阵列感应—讲课.ppt

阵列感应测井技术及其应用新疆石油管理局测井公司2003.8董彦喜内 容• 前言• 测井原理• 资料处理• 测井条件• 地质应用 前 言1949年，道尔（H．DOLL）提出了感应测井几何因 子理论，发明了第一支感应测井仪器随后人们对感应 测井理论进一步研究，并对仪器进行了多方面的改进， 研制出多种类型的感应测井仪器，使其成为油田勘探开 发中常用的测井项目之一随着计算机技术的发展，20世纪80年代BPB公司首 先推出了阵列感应测井仪，其后斯伦贝谢公司、阿特拉 斯公司和哈里伯顿公司也相继研制出商业化的阵列感应 测井仪，提高了感应测井的测量精度，拓宽了应用范围 ，取得了较好的效果2000年阵列感应测井在准噶尔盆地投入使用，目前 已测井20余井次测井原理发射线圈接收线圈涡流根据电磁感应原理提出的感应测井，在 测量时通过对发射线圈供给交流电，在其周 围地层中形成交变电磁场；这种交变电磁场 既可在导电介质中传播，也可在非导电介质 中传播在感应几何因子理论中，设想把地 层分成许多以井轴为中心的圆环，每个圆环 相当于一个导电环；在交变电磁场的作用下 ，这些导电环就会产生感应电流，感应电流 是以井轴为中心的同心圆状的闭合电流环， 即涡流。

当发射线圈中交流电的大小与频率 恒定时，地层中涡流强度近似与地层电导率 成正比涡流本身又会形成二次交变电磁场 ，它在接受线圈内产生感应电动势；该电动 势的大小与涡流强度有关，即与地层电导率 有关根据检测接受线圈感应电流的大小， 通过与仪器参数有关的计算，可以得出地层 电导率这是感应测井的一般原理测井原理阵列感应测井采用一个发射线圈和多个接受线 圈，构成一系列多线圈距的三线圈系（一个发射线 圈，两个接受线圈），其线圈系排列示意图如右图 所示接受线圈对中包括一个主接受线圈和一个辅 助接受线圈，后者的主要作用是运用电磁场叠加原 理消除直耦信号的影响阵列感应测井仪采用一系列不同线圈距的线圈 系测量同一地层，把采集的大量数据传送到地面， 由计算机进行处理，得出具有不同径向探测深度和 不同纵向分辨率的电阻率曲线，其多道信号处理技 术可提供改善了径向和纵向分辨率及做了环境影响 校正的稳定可靠的仪器响应它克服了常规感应测 井仪纵向分辨率低、探测深度固定、不能解决复杂 侵入剖面等缺点，不但可得出原状地层电阻率和侵 入带电阻率，还可研究侵入带的变化，使用新的侵 入描述参数描述侵入过渡带，进行电阻率径向成像 和侵入剖面成像，成为目前一种重要的测井新方法 。

测井原理4ft2ft1ft可获得三种纵向分辨率（1ft、2ft、4ft）、5—6种探测 深度（10in、20in、30in、60in、90in、120in）的测井曲线 4英尺2英尺1英尺仪器性能指标测井原理斯伦贝谢公司（AIT—H）、阿特拉斯公司（HDIL）和哈里伯顿公司 （HARI）的阵列感应测井原理基本相同，其仪器性能指标有所差别阵列感应测井资料处理基本处理预处理：消除原始数据记录中的单个坏点和校正在测量过程中由于温 度变化引起的测量结果偏差趋肤效应校正：响应信号被在发射器、地层环及接受器之间的导电地 层减弱、延迟，这种现象通常被称为“趋肤效应”使用趋肤效应校 正可以减少其影响井眼环境校正：对泥浆电导率、井眼尺寸的影响校正真分辨率聚焦组合：在软件聚焦时，对具有不同探测深度阵列测量的 数据进行一系列聚焦滤波及组合，得出一组具有固定探测深度的曲线 ，即聚焦合成曲线纵向分辨率匹配：将浅探测的曲线特征组合到深探测曲线时，浅探测 信号的平均影响被消除，这样既没有改变深探测曲线分辨远离井眼地 层的电导率变化的能力（探测深度未变），又使得其纵向分辨率与浅 探测曲线匹配，得到相同的视纵向分辨率，形成“分辨率匹配曲线” 。

