and fully-anisotropic earth formations // IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing. – 2012. – Vol. 50 (3). – P. 727–735, doi: 10.1109/TGRS.2011.2162736.Minerbo G.N., Miles J.W. Borehole correction system for an array induction well-logging apparatus: United States Patent: 5,041,975. Date of Patent: Aug. 20, 1991. – 69 p.Li Q., Omeragic D., Chou L., Yang L., Duong K., Smits J., Yang J., Lau T., Liu C., Dworak R., Dreuillault V., Ye H. New directional electromagnetic tool for proactive geosteering and accurate formation evaluation while drilling // SPWLA 46th Annual Logging Symposium (June 26–29, 2005). – New Orleans, Louisiana, 2005. – Paper SPWLA-2005-UU.Nesterova G.V., Eltsov I.N., Kindyuk V.A., Nazarov L.A., Nazarova L.A. Modeling of hydrodynamic processes in the stress-strain near-wellbore zone and geophysical applications // Petrophysics of complex reservoirs: problems and prospects–2014: Collection of articles. – EAGE Geomodel, Moscow, 2014. – P. 327–344.Liu Q.-H. Electromagnetic field generated by an off-axis source in a cylindrically layered medium with an arbitrary number of horizontal discontinuities // Geophysics. – 1993. – Vol. 58 (5). – P. 616–625, doi: 10.1190/1.1443445.Nikitenko M., Itskovich G., Seryakov A. Fast electromagnetic modeling in cylindrically layered media excited by eccentred magnetic dipole // Radio Science. – 2016. – Vol. 51 (6). – P. 573–588, doi: 10.1002/2016RS005950.Minerbo G.N., Miles J.W. Borehole correction system for an array induction well-logging apparatus: United States Patent: 5,041,975. Date of Patent: Aug. 20, 1991. – 69 p.Omeragic D. Multi-coil electromagnetic focusing methods and apparatus reduce borehole eccentricity effects: United States Patent No.: US 6,541,979 B2. Date of Patent: Apr. 1, 2003. – 20 p.Nikitenko M., Itskovich G., Seryakov A. Fast electromagnetic modeling in cylindrically layered media excited by eccentred magnetic dipole // Radio Science. – 2016. – Vol. 51 (6). – P. 573–588, doi: 10.1002/2016RS005950.Rabinovich M.B., Bespalov A.N., Forgang S.W. Use of electrodes and multi-frequency focusing to correct eccentricity and misalignment effects on transversal induction measurements: United States Patent US 8803527 B2. 12 Aug 2014. – 12 p.Omeragic D. Multi-coil electromagnetic focusing methods and apparatus reduce borehole eccentricity effects: United States Patent No.: US 6,541,979 B2. Date of Patent: Apr. 1, 2003. – 20 p.Rosthal R., Barber T., Bonner S., Chen K.C., Davydycheva S., Hazen G., Homan D., Kibbe C., Minerbo G., Schlein R., Villegas L., Hanming W.H., Zhou F. Field test results of an experimental fully-triaxial induction tool // 44th Annual SPWLA Symposium (June 22–25, 2003). – Galveston, Texas, 2003a. – Paper SPWLA-2003-QQ.Rabinovich M.B., Bespalov A.N., Forgang S.W. Use of electrodes and multi-frequency focusing to correct eccentricity and misalignment effects on transversal induction measurements: United States Patent US 8803527 B2. 12 Aug 2014. – 12 p.Rosthal R.A., Homan D., Barber T.D., Bonner S., Clark B., Omeragic D. Method and apparatus for cancellation of borehole effects due to a tilted or transverse magnetic dipole: United States Patent: US 6,573,722 B2. Date of Patent: Jun. 3, 2003b. – 13 p.Rosthal R., Barber T., Bonner S., Chen K.C., Davydycheva S., Hazen G., Homan D., Kibbe C., Minerbo G., Schlein R., Villegas L., Hanming W.H., Zhou F. Field test results of an experimental fully-triaxial induction tool // 44th Annual SPWLA Symposium (June 22–25, 2003). – Galveston, Texas, 2003a. – Paper SPWLA-2003-QQ.Sukhorukova K.V. Determination of the electrophysical parameters of terrigenous deposits based on the joint numerical inversion of electrical and electromagnetic logging data in vertical and deviated wells: Dissertation ... Doct. of Techn. Sci. – Novosibirsk, 2017. – 357 p., http://www.ipgg.sbras.ru/ru/publications/ibc/2017/ds-2017-sukhorukova.pdf.Rosthal R.A., Homan D., Barber T.D., Bonner S., Clark B., Omeragic D. Method and apparatus for cancellation of borehole effects due to a tilted or transverse magnetic dipole: United States Patent: US 6,573,722 B2. Date of Patent: Jun. 3, 2003b. – 13 p.Sukhorukova K.V., Nechaev O.V., Surodina I.V., Petrov A.M. Practical applications of numerical modeling and inversion in electrical logging problems // Marchuk Scientific Readings–2018: Proceedings of the International Conference "Computational Mathematics and Mathematical Geophysics", dedicated to 90th anniversary of Acad. A.S. Alekseev (Novosibirsk, Akademgorodok, October 8–12, 2018). – Novosibirsk, 2018. – P. 368–374.Sun X., Nie Z., Li A., Luo X. Analysis and correction of borehole effect on the responses of multicomponent induction logging tools // PIER. – 2008. – Vol. 85. – P. 211–226, doi: 10.2528/PIER08072206.Sun X., Nie Z., Li A., Luo X. Analysis and correction of borehole effect on the responses of multicomponent induction logging tools // PIER. – 2008. – Vol. 85. – P. 211–226, doi: 10.2528/PIER08072206.Thunehed H., Olsson O. Borehole corrections for a thick resistivity probe // Journal of Environmental and Engineering Geophysics. – 2004. – Vol. 9 (4). – P. 217–224, doi: 10.4133/JEEG9.4.217.Thunehed H., Olsson O. Borehole corrections for a thick resistivity probe // Journal of Environmental and Engineering Geophysics. – 2004. – Vol. 9 (4). – P. 217–224, doi: 10.4133/JEEG9.4.217.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.