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Title:
CAPACITIVITY AND PERCENT FREQUENCY EFFECT DETECTION DEVICE AND METHOD, AND EXPLORATIVE SUBSTANCE IDENTIFICATION METHOD
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2014/173310
Kind Code:
A1
Abstract:
A capacitivity and percent frequency effect detection device comprises a signal generator (101) for generating alternating current signals with at least two different frequencies; a current and phase generating module (102) for generating current and phase information corresponding to each frequency; a first testing electrode (103a) and a second testing electrode (103b), wherein the first testing electrode (103a) is used to send the alternating current signals to a first position of a testing area; the second testing electrode (103b) is used to provide a reference voltage at a second position of the testing area; the first testing electrode (103a) is also used to generate voltage signals corresponding to each frequency after the alternating current signals reflux through the second position and the voltage signals are voltage information about a reference voltage of the first position relative to the second position; a processing unit (104), for determining at least one parameter information corresponding to each frequency according to the current and phase information and the voltage information corresponding to each frequency, and determining the capacitivity and percent frequency effect of the testing area according to two arbitrary frequencies of at least two different frequencies and the parameter information of the same type corresponding to the two frequencies. A capacitivity and percent frequency effect detection method and the explorative substance identification method using same are also provided.

Inventors:
ZENG YUTING (CN)
XIAN DI (CN)
DENG YOUMING (CN)
Application Number:
PCT/CN2014/076162
Publication Date:
October 30, 2014
Filing Date:
April 24, 2014
Export Citation:
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Assignee:
BEIJING ZEBANON SCIENCE & TECHNOLOGY INC (CN)
International Classes:
G01V3/18; E21B47/00; E21B49/00
Foreign References:
CN102692652A2012-09-26
CN102454398A2012-05-16
CN102565858A2012-07-11
CN101649738A2010-02-17
CN1924615A2007-03-07
JP2003084069A2003-03-19
Attorney, Agent or Firm:
INNOTRACK INTELLECTUAL PROPERTY LAW FIRM (CN)
北京英创嘉友知识产权代理事务所(普通合伙) (CN)
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Claims:
权利要求书

1、 一种电容率频散度检测设备, 其特征在于, 该设备包括:

信号发生器, 用于生成包括至少两个不同的频率的交变电流信号, 并将 该交变电流信号送入至电流及相位产生模块;

所述电流及相位产生模块, 用于在所述交变电流信号流过时, 产生与每 个频率对应的电流及相位信息;

第一测试电极和第二测试电极,所述第一测试电极用于将流过所述电流 及相位产生模块的交变电流信号送入测试区的第一位置; 所述第二测试电极 用于在测试区的第二位置处提供参考电压, 并且接收从所述测试区回流的交 变电流信号; 以及所述第一测试电极还用于在交变电流信号经过所述测试区 的第二位置回流后产生与每个频率对应的电压信息, 该电压信息为所述第一 位置相对于所述第二位置的参考电压的电压信息; 以及

处理单元,用于从所述电流及相位产生模块接收所述与每个频率对应的 电流及相位信息, 从所述第一测试电极接收所述与每个频率对应的电压信 息; 根据与每个频率对应的电流及相位信息、 和电压信息, 确定与每个频率 对应的至少一种参数信息, 并根据所述至少两个不同的频率中的任意两个频 率、 以及与所述两个频率对应的同种类型的参数信息, 来确定所述测试区的 电容率频散度。

2、 根据权利要求 1所述的检测设备, 其特征在于, 通过以下方式确定 所述电容率频散度:

其中, 表示所述电容率频散度;

f表示所述两个频率中的第一频率; /2表示所述两个频率中的第二频率;

^表示与所述第一频率对应的一种参数信息; 表示与所述第二频率对应的、 且与 为同种类型的参数信息。

3、 根据权利要求 1或 2所述的检测设备, 其特征在于, 所述参数信息 为无功电流、 容抗、 电容、 或离子电容率。

4、 根据权利要求 1-3 中任一权利要求所述的检测设备, 其特征在于, 所述至少两个不同的频率中的每个频率大于 0Hz, 且小于或等于 10KHz。

5、 根据权利要求 1-4 中任一权利要求所述的检测设备, 其特征在于, 在所述检测设备被用于地面勘探的情况下, 所述至少两个不同的频率从 Ο.ΟΟΙΗζ-ΙΟΟΟΗζ 的频率范围内选取; 或者, 在所述检测设备被用于测井的 情况下, 所述至少两个不同的频率从 1Ηζ~10000Ηζ的频率范围内选取。