合成双感应曲线、倾角校正资料处理一维电阻率反演处理一维电阻率反演模型假设地 层电阻率只沿径向变化反演使 用的数据为经井眼校正后的纵向 分辨率匹配曲线，电阻率反演方 法是以不同探测深度的分辨率匹 配曲线对应的径向积分几何因子 为基础，在计算中考虑每条曲线 的相对精度，在算法中同时进行 侵入和非侵入模型的计算和判别 ，最后根据选择标准给出一个较 合理的模型该部分的处理可提 供原状地层电阻率（Rt）、冲洗 带电阻率（Rxo）及侵入带的侵 入深度资料处理二维电阻率反演处理二维电阻率反演同时考虑地 层电阻率在纵向和径向上的变化 ，但目前在测井资料处理中还没 有一种技术能够实现与测井数据 完全吻合的反演在实际反演中 ，通常使用一个设置的地层模型 进行模拟，将得到的合成数据与 实际的测井数据进行比较，通过 逐步调 整地层模型的参数，使 两种数据近似一致（小于规定的 误差），这样可以得到一个包含 电阻率分布的定量地层模型许 多反演算法可以产生二维地层电 阻率模型、形成二维地层电阻率 图像Rt,n-1Rt,nRt,n+1Rxo,n-1Lxo,n-1Rt,n-1Rt,nRt,n+1Rxo,nLxo,nRxo,n+1Lxo,n+1RmBHDBorehole资料处理测井条件阵列感应测井不能取代侧向测井，它与双侧向测井互为补充，分别适应 不同的测井条件。

阵列感应测井适应的测井条件一般为： • 中、低电阻率地层； • 相对较高的泥浆电阻率由感应测井原理可知，如泥浆电阻率太低，对测 量结果影响较大；如Rt/Rxo很大，则高度聚焦的感应测井曲线会出现“洞穴 效应” • 井眼直径不能太大 如井径很大，特别 对短间距阵列测量值 影响很大；如加测微 球型聚焦测井，可在 一定程度上补偿其影 响； • 原状地层电阻率和 冲洗带电阻率有差别 如两者接近，阵列 感应测井不能很好地 反映地层的泥浆侵入 特性地质应用 • 泥浆侵入机理 • 地层侵入特性描述① 直观描述② 径向电阻率变化③ 径向侵入参数和径向饱和度④ 泥浆滤液侵入体积 • 划分有效渗透层 • 识别储层流体性质① 油水层识别② 气层侵入特性 • 确定原状地层电阻率 • 薄层评价泥浆侵入机理r1dir2原状 地层 原状 地层 过渡 带过渡 带冲洗 带冲洗 带井 眼在钻井过程中，泥浆在正向压差 作用下侵入地层其具体过程大致如 下：从井眼形成的瞬间开始泥浆和泥 浆滤液便向渗透性地层渗透，在这段 时间内还未形成泥饼，称为瞬时失水 （喷失）过程；泥饼形成后，在泥浆 循环状态下，泥浆失水量由大到小至 恒定，这段时间属于动失水过程；在 瞬时失水过程之后动失水和静失水过 程交替出现，最终泥饼保持一定的厚 度，累积失水量达到一定数值，最终 泥饼保持一定的厚度，累积失水量达 到一定数值，形成动态平衡。

一般而 言，瞬时失水量较小，动失水量大于 静失水量；失水量越大，泥饼越厚通常情况下，泥浆及其滤液径向 侵入剖面是渐变的，根据侵入程度的 变化可分为冲洗带、过渡带和原状地 层地质应用地层侵入特性描述如果泥浆滤液电阻率Rmf小 于地层水电阻率Rw，对于油气层 和水层深探测电阻率均小于浅探 测电阻率，显示为正差异如果Rmf大于Rw，对于水层 深探测电阻率大于浅探测电阻率 ，显示为负差异；对于油气层则 可能为正差异、重合或负差异 如果Rmf等于Rw，对于水层 深探测电阻率等于浅探测电阻率 ，显示为重合；对于油气层则为 正差异径向深度地层电阻率油气层水层径向深度地层电阻率油气层水层径向深度地层电阻率油气层水层地质应用直观描述地质应用由于同一组阵列感应测井曲线的测井原理和垂直分辨率 相同，因此进行直观解释比其它电阻率测井资料具有优越性 在非渗透层各条曲线应该重合，根据曲线之间的差异可以 定性描述地层的侵入特性LU7126井测井曲线图径向电阻率变化用径向响应函数对一组 纵向分辨率匹配曲线进行反 褶积，可得到对径向电阻率 变化的详细描述，在不施加 任何预先设想模型的情况下 ，建立从井眼到地层的径向 电阻率剖面；使用不同的颜 色表示电阻率的大小，就可 形成一种电阻率图像。

