《阵列感应讲》PPT课件.ppt
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1、阵列感应测井技术及其应用阵列感应测井技术及其应用新疆石油管理局测井公司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 1949年,道尔(年,道尔(H HDOLLDOLL)提出了感应测井几何因)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,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。发中常用的
2、测井项目之一。随着计算机技术的发展,随着计算机技术的发展,2020世纪世纪8080年代年代BPBBPB公司首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,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。取得了较好的效果。2000 2000年阵列感应测井在准噶尔盆地投入使用,目前年阵列感应测井在准噶尔盆地投入使用,目前已测井已测井2020余井次。余井次。测井原理发射线圈接收线圈
3、涡流涡流 根据电磁感应原理提出的感应测井,在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,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,感应电流是这些导电环就会产生感应电
4、流,感应电流是以井轴为中心的同心圆状的闭合电流环,即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,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,可以得出地层电过与仪器参数有关
5、的计算,可以得出地层电导率。这是感应测井的一般原理。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,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。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
6、距的线圈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,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
7、出原状地层电阻率和侵侵入剖面等缺点,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。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4ft4ft2ft1ft 可获得三种纵向分辨率(可获得三种纵向分辨率(1ft1ft、2ft2ft、4ft4ft)、)、5656种探测种探测深度(深度(10in10in、20in20in、30in30in、60in60in、90in90in、120in120in
8、)的测井曲线。)的测井曲线。4 4英尺英尺2 2英尺英尺1 1英尺英尺仪器性能指标测井原理 斯伦贝谢公司(斯伦贝谢公司(AITHAITH)、阿特拉斯公司()、阿特拉斯公司(HDILHDIL)和哈里伯顿公司)和哈里伯顿公司(HARIHARI)的阵列感应测井原理基本相同,其仪器性能指标有所差别。)的阵列感应测井原理基本相同,其仪器性能指标有所差别。阵列感应阵列感应测井资料处理测井资料处理基本处理基本处理预处理: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: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
9、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: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: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: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
10、维电阻率反演处理 一维电阻率反演模型假设地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,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
11、供理的模型。该部分的处理可提供原状地层电阻率(原状地层电阻率(RtRt)、冲洗带)、冲洗带电阻率(电阻率(RxoRxo)及侵入带的侵入)及侵入带的侵入深度。深度。资料处理二维电阻率反演处理二维电阻率反演处理 二维电阻率反演同时考虑地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,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,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行模拟,将得到的合成数据与实际的
12、测井数据进行比较,通过逐际的测井数据进行比较,通过逐步调步调 整地层模型的参数,使两整地层模型的参数,使两种数据近似一致(小于规定的误种数据近似一致(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率模型、形成二维地层电阻率图像。像。Rt,n-1Rt,nRt,n+1Rxo,n-1Lxo,n-1Rt,n-1Rt,nRt,n+1Rxo,nLxo,nRxo,n+1Lxo,n+1RmBHDBorehole资料处理测井条件测井条件 阵阵列列感感应
13、应测测井井不不能能取取代代侧侧向向测测井井,它它与与双双侧侧向向测测井井互互为为补补充充,分分别别适适应应不同的测井条件。阵列感应测井适应的测井条件一般为: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;中、低电阻率地层;相相对对较较高高的的泥泥浆浆电电阻阻率率。由由感感应应测测井井原原理理可可知知,如如泥泥浆浆电电阻阻率率太太低低,对对测测量量结结果果影影响响较较大大;如如Rt/RxoRt/Rxo很很大大,则则高高度度聚聚焦焦的的感感应应测测井井曲曲线线会会出出现现“洞洞穴穴效应效应”。井眼直径不能太大。井眼直径不能太大。如井径很大,特别对如井径很大,特别对短间距阵列测量
14、值影短间距阵列测量值影响很大;如加测微球响很大;如加测微球型聚焦测井,可在一型聚焦测井,可在一定程度上补偿其影响;定程度上补偿其影响;原状地层电阻率和原状地层电阻率和冲洗带电阻率有差别。冲洗带电阻率有差别。如两者接近,阵列感如两者接近,阵列感应测井不能很好地反应测井不能很好地反映地层的泥浆侵入特映地层的泥浆侵入特性。性。地质应用地质应用泥浆侵入机理地层侵入特性描述 直观描述 径向电阻率变化 径向侵入参数和径向饱和度 泥浆滤液侵入体积划分有效渗透层识别储层流体性质 油水层识别 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
15、眼 在在钻钻井井过过程程中中,泥泥浆浆在在正正向向压压差差作作用用下下侵侵入入地地层层。其其具具体体过过程程大大致致如如下下:从从井井眼眼形形成成的的瞬瞬间间开开始始泥泥浆浆和和泥泥浆浆滤滤液液便便向向渗渗透透性性地地层层渗渗透透,在在这这段段时时间间内内还还未未形形成成泥泥饼饼,称称为为瞬瞬时时失失水水(喷喷失失)过过程程;泥泥饼饼形形成成后后,在在泥泥浆浆循循环环状状态态下下,泥泥浆浆失失水水量量由由大大到到小小至至恒恒定定,这这段段时时间间属属于于动动失失水水过过程程;在在瞬瞬时时失失水水过过程程之之后后动动失失水水和和静静失失水水过过程程交交替替出出现现,最最终终泥泥饼饼保保持持一一定
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