6、 根据权利要求 1-5 中任一权利要求所述的检测设备, 其特征在于, 所述处理单元还用于根据所述电容率频散度确定含水饱和度。

7、 根据权利要求 6所述的检测设备, 其特征在于, 通过以下方式确定 所述含水饱和度:

Fdn

Sw = a

Φ

其中, ^表示所述含水饱和度;

表示所述电容率频散度; β表示预定系数;

表示孔隙度; n表示频散指

8、 一种电容率频散度检测方法, 其特征在于, 该检测方法包括: 生成包括至少两个不同的频率的交变电流信号,并产生与每个频率对应 的电流及相位信息;

将所述交变电流信号送入至测试区的第一位置;

在所述测试区的第二位置处提供参考电压;

在所述交变电流信号经过所述测试区的第二位置回流后,产生与每个频 率对应的电压信息, 该电压信息为所述第一位置相对于所述第二位置的参考 电压的电压信息;

根据与每个频率对应的电流及相位信息、 和电压信息, 确定与每个频率 对应的至少一种参数信息; 以及

根据所述至少两个不同的频率中的任意两个频率、 以及与所述两个频率 对应的同种类型的参数信息, 来确定所述测试区的电容率频散度。

所述电容率频散度:

其中, Fi表示所述电容率频散度;

f表示所述两个频率中的第一频率;

/2表示所述两个频率中的第二频率;

Ax表示与所述第一频率对应的一种参攝 为无功电流、 容抗、 电容、 或离子电容率。

11、 根据权利要求 8-10中任一权利要求所述的检测方法, 其特征在于, 所述至少两个不同的频率中的每个频率大于 0Hz, 且小于或等于 10KHz。

12、 根据权利要求 8-11中任一权利要求所述的检测方法, 其特征在于, 在进行地面勘探的情况下, 所述至少两个不同的频率从 0.001HZ~1000Hz的 频率范围内选取; 或者, 在进行测井的情况下, 所述至少两个不同的频率从 1Ηζ~10000Ηζ的频率范围内选取。

13、 根据权利要求 8-12中任一权利要求所述的检测方法, 其特征在于, 该方法还包括: 根据所述电容率频散度确定含水饱和度。

14、 根据权利要求 13所述的检测方法, 其特征在于, 通过以下方式确 定所述含水饱和度:

Fdn

Sw = a

Φ

其中, ^表示所述含水饱和度;

表示所述电容率频散度; β表示预定系数;

表示孔隙度; «表示频散指数。

15、 一种勘探物质识别方法, 其特征在于, 该识别方法包括:

利用权利要求 8-14 中任一权利要求所述的电容率频散度检测方法获得 一测试区的电容率频散度; 在该测试区的电容率频散度大于或等于频散度上限的情况下,识别该测 试区内的勘探物质为水资源。

16、 根据权利要求 15所述的识别方法, 其特征在于, 所述频散度上限 是根据该测试区所在的勘探区域内的多个测试区的电容率频散度的平均值 和预设的容忍度上限确定的。

17、 一种勘探物质识别方法, 其特征在于, 该识别方法包括: 获得一测试区的离子电容率;

利用权利要求 8-14 中任一权利要求所述的电容率频散度检测方法获得 该测试区的电容率频散度;

在该测试区的电容率频散度小于或等于频散度下限、 以及其离子电容率 大于或等于离子电容率上限的情况下, 识别该测试区内的勘探物质为导电金 属矿体; 或者, 在该测试区的电容率频散度小于或等于频散度下限、 以及其 离子电容率小于或等于离子电容率下限的情况下,识别该测试区内的勘探物 质为油气。

18、 根据权利要求 17所述的识别方法, 其特征在于,

所述离子电容率上限是根据该测试区所在的勘探区域内的多个测试区 的离子电容率的平均值和预设的第一容忍度上限确定的;

所述离子电容率下限是根据该测试区所在的勘探区域内的多个测试区 的离子电容率的平均值和预设的第一容忍度下限确定的;