左图 显示的是一个油气层电阻率 图像实例图像的色彩反差 可以反映出由泥浆滤液侵入 引起的电阻率变化在油气 层发生明显的低阻侵入，而 在高阻的底部几乎没有侵入 显示地质应用径向饱和度使用预先设计的地层侵入 模型对阵列感应测井资料反演 ，即可得到地层侵入参数并形 成用彩色表示饱和度的图像 要生成径向饱和度图像，需要 知道地层孔隙度、地层水电阻 率、泥浆滤液电阻率和饱和度 计算公式，根据径向侵入参数 和径向电阻率变化计算出径向 饱和度左图为阵列感应反演 得出的径向饱和度图像图中 显示，在油气层段井眼附近由 于受泥浆滤液侵入的影响含油 饱和度较低，而在径向较远处 地层含油饱和度较高，在底部 高阻层由于孔隙度低，为干层 ，含油饱和度很低且径向无变 化地质应用划分有效渗透层当不同探测深度的感应测井曲线之间存在差异时，说 明地层受侵入作用影响，为渗透层；当不同探测深度的感 应测井曲线重合时，一般为非渗透层，但在个别渗透层也 存在这种现象，其原因为：①当地层电阻率与冲洗带电阻 率接近（RxoRt ）时，对于水层由于侵入作用没有使储层 在径向上导电性质发生大的改变，因此径向不同深度的电 阻率接近，表现为各条曲线重合；②当地层水电阻率小于 泥浆滤液电阻率（即Rmf>Rw）时，对于含油饱和度较低的 油层和油水同层，泥浆侵入使储层中水的电阻率升高同时 使其含油饱和度降低，两者影响相互抵消，表现为各条曲 线重合。

在这两种情况下，应结合自然伽玛、自然电位、 电阻率等其它测井资料综合分析地质应用划分有效渗透层地质应用Rmf>Rw划分有效渗透层地质应用Rmf=Rw识别储层流体性质当地层水电阻率明显 小于泥浆滤液电阻率（即 Rmf/Rw >2）时，自然电位 在渗透层处有较大负差异 ，这是最常见的一种情况 由于储层受泥浆滤液侵 入的影响，阵列感应测井 曲线在水层显示为高阻侵 入特性，在油层显示为低 阻侵入特性，但对于含油 饱和度较低油层和油水同 层可能显示为高阻侵入、 无侵入或低阻侵入三种情 况，其差异显示取决于地 层水与泥浆滤液电阻率的 差异和被驱替的含油体积 的大小LU7126井测井曲线图地质应用正差异识别储层流体性质LU2180阵列感应测井曲线图地质应用负差异识别储层流体性质当地层水电阻 率与泥浆滤液电阻 率接近（RwRmf） 时，对于水层泥浆 滤液驱替地层水后 对于地层的导电特 性影响不大，阵列 感应测井曲线显示 为小差异或重合； 对于油气层泥浆滤 液驱替油气后导致 地层电阻率降低， 阵列感应测井曲线 显示正差异LU2065井阵列感应测井识别储层流体性质图例地质应用气层侵入特性由于气层的含水饱 和度一般较低，泥浆滤 液侵入地层后引起地层 电阻率变化较大，与油 层和水层的侵入特性有 差别。

孔隙度测井曲线 对于气层有明显指示， 通常密度值低、声波时 差值大、中子孔隙度偏 小，这是由于气层侵入 带中剩余天然气影响的 结果LU2065井气层侵入特征图例地质应用确定原状地层电阻率阵列感应测井曲线是通过对已 进行井眼校正的阵列测量信号进行 组合而得到的，它是对纵向分辨率 、径向聚焦能力及井壁坍塌影响等 进行最优化处理后的结果其结果 是一组纵向分辨率非常匹配的、径 向探测深度逐渐增大的曲线，纵向 分辨率和径向探测深度在很宽的范 围内保持不变而采用硬件聚焦的 普通感应测井由于径向探测深度随 地层电导率的变化而变化，在导电 性很高的地层中，硬件聚焦测井资 料的探测深度会大幅度降低；并且 阵列感应测井深探测的深度比普通 感应和侧向测井的探测深度大，因 此利用阵列感应测井可较好地确定 原状地层电阻率盐水泥浆钻井条件下的 阵列感应测井（HDIL） 实例地质应用确定原状地层电阻率淡水泥浆条件下阵列感应测井图地质应用确定原状地层电阻率在1394—1394m油层 段，阵列感应90in测井曲线的电阻率值比深侧向 电阻率值高3—7Ω.m； 在1376—1381m水层段， 阵列感应90in测井曲线的电阻率值比深侧向电阻 率值低2Ω.m，阵列感应在油层和水层之间。