所述频散度上限是根据该测试区所在的勘探区域内的多个测试区的电 容率频散度的平均值和预设的第二容忍度上限确定的; 以及

所述频散度下限是根据该测试区所在的勘探区域内的多个测试区的电 容率频散度的平均值和预设的第二容忍度下限确定的。

Description:
一种电容率频散度检测设备和方法、 及勘探物质识别方法

技术领域

本发明涉及勘探和测井领域, 具体地, 涉及一种电容率频散度检测设备 和方法、 及勘探物质识别方法。 背景技术

在进行地质勘探及测井时, 一般采用电阻率法、 阻抗法、 激发极化法、 复电阻率法、 或双电法进行测量。 然而, 这些方法存在共同的不足, 那就是 无法仅仅依靠一个参数来对被测物质进行定性 分析, 需要外加其它物理参数 进行综合对比, 才能分析出结论。

例如, 在利用电阻率法勘探石油时, 石油的电阻率响应是高电阻。 但水 矿化度低的地层的响应也是高电阻, 孔隙度低的地层的响应还是高电阻。 因 此, 仅仅依靠电阻率无法识别出石油, 需要加入地层水矿化度参数和孔隙度 参数来进行综合分析并得出结论。

此外, 由于需要外加地层水矿化度参数进和孔隙度参 数, 因此还需要引 入孔隙度测量仪来检测地层孔隙度, 以及水矿化度检测设备来检测地层水矿 化度 (或从有关单位获取地层水矿化度参数)。 这就导致无法仅通过一个检 测设备来实现被测物体的定性分析。

由此, 如果用户想要利用现有方法来对被测物质进行 定性分析, 需利用 多个检测设备来检测多个参数, 之后综合所述多个参数来进行分析, 这就导 致分析过程十分繁琐, 勘探效率低下。 此外, 对于用户而言, 这种方法是不 便的, 而且也会导致勘探成本的增加。 发明内容 本发明的目的是提供一种电容率频散度检测设 备和方法、及勘探物质识 别方法, 以实现一种新型的、 基于电容率频散度对勘探物质进行定性分析的 方法。

为了实现上述目的, 本发明提供一种电容率频散度检测设备, 该设备包 括: 信号发生器, 用于生成包括至少两个不同的频率的交变电流 信号, 并将 该交变电流信号送入至电流及相位产生模块; 所述电流及相位产生模块, 用 于在所述交变电流信号流过时, 产生与每个频率对应的电流及相位信息; 第 一测试电极和第二测试电极, 所述第一测试电极用于将流过所述电流及相位 产生模块的交变电流信号送入测试区的第一位 置; 所述第二测试电极用于在 测试区的第二位置处提供参考电压, 并且接收从所述测试区回流的交变电流 信号; 以及所述第一测试电极还用于在交变电流信号 经过所述测试区的第二 位置回流后产生与每个频率对应的电压信息, 该电压信息为所述第一位置相 对于所述第二位置的参考电压的电压信息; 以及处理单元, 用于从所述电流 及相位产生模块接收所述与每个频率对应的电 流及相位信息, 从所述第一测 试电极接收所述与每个频率对应的电压信息; 根据与每个频率对应的电流及 相位信息、 和电压信息, 确定与每个频率对应的至少一种参数信息, 并根据 所述至少两个不同的频率中的任意两个频率、 以及与所述两个频率对应的同 种类型的参数信息, 来确定所述测试区的电容率频散度。

本发明还提供一种电容率频散度检测方法, 该检测方法包括: 生成包括 至少两个不同的频率的交变电流信号, 并产生与每个频率对应的电流及相位 信息; 将所述交变电流信号送入至测试区的第一位置 ; 在所述测试区的第二 位置处提供参考电压; 在所述交变电流信号经过所述测试区的第二位 置回流 后, 产生与每个频率对应的电压信息, 该电压信息为所述第一位置相对于所 述第二位置的参考电压的电压信息; 根据与每个频率对应的电流及相位信 息、 和电压信息, 确定与每个频率对应的至少一种参数信息; 以及根据所述 至少两个不同的频率中的任意两个频率、 以及与所述两个频率对应的同种类 型的参数信息, 来确定所述测试区的电容率频散度。

本发明还提供一种勘探物质识别方法, 该识别方法包括: 利用本发明提 供的电容率频散度检测方法获得一测试区的电 容率频散度;在该测试区的电 容率频散度大于或等于频散度上限的情况下, 识别该测试区内的勘探物质为 水资源。

本发明还提供一种勘探物质识别方法, 该识别方法包括: 获得一测试区 的离子电容率; 利用本发明提供的电容率频散度检测方法获得 该测试区的电 容率频散度; 在该测试区的电容率频散度小于或等于频散度 下限、 以及其离 子电容率大于或等于离子电容率上限的情况下 , 识别该测试区内的勘探物质 为导电金属矿体;或者,在该测试区的电容率 频散度小于或等于频散度下限、 以及其离子电容率小于或等于离子电容率下限 的情况下,识别该测试区内的 勘探物质为油气。

在本发明中, 发现了油气、 水及导电金属矿体对电容频散特性影响敏感 这一重要物理现象, 进而为基于电容率频散度来识别油气、 水资源及导电金 属矿体奠定了坚实的理论基础。

通过本发明提供的电容率频散度检测设备和方 法,可以有效检测出测试 区的电容率频散度,从而为后续基于该电容率 频散度来识别该测试区内的勘 探物质提供数据支持。

另外, 通过本发明提供的勘探物质识别方法, 可以基于检测出的电容率 频散度来进行勘探物质识别, 以能够定性分析出勘探物质属于哪种类型的物 质。 整个识别过程十分简单方便, 仅通过电容率频散度这一物理参数就至少 可以识别出水资源, 在提高水资源的勘探成效的同时, 还避免了复杂的对比 分析过程, 因而还可以显著提高勘探效率。

此外,本发明还发现并利用导电金属矿体和油 气资源在离子电容率上具 有显著差异这一物理现象, 结合电容率频散度和离子电容率来识别导电金 属 矿体或油气, 从而可以提高对导电金属矿体或油气的勘探成 效。 此外, 仅通 过本发明提供的电容率频散度检测设备和方法 就可以检测出测试区的电容 率频散度和离子电容率, 无需采用其他检测设备和方法来专门检测离子 电容 率。 这样, 不仅可以为用户带来便利, 还可以在勘探时降低设备的使用量, 从而可以降低勘探成本, 并进一步提高勘探效率。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施 方式部分予以详细说明。 附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解, 并且构成说明书的一部分, 与 下面的具体实施方式一起用于解释本发明, 但并不构成对本发明的限制。 在 附图中:

图 1示出了在一地质条件下,不同矿化度的水溶 和不同含水率的砂体 的电容频散实测数据图;

图 2示出了在一地质条件下,普通湿润地表和湿 地表下含不同导电金 属矿体的电容频散实测数据图;

图 3示出了根据本发明的实施方式的电容率频散 检测设备的结构示意 图; 以及

图 4示出了根据本发明的实施方式的电容率频散 检测方法的流程图。 具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详 细说明。 应当理解的是, 此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释 本发明, 并不用于限制本发 明。

本发明是基于水、 导电金属矿体和油气对电容率频散度的敏感特 性, 通 过检测电容率频散度来识别勘探区域中的勘探 物质 (在本发明中, 勘探物质 包括水资源、 导电金属矿体和油气) 的。 下面首先描述水、 导电金属矿体和 油气对电容率频散度的敏感特性, 以为利用该电容率频散度来识别勘探物质 提供理论依据。

图 1示出了在一地质条件下,不同矿化度的水溶 和不同含水率的砂体 的电容频散实测数据图。 如图 1所示, 曲线 L1显示的是矿化度为 60g/L的 水溶液的电容 -频散关系, 其中 y表示电容 (pF), X表示频率 (Hz)。 该水 溶液的电容率频散度为 1.5357。 曲线 L2显示的是矿化度为 30g/L的水溶液 的电容 -频散关系, 其中该水溶液的电容率频散度为 1.5039。 对比曲线 L1和 L2可以看出,矿化度为 60g/L的水溶液的电容率频散度和矿化度为 30g/L的 水溶液的电容率频散度相差不大, 也就是说, 矿化度对电容率频散度影响不 敏感。

另外, 在图 1中, 曲线 L3~L8显示的是不同含水率的砂体的电容 -频散 关系, 其中, 曲线 L3~L8所对应的砂体的含水率是从高到低的顺序 SP, 曲 线 L3所对应的砂体的含水率最高, 曲线 L8所对应的砂体的含水率最低。与 每个曲线对应的电容率频散度分别为 1.0501、 1.0062、 0.901、 0.8824、 0.8693、 0.8571。 由此可以看出, 随着含水率的下降, 电容率频散度也明显下降。 因 此, 含水率对电容率频散度影响敏感。 此外, 通过测试还可以得出, 含水率 越高, 电容率频散度越高。

图 2示出了在一地质条件下,普通湿润地表和湿 地表下含不同导电金 属矿体的电容频散实测数据图。 如图 2所示, L9显示的是普通湿润地表下 的电容 -频散关系, 其中普通湿润地表下的电容率频散度为 1.2359。 L10~L13 显示的是含不同导电金属矿体的湿润地表下的 电容 -频散关系, 其中, 与每 个曲线对应的电容率频散度分别为 1.0585、 0.9593、 1.0264、 0.9655。 由此可 以看出, 相比于普通湿润地表, 含导电金属矿体的地表下的电容率频散度明 显下降。 因此, 导电金属矿体对电容率频散度也影响敏感。 此外, 通过测试 还可以得出, 导电金属矿体含量越高, 电容率频散度越低。

类似地, 可以利用相似测试方法得出油气的电容 -频率关系。 通过油气 的电容 -频率关系, 可以得出油气对电容率频散度也影响敏感的结 论。 并且, 油气含量越高, 电容率频散度越低。

综上可以看出, 水、 导电金属矿体和油气这三种勘探物质均对电容 率频 散度这一参数敏感,这为利用电容率频散度来 识别这三种勘探物质奠定了坚 实的理论基础。

为了识别勘探区中的多个测试区 (也可被称为 "测点") 的勘探物质, 首先需要检测出这些测试区的电容率频散度。 下面将结合图 3〜图 4来描述本 发明提供的电容率频散度检测设备和方法。

首先, 参考图 3, 图 3示出了根据本发明的实施方式的电容率频散 检 测设备 100的结构示意图。 如图 3所示, 该设备 100可以包括: 信号发生器 101, 用于生成包括至少两个不同的频率的交变电流 信号; 信号发生器 101, 用于生成包括至少两个不同的频率的交变电流 信号, 并将该交变电流信号送 入至电流及相位产生模块 102; 所述电流及相位产生模块 102, 用于在所述 交变电流信号流过时, 产生与每个频率对应的电流及相位信息; 第一测试电 极 103a和第二测试电极 103b,所述第一测试电极 103a用于将流过所述电流 及相位产生模块 102的交变电流信号送入测试区的第一位置; 所述第二测试 电极 103b用于在测试区的第二位置处提供参考电压 并且接收从所述测试 区回流的交变电流信号; 以及所述第一测试电极 103a还用于在交变电流信 号经过所述测试区的第二位置回流后产生与每 个频率对应的电压信息, 该电 压信息为所述第一位置相对于所述第二位置的 参考电压的电压信息; 以及处 理单元 104, 用于从所述电流及相位产生模块 102接收所述与每个频率对应 的电流及相位信息, 从所述第一测试电极 103a接收所述与每个频率对应的 电压信息; 根据与每个频率对应的电流及相位信息、 和电压信息, 确定与每 个频率对应的至少一种参数信息, 并根据所述至少两个不同的频率中的任意 两个频率、 以及与所述两个频率对应的同种类型的参数信 息, 来确定所述测 试区的电容率频散度。

具体地,信号发生器 101可以以扫频方式或组合波形方式来生成包括 至 少两个不同的频率的交变电流信号。 其中, 所述至少两个不同的频率中的每 个频率大于 0Hz, 且小于或等于 10KHz。 优选地, 在所述检测设备 100被用 于地面勘探的情况下, 所述至少两个不同的频率可以从 0.001H Z ~1000Hz的 频率范围内选取, 例如, 可以选择 1Hz和 8Hz这两个频率; 或者, 在所述 检测设备 100 被用于测井的情况下, 所述至少两个不同的频率可以从 1Ηζ~10000Ηζ的频率范围内选取, 例如, 可以选择 24Hz和 192Hz这两个频 率。

在信号发生器 101生成所述交变电流信号之后,该交变电流信 号流入所 述电流及相位产生模块 102。 在交变电流信号流过所述电流及相位产生模块 102时, 该电流及相位产生模块 102可产生与每个频率对应的电流及相位信 息。

之后,流过所述电流及相位产生模块 102的交变电流信号经由所述第一 测试电极 103a被送入至测试区的第一位置。 该交变电流信号经过所述测试 区后回流至第二测试电极 103b。 该第二测试电极 103b可以在第二位置处提 供参考电压, 例如, 零电压。 这样, 在交变电流信号回流至该第二测试电极 103b之后, 在第一测试电极 103a处可以产生与每个频率对应的电压信息, 其中, 该电压信息为所述第一位置相对于所述第二位 置的参考电压的电压信 息。

处理单元 104可以从所述电流及相位产生模块 102接收所述与每个频率 对应的电流及相位信息, 从所述第一测试电极 103a接收所述与每个频率对 应的电压信息。 之后, 该处理单元 104可以根据与每个频率对应的电流及相 位信息、 和电压信息, 确定与每个频率对应的至少一种参数信息。 其中, 所 述参数信息可以例如为无功电流 /x、 容抗 、 电容 C、 或离子电容率 :。 也 就是说, 处理单元 104可以确定出与每个频率对应的无功电流 /x、 容抗 、 电容 C、 离子电容率 :中的至少一者。

用于根据一种频率下的电流及相位信息、和电 压信息来确定该频率下的 无功电流 /x、 容抗 ^和电容 C的方法是本领域技术人员公知的, 在此便不 再赘述。 另外, 在确定出电容 C之后, 可以通过以下等式 (1 ) 来确定离子 电容率 ::

其中, C为电容量值, :为离子电容率 (单位为 F/m), 为电极系数 (单位为 l/ m )。

在处理单元 104确定出每种频率下的至少一种参数信息之后 ,处理单元 104可以从所述至少两个不同的频率中任意选取 两个频率。 假设, 所选取的 两个频率为第一频率 和第二频率 / 2 。 处理单元 104可以根据这两个频率、 和与这两个频率对应的同种类型的参数信息, 来确定所述测试区的电容率频 散度 FcL

例如, 可以通过以下等式 (2 ) 来确定电容率频散度

F = log f (2 ) 其中, Fi表示所述电容率频散度; _ !表示所述两个频率中的第一频率; / 2 表示所述两个频率中的第二频率; ^表示与所述第一频率对应的一种参数 信息; 表示与所述第二频率对应的、 且与 为同种类型的参数信息。 即, 与^ 4 2 要么同为无功电流 /χ, 要么同为容抗 , 要么同为电容 C, 要么同 为离子电容率 :。 由此, 通过以上方式就可以得出测试区的电容率频散 度, 从而为之后进 行勘探物质识别提供数据支持。

如上所述,本发明提供的电容率频散度检测设 备 100可以被用于地面勘 探或测井工程中。 在被用于测井工程中时, 本发明提供的电容率频散度检测 设备 100不仅可以检测出测试区的电容率频散度,还 可以根据该电容率频散 度检测出测试区的含水饱和度(通常, 在测井工程中, 含水饱和度是一项被 测指标), 如下面将进一步描述的。

所述处理单元 104还可以用于根据所述电容率频散度确定含水 饱和度。 例如, 所述处理单元 104可以通过以下等式 (3 ) 来确定含水饱和度:

Sw = a ( 3 )

Φ

其中, ^表示所述含水饱和度; Fi 表示所述电容率频散度; α表示预 定系数; 表示孔隙度; 《表示频散指数。 ^/和《的值可以根据测试区的实际 情况来被确定。 例如, 在一种实施方式中, fl=0.2, 以及《=4.9。

由此,通过本发明提供的电容率频散度检测设 备 100还可以检测出含水 饱和度这一参数。 有别于现有的含水饱和度检测方法, 在本发明中, 含水饱 和度是基于电容率频散度确定的。 因此, 通过本发明提供的电容率频散度检 测设备 100, 可以实现一种新型的、 基于电容率频散度的含水饱和度检测方 法, 以满足测井工程的需要。

图 4示出了根据本发明的实施方式的电容率频散 检测方法的流程图。 如图 4所示, 该检测方法可以包括: 步骤 S401 , 生成包括至少两个不同的 频率的交变电流信号,并产生与每个频率对应 的电流及相位信息;步骤 S402, 将所述交变电流信号送入至测试区的第一位置 ; 步骤 S403 , 在所述测试区 的第二位置处提供参考电压; 步骤 S404, 在所述交变电流信号经过所述测 试区的第二位置回流后, 产生与每个频率对应的电压信息, 该电压信息为所 述第一位置相对于所述第二位置的参考电压的 电压信息; 步骤 S405 , 根据 与每个频率对应的电流及相位信息、 和电压信息, 确定与每个频率对应的至 少一种参数信息; 以及步骤 S406, 根据所述至少两个不同的频率中的任意 两个频率、 以及与所述两个频率对应的同种类型的参数信 息, 来确定所述测 试区的电容率频散度。 其中, 所述参数信息可以例如为无功电流 /x、 容抗 Xc, 电容 C、 或离子电容率 :。

所述至少两个不同的频率中的每个频率大于 0Hz, 且小于或等于 ΙΟΚΗζο 优选地, 在进行地面勘探的情况下, 所述至少两个不同的频率可以 从 0.001Hz~1000Hz的频率范围内选取, 例如, 可以选择 1Hz和 8Hz这两个 频率; 或者, 在进行测井的情况下, 所述至少两个不同的频率可以从 1Ηζ~10000Ηζ的频率范围内选取, 例如, 可以选择 24Hz和 192Hz这两个频 率。

可以通过上述等式 (2 ) 来确定所述电容率频散度 ¾, 具体方法和原理 已在上面被详细阐述, 因而, 此处便不再赘述。

在本发明的另一种实施方式中, 在进行测井的情况下, 所述检测方法还 可以包括: 根据所述电容率频散度确定含水饱和度。 可以通过上述等式(3 ) 来确定所述含水饱和度 Sw, 具体方法和原理已在上面被详细阐述, 因而, 此处便不再赘述。

综上所述, 通过本发明提供的电容率频散度检测设备和方 法, 可以有效 地检测出测试区的电容率频散度(在测井工程 中, 还可以检测出测试区的含 水饱和度, 以满足测井需要), 从而为后续基于该电容率频散度来识别该测 试区内的勘探物质提供数据支持。

在检测出勘探区域中的多个测试区的电容率频 散度之后,可以基于该电 容率频散度进行勘探物质识别。下面将详细描 述本发明提供的勘探物质识别 方法。

在一种实施方式中, 本发明提供的勘探物质识别方法可以包括: 利用本 发明提供的电容率频散度检测方法获得一测试 区的电容率频散度; 在该测试 区的电容率频散度大于或等于频散度上限 (通常被视为 "高异常") 的情况 下,识别该测试区内的勘探物质为水资源(原 因在于,如结合图 1所描述的, 含水率越高, 电容率频散度越高)。

所述频散度上限可以根据该测试区所在的勘探 区域内的多个测试区的 电容率频散度的平均值和预设的容忍度上限来 确定。可以根据经验值来设定 所述容忍度上限的具体值。 例如, 假设对于整个勘探区域中的多个测试区, 电容率频散度的平均值为^, 并将该容忍度上限设定为 +10%。 那么, 所述 频散度上限可以例如为^ +10%*^。

在这一实施方式中,充分利用了水对电容频散 特性影响敏感这一物理现 象, 以及含水率越高、 电容率频散度越高这一特性。 进而, 可以根据所检测 出的电容率频散度来定性识别出水资源。 整个识别过程十分简单方便, 且不 需要其他参数。 不仅可以提高水资源的勘探成效, 还避免了复杂的对比分析 过程, 因而还可以显著提高勘探效率。

在另一种实施方式中, 本发明还提供一种勘探物质识别方法, 该识别方 法包括: 获得一测试区的离子电容率; 利用本发明提供的电容率频散度检测 方法获得该测试区的电容率频散度; 在该测试区的电容率频散度小于或等于 频散度下限(通常被视为 "低异常")、 以及其离子电容率大于或等于离子电 容率上限 (通常被视为 "高值") 的情况下, 识别该测试区内的勘探物质为 导电金属矿体; 或者, 在该测试区的电容率频散度小于或等于频散度 下限、 以及其离子电容率小于或等于离子电容率下限 (通常被视为 "低值") 的情 况下, 识别该测试区内的勘探物质为油气。

可以通过本领域技术人员熟知的任意方法来获 得测试区的离子电容率。 在一种优选的实施方式中,可以通过本发明提 供的电容率频散度检测方法来 获取测试区的离子电容率。 如上所述, 在本发明提供的电容率频散度检测方法中的步 骤 S405, 根 据与每个频率对应的电流及相位信息、 和电压信息, 确定与每个频率对应的 至少一种参数信息。 其中, 所述参数信息可以为无功电流 /x、 容抗 c、 电 容 、 或离子电容率 :。 也就是说, 通过这一步骤, 就可以直接或间接得出 (通过诸如容抗 ^、 电容 C之类的其他参数得出) 多个频率下的离子电容 率 :。

由此, 在进行勘探物质识别时, 可以利用本发明提供的电容率频散度检 测方法来同时得出测试区的离子电容率和电容 率频散度这两项参数, 而无需 再根据其他方法确定测试区的离子电容率, 从而可以为用户提供便利, 并且 可以提高勘探效率。

对于一个测试区而言, 多个频率一一对应于多个离子电容率。 可以任选 一种频率下的离子电容率来作为该测试区的离 子电容率。

所述离子电容率上限可以根据该测试区所在的 勘探区域内的多个测试 区的离子电容率的平均值和预设的第一容忍度 上限确定的; 以及所述离子电 容率下限可以根据该测试区所在的勘探区域内 的多个测试区的离子电容率 的平均值和预设的第一容忍度下限来确定。可 以根据经验值来设定所述第一 容忍度上限和所述第一容忍度下限的具体值。 例如, 假设对于整个勘探区域 中的多个测试区, 离子电容率的平均值为 , 并将该第一容忍度上限设定为 +10%, 以及将第一容忍度下限设定为 -10%。 那么, 所述离子电容率上限可 以例如为 +ιο%* , 所述离子电容率下限可以例如为 -io%*e。

这里, 需要注意的是, 如上所述, 对于每个测试区而言, 可以任选一种 频率下的离子电容率作为该测试区的离子电容 率。那么在确定多个测试区的 离子电容率的平均值 时, 应当确保对于所述多个测试区, 所选用的均为相 同频率下的离子电容率。 例如, 在进行地面勘探时, 对于每个测试区, 均选 用 8Hz频率下对应的离子电容率。之后, 再对各个测试区的相同频率下的离 子电容率进行平均, 得到离子电容率平均值。 这样, 可以确保关于离子电容 率的比较操作是在同一频率下进行的。

此外,所述频散度上限可以根据该测试区所在 的勘探区域内的多个测试 区的电容率频散度的平均值和预设的第二容忍 度上限来确定; 以及所述频散 度下限可以根据该测试区所在的勘探区域内的 多个测试区的电容率频散度 的平均值和预设的第二容忍度下限来确定。可 以根据经验值来设定所述第二 容忍度上限和第二容忍度下限的具体值。 例如, 假设对于整个勘探区域中的 多个测试区, 电容率频散度的平均值为^, 并将该第二容忍度上限设定为

+10%, 以及将第二容忍度下限设定为 -10%。 那么, 所述频散度上限可以例 如为 ϊ^+10%*ϊ^, 所述频散度下限可以例如为 ϊ^-10%*ϊ^。

由此, 在这一实施方式中, 充分利用了导电金属矿体和油气资源在离子 电容率上具有显著差异这一物理现象, 结合电容率频散度和离子电容率来识 别导电金属矿体或油气, 从而可以提高对导电金属矿体或油气的勘探成 效。 此外,仅通过本发明提供的电容率频散度检测 设备和方法就可以检测出测试 区的电容率频散度和离子电容率,无需采用其 他检测设备和方法来专门检测 离子电容率。 这样, 不仅可以为用户带来便利, 还可以在勘探时降低设备的 使用量, 从而可以降低勘探成本, 并进一步提高勘探效率。

综上所述, 在本发明中, 发现了油气、 水及导电金属矿体对电容频散特 性影响敏感这一重要物理现象, 进而为基于电容率频散度来识别油气、 水资 源及导电金属矿体奠定了坚实的理论基础。通 过本发明提供的电容率频散度 检测设备和方法, 可以有效检测出测试区的电容率频散度, 从而为后续基于 该电容率频散度来识别该测试区内的勘探物质 提供数据支持。

另外, 通过本发明提供的勘探物质识别方法, 可以基于检测出的电容率 频散度来进行勘探物质识别, 以能够定性分析出勘探物质属于哪种类型的物 质。 整个识别过程十分简单方便, 仅通过电容率频散度这一物理参数就至少 可以识别出水资源, 在提高水资源的勘探成效的同时, 还避免了复杂的对比 分析过程, 因而还可以显著提高勘探效率。

此外,本发明还发现并利用导电金属矿体和油 气资源在离子电容率上具 有显著差异这一物理现象, 结合电容率频散度和离子电容率来识别导电金 属 矿体或油气, 从而可以提高对导电金属矿体或油气的勘探成 效。 此外, 仅通 过本发明提供的电容率频散度检测设备和方法 就可以检测出测试区的电容 率频散度和离子电容率, 无需采用其他检测设备和方法来专门检测离子 电容 率。 这样, 不仅可以为用户带来便利, 还可以在勘探时降低设备的使用量, 从而可以降低勘探成本, 并进一步提高勘探效率。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方 式, 但是, 本发明并不限 于上述实施方式中的具体细节, 在本发明的技术构思范围内, 可以对本发明 的技术方案进行多种简单变型, 这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是, 在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术 特 征, 在不矛盾的情况下, 可以通过任何合适的方式进行组合。 为了避免不必 要的重复, 本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外, 本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行 任意组合, 只要其 不违背本发明的思想, 其同样应当视为本发明所公开的内容。




 
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